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2016高考物理复习专题演练专题十六 电场的力的性质


选修 3-1 考点 16 电场的力的性质

两年高考真题演练 1.(2015· 江苏单科,2)静电现象在自然界中普遍存在,我国早在 西汉末年已有对静电现象的记载, 《春秋纬· 考异邮》中有“玳瑁吸衣 若”之说,但下列不属于静电现象的是( A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑 B.带电小球移至不带电金属球附近,两者相互吸引 C.小线圈接近通电线圈过程中,小线圈中产生电流 D.从干燥的地毯上走过,手碰到金属把手时有被电击的感觉 )

2.(2015· 广东理综,21)(多选)如图所示的水平匀强电场中,将 两个带电小球 M 和 N 分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位 置,释放后,M、N 保持静止,不计重力,则( A.M 的带电量比 N 的大 B.M 带负电荷,N 带正电荷 C.静止时 M 受到的合力比 N 的大 D.移动过程中匀强电场对 M 做负功 3.(2015· 安徽理综,20) )

已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为 σ ,其中 σ 为平面上单位面积所带的电荷量,ε0 为常量。如图所示 2ε 0 的平行板电容器,极板正对面积为 S,其间为真空,带电量为 Q。不 计边缘效应时,极板可看作无穷大导体板,则极板间的电场强度大小 和两极板间相互的静电引力大小分别为( Q2 Q Q2 A. 和 B. 和 ε 0S ε 0 S 2ε 0S ε 0S Q Q Q2 Q Q2 C. 和 D. 和 2ε 0S 2ε 0S ε 0S 2ε0S 4.(2015· 山东理综,18)直角坐标系 )

xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,G、H 两点坐标如图。M、N 两 点各固定一负点电荷,一电荷量为 Q 的正点电荷置于 O 点时,G 点 处的电场强度恰好为零。静电力常量用 k 表示。若将该正点电荷移到 G 点,则 H 点处场强的大小和方向分别为( 3kQ 3kQ A. 4a2 ,沿 y 轴正向 B. 4a2 ,沿 y 轴负向 5kQ 5kQ C. 4a2 ,沿 y 轴正向 D. 4a2 ,沿 y 轴负向 5.(2015· 浙江理综,20)(多选)如图所示,用两根长度相同的绝 )

缘细线把一个质量为 0.1 kg 的小球 A 悬挂到水平板的 M、N 两点,A 上带有 Q=3.0×10-6 C 的正电荷。两线夹角为 120°,两线上的拉力 大小分别为 F1 和 F2。 A 的正下方 0.3 m 处放有一带等量异种电荷的小 球 B,B 与绝缘支架的总质量为 0.2 kg(重力加速度取 g=10 m/s2;静 电力常量 k=9.0×109N·m2/C2,A、B 球可视为点电荷),则( )

A.支架对地面的压力大小为 2.0 N B.两线上的拉力大小 F1=F2=1.9 N C.将 B 水平右移,使 M、A、B 在同一直线上,此时两线上的 拉力大小 F1=1.225 N,F2=1.0 N D.将 B 移到无穷远处,两线上的拉力大小 F1=F2=0.866 N

6.(2014· 广东理综,20)(多选)如图所示,光滑绝缘的水平桌面 上,固定着一个带电荷量为+Q 的小球 P,带电荷量分别为-q 和+ 2q 的小球 M 和 N,由绝缘细杆相连,静止在桌面上,P 与 M 相距 L, P、M 和 N 视为点电荷,下列说法正确的是( A.M 与 N 的距离大于 L B.P、M 和 N 在同一直线上 C.在 P 产生的电场中,M、N 处的电势相同 )

D.M、N 及细杆组成的系统所受合外力为零 7.(2014· 浙江理综,19)(多选)如图所示,水平地面上固定一个 光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为 θ。一根轻质绝缘细线的一端 固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球 A,细线与斜面平行。小 球 A 的质量为 m、电荷量为 q。小球 A 的右侧固定放置带等量同种电 荷的小球 B,两球心的高度相同、间距为 d。静电力常量为 k,重力 加速度为 g, 两带电小球可视为点电荷。 小球 A 静止在斜面上, 则( )

kq2 A.小球 A 与 B 之间库仑力的大小为 d2 q B.当d= q C.当d= q D.当d= mgsin θ 时,细线上的拉力为 0 k mgtan θ 时,细线上的拉力为 0 k mg 时,斜面对小球 A 的支持力为 0 ktan θ

