【创新导学案】2021年高考物理总复习课时知能训练：6-1-电场力的性质的描述

6-1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。每小题至少一个答案正确，选不全得4分。)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.eq\f(F,q)B.eq\f(Freq\o\al(2,0),qr2)C.eq\f(Fr0,qr)D.eq\f(F,q)eq\r(\f(r0,r))【解析】依据点电荷场强公式E＝eq\f(kQ,r2)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eq\f(E,E0)＝eq\f(req\o\al(2,0),r2)，又E0＝eq\f(F,q)，所以E＝eq\f(Freq\o\al(2,0),qr2)，故答案为B。【答案】B2．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下渐渐靠近圆环，当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示，对上述现像的推断与分析，下列说法正确的是()A．摩擦使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D．笔套遇到圆环后，笔套所带的电荷马上被全部中和【解析】笔套与头发摩擦后，它们的原子核束缚电子的本事不同，而使笔套带电，这种起电方式叫摩擦起电，选项A正确；当带电的笔套靠近金属箔圆环时，圆环上部感应出与笔套相异的电荷，下部感应出与笔套相同的电荷，即上、下部电荷量等量异号，选项B正确；圆环被吸引上来，由静止变运动，力是转变物体运动状态的缘由，圆环所受静电力有笔套的引力和斥力，但静电力的合力大于圆环的重力，选项C正确；笔套遇到圆环后，由于笔套是绝缘体，所以其上电荷不能全部中和，选项D错误。【答案】ABC3．(2021·虹口区模拟)如右图所示，点电荷＋4Q与＋Q分别固定在A、B两点，C、D两点将AB连线三等分，现使一个带负电的粒子从C点开头以某一初速度向右运动，不计粒子的重力，则该粒子在CD之间运动的速度大小v与时间t的关系图像不行能是下图中的()【解析】粒子在AB连线上的平衡位置即为场强为零的位置，所以eq\f(kQ,x2)＝eq\f(k·4Q,（L－x）2)，得x＝eq\f(L,3)，即在D点，粒子在D点左侧时所受电场力向左，粒子在D点右侧时所受电场力向右。所以粒子的运动状况有以下三种状况：在D点左侧时先向右减速至速度为零然后向左加速运动；粒子能越过D点时，先在D点左侧减速，过D点以后加速运动；或在D点左侧减速，则运动到D点速度减为0，以后始终静止，所以粒子在CD之间的运动可以用A、B、C图像描述，故不行能的图像为D。【答案】D4．两带电荷量分别为q1(q1＞0)和q2的点电荷放在x轴上，相距为l，两电荷连线上电场强度E与x的关系如图所示，则下列说法正确的是()A．q2＞0且q1＝q2B．q2＜0且q1＝|q2|C．q2＞0且q1＞q2D．q2＜0且q1＜|q2|【解析】本题考查电场的叠加问题，意在考查考生对图像的理解力量。由题图知，当x＝eq\f(l,2)时，E＝0，则q1和q2必为同种电荷，且电荷量相等，故选项A正确。【答案】A5．如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出)，O、A、B为轴上三点，放在A、B两点的摸索电荷受到的电场力跟摸索电荷所带电荷量的关系如图乙所示，则()A．A点的电场强度大小为2×103N/CB．B点的电场强度大小为2×103N/CC．点电荷Q在A、B之间D．点电荷Q在A、O之间【解析】对于电场中任意一点而言，放在该处的摸索电荷的电荷量q不同，其受到的电场力F的大小也不同，但比值eq\f(F,q)是相同的，即该处的电场强度。所以F­q图像是一条过原点的直线，斜率越大则场强越大。由题图可知A点的电场强度EA＝2×103N/C，B点的电场强度EB＝0.5×103N/C，A正确，B错误。A、B两点放正、负不同的电荷，受力方向总为正，说明A、B的场强方向相反，点电荷Q只能在A、B之间，C正确。【答案】AC6．(2022·大同一中、长安一中模拟)如右图所示光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定，杆上套有一带正电小球，质量为m，带电量为q，为使小球静止在杆上，可加一匀强电场，所加电场的场强满足什么条件时，小球可在杆上保持静止()A．垂直于杆斜向上，场强大小为eq\f(mgcosθ,q)B．竖直向上，场强大小为eq\f(mg,q)C．垂直于杆斜向上，场强大小为eq\f(mgsinθ,q)D．水平向右，场强大小为eq\f(mgcotθ,q)【解析】若所加电场的场强垂直于杆斜向上，对小球受力分析可知，其受到竖直向下的重力、垂直于杆斜向上的电场力和垂直于杆方向的支持力，在这三个力的作用下，小球沿杆方向上不行能平衡，选项A、C错误；若所加电场的场强竖直向上，对小球受力分析可知，当E＝eq\f(mg,q)时，电场力与重力等大反向，小球可在杆上保持静止，选项B正确；若所加电场水平向右当电场力Eq＝mgtanθ时小球才能平衡，此时E＝eq\f(mgtanθ,q)，故D错误。