（山東專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 第1節(jié) 庫(kù)侖定律 電場(chǎng)力的性質(zhì)練習(xí)（含解析）新人教版

第1節(jié)庫(kù)侖定律電場(chǎng)力的性質(zhì)1.(2019·山東青島聯(lián)考)如圖,絕緣光滑圓環(huán)豎直放置,a,b,c為三個(gè)套在圓環(huán)上可自由滑動(dòng)的空心帶電小球,已知小球c位于圓環(huán)最高點(diǎn),ac連線與豎直方向成60°角,bc連線與豎直方向成30°角,三個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài).下列說法正確的是(D)A.a,b,c小球帶同種電荷B.a,b小球帶異種電荷,b,c小球帶同種電荷C.a,b小球電荷量之比為D.a,b小球電荷量之比為解析:對(duì)c小球受力分析可得,a,b小球必須帶同種電荷c小球才能平衡.對(duì)b小球受力分析可得,b,c小球帶異種電荷b小球才能平衡,故A,B錯(cuò)誤;對(duì)c小球受力分析,將力正交分解后可得ksin 60°= ksin 30°,又racrbc=1,解得qaqb=9,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確.2.如圖所示,邊長(zhǎng)為a的正方形ABCD的四個(gè)頂點(diǎn)分別固定電荷量為+q的點(diǎn)電荷,直線MN過正方形的幾何中心O且垂直正方形平面,P與O點(diǎn)相距為a,P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,若將A點(diǎn)的電荷換為-q的點(diǎn)電荷,則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為(D)A. B. C.E D.解析:由幾何關(guān)系及電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理可知,每一個(gè)+q 點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,將A點(diǎn)的點(diǎn)電荷換為-q后,該點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小沒變,但方向反向,由疊加原理可知,D選項(xiàng)正確.3.(2019·湖北黃岡模擬)如圖所示,正方形ABCD的對(duì)角線相交于O點(diǎn),兩個(gè)等量同種正電荷分別固定在A,C兩點(diǎn),則(D)A.B,D兩處電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度均相同B.B,D兩處電勢(shì)、電場(chǎng)強(qiáng)度均不相同C.若在B點(diǎn)靜止釋放一電子,電子一定在B,D間往復(fù)運(yùn)動(dòng),且加速度先減小后增大D.若在B點(diǎn)給電子一垂直紙面合適的速度,電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析:在等量同種電荷連線的中垂線上,電場(chǎng)強(qiáng)度從O點(diǎn)開始向上下兩邊先增大后減小,在O上方的電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上,在O下方的電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下,根據(jù)對(duì)稱性可知B,D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同,方向不同,電勢(shì)相同,故A,B錯(cuò)誤;無法判斷從O到B(O到D)電場(chǎng)強(qiáng)度是一直增大,還是先增大后減小,故無法判斷電子的加速度的變化情況,C錯(cuò)誤;在垂直紙面且經(jīng)過B,D兩點(diǎn)的圓上,所有點(diǎn)的電勢(shì)相等,并且電子受到的電場(chǎng)力指向O點(diǎn),與速度方向垂直,電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),D正確.4.(2019·山西運(yùn)城模擬)如圖所示邊長(zhǎng)為a的正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷+q,+q,-q,則該三角形中心O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為(B)A.,方向由C指向OB.,方向由O指向CC.,方向由C指向OD.,方向由O指向C解析:每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小都是E=,畫出矢量疊加的示意圖,如圖所示,由圖可得O點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為E0=2E=,方向由O指向C,選項(xiàng)B正確.5.(2019·河北唐山質(zhì)檢)一負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止釋放,只受電場(chǎng)力作用,沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),它運(yùn)動(dòng)的vt圖像如圖所示.