考点 16

电场的力的性质

一年模拟试题精练 1.(2015· 山西省大同一中、同煤一中高三联合考试)如图所示, 足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点, A 和 C 围绕 B 做匀速圆 周运动,B 恰能保持静止,其中 A、C 和 B 的距离分别是 L1 和 L2。 不计三质点间的万有引力, 则 A 和 C 的比荷(电量与质量之比)之比应 是( )

L1 L1 L2 L2 A.(L )2 B.(L )3 C.(L )2 D.(L )3
2 2 1 1

2.(2015· 吉林省吉林市质量检测)如图甲所示,Q1、Q2 为两个被 固定的点电荷,其中 Q1 带负电荷,a、b 两点在它们连线的延长线上。 现有一带负电荷的粒子以一定的初速度沿直线从 a 点开始经 b 点向远 处运动(粒子只受电场力作用),粒子经过 a、b 两点时的速度分别为 va、vb,其速度图象如图乙所示。以下说法中正确的是( )

A.Q2 一定带负电 B.Q2 的电荷量一定大于 Q1 的电荷量 C.b 点的电场强度一定为零 D.整个运动过程中,粒子的电势能先减小后增大 3.(2015· 河南周口市调研)如图所示,图甲中 MN 为足够大的不

带电接地薄金属板,在金属板的右侧,距离为 d 的位置上放入一个电 荷量为+q 的点电荷 O, 由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布。 P 是金属板上的一点,P 点与点电荷 O 之间的距离为 r,几位同学想 求出 P 点的电场强度大小, 但发现问题很难。 几位同学经过仔细研究, 从图乙所示的电场得到了一些启示,经过查阅资料他们知道:图甲所 示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。 图乙中两异种 点电荷所带电荷量的大小均为 q,它们之间的距离为 2d,虚线是两点 电荷连线的中垂线。 由此他们分别对 P 点的电场强度方向和大小作出 以下判断,其中正确的是( )

2kqd A.方向垂直于金属板向左,大小为 r3 2kq r2-d2 B.方向沿 P 点和点电荷 O 的连线向左,大小为 r3 2kq r2-d2 C.方向垂直于金属板向左,大小为 r3 2kqd D.方向沿 P 点和点电荷 O 的连线向左,大小为 r3 4.(2015· 鲁南六校联考)

(多选)如图所示,无限大均匀带正电薄板竖直放置,其周围空间 的电场可认为是匀强电场。光滑绝缘细管垂直于板穿过中间小孔,一 个视为质点的带负电小球在细管内运动(细管绝缘且光滑)。以小孔为 原点建立 x 轴,规定 x 轴正方向为加速度 a、速度 v 的正方向,如图 分别表示 x 轴上各点的电势φ ,小球的加速度 a、速度 v 和动能 Ek 随 x 的变化图象,其中正确的是( )

5.(2015· 日照三校联考)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,当整个装置置于一水平 向右的匀强电场中时, 小物块恰好静止。 已知重力加速度为 g, sin 37° =0.6,cos 37°=0.8。 (1)求水平向右匀强电场的电场强度大小; 1 (2)若将电场强度减小为原来的2,求电场强度变化后物块沿斜面 下滑距离 L 时的动能。

参考答案 考点 16 电场的力的性质 两年高考真题演练 1. C [通电线圈周围存在着磁场,当小线圈接近通电线圈过程

中,穿过小线圈的磁通量发生变化,小线圈中会产生感应电流,这属 于电磁感应现象,不是静电现象,故选项 C 正确。] 2.BD [带电球 M、N 在不计重力条件下平衡,说明 M、N 两 球所受电场力的合力为零,即 M、N 所在点合场强为零,所以 M 球 在 N 球处所产生的场强方向向左,大小为 E,故 M 球带负电;同理, N 球在 M 球处产生的场强方向向右,大小为 E,故 N 球带正电,且 两球所带电荷量相等。所以 B、D 正确。] 3.D [由题意知,正极板所带电荷激发的电场的电场强度大小

为 E=

σ Q = = ,同理负极板所带电荷激发的电场的场强 2ε0 2ε0 2ε0S

Q S

Q Q E2= ,两板间的场强 E=E1+E2= ,两极板间的静电引力大 2ε0S ε0S 小 F=QE1= ,故 D 正确。] 2ε0S Q2

4.B [因正电荷 Q 在 O 点时,G 点的场强为零,则可知两负电 荷在 G 点形成的电场的合场强与正电荷 Q 在 G 点产生的场强等大反 Q 向大小为 E 合=ka2;若将正电荷移到 G 点,则正电荷在 H 点的场强

