【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第六章 第1讲 电场力的性质的描述课时提能演练 新人教版(1).doc

电场力的性质的描述(45分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题只有一个选项正确)1.在真空中有一点电荷形成的电场中,离该点电荷距离为r0的一点,引入一电量为q的检验电荷,所受电场力为f,则离该点电荷为r处的场强大小为()a.fqb.fr02qr2c.fr0qrd.fqr0r【解析】选b。根据点电荷场强公式e=kqr2可得:真空中同一点电荷产生的电场强度与场点位置r的平方成反比,则ee0=r02r2,又e0=fq,所以e=fr02qr2,故答案为b。2.(2013北京高考)某原子电离后其核外只有一个电子,若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动,那么电子运动()a.半径越大,加速度越大b.半径越小,周期越大c.半径越大,角速度越小d.半径越小,线速度越小【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)电子做匀速圆周运动的向心力由核的静电力提供。(2)根据向心力的不同表达式分析电子做匀速圆周运动的加速度、周期、角速度、线速度与半径的关系。【解析】选c。根据题意,电子做匀速圆周运动的向心力由核的静电力提供,即kq1q2r2=ma=mv2r=m2r=m42t2r,可判断电子运动的半径越大,加速度越小、线速度越小、角速度越小、周期越大,故c正确。3.如图所示,真空中o点有一点电荷,在它产生的电场中有a、b两点,a点的场强大小为ea,方向与ab连线成60角,b点的场强大小为eb,方向与ab连线成30角。关于a、b两点场强大小ea、eb的关系,以下结论正确的是()a.ea=eb3b.ea=3ebc.ea=33ebd.ea=3eb【解析】选d。由题图可知,rb=3ra,再由e=kqr2可得eaeb=rb2ra2=31,故d正确。4.在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球,小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上,小球d位于三角形的中心,如图所示,现让小球a、b、c带等量的正电荷q,让小球d带负电荷q,使四个小球均处于静止状态,则q与q的比值为()a.13b.33c.3d.3【解析】选d。设三角形边长为a,由几何知识可知,bd=acos3023=33a,以b为研究对象,由平衡条件可知,kq2a2cos302=kqqbd2,解得:qq=3,d正确。5. (2013新课标全国卷)如图,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上;a、b带正电,电荷量均为q,c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为()a.b.c.d.【解题指南】解答本题应理解以下两点:(1)电场的矢量叠加;(2)三个小球均处于静止状态,即每个小球所在位置的合场强为零。【解析】选b。带电小球a、b在c球位置处的场强大小均为ea=,方向如图所示,根据平行四边形定则,其合电场强度大小为eab=,该电场应与外加的匀强电场e等大反向,即e=,选项b正确。6.如图所示,甲、乙两带电小球的质量均为m,所带电荷量分别为-q和+q,两球间用绝缘细线连接,甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在空间有方向向右的匀强电场,则当两小球均处于平衡状态时的可能位置是图中的()【解析】选a。以甲、乙两带电小球整体为研究对象,竖直方向上:受到向下的重力2mg,向上的拉力t=2mg;水平方向上:受到向左的电场力eq和向右的电场力eq,两球处于平衡状态时受力平衡,因此甲球上方的绝缘细线是竖直的,以乙球为研究对象,乙球受到竖直向下的重力mg,向右的电场力eq和斜向左上方的拉力,乙球受力平衡,综合以上分析可知a正确。7.如图所示,光滑绝缘水平面上带异号电荷的小球a、b,它们一起在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动,且保持相对静止。设小球a带电荷量大小为qa,小球b带电荷量大小为qb,下列判断正确的是()a.小球a带正电,小球b带负电,且qaqbb.小球a带正电,小球b带负电,且qaqbd.小球a带负电,小球b带正电,且qaqb【解析】选d。若a带正电,b带负电,则小球b受的电场力qbe和a、b间的库仑力方向均向左,合力向左,不能向右加速运动,故只能是a带负电,b带正电,选项a、b均错。把a和b看成一个整体,二者的电量代数和必为正值,才可使整体受向右的电场力而做匀加速运动,所以有qaqb,在真空中相距r,现将检验电荷q置于某一位置c时,所受的库仑力恰好为零,则()a.a和b为异种电荷时,c在ab之间连线上靠近b一侧b.a和b为异种电荷时,c在ab连线的延长线上a外侧c.a和b为同种电荷时,c在ab之间连线上靠近b一侧d.a和b无论为同种还是异种电荷,c都不在ab连线以及延长线上【解析】选c。根据检验电荷q置于某一位置c时,所受的库仑力恰好为零可得,c点的合场强为零,并且此位置一定在ab直线上,由场强的叠加可得场强为零的点,若是同种电荷一定在a、b连线之间靠近电荷量小的b端,若是异种电荷一定在a、b连线的延长线上靠近电荷量小的b端,所以答案为c。8.如图所示,质量为m、带电量为+q的滑块,沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时,滑块运动的状态为()a.