2019届高考物理一轮复习 第六章 静电场 课时作业19 库仑定律 电场力的性质.doc

课时作业（十九）库仑定律 电场力的性质基础小题练1(2018金陵中学模拟)如图所示，半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是F.今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是() A. B C. D【解析】A、B两球互相吸引，说明它们必带异种电荷，设它们带的电荷量分别为q、q.当第三个不带电的C球与A球接触后，A、C两球带电荷量平分，每个球带电荷量为q1，当再把C球与B球接触后，两球的电荷先中和再平分，每球带电荷量q2.由库仑定律Fk知，当移开C球后，A、B两球之间的相互作用力的大小变为F，A项正确【答案】A2光滑绝缘的水平桌面上，固定着带电荷量为Q、Q的小球P1、P2，带电荷量为q、q的小球M、N用绝缘细杆相连，下列图中的放置方法能使M、N静止的是(图中细杆的中点均与P1、P2连线的中点重合)()【解析】根据矢量合成可得，在P1、P2连线的中垂线上的电场强度方向水平向右，故如题图A、题图C中放置方式，M、N受力是不可能平衡的，所以A、C错误；在P1、P2的连线上电场方向由正电荷指向负电荷，即水平向右，如题图B、题图D放置方式，由对称性知，M、N所在位置的电场强度大小相等，方向相同，电荷M、N所受电场力等大反向，所以B、D正确【答案】BD3A、B是一条电场线上的两个点，一带电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，加速度增大则此电场的电场线分布可能是()【解析】加速度增大，说明电场力增大，即电场强度增大，而电场线的疏密程度表示电场强度，电场线越密，电场强度越大，故A、D正确【答案】AD4如图所示，光滑水平桌面上有A、B两个带电小球(可以看成点电荷)，A球带电荷量为3q，B球带电荷量为q，由静止同时释放后A球加速度的大小为B球的3倍现在A、B中点固定一个带正电的C球(也可看成点电荷)，再由静止同时释放A、B两球，结果两球加速度大小相等则C球带电荷量为()A. B C. D【解析】由静止同时释放后A球加速度的大小为B球的3倍，根据牛顿第二定律可知，A、B两个带电小球的质量之比为13；当在A、B中点固定一个带正电的C球，由静止同时释放A、B两球，释放瞬间两球加速度大小相等(1)若两球的加速度方向相反，即A球向右，B球向左，根据库仑定律与牛顿第二定律，对A，kkma，对B，kk3ma，综上解得，QCq；(2)若两球的加速度方向相同，即A、B球均向左，根据库仑定律与牛顿第二定律，对A，kkma，对B，kk3ma，综上解得，QCq，故B、C正确，A、D错误【答案】BC5如图所示，A、B是点电荷负Q形成的电场中的两点(rArB)若先后把带电量很小，不会影响Q形成电场的正点电荷q1、q2(q1q2)分别放到A点和B点，q1、q2在A点受到的电场力分别为FA1、FA2，在B点受到的电场力分别为FB1、FB2.则下列关于点电荷所受电场力F和带电量q的比值的大小的比较中，正确的说法是() A.， B，C.， D，【解析】由题可知，q1、q2在A点受到的电场力分别为FA1、FA2，而A点的电场强度一定，根据场强的定义式E可知，EA，故A错误；由点电荷的场强公式Ek分析可知，A点的场强大于B点的场强，则有，故B错误；由上述分析可知，故C正确，故D错误【答案】C6如图所示，点电荷4Q与Q分别固定在A、B两点，C、D两点将AB连线三等分，现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子的重力，则该粒子在CD之间运动的速度大小v与时间t的关系图象可能是下图中的() 【解析】粒子在AB连线上的平衡位置即为场强为零的位置，所以，得x，即在D点，粒子在D点左侧时所受电场力向左，粒子在D点右侧时所受电场力向右，所以粒子的运动情况有以下三种情况：在D点左侧时先向右减速至速度为零然后向左加速运动；粒子能越过D点时，先在D点左侧减速，过D点以后加速运动；或在D点左侧减速，则运动到D点速度减为0，以后一直静止，所以粒子在CD之间的运动可以用B、C图象描述，故B、C正确【答案】BC创新导向练7以“静电力演示仪”为背景考查静电感应及库仑力相关知识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【解析】根据静电感应近异远同的特性知乒乓球左侧感应出正电荷，A错误；乒乓球不可能吸在左极板上，B错误；库仑力就是电场力，C错误；乒乓球与右极板接触后带正电，在电场力作用下向负极运动，碰到负极板，正电荷与负极板上的负电荷中和后带负电，在电场力作用下又向正极板运动，这样会在两极板间来回碰撞，D正确【答案】D8库仑扭秤结构及工作原理如图所示的实验装置为库仑扭秤细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系这一实验中用到了下列哪些方法()A微小量放大法 