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1第第1 1讲讲 电场力的性质电场力的性质板块三限时规范特训时间: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。其中16为单选,710为多选)12015江苏高考静电现象在自然界中普遍存在,我国早在西汉末年已有对静电现象的记载,春秋纬考异邮中有“玳瑁吸”之说,但下列不属于静电现象的是( )A梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引C小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流D从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉答案 C解析 小线圈接近通电线圈过程中,小线圈因磁通量变化而产生感应电流属于电磁感应现象,不属于静电现象,其他三种现象都属于静电现象,选项C符合题意。22015安徽高考由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带电量分别为q1和q2,其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为Fk,式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示,k的单q1q2 r2位应为( )AkgA2m3BkgA2m3s4Ckgm2C2DNm2A2答案 B解析 由库仑定律知k,式中都取国际单位时k的单位为,由I 知,1 C21 A2s2,又因1 Fr2 q1q2Nm2 C2q tN1,整理可得k的单位应为,即kgA2m3s4,故选项B正确。kgm s2kgm s2m2 A2s232015浙江高考如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置。工作时两板分别接高压直流电源的正负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )A乒乓球的左侧感应出负电荷B乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上C乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用D用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞答案 D2解析 乒乓球在两极板中间时,其左侧会感应出正电荷,A错误;电场力和库仑力是同一个力的不同称谓,C错误;乒乓球与右极板接触则带正电,在电场力作用下向左运动与左极板相碰,碰后带上负电,又向右运动与右极板相碰,如此往复运动,所以D正确,B错误。4.一负电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的vt图象如图所示,则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的( )答案 C解析 由vt图可知负电荷在电场中做加速度越来越大的加速运动,故电场线应由B指向A,且从A到B场强变大,电场线变密,C正确。5.2016芜湖模拟如图所示,a、b两点处分别固定有等量异种点电荷Q和Q,c是线段ab的中点,d是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法中正确的是( )AFd、Fc、Fe的方向都是水平向右BFd、Fc的方向水平向右,Fe的方向竖直向上CFd、Fe的方向水平向右,Fc0DFd、Fc、Fe的大小都相等答案 A3解析 根据场强叠加原理,等量异种点电荷连线及中垂线上的电场线分布如图所示,d、c、e三点场强方向都是水平向右,正点电荷在各点受电场力方向与场强方向相同,A正确,B、C错误;连线上场强由a到b先减小后增大,中垂线上由O到无穷远处逐渐减小,因此O点场强是连线上最小的(但不为0),是中垂线上最大的,故FdFcFe,D错误。6.如图所示,一个均匀的带电圆环,带电荷量为Q,半径为R,放在绝缘水平桌面上。圆心为O点,过O点作一竖直线,在此线上取一点A,使A到O点的距离为R,在A点放一检验电荷q,则q在A点所受的电场力为( )A.,方向向上B.,方向向上kQq R22kQq4R2C.,方向水平向左D不能确定kQq 4R2答案 B解析 先把带电圆环分成若干个小部分,每一部分可视为点电荷,各点电荷对检验电荷的库仑力在水平方向上相互抵消,竖直向上方向上电场力大小为,故选B。kqQcos452R22kQq4R27. 2016海口模拟如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面,且处于同一竖直平面内,若用图示方向的水平推力F作用于小球B,则两球静止于图示位置,如果将小球B向左推动少许,并待两球重新达到平衡时,则两个小球的受力情况与原来相比( )4A推力F将增大B竖直墙面对小球A的弹力减小C地面对小球B的弹力一定不变D两个小球之间的距离增大答案 BCD解析 将A、B视为整体进行受力分析,在竖直方向只受重力和地面对整体的支持力FN(也是对B的支持力FN),将B向左推动少许后,竖直方向受力不变,所以FN(mAmB)g为一定值,C正确;对B进行受力分析,如图所示,由平衡条件可知FNmBgF斥cos,向左推B,减小,所以F斥减小,由库仑定律F斥k得:A、B间距离rqAqB r2增大,D正确;而FF斥sin,减小,F斥减小,所以推力F减小,故A错误;将A、B视为整体时,FFNA,所以墙面对小球A的弹力FNA减小,B正确。