高中同步新教材必修第三册(人教版)物理-第九章-静电场及其应用-专题强化练1静电场中的力电综合问题

专题强化练1静电场中的力电综合问题

45分钟

一、选择题

1.（2022山东临沂三校期末联考）〃、〃两个带电小球的质量均为所

带电荷量分别为七和一小两球间用绝缘细线连接4球又用长度相同的

绝缘细线悬挂在天花板匕在两球所在的空间有方向斜向下的匀强电

场，电场强度为瓦平衡时细线都被拉紧，则平衡时可能位置是（）

2.（2023黑龙江哈尔滨三中月考）如图所示,4、B两个带电小球可以看

成点电荷，用两等长绝缘细线悬挂,处在水平方向的匀强电场中,4、B

静止，且悬线都保持竖直，已知A、8相距3cm,A的电荷量为

%=+3.0x10-9c>9.0xl09N-m2/C2,MlJ)

A@6

A.小球8带正电48=3.0x10-9c

B.小球B带负电，夕产-4.0x10-9c

C.匀强甩场的电场强度大小E=3X1（）4N/C,方向水平向左

D.A、B连线中点处的电场强度大小为1.6x105N/C,方向水平向右

3.（2021山西太原联考）如图所示,一带负电小球用轻绳挂在竖直光滑

的绝缘墙壁上，小球处在水平向右的匀强电场中,若（）

A.撤去电场，小球受绳子的拉力减小

B.撤去电场，小球受绳子的拉力不变

C.撤去电场，小球受绳子的拉力变大

D.场强方向不变，逐渐增大场强,小球受绳子的拉力逐惭增大

4.（2023皖豫名校联考）如图所示，绝缘的斜劈M静止在粗糙水平地面

上,带止电的滑块m在平行斜面向下的匀强电场中恰沿斜面匀速下滑,

下列说法正确的是（）

A.地面对斜劈有摩擦力作用且方向水平向左

B.地面和斜劈之间没有摩擦力作用

C.若场强E逐渐增大,地面对斜劈的摩擦力也增大

D.地面对斜劈的支持力等于斜劈和滑块的重力之和

5.（2023江西南昌重点中学联考）如图所示，带电物块A固定于水平绝

缘地面上，重为G的带电物块8置于倾角为9的固定光滑绝缘斜面上,

空间存在垂直斜面向上的匀强电场（图中未画出）。下列情况中，能使

B在斜面上保持静止状态且B对斜面的压力小于Gcos夕的是（）

A.A和8都带正电荷

B.A和8都带负电荷

C.A带正电荷疝带负电荷

D.A带负电荷乃带正电荷

（2023四川成都树德中学月考）如图所示的装置静止在水平向

右的匀强电场中，轻质细绳与竖直方向的夹角为。，绝缘轻质弹簧与竖

直方向的夹角为3,A和4两球均可视为质点，小球A质量为且带电,

小球8质量为2〃?且不带电,重力加速度为g,下列说法正确的是（）

A.一定有（p>0

B.小球A一定带负电

C.剪断细绳瞬间，小球B的加速度大小为磊

D.从与8相连处剪断弹簧瞬间，小球B的加速度大小为gsin9

二、非选择题

7.（2022山东青岛二中期末）如图，电荷量为。的正点电荷4固定不动，

若要使电荷量为外质量可变的正点电荷8在A左上方离其距离为

R、连线与竖直方向成6（）。角处静止，则需在竖直平面内加一个匀强电

场，场强为其重力加速度为g,静电力常量为鼠求：

⑥、一\

⑴所加匀强电场的方向如何时可使E最小，最小场强E的大小是多少;

⑵在场强E最小的情况下，点电荷B的质量机多大；

⑶若所加匀强电场斜向右上方，与水平方向夹角为30。,且电荷B仍静

止，场强？应为多大。

8.（2023福建莆田第二十五中学月考）如图所示,在绝缘粗糙的水平地

面上方有水平方向的匀强电场，三个质量相同且均可看成点电荷的带

电小球A、8、。分别位于竖直平面内的直角三角形的三个顶点上。

球B、C在地面上，球4在球8的正上方,4、8间距为L,A、C连线与

水平方向夹角为30。,三球恰好都可以静止不动。已知A、8带正电，

电荷量均为QC球带负电，带电荷量为-4Q,重力加速度为g,静电力常

量为ko求：

⑴匀强电场的电场强度E的大小及方向;

