人教版高二物理选修31《电场力的性质》综合练习卷文档格式.docx
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D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向一定相反
4.(多选)如图所示,金属板带电荷量为+Q,质量为m的金属小球带电荷量为+q,当小球静止后,悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α,小球(可视为质点)与金属板中心O恰好在同一条水平线上,且距离为L.下列说法正确的是( )
A.+Q在小球处产生的场强为E1=
B.+Q在小球处产生的场强为E1=
C.+q在O点产生的场强为E2=
D.+q在O点产生的场强为E2=
5.有甲、乙、丙三个小球,将它们两两相互靠近,它们都相互吸引,如图所示。
那么,下面的说法中正确的是( )
A.三个小球都带电B.只有一个小球带电
C.有两个小球带同种电荷D.有两个小球带异种电荷
6.真空中,A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r,则A、B两点的电场强度大小之比为( )
A.3∶1 B.1∶3
C.9∶1D.1∶9
7.如图所示,一个绝缘圆环,当它的
均匀带电且电荷量为+q时,圆心O处的电场强度大小为E,现使半圆ABC均匀带电+2q,而另一半圆ADC均匀带电-2q,则圆心O处电场强度的大小和方向为( )
A.2
E,方向由O指向DB.4E,方向由O指向D
C.2
E,方向由O指向BD.0
8.如图所示,有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上,已知:
三角形边长为1cm,B、C电荷量为qB=qC=1×
10-6C,A电荷量为qA=-2×
10-6C,A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小和方向为( )
A.180N,沿AB方向B.180
N,沿AC方向
C.180N,沿∠BAC的角平分线D.180
N,沿∠BAC的角平分线
9.如图所示,在场强为E的匀强电场中有一个质量为m的带正电小球A悬挂在绝缘细线上,当小球静止时,细线与竖直方向成30°
角,已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小,则小球所带的电荷量应为( )
A.
B.
C.
D.
10.相距为L的点电荷A、B带电荷量分别为+4q和-q,如图所示,今引入第三个点电荷C,使三个点电荷都处于平衡状态,则C的电荷量和放置的位置是( )
A.-q,在A左侧距A为L处B.-2q,在A左侧距A为
处
C.+4q,在B右侧距B为L处D.+2q,在B右侧距B为
11.如图所示,长l=1m的轻质绝缘细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带正电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°
.已知小球所带电荷量q=1.0×
10-6C,匀强电场的场强E=3.0×
103N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°
=0.6,cos37°
=0.8.求:
(1)小球所受电场力F的大小;
(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.
12.如图所示,有一水平向左的匀强电场,场强为E=1.25×
104N/C,一根长L=1.5m、与水平方向的夹角θ=37°
的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中,杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+4.5×
10-6C;
另一带电小球B穿在杆上可自由滑动,电荷量q=+1.0×
10-6C,质量m=1.0×
10-2kg.将小球B从杆的上端N静止释放,小球B开始运动.(静电力常量k=9.0×
109N·
m2/C2,取g=10m/s2,sin37°
=0.8)求:
(1)小球B开始运动时的加速度为多大?
(2)小球B的速度最大时,与M端的距离r为多大?
答案解析
【答案】 AC
【解析】 由于两带电小球相互吸引,所以一定带异种电荷,选项A正确.设轻丝线与竖直方向的夹角为θ,根据平衡条件可得两球之间的库仑力F=mgtanθ,α>
β,因此m1g<m2g,即m1<m2,选项C正确.
【答案】 BC
【解析】 根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲线内侧可知粒子所受电场力与电场线的方向相反,所以不论粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电,故A错误,B正确;
电场线密的地方电场强度大,所以粒子在B点受到的电场力大,在B点时的加速度较大.若粒子是从B运动到A,则其加速度减小,故C正确;
从B到A过程中电场力与速度方向成锐角,即做正功,动能增大,速度增大,故D错误.故选B、C.
【答案】 D
【解析】 根据电场线的方向及对称性,可知该电场为等量正点电荷形成的电场,故A、B均错误;
a、b两点虽没有画电场线,但两点的电场强度都不为零,C错误;
根据等量正点电荷的电场特点可知,同一试探电荷在a、b两点所受电场力等大反向,D正确.
【解析】 金属板不能看成点电荷,在小球处产生的场强不能用E=
计算,故A错误;
根据小球受力平衡得小球受电场力F=mgtanα,由E=
得:
E1=
,B正确;
小球可看成点电荷,在O点产生的场强E2=
,C正确;
根据牛顿第三定律知金属板受到小球的电场力大小为F=mgtanα,但金属板不能看做试探电荷,故不能用公式E=
求场强,D错误.故选B、C.
【答案】D
【解析】由于甲和乙、甲和丙、乙和丙两两相互吸引,不可能有两个小球带有同种电荷,也不可能三个小球都带电,A、C错。
若只有一个小球带电,也不可能两两相互吸引,B错。
若有两个小球带异种电荷,另外一个小球不带电,可以产生两两吸引的现象,D对。
【答案】C
【解析】由库仑定律F=k
和电场强度公式E=
可知,点电荷在某点产生电场的电场强度E=k
,电场强度大小与该点到场源电荷的距离的二次方成反比,则EA∶EB=r
∶r
=9∶1,故选项C正确。
【答案】 A
【解析】 当圆环的
均匀带电且电荷量为+q时,圆心O处的电场强度大小为E,由如图所示的矢量合成可得,
当半圆ABC均匀带电+2q时,在圆心O处的电场强度大小为
E,方向由O指向D;
当另一半圆ADC均匀带电-2q时,同理,在圆心O处的电场强度大小为
根据矢量的合成法则,圆心O处的电场强度的大小为2
E,方向由O指向D.
【解析】qB、qC电荷对qA电荷的库仑力大小相等,故F=F1=F2=
=
N=180N两个静电力夹角为60°
,故合力为F′=2Fcos30°
=2×
180N×
=180
N方向沿∠BAC的角平分线故选D。
【解析】 电场方向恰使小球受到的电场力最小,即E的方向与细线垂直,对小球进行受力分析可得mgsin30°
=qE,则q=
,故D正确.
【答案】 C
【解析】 A、B、C三个电荷要平衡,必须三个电荷在一条直线上,外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的引力,必须外侧电荷电荷量大,中间电荷电荷量小,所以C必须带正电,在B的右侧.设C所在位置与B的距离为r,则C所在位置与A的距离为L+r,要能处于平衡状态,所以A对C的电场力大小等于B对C的电场力大小,设C的电荷量大小为Q.则有:
=k
,解得r=L.对点电荷A,其受力也平衡,则:
k
,解得:
Q=4q,即C带正电,电荷量为4q,在B的右侧距B为L处.
【答案】
(1)3×
10-3N
(2)4×
10-4kg (3)2m/s
【解析】
(1)小球在匀强电场中所受电场力F=qE=3×
10-3N
(2)对小球受力分析如图.由平衡条件得mg=
则m=
kg=4×
10-4kg
(3)撤去电场后,只有重力做功,由动能定理得
mgl(1-cosθ)=
mv2-0
代入数值解得v=2m/s.
【答案】
(1)3.2m/s2
(2)0.9m
【解析】
(1)如图所示,开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运动,由牛顿第二定律得mgsinθ-
-qEcosθ=ma.代入数据解得:
a=3.2m/s2.
(2)小球B速度最大时所受合力为零,
即mgsinθ-
-qEcosθ=0
代入数据解得:
r=0.9m.
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- 电场力的性质 人教版高二 物理 选修 31 电场 性质 综合 练习