【答案】B7．(2022·潍坊联考)如图所示，把一个带电小球A固定在光滑水平的绝缘桌面上，在桌面的另一处放置带电小球B。现给小球B一个垂直AB连线方向的速度v0，使其在水平桌面上运动，则下列说法中正确的是()A．若A、B带同种电荷，B球肯定做速度增大的曲线运动B．若A、B带同种电荷，B球肯定做加速度增大的曲线运动C．若A、B带同种电荷，B球肯定向电势较低处运动D．若A、B带异种电荷，B球可能做速度和加速度大小都不变的匀变速曲线运动【解析】若A、B带同种电荷，B球受到库仑斥力作用，肯定做速度增大加速度减小的曲线运动，选项A正确，B错误；若B球带负电，则B球向电势较高处运动，选项C错误；若A、B带异种电荷，B球可能绕A球做匀速圆周运动，即做速度和加速度大小都不变的曲线运动，但不行能是匀变速曲线运动，选项D错误。【答案】A8．如右图所示，两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上。P、N是小球连线的中垂线上的两点，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点运动的过程中，下列关于小球C的速度、加速度的图像中，可能正确的是()【解析】小球C由P点向N点运动过程中，受到的电场力是变力，在中点O时受力为零，所以速度—时间图像不是直线，A错误，B可能正确；由牛顿其次定律结合库仑定律可知C可能正确，D错误。【答案】BC9．(2021·安徽联考)如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带正电，EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速度射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最终分别落在1、2、3三点。则下列说法正确的是()A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动B．三个液滴的运动时间不肯定相同C．三个液滴落到底板时的速率相同D．液滴C所带电荷量最多【解析】三个液滴具有相同的水平初速度，但除了受重力以外，还受水平方向的电场力作用，不是平抛运动，选项A错误；在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动，下落高度又相同，运动时间必相同，选项B错误；在相同的运动时间内，液滴C水平位移最大，说明它在水平方向的加速度最大，它受到的电场力最大，故它所带电荷量也最多，选项D正确；由于电场力对液滴C做功最多，它落到底板时的速率最大，选项C错误。【答案】D10．(2022·河北唐山二模)一个带正电的粒子，在xOy平面内以速度v0从O点进入一个匀强电场，重力不计。粒子只在电场力作用下连续在xOy平面内沿图中虚线轨迹运动到A点，且在A点时的速度方向与y轴平行，则电场强度的方向可能是()A．沿x轴正方向B．沿x轴负方向C．沿y轴正方向D．垂直于xOy平面对里【解析】在O点粒子速度有水平向右的重量，而到A点时水平重量变为零，说明该粒子所受电场力向左或有向左的重量，又由于粒子带正电，故只有B正确。【答案】B二、计算题(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．(14分)如图所示，真空中有三个点电荷A、B、C。A和B所带电荷量为＋Q，C所带电荷量为－Q，AB连线水平长度为L，C围绕A、B连线中心O在竖直面内做匀速圆周运动，OC之间的距离为eq\f(L,2)，不计重力，静电力常量为k。求(1)电荷C做圆周运动的向心力；(2)电荷C运动的角速度。【解析】(1)以C为争辩对像，受力状况如图，A、B对它的作用力为F1、F2，依据几何关系，AC之间的距离r＝eq\r(（\f(L,2)）2＋（\f(L,2)）2)＝eq\f(\r(2),2)L依据库仑定律F1＝F2＝keq\f(Q2,（\f(\r(2),2)L）2)，F1、F2的合力F即为圆周运动的向心力，由图可知，F＝eq\r(2)F1＝2eq\r(2)keq\f(Q2,L2)，向心力方向指向圆心O。(2)依据圆周运动规律和牛顿其次定律F＝2eq\r(2)keq\f(Q2,L2)＝mω2eq\f(L,2)，得ω＝eq\f(2Q,L)eq\r(\f(\r(2)k,mL))。【答案】(1)2eq\r(2)keq\f(Q2,L2)，向心力方向指向圆心O(2)eq\f(2Q,L)eq\r(\f(\r(2)k,mL))12．(16分)如图所示，匀强电场方向与水平方向的夹角θ＝30°斜向右上方，电场强度为E，质量为m的小球带负电，以初速度v0开头运动，初速度方向与电场方向全都。(1)若小球的带电荷量为q＝eq\f(mg,E)，为使小球能做匀速直线运动，应对小球施加的恒力F1的大小和方向如何？(2)若小球的带电荷量为q＝eq\f(2mg,E)，为使小球能做直线运动，应对小球施加的最小恒力F2的大小和方向如何？【解析】(1)如图所示，欲使小球做匀速直线运动，必使其合外力为零，所以F1cosα＝qEcos30°①F1sinα＝mg＋qEsin30°②联立①②解得α＝