Q kQ 为 E1=k 2,因两负电荷在 G 点的场强与在 H 点的场强等 2= (2a) 4a 3kQ 大反向,则 H 点的合场强为 E=E 合-E1= 4a2 ,方向沿 y 轴负向,故 选 B。] 5.BC [

小球 A、B 间的库仑力为 Q〃Q F 库=k r2 =9.0×109× 3.0×10-6×3.0×10-6 N=0.9 N,以 B 和绝缘支架整体为研究对 0.32 象受力分析图如图甲所示,地面对支架支持力为 FN=mg-F 库=1.1 N,A 错误;以 A 球为研究对象,受力分析图如图乙所示,F1=F2= mAg+F 库=1.9 N,B 正确;B 水平向右移,当 M、A、B 在同一直线 上时,A、B 间距为 r′=0.6 m,F 库′=k 研究对象受 Q〃Q =0.225 N,以 A 球为 r′2

力分析图如图丙所示,可知 F2′=1.0 N,F1′-F 库′=1.0 N, F1′=1.225 N,所以 C 正确;将 B 移到无穷远,则 F 库″=0,可求 得 F1″=F2″=1 N,D 错误。] 6.BD k Qq [对小球 M、 N 和杆组成的整体,由题意可知 k L2 =

Q〃2q ,得 x<L,则 A 错;若 P、M 和 N 不在同一直线上则不 (L+x)2

能平衡,所以 B 正确;在+Q 的电场中 φM>φN,则 C 错误;M、N 及细杆静止于光滑绝缘桌面上, 所以系统所受合外力为零, D 正确。 ] q2 7.AC [根据库仑定律得 A、B 间的库仑力 F 库=kd2,则 A 项正 q2 q 确;当细线上的拉力为 0 时满足 kd2=mgtan θ,得到d= mgtan θ ,则 B 错误,C 正确;斜面对小球 A 的支持力始终 k 不为零,则 D 错误。] 一年模拟试题精练 1.B [根据 B 恰能保持静止可得: qAqB qCqB k L2 =k L2 1 2 A 做匀速圆周运动,根据 A 受到的合力提供向心力得: qAqB qAqC 2 k L2 -k 2=mAω L1 (L1+L2) 1 qCqB qAqC 2 C 做匀速圆周运动有,有 k L2 -k 2=mCω L2 (L1+L2) 2 L1 联立三式解得 A 和 C 的比荷应是(L )3]
2

2.C 3.A [

查阅资料知道: 图所示的电场分布与等量异种电荷电场分布的一 半是一样的。根据 P 点的电场线方向可以得 P 点的电场强度方向是 垂直于金属板向左,P 点与点电荷 O 之间的距离为 r,根据点电荷的 kQ kq 场强公式 E= r2 得,一个电荷+q 在 P 点的场强为 E1= r2 ,电场是由 两异号点电荷分别产生的场强叠加产生的,如图所示,据几何关系知 d 2kqd cos θ= r ,所以 P 点的合场强为 E=2E1cos θ= r3 ,故 B、C、D 错误,A 正确。] 4.AB [在匀强电场中,沿电场线方向,电势均匀降低,A 项

正确;带负电小球受电场力与场强方向相反,在匀强电场中受电场力 不变,故加速度不变,所以在 x<0 区域内加速度方向为正方向,在 x>0 区域内加速度为负方向,B 项正确;小球在原点的初速度为 v0, 经过任意一段位移 x 后的速度为 v,由匀变速直线运动规律可知,v2
2 -v0 =2ax,所以 vx 图象不是直线,C 项错;由动能定理有:Eqx=

1 2 Ek-2mv0 ,故 Ekx 图象应为一次函数图象,D 项错。] 5.解析

(1)小物块静止在斜面上,受重力、电场力和斜面支持力,受力 图如图所示。 则有 FNsin 37°=qE① FNcos 37°=mg 3mg 由①②可得 E= 4q 1 3mg (2)若电场强度减小为原来的2,即 E′= 8q 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, 由动能定理得 mgLsin 37°-qE′Lcos 37°=Ek-0 可得 Ek=0.3 mgL 答案 3mg (1) 4q (2)0.3 mgL


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