2019届高考物理一轮复习课时规范练22《电场力的性质》(含解析)

课时规范练22　电场力的性质

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基础巩固组

1.(摩擦起电)(2017·贵州思南中学月考)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是(　　)

A.摩擦起电现象使得本来没有电子和质子的物体中创生了电子和质子

B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量同种电荷

C.丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显正电

D.摩擦起电,可能是摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的

答案C

解析摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同,因而电子可以在物体间转移。若一个物体失去电子,其质子数比电子数多,我们说它带正电荷。若一个物体得到电子,其质子数比电子数少,我们说它带负电荷,使物体带电并不是创造出电荷,摩擦起电现象是电子转移,而不是创生,故A错误;两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷,故B错误;丝绸摩擦玻璃棒时,电子从玻璃棒上转移到丝绸上,玻璃棒因质子数多于电子数而显示带正电荷,故C正确;摩擦起电,是摩擦导致电子从一个物体转移到另一个物体而形成的,故D错误。

2.(感应起电)

如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开,(　　)

A.此时A带正电,B带负电

B.此时A电势低,B电势高

C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合

D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合

答案C

解析靠近带正电的物体C的A端的带电性质与C带电性质相反,A选项错误;A、B分开前为处于静电平衡状态的导体,是等势体,B选项错误;移去C后,带等量异种电荷的A、B两导体所带电荷量重新中和,都不带电,C选项正确;先把A、B移开,A、B分别带负电和正电,金属箔都张开,D选项错误。

3.

(库仑力作用下的平衡)如图所示,在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次

排列3个带电小球A、B、C(可视为点电荷)。若它们恰能处于平衡状态,那么这3个小球所带的电荷量及电性的关系,可能的情况是(　　)

A.-9、4、-36 B.4、9、36

C.-3、2、8 D.3、-2、6

答案A

解析要使每个小球都处于平衡状态,必须使其他两个小球对它的库仑力大小相等、方向相反,以小球A为研究对象,有FBA=FCA,如图所示,故B、C带异种电荷,由库仑定律得k=k,以小球C为研究对象,同理,知A、B带异种电荷,k=k,联立得k=k=k,又考虑到rAC=rAB+rBC,解得,此式为三球平衡时所带电荷量的大小关系。综上可知A正确。

4.(电场强度的叠加与计算)(2017·江苏南通第三次调研)如图所示,在正方形四个顶点分别放置一个点电荷,所带电荷量已在图中标出,则下列四个选项中,正方形中心处电场强度最大的是(　　)

答案B

解析根据点电荷电场强度公式E=k,结合矢量合成法则求解。设正方形顶点到中心的距离为r,则A选项中电场强度EA=0,B选项中电场强度EB=2,C选项中电场强度EC=k,D选项中电场强度ED=,所以B正确。

5.

(电场强度的叠加与计算)(2017·上海一模)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,OM=ON=2R。已知M点的电场强度大小为E,静电力常量用k表示,则N点的电场强度大小为(　　)

A. B.-E C.-E D.+E

答案B

解析若将电荷量为2q的球面放在O处,均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心O处产生的电场,则在M、N点所产生的电场为E0=,由题意知当如题图所示的半球面在M点产生的电场强度为E时,其在N点产生的电场强度E'=E0-E=-E,故B正确。

6.

(多选)(库仑力作用下带电体的平衡问题)如图所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点OB移到OA点固定。两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m。已测得每个小球质量是8.0×10-4 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g取10 m/s2,静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,则(　　)

A.两球所带电荷量相等

B.A球所受的静电力为1.0×10-2 N

C.B球所带的电荷量为4×10-8 C

D.A、B两球连线中点处的电场强度为0

答案ACD

解析

根据电荷量均分原理知,两小球电荷量相同,A选项正确;两小球接触后再分开后的位置如图所示,已知=0.10 m,=0.12 m,根据几何知识可知θ=37°。对A进行受力分析如图所示,将A受到的库仑力和重力合成后合力沿OAA的延长线,可得Fq=mgtan θ=6×10-3 N,B选项错误;根据库仑定律Fq=,可得q=,其中l=0.12 m,代入数据得q=4×10-8 C,C选项正确;A、B带的电荷量相等且同种性质,所以连线中点处电场强度为零,D选项正确。〚导学号06400325〛

7.

(电场强度的叠加与计算)(2017·广东四校联考)如图所示,ABCD为等腰梯形,∠DAB=∠B=60°,AB=2CD,在A点、B点分别放上一个点电荷,电荷量分别为qA和qB,在C点的电场强度方向沿DC向右,A点的点电荷在C点产生的电场强度大小为EA,B点的点电荷在C点产生的电场强度大小为EB,则下列说法正确的是(　　)

A.放在A点的点电荷可能带负电

B.在D点的电场强度方向沿DC向右

C.EA>EB

D.|qA|=|qB|

答案C

解析

由于两点电荷在C点产生的合电场强度方向沿DC向右,由平行四边形定则,可知两点电荷在C点产生的电场强度方向如图所示,由图中几何关系可知EB<EA,A点所放点电荷为正电荷,B点所放点电荷为负电荷,且A点所放点电荷的电荷量的绝对值大于B点所放点电荷的电荷量的绝对值,选项C正确,A、D错误;对两点电荷在D点产生的电场强度进行合成,由几何关系,可知其合电场强度方向为向右偏上,不沿DC方向,选项B错误。

8.

