届高考物理一轮复习课件+作业 7.docx
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届高考物理一轮复习课件+作业 7.docx
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届高考物理一轮复习课件+作业7
核心素养提升练二十
库仑定律 电场力的性质
(45分钟 100分)
(20分钟 50分)
一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分,1~4题为单选题,5题为多选题)
1.如图所示,两个带电均匀分布的小球半径均为a,两球心相距为d,如果它们分别带有等量的同种电荷Q,则它们之间相互作用力的大小为( )
A.
B.
C.
D.两球距离太近,不能看作点电荷,无法计算
【解析】选B。
两个小球均电荷均匀分布,电荷中心间距为d,根据库仑定律得F=
,故A、C、D错误,B正确。
2.(创新预测)带有等量异种电荷的一对平行金属板,如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大,即使在两极板之间,它的电场线也不是彼此平行的直线,而是如图所示的曲线,关于这种电场,下列说法正确的是( )
A.电场内部A点的电场强度小于B点的电场强度
B.电场内部A点的电场强度等于B点的电场强度
C.若将一正电荷从电场中的A点由静止释放,它将做匀加速直线运动
D.若将一正电荷从电场中的A点由静止释放,它将做变加速直线运动
【解析】选D。
从电场线分布看,A点的电场线比B点密,所以A点的电场强度大于B点的电场强度,故A、B错误;由于电场不是匀强电场,所以从A点由静止释放的正电荷做变加速直线运动,故C错误,D正确。
3.(2019·大连模拟)如图所示,在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电,另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的正上方经过,若此过程中A始终保持静止,A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用,则下列说法正确的是( )
A.物体A受到地面的支持力先增大后减小
B.物体A受到地面的支持力保持不变
C.物体A受到地面的摩擦力先增大后减小
D.库仑力对物体B先做正功后做负功
【解析】选A。
当物体B由P点运动到最高点的过程中,物体A受力如图甲所示,由平衡条件得,水平方向Fsinθ-Ff=0,竖直方向FN-Fcosθ-mg=0,解得FN=mg
+Fcosθ,Ff=Fsinθ,由于G与F不变,θ逐渐减小为零,因而支持力FN逐渐变大,Ff逐渐变小。
当物体B由最高点运动到Q点的过程中,物体A受力如图乙所示,由平衡条件得,水平方向Fsinθ-Ff=0,FN-Fcosθ-mg=0,解得FN=mg+
Fcosθ,Ff=Fsinθ,由于G与F不变,θ由零逐渐增大,因而支持力FN逐渐变小,Ff逐渐变大,因此物体A受到地面的支持力先增大后减小,物体A受到地面的摩擦力先减小后增大,故A正确,B、C错误;物体B受的库仑力方向与物体B的速度总是垂直,库仑力对B不做功,故D错误。
4.电荷量为+Q的点电荷和接地金属板MN附近的电场线分布如图所示,点电荷与金属板相距为2d,图中P点到金属板和点电荷间的距离均为d。
已知P点的电场强度为E0,则金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为
( )
A.E=0 B.E=k
C.E=E0-k
D.E=
【解析】选C。
+Q在P点产生的场强大小E1=k
,方向水平向右,根据电场的叠加原理可得E0=E1+E,解得金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度大小为E=E0-k
,故C正确,A、B、D错误。
5.(创新预测)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类,沿着它身体的长度方向分布着电器官,这些器官能在鱼周围产生电场,如图为反天刀周围的电场线分布示意图,A、B、C为电场中的点,下列说法正确的是( )
A.头部带负电
B.A点电场强度大于B点电场强度
C.负离子运动到A点时,其加速度方向向右
D.图中从A至C的虚线可以是正离子的运动轨迹
【解析】选B、D。
电场线从正电荷或无穷远处出发,终止于负电荷或无穷远处,根据电场线由鱼的头部出发可知,头部带正电,故A错误;电场线疏密程度表示电场强度大小,A处电场线比B处密,所以A处电场强度大于B处电场强度,故B正确;负离子在A点受到的电场力向左,其加速度方向向左,故C错误;正离子所受的电场力方向沿着电场线的方向,且指向运动轨迹的凹侧,故D正确。
【加固训练】
(2018·湛江模拟)某点电荷和金属圆环间的电场线分布如图所示。
下列说法正确的是( )
A.b点的电势低于a点的电势
B.若将一正试探电荷由a点移到b点,电场力做负功
C.c点的电场强度与d点的电场强度大小无法判断
D.若将一正试探电荷从d点由静止释放,电荷将沿着电场线由d到c
【解析】选B。
沿电场线方向电势逐渐降低,因b点所在的等势面高于a点所在的等势面,故b点的电势高于a点的电势,故A错误;若将一正试探电荷由a点移到b点,电场力做负功,故B正确;由于电场线密集的地方场强较大,故d点的场强大于c点的场强,故C错误;因dc电场线是曲线,故若将一正试探电荷从d点由静止释放,电荷将不能沿着电场线由d到c,故D错误。
二、计算题(本题共15分,需写出规范的解题步骤)
6.如图所示,用一根绝缘细线悬挂一个带电小球,小球的质量为m,电量为q,现加一水平的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向夹角为θ。
(1)试求这个匀强电场的场强E的大小。
(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹角为θ,则E′的大小又是多少?
