高考物理大一轮复习 课后限时集训20 电场力的性质-人教版高三全册物理试题

课后限时集训20电场力的性质建议用时：45分钟1.(2019北京通州区期末)把一个带正电荷QA的球体A固定在可以水平移动的绝缘支座上，再把一个带正电荷QB的小球B用绝缘丝线挂在玻璃棒上的C点(使两个球心在同一水平线上)，小球静止时丝线与竖直方向的夹角如图所示。现使球体A向右缓慢移动逐渐靠近小球B，关于丝线与竖直方向的夹角，下列说法正确的是(移动过程中，A、B电荷量不变)()A逐渐增大B逐渐减小C保持不变D无法判断A使球体A向右缓慢移动逐渐靠近小球B，两球间距离减小，根据库仑定律，两球之间的库仑力增大，根据小球B受力平衡可知，丝线与竖直方向的夹角将逐渐增大，选项A正确。2(2019济南模拟)电荷量分别为q1、q2的两个点电荷，相距r时，相互作用力为F，下列说法错误的是()A如果q1、q2恒定，当距离变为时，作用力将变为2FB如果其中一个电荷的电荷量不变，而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时，作用力变为2FC如果它们的电荷量和距离都加倍，作用力不变D如果它们的电荷量都加倍，距离变为r，作用力将变为2FA如果q1、q2恒定，当距离变为时，由库仑定律可知作用力将变为4F，选项A错误；如果其中一个电荷的电荷量不变，而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时，作用力变为2F，选项B正确；根据库仑定律，如果它们的电荷量和距离都加倍，作用力不变，选项C正确；根据库仑定律，如果它们的电荷量都加倍，距离变为r，作用力将变为2F，选项D正确。3(多选)(原创题)在真空中两个完全相同的金属小球P、Q(可看作点电荷)，P球带电荷量大小为5.0109 C，Q球带电荷量大小为7.0109 C，两球相距1 m。下列说法正确的是()A它们之间的库仑力一定为斥力，大小为3.15107 NB它们之间的库仑力一定为引力，大小为3.15107 NC若把它们接触后放回原处，它们之间的相互作用力可能为3.24107 ND若把它们接触后放回原处，它们之间的相互作用力可能为9.0109 NCD两小球可视为点电荷，未接触时，根据库仑定律，两带电小球间库仑力大小Fk9.0109 N3.15107 N，两小球带同种电荷为斥力，带异种电荷为引力，选项A、B错误；若两小球带同种电荷，两小球接触后，电荷均分，每个小球带电荷量为总电荷量的，根据库仑定律，F1k9.0109 N3.24107 N，选项C正确；若两小球带异种电荷，两小球接触后，部分电荷中和，剩余净电荷为2.0109 C，由于两金属球完全相同，净电荷最后均分，各带1.0109 C，此时两球间库仑力F2k9.0109 N9.0109 N，选项D正确。4.(2019上海嘉定区二模)如图所示为一正点电荷周围的电场线，电场中有A、B两点，A、B两点在同一条电场线上，则()AA点的电场强度与B点的电场强度相同BB点的电场强度比A点的电场强度大CA点的电场强度方向沿电场线指向场源电荷DB点的电场强度方向沿电场线指向场源电荷B正点电荷形成的电场，离点电荷越远，由E知场强越小，则B点场强大于A点场强，故A错误，B正确；以正点电荷为场源的场强方向均沿电场线背离场源电荷，故A、B两点的场强方向均沿电场线向右，故C、D错误。5.(2019海南期末)真空中有一点电荷Q，MN是这个点电荷电场中的一条水平直线，如图所示，A、B、C是直线MN上的三个点，B是A、C的中点，点电荷Q位于A点正上方O处(未画出)。设A、B、C三点场强大小分别为EA、EB、EC，且EBEA，则EC的值为()AEA BEA CEA DEAC设Q与A点的距离为L，Q与B点的距离为LB，则EA，EB，又EBEA，解得LBL，所以Q、A、B构成一个等腰直角三角形，A、C之间的距离为2L，Q、C之间的距离为LCL，则ECEA，选项C正确。6.如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，运动轨迹如图所示，M和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是()A粒子在M点的速率最大B粒子所受电场力的方向沿电场线方向C粒子在电场中的加速度不变D粒子在电场中的电势能始终在增加C带电粒子所受合力指向运动轨迹的内侧，所以带电粒子受到的电场力水平向左，粒子向M点运动过程中电场力做负功，所以粒子到达M点时的动能最小，速率最小，选项A、B错误；因为是匀强电场，粒子受到的电场力恒定，加速度恒定，选项C正确；粒子靠近M点的过程，电场力做负功，电势能增加，远离M点的过程，电场力做正功，电势能减少，选项D错误。7.一无限大接地导体板MN前面放有一点电荷Q，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板MN存在的情况下，由点电荷Q与其像电荷Q共同激发产生的。像电荷Q的位置就是把导体板当作平面镜时，电荷Q在此镜中的像点位置。如图所示，已知Q所在位置P点到金属板MN的距离为L，a为OP的中点，abcd是边长为L的正方形，其中ab边平行于MN。