則A,B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)線分布情況可能是下圖中的(C)解析:由vt圖像可知負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的速度越來越大,加速度也越來越大,可見其受到電場(chǎng)力越來越大,電場(chǎng)強(qiáng)度也就越來越大,又因負(fù)電荷的受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,故選項(xiàng)C符合題意,A,B,D錯(cuò)誤.6.如圖所示,在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)電荷,將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)C由靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí),對(duì)管壁恰好無壓力.則放于圓心處的點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為(B)A. B.C. D.解析:在B點(diǎn)由庫(kù)侖力和重力的合力提供向心力,得F-mg=m,即qE= m+mg,小球從C到B電場(chǎng)力不做功,由動(dòng)能定理mgR=mv2,兩個(gè)式子聯(lián)立可知E=.點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與B點(diǎn)相同,選項(xiàng)B正確.7.(2018·黑龍江哈爾濱二模)如圖所示,一個(gè)均勻的帶電圓環(huán)帶電荷量為+Q,半徑為R,放在絕緣水平桌面上.圓心為O點(diǎn),過O點(diǎn)作一豎直線,在此線上取一點(diǎn)A,使A到O點(diǎn)的距離為R,在A點(diǎn)放一檢驗(yàn)電荷+q,則+q在A點(diǎn)所受的靜電力為(B)A.,方向向上 B.,方向向上C.,方向水平向左 D.不能確定解析:先把帶電圓環(huán)分成若干個(gè)小部分,每一小部分可視為點(diǎn)電荷,各點(diǎn)電荷對(duì)檢驗(yàn)電荷的庫(kù)侖力在水平方向上相互抵消,豎直向上方向上的靜電力大小為=,選項(xiàng)B正確.8.(2019·廣東東莞模擬)(多選)如圖所示,兩個(gè)大小相同的帶電小球A和B,小球A帶有電荷量Q,小球B帶有電荷量7Q,小球A固定在絕緣細(xì)桿上,小球B用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上,兩球球心的高度相同,間距為d,此時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為.現(xiàn)讓兩個(gè)帶電小球接觸一下,然后再讓兩個(gè)小球球心的高度相同,間距仍為d,已知靜電力常量為k,重力加速度為g,兩帶電小球可視為點(diǎn)電荷.則(AD)A.細(xì)線與豎直方向的夾角變大B.兩球之間的庫(kù)侖力變小C.兩球之間的庫(kù)侖力變?yōu)樵瓉淼腄.細(xì)線的拉力變大解析:未接觸時(shí)兩球間的作用力F=k,接觸后兩球電荷量均分,則此時(shí)兩球間的作用力F=k,可知,兩球間的庫(kù)侖力變大,細(xì)線與豎直方向的夾角變大,兩球之間的庫(kù)侖力變?yōu)樵瓉淼?選項(xiàng)A正確,B,C錯(cuò)誤;細(xì)線的拉力FT=,則當(dāng)變大時(shí),FT變大,選項(xiàng)D正確.9.(2018·安徽江淮十校第三次聯(lián)考)(多選)如圖所示,P,Q處固定有等量的同種正電荷,O為P,Q連線的中點(diǎn),在P,Q連線的垂直平分線上,一個(gè)帶電粒子在A點(diǎn)由靜止釋放,結(jié)果粒子在A,B,C三點(diǎn)的加速度大小相等,且A,C關(guān)于P,Q連線對(duì)稱,不計(jì)粒子受到的重力,則下列說法正確的是(ABC)A.粒子在C點(diǎn)的速度大小為零B.帶電粒子在O點(diǎn)的速度最大C.帶電粒子在O點(diǎn)的加速度為零D.帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,加速度先減小后增大解析:A,C關(guān)于P,Q連線對(duì)稱,則A,C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,則粒子在A,C兩點(diǎn)的電勢(shì)能相等,由于粒子只受電場(chǎng)力作用,則電勢(shì)能和動(dòng)能之和守恒,在A點(diǎn)的速度為零,則粒子在C點(diǎn)的速度大小為零,選項(xiàng)A正確;O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零,則帶電粒子在O點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力為零,加速度為零,此時(shí)的速度最大,選項(xiàng)B,C正確;粒子在A,B兩點(diǎn)加速度相同,則兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同,根據(jù)等量同種電荷的電場(chǎng)線分布可知,由A到B電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,電場(chǎng)力先增大后減小,則加速度先增大后減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.10.