B极限法C控制变量法 D逐差法【解析】当小球C靠近小球A时，库仑力使悬丝扭转较小的角度，通过悬丝上的小镜子反射光线放大，能比较准确地测出转动角度同时体现了控制变量法，即分别控制q和r不变，研究库仑力F与r和q的关系，故A、C正确【答案】AC9巧用电子秤“称量”库仑力如图所示，固定一带负电小球a的绝缘支架放在电子秤上，此时电子秤示数为F，现将带等量负电的另一小球b移至距离小球a正上方L处时，电子秤示数为F1，若只将小球b的电性改为正电荷，电子秤示数为F2，则()AF1F2BF1F2FC若小球b带负电，L增大，则F1也增大D若小球b带正电，L减小，则F2也减小【解析】将带等量负电的另一小球b移至距离小球a正上方L处时，b对a有向下的库仑力作用，设为F，则示数F1FF，若只将小球b的电性改为正电荷，b对a有向上的库仑力作用，则示数为F2FF，所以F1F2，F1F22F，故A、B错误；若小球b带负电，L增大，根据库仑定律可知，F减小，则F1减小，故C错误；若小球b带正电，L减小，根据库仑定律可知，F增大，则F2FF减小，故D正确【答案】D10科技前沿“离子陷阱”装置结构及工作原理离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置如图所示为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图，四根平行细杆与直流电压和叠加的射频电压相连，相当于四个电极，相对的电极带等量同种电荷，相邻的电极带等量异种电荷在垂直于四根杆的平面内四根杆的连线是一个正方形abcd，A、C是a、c连线上的两点，B、D是b、d连线上的两点，A、C、B、D到正方形中心O的距离相等则下列判断正确的是()AD点的电场强度为零BA、B、C、D四点电场强度相同CA点电势比B点电势高DO点的电场强度为零【解析】根据电场的叠加原理，ac两个电极带等量正电荷，其中点O的合场强为零，bd两个电极带等量负电荷，其中点O的合场强为零，则O点的合场强为零，D正确；同理，D点的场强水平向右，A错误；A、B、C、D四点的场强大小相等，方向不同，B错误；由电场特点知，电场方向由A指向O，由O指向B，故AO，OB，则AB，C正确【答案】CD综合提升练11.如图所示，均可视为质点的三个物体A、B、C在倾角为30的光滑斜面上，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，质量分别为mA0.43 kg，mB0.20 kg，mC0.50 kg，其中A不带电，B、C的电量分别为qB2105 C、qC7105 C且保持不变，开始时三个物体均能保持静止现给A施加一平行于斜面向上的力F，使A做加速度a2.0 m/s2的匀加速直线运动，经过时间t，力F变为恒力已知静电力常量k9.0109 Nm2/C2，g取10 m/s2.求：(1)开始时BC间的距离L；(2)F从变力到恒力需要的时间t；(3)在时间t内，力F做功WF2.31 J，求系统电势能的变化量Ep.【解析】(1)ABC静止时，以AB为研究对象有：(mAmB)gsin 30解得：L2.0 m.(2)给A施加力F后，AB沿斜面向上做匀加速运动，AB分离时两者之间弹力恰好为零，对B用牛顿第二定律得：mBgsin 30mBa解得：l3.0 m由匀加速运动规律得：lLat2解得：t1.0 s.(3)AB分离时两者仍有相同的速度，在时间t内对AB用动能定理得：WF(mAmB)g(lL)sin 30WC(mAmB)v2又vat，代入数据解得：WC2.1 J所以系统电势能的变化量Ep2.1 J.【答案】(1)2.0 m(2)1.0 s(3)2.1 J12如图所示，光滑绝缘的水平面与半径为R的绝缘圆弧轨道相切于点B，O点为光滑圆弧轨道的圆心，且在B点的正上方，光滑圆弧轨道在竖直平面内，整个空间内有水平向右的匀强电场现将一质量为m、电荷量为q的带电小球从距离B点处的位置A由静止释放，小球恰好能运动到圆弧轨道高度的一半位置处，已知重力加速度为g. (1)求匀强电场的电场强度为多大？(2)要使小球能运动到C，应从距离B点多远的位置由静止释放小球？(3)若使小球从C点由静止释放，则小球运动到B点时对轨道的压力为多大？【解析】(1)根据题意可知，小球从A点由静止释放运动到圆弧轨道的高度的过程中，沿电场方向的位移为xR R此过程由动能定理可得Eqxmg0联立解得E.(2)设小球释放点距B点的距离为x，小球从释放点运动到C点的过程中，由动能定理可得Eq(xR)mgR0解得xR.(3)在小球从C点由静止释放运动到B点的过程中，由动能定理可得mgRqERmv20在最低点由牛顿第二定律可得FNmg联立可得FN(4)mg由牛顿第三定律可得小球在B点时对轨道的压力为FNFN(4)mg.【答案】(1)(2)R(3)(4)mg