2014高三物理一轮复习 第六章 第1讲 电荷的相互作用、电场力的性质2

1 第六章第六章 第第 1 1 讲讲 电荷的相互作用 电场力的性质电荷的相互作用 电场力的性质 2 2 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 7 分 共 70 分 在每小题给出的四个选项中 有 的只有一个选项正确 有的有多个选项正确 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 4 分 有选错的得 0 分 1 图 6 1 13 2013 届保定一中检测 如图 6 1 13 所示 半径相同的两个金属小球A B带有电荷 量大小相等的电荷 相隔一定的距离 两球之间的相互吸引力大小为F 今用第三个半径 相同的不带电的金属小球C先后与A B两个球接触后移开 这时A B两个球之间的相互 作用力大小是 A F B F 1 8 1 4 C F D F 3 8 3 4 2 图 6 1 14 2013 届榆林定边中学检测 如图 6 1 14 所示 A B C D E是半径为r的圆周上 等间距的五个点 在这些点上各固定一个点电荷 除A点处的电荷量为 q外 其余各点 处的电荷量均为 q 则圆心O处 A 场强大小为 方向沿OA方向 kq r2 B 场强大小为 方向沿AO方向 kq r2 C 场强大小为 方向沿OA方 向 2kq r2 D 场强大小为 方向沿AO方向 2kq r2 3 2 图 6 1 15 2010 宁夏高考 静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器 某除尘器模型的收 尘板是很长的条形金属板 图中直线ab为该收尘板的横截面 工作时收尘板带正电 其左 侧的电场线分布如图 6 1 15 所示 粉尘带负电 在电场力作用下向收尘板运动 最后 落在收尘板上 若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹 下列 4 幅 图中可能正确的是 忽略重力和空气阻力 4 图 6 1 16 2013 届渭南模拟 如图 6 1 16 所示 在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电 另一带正电的点电荷B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的上方经过 若此过程 中A始终保持静止 A B两物体可视为质点且只考虑它们之间的库仑力作用 则下列说法 正确的是 A 物体A受到地面的支持力先增大后减小 B 物体A受到地面的支持力保持不变 C 物体A受到地面的摩擦力先减小后增大 D 库仑力对点电荷B先做正功后做负功 5 图 6 1 17 2013 届大连一中模拟 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 6 1 17所示 在半球面AB上均匀分布正电荷 总电荷量为q 球 3 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点的场强大小为E 则N点的场强大小为 A E B kq 2R2 kq 4R2 C E D E kq 4R2 kq 4R2 6 如图 6 1 18 所示 两个带等量的正电荷的小球A B 可视为点电荷 被固定在 光滑的绝缘的水平面上 P N是小球A B的连线的水平中垂线 且PO ON 现将一个电荷 量很小的带负电的小球C 可视为质点 由P点静止释放 在小球C向N点的运动的过程 中 下列关于小球C的速度图象中 可能正确的是 图 6 1 18 7 图 6 1 19 2013 届南昌二中检测 如图 6 1 19 所示 实线为不知方向的三条电场线 从电场 中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a b两个带电粒子 仅在电场力作用下的运动轨 迹如图中虚线所示 则 A a一定带正电 b一定带负电 B a的速度将减小 b的速度将增加 C a的加速度将减小 b的加速度将增加 D 两个粒子的动能 一个增加一个减小 8 如图 6 1 20 所示 把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上 在桌 面的 另一处放置带电小球B 现给B一个沿垂直AB方向的速度v0 下列说法中正确的是 4 图 6 1 20 A 若A B为异种电荷 B球一定做圆周运动 B 若A B为异种电荷 B球可能做匀变速曲线运动 C 若A B为同种电荷 B球一定做远离A的变加速曲线运动 D 若A B为同种电荷 B球的动能一定会减小 9 图 6 1 21 2013 届西安市高三调研 如图 6 1 21 所示 在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球 带电荷量分别为 q Q q Q 四个小球构成一个菱形 q q的连线与 q Q的连 线之间的夹角为 若此系统处于平衡状态 则正确的关系式可能是 A cos3 q 8Q B cos3 q2 Q2 C sin3 Q 8q D sin3 Q2 q2 10 2012 北京 101 中学模拟 如图 6 1 22 甲所示 真空中Ox坐标轴上的某点有 一个点电荷Q 坐标轴上A B两点的坐标分别为 0 2 m 和 0 7 m 在A点放一个带正电的 试探电荷 在B点放一个带负电的试探电荷 A B两点的试探电荷受到电场力的方向都跟 x轴正方向相同 电场力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图 6 1 22 乙中直线 a b所示 下列说法正确的是 5 甲 乙 图 6 1 22 A B点的电场强度的大小为 0 25 N C B A点的电场强度的方向沿x轴负方向 C 点电荷Q是正电荷 D 点电荷Q的位置坐标为 0 3 m 二 非选择题 本题共 2 小题 共 30 分 计算题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 