继续匀速下滑b.将加速下滑c.将减速下滑d.上述三种情况都可能发生【解析】选a。当滑块进入匀强电场区域时,还要受到方向向下的电场力作用,根据等效法,相当于所受的重力增大,其合力仍为零,滑块将继续匀速下滑,故答案为a。9.用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。如图,左边是等量异种点电荷形成电场的电场线,右边是场中的一些点:o是电荷连线的中点,e、f是连线中垂线上相对o对称的两点,b、c和a、d也相对o对称。则下列说法中不正确的是()a.b、c两点场强大小和方向都相同b.a、d两点场强大小相等,方向相反c.e、o、f三点比较,o的场强最强d.b、o、c三点比较,o的场强最弱【解析】选b。观察等量异种点电荷电场的电场线可以得出b与c两点、e与f两点、a与d两点的电场强度大小分别相等,方向相同,所以选项a正确、b错误;又从o点开始沿中垂线到无限远电场强度逐渐减小到零,选项c正确。在两电荷连线之间从中点向两边电场强度逐渐增大,所以选项d正确。故选b。10.如图所示,两质量均为m的小球a和b分别带有+q和-q的电量,被绝缘细线悬挂,两球间的库仑引力小于球的重力mg。现加上一个水平向右的匀强电场,待两小球再次保持静止状态时,下列结论正确的是()a.悬线oa向右偏,oa中的张力大于2mgb.悬线oa向左偏,oa中的张力大于2mgc.悬线oa不发生偏离,oa中的张力等于2mgd.悬线ab向左偏,ab线的张力比不加电场时要小【解析】选c。首先应用整体法对ab整体平衡分析,悬线oa张力为2mg,并且oa处于竖直方向,选项c正确;然后再采用隔离法以b为研究对象分析,悬线ab向左偏,其张力为电场力、库仑力与重力的合力,较不加电场时要大,故答案为c。【总结提升】运用整体法和隔离法分析平衡问题(1)将一部分视为整体,使这一部分之间的作用力变为内力。如本题将a、b视为整体,它们之间的库仑力和弹力为内力,于是能很快判断细线oa的偏转位置。(2)要分析物体之间的作用就要采用隔离法。例如,本题要分析细线ab的偏转,就要选取b或a为研究对象列平衡方程解答。(3)如果将水平匀强电场方向变为倾斜向上或向下,系统平衡问题可采用同样方法解答。二、非选择题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(15分)如图所示,空间存在着强度e=2.5102n/c,方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为l=0.5m的绝缘细线,一端固定在o点,另一端拴着质量m=0.5kg、电荷量q=410-2c的小球。现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂。取g=10m/s2。求:(1)小球的电性;(2)细线能承受的最大拉力;(3)当小球继续运动后与o点水平方向距离为l时,小球距o点的高度。【解析】(1)由小球运动到最高点可知,小球带正电(2分)(2)设小球运动到最高点时速度为v,对该过程由动能定理有,(qe-mg)l=12mv2(2分)在最高点对小球由牛顿第二定律得,ft+mg-qe=mv2l(2分)由式解得,ft=15n(1分)(3)小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a,则a=qe-mgm(2分)设小球在水平方向运动l的过程中,历时t,则l=vt(2分)设竖直方向上的位移为x,则x=12at2(1分)由解得x=0.125m(2分)所以小球距o点高度为x+l=0.625m(1分)答案:(1)正电(2)15n(3)0.625 m12.(能力挑战题)(2014福州模拟)(15分)1897年汤姆孙发现电子后,许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索。19071916年密立根用带电油滴进行实验,发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍,于是称这数值e为基本电荷。如图所示,完全相同的两块金属板正对着水平放置,板间距离为d。当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时,所受空气阻力的大小与速度大小成正比。两板间不加电压时,可以观察到油滴竖直向下做匀速运动,通过某一段距离所用时间为t1;当两板间加电压u(上极板的电势高)时,可以观察到同一油滴竖直向上做匀速运动,且在时间t2内运动的距离与在时间t1内运动的距离相等。忽略空气浮力,重力加速度为g。(1)判断上述油滴的电性,要求说明理由;(2)求上述油滴所带的电荷量q;(3)在极板间照射x射线可以改变油滴的带电量。再采用上述方法测量油滴的电荷量。如此重复操作,测量出油滴的电荷量qi如下表所示。如果存在基本电荷,那么油滴所带的电荷量qi应为某一最小单位的整数倍,油滴电荷量的最大公约数(或油滴带电量之差的最大公约数)即为基本电荷e。请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e(保留3位有效数字)。实验次序12345电荷量qi/10-18c0.951.101.411.572.02【解析】(1)当极板上加了电压u后,该油滴竖直向上做匀速运动,说明油滴受到的电场力竖直向上,与板间电场的方向相反,所以该油滴带负电。(3分)(2)设油滴运动时所受空气阻力f与速度大小v满足关系f=kv,当不加电场时,设油滴以速率v1匀速下降,受重力和阻力而平衡,即mg=kv1(2分)当极板加电压u时,设油滴以速率v2匀速上升,受电场力、重力和阻力,即qe=mg+kv2,e=ud(2分)根据题意v1t1=v2t2解得q