(2019·河南鄭州模擬)(多選)如圖所示,光滑絕緣水平面上有三個(gè)帶電小球A,B,C(可視為點(diǎn)電荷),三球沿一條直線擺放,僅在它們之間的靜電力作用下靜止,則以下判斷正確的是(AD)A.A對(duì)B的靜電力一定是引力B.A對(duì)B的靜電力可能是斥力C.A的電荷量可能比B少D.A的電荷量一定比B多解析:根據(jù)電場(chǎng)力方向來確定各自電性,從而得出“兩同夾一異”,因此A對(duì)B的靜電力一定是引力,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)庫(kù)侖定律來確定電場(chǎng)力的大小,并由平衡條件來確定各自電荷量的大小,因此在大小上一定為“兩大夾一小”,因此A的電荷量一定比B多.選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.11.如圖所示,ABCD為豎直放在電場(chǎng)強(qiáng)度為E=104 V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道,其中軌道的BCD部分是半徑為R的半圓環(huán),軌道的水平部分與半圓環(huán)相切,A為水平軌道的一點(diǎn),而且AB=R=0.2 m.把一質(zhì)量m=100 g、帶電荷量q=+10-4 C的小球放在水平軌道的A點(diǎn),由靜止開始被釋放后,在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng).求:(g=10 m/s2)(1)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大?(2)它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是多大?解析:(1)設(shè)小球在C點(diǎn)的速度大小是vC,對(duì)軌道的壓力大小為FN,則對(duì)于小球由AC的過程中,應(yīng)用動(dòng)能定理列出2qER-mgR=m,解得vC=2 m/s.(2)在C點(diǎn)時(shí),小球受到軌道對(duì)它的彈力和電場(chǎng)力,應(yīng)用牛頓第二定律,有FN-qE=m,解得FN=3 N.由牛頓第三定律知FN=FN=3 N.答案:(1)2 m/s(2)3 N12.(2018·安徽安慶二模)如圖所示,水平地面上方存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),一質(zhì)量為m的帶電小球(大小可忽略)用輕質(zhì)絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),小球帶電荷量為+q,靜止時(shí)距地面的高度為h,細(xì)線與豎直方向的夾角為=37°,重力加速度為g.(sin 37°=0.6,cos 37°= 0.8)求:(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;(2)現(xiàn)將細(xì)線剪斷,小球落地過程中小球水平位移的大小;(3)現(xiàn)將細(xì)線剪斷,帶電小球落地前瞬間的動(dòng)能.解析:(1)小球靜止時(shí),對(duì)小球受力分析如圖由FT·cos 37°=mgFTsin 37°=Eq解得E=.(2)剪斷細(xì)線,小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),水平方向做加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng),由Eq=max=at2h=gt2解得x=0.75h.(3)從剪斷細(xì)線到落地瞬間,由動(dòng)能定理得Ek=mgh+Eq·x=mgh.答案:(1)(2)0.75h(3)mgh13.如圖所示,長(zhǎng)L=1.2 m、質(zhì)量M=3 kg的木板靜止放在傾角為37°的光滑斜面上,質(zhì)量m=1 kg、帶電荷量q=+2.5×10-4 C 的物塊放在木板的上端,木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,所在空間加有一個(gè)方向垂直斜面向下、電場(chǎng)強(qiáng)度E=4.0×104 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng).現(xiàn)對(duì)木板施加一平行于斜面向上的拉力F=10.8 N.取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,斜面足夠長(zhǎng).求:(1)物塊經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間離開木板;(2)物塊離開木板時(shí)木板獲得的動(dòng)能;(3)物塊在木板上運(yùn)動(dòng)的過程中,由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能.解析:(1)物塊向下做加速運(yùn)動(dòng),設(shè)其加速度為a1,木板的加速度為a2,則由牛頓第二定律對(duì)物塊有mgsin 37°-(mgcos 37°+qE)=ma1代入數(shù)據(jù),求得a1=4.2 m/s2.對(duì)木板有Mgsin 37°+(mgcos 37°+qE)-F=Ma2代入數(shù)據(jù),求得a2=3 m/s2又a1t2-a2t2=L得物塊滑過木板所用時(shí)間t= s.(2)物塊離開木板時(shí)木板的速度v2=a2t=3 m/s.其動(dòng)能為=M=27 J.(3)由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能為Q=fs相對(duì)=(mgcos 37°+qE)·L=2.16 J.答案:(1) s(2)27 J (3)2.16 J8