则()Aa点的电场强度大小为E4kBa点的电场强度大小大于b点的电场强度大小，a点的电势高于b点的电势Cb点的电场强度和c点的电场强度相同D一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电势能的变化量为零B由题意可知，点电荷Q和金属板MN周围空间的电场与等量异种点电荷产生的电场等效，所以a点的电场强度Ekk，A错误；等量异种点电荷周围的电场线和等势面分布如图所示：由图可知EaEb，ab，B正确；图中b、c两点的场强不同，C错误；由于a点的电势大于d点的电势，所以一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电场力做正功，电荷的电势能减小，D错误。8.如图所示，把质量为2 g的带负电小球A用绝缘细绳悬挂，若将带电荷量为4106 C的带电小球B靠近A，当两个带电小球在同一高度相距30 cm时，绳与竖直方向成45角，g取10 m/s2，k9.0109 Nm2/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。解析(1)对球A受力分析如图所示：由平衡条件得：Tsin 45F0Tcos 45mg0解得：Fmgtan 450.02 N即A球受的库仑力为0.02 N根据库仑定律得：Fk解得：QA5108 C。(2)当库仑力垂直细绳时，A、B间库仑力最小，则：Fminmgsin N答案(1)5108 C(2) N9a和b是点电荷电场中的两点，如图所示，a点电场强度Ea与ab连线夹角为60，b点电场强度Eb与ab连线夹角为30，则关于此电场，下列分析中正确的是()A这是一个正点电荷产生的电场，EaEb1B这是一个正点电荷产生的电场，EaEb31C这是一个负点电荷产生的电场，EaEb1D这是一个负点电荷产生的电场，EaEb31D设点电荷的电荷量为Q，将Ea、Eb延长相交，交点即为点电荷Q的位置，如图所示，从图中可知电场方向指向场源电荷，故这是一个负点电荷产生的电场，A、B错误；设a、b两点到Q的距离分别为ra和rb，由几何知识得到rarb1，由公式Ek可得EaEb31，故C错误，D正确。10.(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()AM、N点的电场强度方向相同BM、N点的电场强度方向相反CM、N点的电场强度大小均为DM、N点的电场强度大小均为BD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qQ，M点的电场强度大小为EMk，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。11.如图所示，两根长度相等的绝缘细线的上端都系在同一水平天花板上，另一端分别连着质量均为m的两个带电小球P、Q，两小球静止时，两细线与天花板间的夹角均为30，重力加速度为g。以下说法中正确的是()A细线对小球的拉力大小为mgB两小球间的静电力大小为mgC剪断左侧细线的瞬间，P球的加速度大小为2gD当两球间的静电力瞬间消失时，Q球的加速度大小为gC对P球受力分析，如图所示，根据共点力平衡条件得，细线的拉力大小T2mg，静电力大小Fmg，A、B错误；剪断左侧细线的瞬间，P球受到的重力和静电力不变，因此两力的合力与剪断细线前细线的拉力等大反向，根据牛顿第二定律得P球的加速度大小为2g，C正确；当两球间的静电力消失时，Q球开始做圆周运动，将重力沿细线方向和垂直于细线方向分解，由重力沿垂直于细线方向的分力产生加速度，根据牛顿第二定律得ag，D错误。12.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。(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，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：mgtan qE解得：E。甲乙(2)将电场方向顺时针旋转角、大小变为E后，电场力方向也顺时针转过角，大小为FqE，此时电场力与细线垂直，如图乙所示。根据平衡条件得：mgsin qE解得：E。答案(1)(2)13.如图所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止。重力加速度用g表示，sin 370.6，cos 370.8。求：(1)电场强度的大小E；(2)将电场强度减小为原来的时，物块加速度的大小a；(3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能Ek。解析(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，由受力平衡得FNsin 37qEFNcos 37mg可得电场强度E。(2)若电场强度减小为原来的，则变为Emgsin 37qEcos 37ma可得加速度a0.3g。(3)电场强度变化后物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功由动能定理：mgLsin 37qELcos 37Ek0可得动能Ek0.3mgL。答案(1)(2)0.3g(3)0.3mgL