【解析】
(1)对小球受力分析,受到重力、电场力和细线的拉力,如图甲所示。
由平衡条件得:
mgtanθ=qE
解得:
E=
(2)将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,电场力方向也顺时针转过θ角,大小为F′=qE′,此时电场力与细线垂直,如图乙所示。
根据平衡条件得:
mgsinθ=qE′
解得:
E′=
答案:
(1)
(2)
(25分钟 50分)
7.(7分)(创新预测)如图所示,图中MN是由点电荷产生的电场中的一条电场线。
一带正电粒子q飞入电场后,只在电场力作用下沿图中虚线运动,a、b是该曲线上的两点,则下列说法正确是( )
A.若场源电荷为负电荷,其在N端
B.若场源电荷为正电荷,其在M端
C.正粒子q经过MN时,其加速度方向向左
D.a点的电场强度大于b点的电场强度
【解析】选C。
正粒子q经过MN时受到的电场力向左,加速度方向向左,场源电荷产生的场强由N指向M,若场源电荷为负电荷,其在M端,若场源电荷为正电荷,其在N端,故A、B错误,C正确;由于场源电荷不确定,所以无法比较a、b两点的电场强度大小,故D错误。
【总结提升】电场线与轨迹问题判断方法
(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况。
(2)“三不知时要用假设法”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向,若已知其中的任意一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知,则要用假设法分别讨论各种情况。
8.(7分)(多选)(2019·安阳模拟)如图所示,光滑绝缘的水平面上有一带电量为-q的点电荷,在距水平面高h处的空间内存在一场源点电荷+Q,两电荷连线与水平面间的夹角θ=30°,现给-q一水平初速度,使其恰好能在水平面上做匀速圆周运动,已知重力加速度为g,静电力常量为k,则( )
A.点电荷-q做匀速圆周运动的向心力为
B.点电荷-q做匀速圆周运动的向心力为
C.点电荷-q做匀速圆周运动的线速度为
D.点电荷-q做匀速圆周运动的线速度为
【解析】选B、C。
根据库仑定律以及力的分解得Fn=
cos30°=
,故A错误,B正确;由牛顿第二定律得
=m
,解得v=
,故C正确,D错误。
9.(7分)(2019·南阳模拟)如图所示,在均匀带正电的无穷大薄平板右侧距离3l处有一个带电量为+q的小球,在小球到平板垂线上距平板为2l的P处,场强恰好为零。
已知无穷大平板产生的电场的电场线自正电荷发出终止于无穷远处,静电力常量为k,则P点关于薄平板对称的M点的场强大小是
( )
A.
B.
C.
D.