8P、Q两电荷的电场线分布如图所示,a、b、c、d为电场中的四点,c、d关于PQ连线的中垂线对称。一个离子从a运动到b(不计重力),轨迹如图所示,则下列判断正确的是( )AP带正电Bc、d两点的电场强度相同C离子在运动过程中受到P的吸引力D离子从a到b,电场力做正功5答案 AC解析 由电场线的方向可知P带正电,Q带负电,A正确;c、d两点场强大小相同,但方向不同,B错误;离子所受电场力的方向应该指向曲线的凹侧,故可以判断出离子在运动过程中受到P电荷的吸引力,C正确;离子从a到b,电场力的方向和离子速度方向的夹角大于90,电场力做负功,D错误。9如图所示,整个空间存在水平向左的匀强电场,一长为L的绝缘轻质细硬杆一端固定在O点、另一端固定一个质量为m、电荷量为q的小球P,杆可绕O点在竖直平面内无摩擦转动,电场的电场强度大小为E。先把杆拉至水平位置,然后将杆无初速度释放,重力加速度为g,不计空气阻力,则( )3mg3qA小球到最低点时速度最大B小球从开始至最低点过程中动能一直增大C小球对杆的最大拉力大小为mg833D小球可绕O点做完整的圆周运动答案 BC解析 如图所示,小球受到的重力和电场力分别为mg和qEmg,此二力的合力大小为Fmg,方向为与竖直33233方向成30角,可知杆从水平位置转到与合力F沿杆的方向相同时,合力F与小球速度的方向夹角一直小于90,F一直做正功,故小球转到与合力F沿杆的方向时小球速度最大,且从开始至最低点过程中动能一直增大,A错误,B正确;设小球的最大速度为v,从释放到小球达到最大速度的过程,应用动能定理有:Eq(LLsin30)mgLcos30mv20,设小球速度最大时,杆对小球的拉力为Fm,对小球应用向心力公式有:FmF1 2,解得Fmmg,由牛顿第三定律知C正确;根据等效性可知杆转过240角时速度减小为0,未到达mv2 L833圆周的等效最高点,小球不能做完整的圆周运动,D错误。610. 2017安徽八校联考如图所示,一绝缘细线Oa下端系一轻质带正电的小球a(重力不计),地面上固定一光滑的绝缘 圆弧管道AB,圆心与小球a位置重合。一质量为m、带负电的小球b由A点静止释放。小球a由于受到绝1 4缘细线的拉力而静止,其中细线Oa水平,Oa悬线与竖直方向的夹角为。当小球b沿圆弧管道运动到小球a正下方B点时对管道壁恰好无压力,在此过程中(a、b两球均可视为点电荷)( )Ab球所受的库仑力大小为3mgBb球的机械能逐渐减小C水平细线的拉力先增大后减小D悬线Oa的拉力先增大后减小答案 AC解析 电场力对b球不做功,故b球的机械能守恒,由机械能守恒定律可得mvmgR,则小球运动到B点的速度vB1 22B;小球对管道无压力,则F库mgm,解得F库3mg,A正确,B错误;设小球b在某位置时和a点连线2gRv2B R与竖直方向的夹角为,悬线Oa的拉力为FT1,悬线Oa的拉力为FT2,则对小球a,可得FT2FT1sinFsin,FT1cosFcos,当小球b从A点向B点运动时,角一直减小,可知FT1一直增大,D错误;FT2FcostanFsinsin(),则当从90减小到0时,FT2先增大后减小,C正确。F cos二、非选择题(本题共2小题,共30分)11. 2017北京高考(12分)如图所示,长l1 m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角37。已知小球所带电荷量q1.0106 C,匀强电场的场强E3.0103 N/C,取重力加速度g10 m/s2,sin370.6,cos370.8。求:(1)小球所受电场力F的大小。7(2)小球的质量m。(3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小。答案 (1)3.0103 N (2)4.0104 kg(3)2.0 m/s解析 (1)FqE3.0103 N。(2)由tan37,qE mg得m4.0104 kg。(3)由动能定理可得:mgl(1cos37)mv20,1 2得v2.0 m/s。2gl1cos37122017四川绵阳市二诊(18分)如图所示,轨道ABCDP位于竖直平面内,其中圆弧段CD与水平段AC及倾斜段DP分别相切于C点和D点,水平段AB、圆弧段CD和倾斜段DP都光滑,水平段BC粗糙,DP段与水平面的夹角37,D、C两点的高度差h0.1 m,整个轨道绝缘,处于方向水平向左、大小未知的匀强电场中,一个质量m10.4 kg、带正电、电荷量未知的小物块在A点由静止释放,经过时间t1 s,与静止在B点的不带电、质量m20.6 kg小物块碰撞并粘在一起在BC段上做匀速直线运动,到达倾斜段DP上某位置。物块和与轨道BC段的动摩擦因数都为0.2。g10 m/s2,sin370.6,cos370.8。求:(1)物块和在BC段上做匀速直线运动的速度大小;(2)物块和第一次经过C点时,圆弧段轨道对物块和支持力的大小。答案 (1)2 m/s (2)18 N解析 (1)物块和粘在一起在BC段上做匀速直线运动,设电场强度为E,物块带电荷量为q,物块与物块碰撞前速度为v1,碰撞后共同速度为v2,则qE(m1m2)gqEtm1v1m1v1(m1m2)v2将以上三式联立代入数据解得v22 m/s。(2)设圆弧段CD的半径为R,物块和第一次经过C点时,圆弧段轨道对物块和支持力的大小为FN,则FN(m1m2)gm1m2v2 2 RR(1cos)h,8将以上两式联立代入数据,解得FN18 N。
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