⑵地面对球C的摩擦力大小和方向。

答案与分层梯度式解析

专题强化练1静电场中的力电综合问题

1.A2.C3.B4.A5.A6.AC

1.A首先取a、b整体为研究对象，整体受到重力、电场力和上方细

线的拉力,由于两个电场力的矢量和为/电="+卜阳=0,所以上方细线

对小球的拉力与总重力平衡，故上方细线沿竖直方向;再对带负电荷的

小球b研究，可知小球b受到的电场力斜向右上方，所以下面的细线向

右偏转，选项A正确。

类题拓展若带等量异种电荷的质量相同的两球所在的空间右方向

水平向左的匀强电场则平衡时可能位置如图甲所示;若此时。带电荷

量为+3%则平衡时可能位置如图乙所示。

a(+)+g.m

Ebb-q，m

甲乙

2.C要使A、8静止，且悬线都保持竖直，则匀强电场对两小球的电场

力方向相反，可知两球必定带异种电荷，因此小球B带负电。对A球

受力分析乃球对A球的静电力水平向右，则匀强电场对小球A的作用

力水平向左，匀强电场的方向水平向左，根据平衡条件有七分乂坐,

aAB

对B球分析，根据平衡条件有用M斗丝强，联立解得E=3xl()4

aAB

N/C,^=-3.0xl09C,A、B错误,C正确;由于A、B带等量异种电荷，则

,5

A、B连线中点处的电场强度大小为E=2^-^T-E=7E=2.1X10N/C,

(阴

方向水平向右，选项D错误。

模型强化处理悬挂类带电小球问题的思路

⑴看:看带电小球的悬挂方式，是串接在一起还是分开连接;带电小球

周围是否存在匀强电场。

⑵选法:用整体法分析系统在水平或竖直方向的受力情况，是否满足

物体的平衡条件;用隔离法分析其中的一个小球，看此小球的受力情况,

进而确定其状态。

3.B未撤去电场时，小球所受电场力水平向左，小球受力如图所示，设

绳与竖直墙壁的夹角为。，根据平衡条件可得小球受绳子的拉力丁满

足TeoseG：撤去电场后，小球仍然紧靠竖直墙壁处于静止状态,6不

变,所以小球受绳子的拉力保持不变,A、C错误,B正确;场强方向不变,

逐渐增大场强，小球所受电场力方向保持不变，小球仍然紧靠竖直墙壁

处于静止状态，小球受绳子的拉力仍然满足Teose=G,e不变,所以小

球受绳子的拉力保持不变,D错误。

■N

4.A滑块带正电，所受电场力沿斜面向下;滑块和斜劈整体受到重力、

电场力、地面的支持力及摩擦力，且合力为零，可知在水平方向上受力

平衡，由于电场力有水平向右的分力，则地面对斜劈的摩擦力方向水平

向左,A正确,B错误;若场强E逐渐增大,滑块质■斜劈的滑动摩擦力大

小不变，所以地面对斜劈的摩擦力不变,C错误;对斜劈和滑块整体分

析，整体受到沿斜面向下的电场力,而该电场力具有竖直向下的分量，

整体处于平衡状态，在竖直方向上根据平衡条件可知，地面对斜劈的支

持力大小等于斜劈和滑块的重力之和再加上电场力沿竖直方向的分

力大小,D错误。

5.A设A对8的电场力为斥力，可分解成垂直于斜面向下的分力R

和沿斜面向上的分力若8所带电荷为正电荷，则人受到的匀强电

场的电场力方向垂直斜面向上,则此时B在垂直斜面方向上受到的支

持力为FN=GCOS分尸皿出可知8对斜面的压力可能小于Gcos9,A

正确;同理，若区所带电荷为负电荷，则区受到的匀强电场的电场力方

向垂直斜面向下,则此时B在垂直斜面方向上受到的支持力为FN=G

cos夕+Fi+q/,可知3对斜面的压力大于Gcos8,B错误。若两物体带

异种电荷，对B分析受力可知,8受到的合力不可能为零,不符合题意,

故C、D错误。

6.AC对于A、B两小球组成的系统，由于细绳的拉力有水平向左的

分力，因此小球4受到的电场力方向一定水平向右，可知小球4一定

带正电,B错误;小球A受力平衡，有tan。=空，对于4、B两小球组成

的系统，有tan庐普，则有9>〃,A正确;对于A、B两小球组成的系统,

STily

系统平衡时，细绳的拉力片网多剪断细绳瞬间，弹簧弹力不变，小球B

COSn

受到的合外力大小等于F,根据牛顿第二定律可得F=2〃见解得

正确;剪断弹簧瞬间，细绳上的拉力大小发生突变，小球B仅

2cost/

受重力和绳子拉力，将做圆周运动，有2mgsin。=2加优,解得a-gsinH,D

错误。

7.答案⑴整,方向水平向右

Q）籍⑶端

解析⑴根据题意，作出正电荷B的受力分析图如图,当静电力与重

力垂直时静电力取得最小值，此时电场强度最小，方向水平向右，则sin

倡

i/r

mg

解得E黑

⑵在场强E最小的情况下，满足cos60。=黑