【解析】选A。
P处场强恰好为零,所以正电平板在P处产生的场强和+q在P处产生的场强大小相等,方向相反,根据点电荷场强公式,+q在P处产生的场强为E=k
,根据对称关系,带正电平板在M处产生的场强大小为E2=k
,方向水平向左,+q在M处产生的场强为E1=k
,方向向左,所以M点的场强大小EM=E1+E2=k
,故A正确,B、C、D错误。
【加固训练】
a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点,∠abc=120°。
现将三个等量的正点电荷+Q分别固定在a、b、c三个顶点上,下列说法正确的有( )
A.d点电场强度的方向由d指向O
B.O点电场强度的方向由d指向O
C.d点的电场强度大于O点的电场强度
D.d点的电场强度小于O点的电场强度
【解析】选D。
由电场的叠加原理可知,d点电场方向由O指向d,O点电场强度的方向也是由O指向d,故A、B错误;设菱形的边长为r,根据公式E=k
,分析可知三个点电荷在d点产生的场强E大小相等,由电场的叠加可知,d点的场强大小为Ed=2k
,O点的场强大小为EO=4k
,可见,d点的电场强度小于O点的电场强度,即Ed 10.(7分)(多选)(2019·蚌埠模拟)如图所示,带电小球甲固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面上距甲一定距离有另一个带电小球乙,乙在桌面上运动,甲乙均视为质点。 某时刻乙的速度沿垂直于甲乙的连线方向,则( ) A.若甲乙带同种电荷,以后乙一定做速度变大的曲线运动 B.若甲乙带同种电荷,以后乙一定做加速度变大的曲线运动 C.若甲乙带异种电荷,以后乙可能做匀速圆周运动 D.若甲乙带异种电荷,以后乙可能做加速度和速度都变小的曲线运动 【解析】选A、C、D。 若甲、乙为同种电荷,甲、乙之间的库仑力为排斥力,并且力的方向和速度的方向不在一条直线上,所以质点乙一定做曲线运动,由于两者之间的距离越来越大,它们之间的库仑力也就越来越小,所以乙的加速度在减小,速度增大,故A正确,B错误;若甲乙带异种电荷,甲、乙之间的库仑力为吸引力,如果吸引力刚好等于乙做匀速圆周运动需要的向心力,则以后乙做匀速圆周运动,故C正确;若甲乙带异种电荷,甲、乙之间的库仑力为吸引力,如果吸引力小于乙做匀速圆周运动需要的向心力,则乙做离心运动,由于两者之间的距离越来越大,它们之间的库仑力也就越来越小,所以乙的加速度在减小,速度也减小,故D正确。 11.(7分)(多选)已知均匀带电球体在其外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,而均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零。 现有一半径为R、电荷量为Q的均匀带电绝缘球体,M、N为一条直径上距圆心O为 R的两点,静电力常量为k,则( ) A.M、N点的电场强度方向相同 B.M、N点的电场强度方向相反 C.M、N点的电场强度大小均为 D.M、N点的电场强度大小均为 【解题指导】解答本题应注意以下三点: (1)带电绝缘体电荷均匀分布; (2)M、N两点的场强等于以O为圆心,半径为 R的均匀球体在M、N两点产生的场强; (3)M、N两点的场强具有对称性。 【解析】选B、D。 根据均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零,知M点的场强等于以O为圆心半径为 R的均匀球体在M点产生的场强,这个球体之外的球壳在M点产生的场强为零,这个球体所带电荷量为q= Q= ,M点的电场强度大小为EM=k = ,方向向左,根据对称性知N点的电场强度大小也为 ,方向向右,故A、C错误,B、D正确。 12.(15分)如图所示,把质量为2g的带负电小球A用绝缘细绳悬挂,若将带电荷量为4×10-6C的带电小球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距30cm时,则绳与竖直方向成45°角,g取10m/s2,k=9.0×109N·m2/C2。 求: (1)A球带电荷量是多少。 (2)若改变小球B的位置,仍可使A球静止在原来的位置,且A、B间的库仑力最小,最小库仑力为多少。 【解题指导】解答本题应注意以下两点: (1)小球A处于平衡状态; (2)当库仑力垂直细绳时,A、B间库仑力最小。 【解析】 (1)对球A受力分析如图所示: 由平衡条件得: Tsin45°-F=0 Tcos45°-mg=0 解得: F=mgtan45°=0.02N 即A球受的库仑力为0.02N 根据库仑定律得: F=k 解得: QA=5×10-8C (2)当库仑力垂直细绳时,A、B间库仑力最小,则: Fmin=mgsinα= N 答案: (1)5×10-8C (2) N 关闭Word文档返回原板块
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