高中物理人教版1第三章磁场 2023版重点强化卷1

重点强化卷(一)电场力的性质和电场能的性质(建议用时：60分钟)一、选择题1．(多选)如图所示，下列为电场中某点的电场强度E与放在该点处的检验电荷q及所受电场力F之间的函数关系图象，其中正确的是()【解析】电场中某点的电场强度与试探电荷无关，所以A正确，B错误，由F＝qE知，F­q图象为过原点的倾斜直线，故D正确，C错误．【答案】AD2．关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功【解析】在静电场中，两个电势不同的等势面不会相交，选项A错误；电场线与等势面一定相互垂直，选项B正确；同一等势面上的电场强度可能相等，也可能不相等，选项C错误；电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，移动负试探电荷时，电场力做负功，选项D错误．【答案】B3．两个放在绝缘架上的相同的金属球，相距为d，球的半径比d小得多，分别带有q和3q的电荷，相互斥力为3FA．0 B．FC．3F D．【解析】由库仑定律可得：3F＝keq\f(q·3q,r2)＝3keq\f(q2,r2)；所以有：F＝keq\f(q2,r2)；而两球接触后再分开平分总电量，故分开后两球的带电量为2q；则库仑力为：F′＝eq\f(k2q·2q,r2)＝4F；故D正确，A、B、C错误．【答案】D4.如图1所示，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆．带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点．若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc.则()图1A．aa>ab>ac，va>vc>vbB．aa>ab>ac，vb>vc>vaC．ab>ac>aa，vb>vc>vaD．ab>ac>aa，va>vc>vb【解析】a、b、c三点到固定的点电荷P的距离rb<rc<ra，则三点的电场强度由E＝keq\f(Q,r2)可知Eb>Ec>Ea，故带电粒子Q在这三点的加速度ab>ac>aa.由运动轨迹可知带电粒子Q所受P的电场力为斥力，从a到b电场力做负功，由动能定理－|qUab|＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,a)<0，则vb<va，从b到c电场力做正功，由动能定理|qUbc|＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)>0，vc>vb，又|Uab|>|Ubc|，则va>vc，故va>vc>vb，选项D正确．【答案】D5．空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时间间隔内()图2A．重力做的功相等B．电场力做的功相等C．电场力做的功大于重力做的功D．电场力做的功小于重力做的功【解析】将微粒的运动分解成竖直方向与水平方向．在竖直方向，电场力大于重力，所以加速度方向竖直向上，则在连续相等的时间内，变化的高度不同，所以电场力与重力做功均不相等，故A、B均错误；由上分析可知，电场力大于重力，因此电场力做功总大于重力做功，故C正确，D错误．【答案】C6．如图3所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电荷量不变的小球A.在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，θ分别为30°和45°.则eq\f(q2,q1)为()图3A．2B．3C．2eq\r(3)D．3eq\r(3)【解析】设细线长为l，A的带电荷量为与B处在同一水平线上，以A为研究对象，受力分析，作出受力图，如图所示．根据平衡条件可知，库仑力跟重力的合力与细线的拉力等大反向，由几何关系列式得tanθ＝eq\f(F,mg)，其中F＝keq\f(qQ,lsinθ2)，两式整理得：q＝eq\f(mgl2tanθsin2θ,kQ)，将题干中的两种情况代入得：eq\f(q2,q1)＝eq\f(tan45°sin245°,tan30°sin230°)＝2eq\r(3).【答案】C7．如图4所示，一带电小球用丝线悬挂在水平方向的匀强电场中，当小球静止后把悬线烧断，则小球在电场中将做()图4A．自由落体运动B．曲线运动C．沿着悬线的延长线做匀加速直线运动D．变加速直线运动【解析】烧断前，小球受三个力而平衡，线的拉力与重力和电场力的合力等大反向，烧断线后，拉力消失，而另外两个力不变，合力与拉力方向相反，则小球将沿着悬线的延长线做初速度为零的匀加速直线运动．故C正确．【答案】C8．