1、课时规范练 22 电场力的性质课时规范练第 43 页 基础对点练1.(库仑力探究)(2018遵义航天高级中学模拟 )用控制变量法可以研究影响电荷间相互作用力的因素。如图所示,O 是一个带电的物体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P 2、P 3 等位置,可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小。这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度 显示出来。若物体 O 的电荷量用 Q 表示,小球的电荷量用 q表示,物体与小球间的距离用 d 表示,物体和小球之间的作用力大小用 F 表示。则下列对该实验现象的判断正确的是( )A.保持 Q、q 不变,减小 d, 变大,说明 F 与 d 成
2、正比B.保持 Q、q 不变,减小 d, 变大 ,说明 F 与 d 成反比C.保持 Q、d 不变,减小 q, 变小 ,说明 F 与 q 有关D.保持 q、d 不变,减小 Q, 变小,说明 F 与 Q 成正比答案 C解析 保持 Q、q 不变,减小 d, 变大,则库仑力变大,说明 F 与 d 有关,但不能说明成反比关系,故A、B 错误; 保持 Q、d 不变,减小 q, 变小,则库仑力变小 ,知 F 与 q 有关,故 C 正确;保持 q、d 不变,减小 Q, 变小,则库仑力变小,说明 F 与 Q 有关,但不能说明成正比关系,故 D 错误。2.(电场线的理解)(2018成都模拟 )如图所示为电场中的一条
3、电场线,在该电场线上有 a、b 两点,用 Ea、E b 分别表示这两处的电场强度的大小,则( )A.a、b 两点的电场强度方向不一定相同B.因为电场线由 a 指向 b,所以 EaEbC.因为电场线是直线,所以 Ea=EbD.因不清楚 a、b 两点附近的电场线分布情况,所以不能确定 Ea、E b 的大小关系答案 D解析 由题图电场线方向可知 a、b 两点的电场强度方向都向右,A 项错误;仅一条电场线无法比较电场线的疏密程度和电场强度大小关系,B、C 项错误,D 项正确。3.(对称法 库仑力的理解 )(2018黑龙江齐齐哈尔二模)如图所示,两个带电荷量为 q 的点电荷分别位于带电的半径相同的球壳和
4、球壳的球心,这两个球壳上电荷均匀分布且电荷面密度相同,若甲图中带电球壳对点电荷 q 的库仑力的大小为 F,则乙图中带电的球壳对点电荷 q 的库仑力的大小为( )A. F B. F C. F D.F22答案 D解析 本题涉及对称法理解和应用。观察球壳的特点,将其分成三个带电球壳部分,根据对称,关于球心对称的两个 带电球壳对点电荷的库仑力大小相等,方向相反,则其合力为零,因此乙图中带14电的球壳对点电荷的库仑力的大小和甲图中均匀带电球壳对点电荷的库仑力的大小相等,D 正确。故选 D。4.(点电荷电场强度公式的理解)(2018山东威海模拟) 如图所示,半径为 R 的均匀带电球壳带电量为 Q(Q0)。
5、已知半径为 R 的均匀带电球壳在球壳的外部产生的电场与一个位于球心 O 点的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同。静电力常量为 k,下列说法正确的是( )A.球心 O 处的场强为2B.在球壳外距球壳为 r 处的电场强度为2C.球壳的表面为等势面D.若取无穷远处电势为零,则球壳表面处的电势小于零答案 C解析 将整个球壳均匀分成若干份,由对称性可知,球心 O 处的合电场强度为零,选项 A 错误;由已知半径为 R 的均匀带电球壳在球壳的外部产生的电场与一个位于球心 O 点的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,所以在球壳外距球壳为 r 处的电场强度应为 E= ,选项 B 错误;(+)2球壳的表面处的电场
6、线垂直于表面,则球壳表面为等势面,选项 C 正确;因球壳带电量为正,则若取无穷远处电势为零,则球壳表面处的电势大于零,选项 D 错误;故选 C。5.(电场线 +运动轨迹组合模型)如图所示,实线是电场线,一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由 A 运动到 B 的过程中,其速度时间图象是选项中的( )答案 B解析 电场力的方向指向轨迹的凹侧且沿与电场线相切的方向,因此粒子从 A 运动到 B 的过程中电场力方向与速度方向的夹角大于 90,粒子做减速运动,电场力越来越小,加速度越来越小,故B 项正确。6.(电荷守恒定律 库仑定律的理解应用) 三个相同的金属小球 1、2、3 分别置于绝缘支架上,各球之间的