图 6 1 23 15 分 2013 届咸阳高三调研 如图 6 1 23 所示 质量为m的小球A穿在绝缘细杆 上 杆的倾角为 小球A带正电 电荷量为q 在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电 荷 将A由距B竖直高度为H处无初速释放 小球A下滑过程中电荷量不变 不计A与细 杆间的摩擦 整个装置处在真空中 已知静电力常量k和重力加速度g 求 1 A球刚释放时的加速度是多大 2 当A球的动能最大时 A球与B点的距离 12 2013 届合肥调研 如图 6 1 24 甲所示 水平面被竖直线PQ分为左 右两部分 左部分光滑 范围足够大 上方存在水平向右的匀强电场 右部分粗糙 一质量为m 2 kg 长为L的绝缘体制成的均匀带正电直棒AB置于水平面上 A端距PQ的距离为s 3 m 给棒一个水平向左的初速度v0 并以此时作为计时的起点 棒在最初 2 s 的运动图象 如图 6 1 24 乙所示 2 s 末棒的B端刚好进入电场 已知直棒单位长度带电荷量为 0 1 C m 取重力加速度g 10 m s2 求 甲 乙 图 6 1 24 1 直棒的长度 2 匀强电场的场强E 3 直棒最终停在何处 6 答案与解析 1 解析 由于A B间有吸引力 则A B带异种电荷 设电荷量都为Q 则两球 之间的相互吸引力为 F k即F 当C球与A球接触后 A C两球的电荷量为 Q1Q2 r2 kQ2 r2 q1 当C球再与B球接触后 B C两球的电荷量为 q2 所以此时A B两球之 Q 2 Q Q 2 2 Q 4 间的相互作用力的大小为F k 故 A 项正确 kQ 2 Q 4 r2 Q2 8r2 F 8 答案 A 2 解析 根据对称性 先假定在A点放上 q的点电荷 则O点的场强为零 即B C D E四 个点电荷在O点的场强方向沿OA向上 大小为 故O点的合场强为A点 q在O点产生 kq r2 的场强与B C D E四个 q在O点产生的合场强的矢量和 即EO EA E 所以 2kq r2 答案为 C 项 答案 C 3 解析 因粉尘带负电 故带电粉尘所受电场力的方向与电场线的切线方向相反 轨迹上任何一点的切线方向为运动方向 若粒子做曲线运动 轨迹应出现在速度方向和力 的方向所夹的区域内 从轨迹找几个点判断一下 只有 A 项符合 故 A 项正确 答案 A 4 解析 分析物体A的受力如图所示 7 由平衡条件可得 Ff Fcos FN Fsin mg 随 由小于 90 增大到大于 90 的 过程中 Ff先减小后反向增大 FN先增大后减小 A C 正确 B 错误 因A对B的库仑力 与B运动的速度方向始终垂直 故库仑力不做功 D 错误 答案 AC 5 解析 左半球面AB上的正电荷产生的电场等效为带正电荷为 2q的整个球面的 电场和带电荷 q的右半球面的电场的合电场 则E E E 为带电荷 q的 k 2q 2R 2 右半球面在M点产生场强大小 带电荷 q的右半球面在M点的电场与带正电荷为q的左 半球面AB在N点的电场大小相等 则E E E 则 A 正确 k 2q 2R 2 kq 2R2 答案 A 6 解析 在AB的垂直平分线上 从无穷远处到O点电场强度先变大后变小 到 O点变为零 负电荷受力沿垂直平分线运动 电荷的加速度先变大后变小 速度不断增大 在O点加速度变为零 速度达到最大 v t图线的斜率先变大后变小 由O点到无穷远 速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性 如果PN足够远 B 正确 如果PN很 近 A 正确 答案 AB 7 解析 设电场线为正点电荷的电场线 则由轨迹可判定a带正电 b 带负电 若电场线为负点电荷的电场线 则a带负电 b带正电 A 项错 由粒子的偏转轨 迹可知电场力对a b均做正功 动能增加 B D 两项错 但由电场线的疏密可判定 a 受电场力逐渐减小 加速度减小 b正好相反 故 C 项正确 答案 C 8 解析 如果A B为异种电荷 当A对B的库仑引力恰好提供B做圆周运动所 需要的向心力时 B绕A做匀速圆周运动 当A对B的库仑引力大于或者小于B做圆周运 动所需要的向心力时 则B将做近心运动或者做离心运动 由于库仑力是变力 故不可能 做匀变速曲线运动 A B两项均错 如果A B为同种电荷 则B受到A的库仑斥力将做 远离A的变加速曲线运动 电场力做正功动能增大 所以 C 项正确 D 项错 答案 C 9 解析 8 若设Q与 q之间的距离为r 则 q与 q之间的距离为 2rcos 对其中一 q进 行受力分析如图所示 其中F1为另一 q对它的库仑力 F2和F3分别为两Q对它的库仑力 由对称性和库仑定律可得F1 k F2 F3 k 由矢量平行四边形中的几何 q2 2rcos 2 Qq r2 关系可得 F2cos 联立以上几式解得 cos3 如果对其中一Q进行受力分析 F1 2 q 8Q 根据共点力的平衡知识同理可得出结论 sin3 Q 8q 答案 AC 10 解析 由两试探电荷受力情况可知 点电荷Q为负电荷 且放置于A B两 点之间某位置 故选项 B C 均错误 设Q与A点之间的距离为l 则点电荷在A点产生的 场强EA k N C 4 105 N C 同理可得 点电荷在B点产生的场强为 Q l2 Fa qa 4 10 4 1 10 9 EB k N C 0 25 105 N C 解得l 0 1 m 所以点电荷Q Q 0 5 l 2 Fb qb 1 10 4 4 10 9 的位置坐标为xQ xA l 0 2 0 1 m 0 3 m 故选项 A 错误 D 正确 答案 D 11 解析 由牛顿第二定律可知 mgsin F ma 根据库仑定律F k Qq r2 r H sin 得a gsin kQqsin2 mH2 当A球受到合力为零 加速度为零时 动能最大 设此时A球与B点间的距离为d 则mgsin kQq d2 解得d kQq mgsin 9 答案 1 gsin 2 kQqsin2 mH2 kQq mgsin 12 解析 1 0 2 s 内 棒运动的位移 s1 t t 4 m v v0 v2 2 棒长为L s1 s 1 m 2 由图乙知 棒在向左运动至B端刚