(电场线的理解及应用)(2017·湖南十校联考)如图所示,P、Q是两个电荷量相等的异种点电荷,在其电场中有a、b、c三点在一条直线上,平行于P、Q的连线,b在P、Q连线的中垂线上,ab=bc,下列说法正确的是(　　)

A.电势φa>φb>φc B.电势φa>φc>φb

C.电场强度Ea>Eb>Ec D.电场强度Eb>Ea>Ec

答案A

解析根据等量异种点电荷电场线的分布特点知,a、c两点对称,电场强度大小相等,又a、c两点处的电场线分布比b点处的密,故a、c两点处的电场强度大于b点处的电场强度,又沿着电场线方向电势逐渐降低,故选项A正确,B、C、D错误。

能力提升组

9.

(2017·四川雅安中学月考)由粗糙的水平杆AO与光滑的竖直杆BO组成的绝缘直角支架如图放置,在AO杆、BO杆上套有带正电的小球P、Q,两个小球恰能在某一位置平衡。现将P缓慢地向左移动一小段距离,两球再次达到平衡。若小球所带电荷量不变,与移动前相比(　　)

A.P、Q之间的距离增大 B.杆BO对Q的弹力减小

C.杆AO对P的摩擦力增大 D.杆AO对P的弹力减小

答案C

解析

隔离Q小球,受力分析如图所示。将P缓慢地向左移动一小段距离,两球再次达到平衡,库仑力的方向总是沿两电荷的连线方向,如右侧斜线所示。由平衡条件知,BO杆对小球Q的弹力变大,两小球之间的库仑力变大,由库仑定律F=k知,两小球P、Q的距离变小,选项A、B错误;再整体受力分析,可得AO杆对小球P的摩擦力变大,AO杆对小球P的弹力不变,选项C正确,D错误。

10.

(多选)(2017·安徽六校教育研究会月考)如图所示,已知带电小球A、B的电荷量分别为Q1、Q2,都用长为L的绝缘丝线悬挂在绝缘墙角O点处,静止时A、B相距为d。为使重新平衡时A、B间距离减为,可采用以下哪些方法(　　)

A.将小球B的质量增加到原来的4倍

B.将小球B的质量增加到原来的8倍

C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半

D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍

答案BD

解析

如图所示,B受重力、绳子的拉力及库仑力;将拉力及库仑力合成,其合力应与重力大小相等、方向相反;由几何关系可知,,而库仑力F=,即,mgd3=kq1q2L,d=。要使d变为,可以使质量增大到原来的8倍而保证上式成立,故B正确;或将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时小球B的质量增加到原来的2倍,也可保证等式成立,故D正确。〚导学号06400326〛

11.

(2017·河南六市第一次联考)库仑定律是电学中被发现的第一个定量规律,它的发现受到万有引力定律的启发。实际问题中有时需要同时考虑万有引力和库仑力。现有一质量分布均匀的星球带有大量负电荷且电荷也均匀分布,将一个带电微粒在离该星球表面一定高度处无初速度释放,发现微粒恰好能静止。若给微粒一个如图所示的初速度,不计阻力作用,则下列说法正确的是(　　)

A.微粒将做圆周运动 B.微粒将做平抛运动

C.微粒将做匀速直线运动 D.微粒将做匀变速直线运动

答案C

解析微粒处于悬浮状态,受力平衡,说明库仑力和万有引力大小相等、方向相反,由于库仑力与万有引力的大小都是与距离的二次方成反比,所以改变微粒的高度对库仑力和万有引力的二力平衡没有影响,微粒将做匀速直线运动,C正确,A、B、D错误。

12.

(2017·河北邯郸三校期中联考)A、B是一条电场线上的两个点,一带正电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,其v-t图象如图所示。则该电场的电场线分布可能是下列选项中的(　　)

答案D

解析根据v-t图象,带电粒子的加速度逐渐增大,速度逐渐减小,故带正电的粒子应该逆着电场线且向着电场线密的方向运动,选项D正确。

13.(2017·浙江统练)用等长的轻质细线把两个质量相等的带电小球a、b悬挂起来,a球带电荷量为-3q,b球带电荷量为+q,整个装置处在水平向右的匀强电场中,最后达到平衡时的状态可能是(　　)

答案D

解析对a、b整体受力分析,整体受到竖直向下的重力2mg和水平向左的电场力2qE,可知上面细线的拉力方向为斜向右上方,设上面细线与竖直方向的夹角为α,则tan α=;同理,对b受力分析,下面细线的拉力方向为斜向左上方,设下面细线与竖直方向的夹角为β,则tan β=,所以α=β,b球位于虚线上。故D项正确。

14.

(2017·湖北十堰月考)如图所示,A、B两小球带等量同种电荷,A固定在竖直放置的L=10 cm 长的绝缘支杆上,B受A的斥力作用静止于光滑的绝缘斜面上与A等高处,斜面倾角为θ=30°,B的质量为m=10g。求:

(1)B球对斜面的压力大小;

(2)B球带的电荷量大小(g取10 m/s2,结果保留两位有效数字)。

答案(1)0.2 N　(2)×10-6 C

解析

(1)令B球对斜面的支持力为FN,带的电荷量为Q,A、B相距r。对B球受力分析如图所示,则有FNcos θ=mg,解得FN=0.2 N,由牛顿第三定律可得B球对斜面的压力为FN'=0.2 N。

(2)由库仑定律和平衡条件得:F==mgtan θ,L=rtan θ,代入数据得Q=×10-6 C。〚导学号06400327〛