7、距离远大于小球的直径。球 1 的带电荷量为 q,球 2 的带电荷量为 nq,球 3 不带电且离球 1 和球 2 很远,此时球 1、2 之间作用力的大小为 F。现使球 3 先与球 2 接触,再与球 1 接触,然后将球 3 移至远处,此时 1、2 之间作用力的大小仍为 F,方向不变。由此可知( )A.n=3 B.n=4 C.n=5 D.n=6答案 D解析 三个金属小球相同,当球 3 先与球 2 接触后,电荷量平分,球 2 与球 3 带电荷量均为 ;球 32再与球 1 接触后,电荷量平分,两球带电荷量均为 ;由于球 1、2 之间作用力的大小仍为 F,+22根据库仑定律有 k =k ,解得 n=6,故
8、 D 正确。+22 22 227.(库仑定律 平衡条件) 如图所示 ,真空中 A、B 两个正点电荷的电荷量分别为 Q 和 q,放在光滑绝缘的水平面上,A、B 之间用绝缘的轻弹簧连接。当系统平衡时,弹簧的伸长量为 x0。设弹簧发生的均是弹性形变,则( )A.保持 Q 不变,将 q 变为 2q,平衡时弹簧的伸长量等于 2x0B.保持 q 不变 ,将 Q 变为 2Q,平衡时弹簧的伸长量小于 2x0C.保持 Q 不变,将 q 变为-q,平衡时弹簧的缩短量等于 x0D.保持 q 不变,将 Q 变为-Q,平衡时弹簧的缩短量小于 x0答案 B解析 设弹簧的劲度系数为 k,原长为 x,当系统平衡时,弹簧的伸长
9、量为 x0,则有:kx 0=k ,保(+0)2持 Q 不变,将 q 变为 2q 时,平衡时有:kx 1=k ,由上式易得:x 1ED C.FCFD D.FC=FD答案 AD解析 根据题意可知,A 板在 C 点产生的匀强电场方向向左,B 板在 C 点产生的匀强电场方向向右,所以 EC=2k-2k2=-2k,方向向右,同理可得:E D=2k2-2k=2k,方向向左,所以 EC=ED,电场强度大小相等,检验正电荷受到的力也相等,故 AD 正确。11.(多选 )(电场力特点 运动和力的关系)如图所示四个电场空间 ,A 图中 ab 连线平行于两极板,B、D 图中 a、b 在点电荷(电荷量相同)连线垂直平
10、分线上。在这四个电场空间里,可以使一带正电粒子( 重力不计 )做匀速圆周运动经过 a、b 两点的电场是 ( )答案 BC解析 带正电粒子做匀速圆周运动,要求经过 a、b 两点时,电场力大小相等,方向均指向圆心,方向在变化。A 图中,带正电粒子在 a、b 两点所受电场力大小相等,方向相同,所以带正电粒子不能做匀速圆周运动,A 项错误;B 图中,带正电粒子在 a、b 两点所受电场力大小相等,a 点方向竖直向下指向 O 点,b 点方向竖直向上指向 O 点,带正电粒子可以以 O 点为圆心,在与两电荷连线垂直的竖直平面内做匀速圆周运动,B 项正确;C 图中,带正电粒子可以以负电荷为圆心做匀速圆周运动,C
11、 项正确;D 图中,带正电粒子在 a、b 两点所受电场力大小相等,方向相同,所以带正电粒子不可能做匀速圆周运动,D 项错误。12.(电场力作用下平衡、动力学问题)(2018山西晋中名校联考 )如图所示,长 L=0.12 m 的绝缘轻杆上端固定在 O 点,质量 m=0.6 kg、电荷量 q=0.5 C 的带正电金属小球套在绝缘轻杆上 ,空间存在水平向右的匀强电场,球与杆间的动摩擦因数 =0.75。当杆竖直固定放置时,小球恰好能匀速下滑,g 取 10 m/s2。(1)求匀强电场的电场强度大小;(2)改变轻杆与竖直方向的夹角,使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为零,并将小球从 O 点由静止释放,求小球离开杆时的速度大小。答案 (1)16 N/C (2)2 m/s解析 (1)当杆竖直固定放置时,F N=Eq,mg=Ff,Ff=FN,解得 E= =16 N/C。(2)小球与杆之间摩擦力为零,说明小球与杆之间的弹力为零,则有 Eqcos =mgsin ,所以 tan =,=53。设小球的加速度为 a,则 mgcos 53+Eqsin 53=ma,解得 a= m/s2。由=43 503v2=2aL 解得小球离开杆时的速度大小为 v=2 m/s。