如图5所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线A→O→B匀速飞过，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是()图5A．先变大后变小，方向水平向左B．先变大后变小，方向水平向右C．先变小后变大，方向水平向左D．先变小后变大，方向水平向右【解析】等量异种电荷电场线分布如图甲所示，由图中电场线的分布可以看出，从A点到O点，电场线由疏到密；从O点到B点，电场线由密到疏，所以沿点A、O、B，电场强度应先由小变大，再由大变小，方向为水平向右，如图乙所示．由于电子做匀速直线运动，所受合外力必为零，故另一个力应与电子所受的电场力大小相等、方向相反，电子受到电场力方向水平向左，且沿点A、O、B运动的过程中，电场力由小变大，再由大变小，故另一个力的方向应水平向右，其大小应先变大后变小，故选B.【答案】B9．在孤立负电荷形成的电场中，四个带电粒子分别仅在电场力作用下运动，v-t图象如图6所示．则以下判断正确的是()图6A．a、c带负电，b、d带正电B．a、c带正电，b、d带负电C．a、d带正电，b、c带负电D．a、d带负电，b、c带正电【解析】由图象可以知道，a做加速度减小的加速运动，b做加速度增大的加速运动，c做加速度增大的减速运动，d做加速度减小的减速运动，根据电荷之间的相互作用可以知道a、c带负电，b、d带正电，故选项A正确．【答案】A10．(多选)如图7所示，长为L倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为＋q质量为m的小球，以初速度v0从斜面底端A点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B点时，速度仍为v0，则下列说法正确的是()图7A．若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最小值一定为eq\f(mgsinθ,q)B．A、B两点间的电压一定等于eq\f(mgLsinθ,q)C．小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能D．若该电场是斜面中点竖直正上方某点的点电荷Q产生的，则Q一定是正电荷【解析】小球从A运动到B的过程中：qU－mgLsinθ＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以：U＝eq\f(mgLsinθ,q)，B正确；若电场为匀强电场，由公式U＝Ed，知当两点间的电压一定时，间距越大，电场强度越小，故电场强度的最小值为E＝eq\f(U,L)＝eq\f(mgsinθ,q)，A正确；在上升过程中，重力做负功，故电场力做正功，电势能减小，A点的电势能大于B点的电势能，C错误；若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷Q产生的，离电荷远的A点电势高，所以Q一定是负电荷，D错误．【答案】AB二、计算题11．在如图8所示的匀强电场中，有A、B两点，且A、B两点间的距离为x＝0.20m，已知AB连线与电场线夹角为θ＝60°，当电荷量Q＝＋×10－8C的点电荷受电场力的大小为F＝×10－4(1)电场强度E的大小．(2)将该点电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W.(3)如果φA＝0V，B点电势为多少？图8【解析】(1)由F＝qE得：E＝eq\f(F,q)＝eq\f×10－4,2×10－8)V/m＝2×104V/m.(2)由W＝Fxcos60°得：W＝4×10－4××J＝×10－5J.(3)由UAB＝E·d＝Excos60°得：UAB＝2×104××V＝×103V且UAB＝φA－φB＝0－φB得：φB＝－UAB＝－2×103V.【答案】(1)2×104V/m(2)×10－5J(3)－2×103V12．如图9所示，在绝缘粗糙的水平面上，相距为L的A、B两点处分别固定着两个等电量的正电荷，a、b是AB连线上的两点，其中Aa＝Bb＝eq\f(L,4)，O为AB连线的中点，一质量为m带电量为＋q的小滑块(可以看做质点)以初动能Ek0从a点出发，沿AB直线向b运动，其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的3倍，到达b点时动能恰好为零，小滑块最终停在O点，求：(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数．(2)O、b两点间的电势差．(3)小滑块运动的总路程．图9【解析】(1)a、b是AB连线上的两点，其中Aa＝Bb＝eq\f(L,4)，可知a、b两点关于O点对称，则a、b点电势相等，即Uab＝0.设滑块与水平面间的摩擦力大小为f.对滑块从a到b的过程中，由动能定理得：－feq\f(L,2)＝0－Ek0，摩擦力：f＝μmg，解得：μ＝eq\f(2Ek0,m