2020版高考物理总复习 第21课 电场力的性质练习

2020版高考物理总复习 第21课 电场力的性质练习

第21课 电场力的性质 ‎1．电荷、库仑定律 ‎ a．物体带电的方法——摩擦起电、感应起电、接触起电 ‎(1)(多选)(经典题，6分)用金属做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为‎0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示。对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是(　　)‎ A．摩擦使笔套带电 B．笔套靠近圆环时，圆环上、下都感应出异号电荷 C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和 答案：ABC 解析：绝缘材料做的笔套与头发摩擦，摩擦起电，故A项正确。笔套靠近圆环时，圆环上、下部分感应出异号电荷，感应起电，故B项正确。圆环被吸引向上运动，是因为圆环所受静电力的合力大于圆环的重力，随后距离减小，引力增大，所以整个过程中静电力的合力大于圆环的重力，故C项正确。绝缘材料做的笔套，自由电子无法移动，电荷无法立刻被中和，故D项错误。‎ b．相同带电体接触电量平均分配及利用F＝k求解库仑力 ‎ ‎(2)(经典题，3分)三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量为q，球2的带电量为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：当两个完全相同的带同种电荷的小球接触后，它们的总电荷量将平分；如果两个完 4‎ 全相同的小球带的是异种电荷，那么当它们接触后，它们带的电荷将先中和，之后再将剩余的电荷量平分。设球1、2间的距离为r，则球1、2之间库仑力为F＝k①。球3与2接触后，它们带的电量平分，均为；接着球3与1接触后，它们带的总电量平分，均为＝。将球3移至远处后，球1、2之间库仑力为F＝k＝k②，①②联立解得n＝6，故D项正确。‎ c．根据F合＝0或Fx＝0、Fy＝0分析涉及库仑力的平衡问题 ‎(3)(多选)(2015浙江理综，6分)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处放有一带等量异号电荷的小球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＝9.0×109 N·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为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 答案：BC 解析：A、B带异号电荷，异号电荷相吸。当B在A正下方时，以B与绝缘支架整体为研究对象，根据其受力平衡可知地面对支架的支持力为F＝mg－k＝2 N－ N＝1.1 N，根据牛顿第三定律可得支架对地面的压力为1.1 N，故A项错误。因两绳夹角为120°，根据力的合成可知两绳的拉力的合力等于其中任意绳的拉力。以A为研究对象，根据其受力平衡可知F1＝F2＝F12＝mAg＋k＝1 N＋ N＝1.9 N，故B项正确。将B水平右移，使M、A、B在同一直线上时，以A为研究对象，根据其竖直方向受力平衡可知F1sin 30°＋F2sin 30°－mAg－ksin 30°＝0，水平方向受力平衡可知F1cos 30°－F2cos 30°－kcos 4‎ ‎ 30°＝0。联立解得F1＝1.225 N，F2＝1.0 N，故C项正确。将B移到无穷远处时，A、B间库仑力近似为0，以A为研究对象，根据其受力平衡可知F1＝F2＝F12＝mAg＝1 N，故D项错误。‎ ‎2．电场强度 ‎ a．根据等量异号点电荷的电场特点分析问题 ‎(4)(2018改编，6分)如图所示，MN是两等量异号点电荷的连线，HG是两点电荷连线的中垂线，O是垂足。下列说法正确的是(　　)‎ A．OM中点的电场强度大于ON中点的电场强度 B．O点的电场强度大小与MN上其他各点相比是最小的 C．O点的电场强度大小与HG上其他各点相比是最小的 D．将试探电荷沿HG由H移动到G，试探电荷所受电场力先减小后增大 答案：B 解析：根据等量异号点电荷电场特点可知，在MN连线上，关于O点对称的两点，电场强度大小相等，故A项错误。O点的电场强度大小与MN上其他各点相比是最小的，而与HG上其他各点相比是最大的，试探电荷沿HG由H移动到G，试探电荷所受的电场力先增大后减小，故B项正确，C项、D项均错误。‎ b．利用E＝k及矢量叠加原理求解电场强度叠加问题 ‎(5)(2015山东理综，6分)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图所示。M、N两点各固定一负点电荷，一电量为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。若将正点电荷移到G点，则H点处电场强度的大小和方向分别为(　　)‎ A.，沿y轴正向 B.，沿y轴负向 C.，沿y轴正向 D.，沿y轴负向 答案：B 解析：电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零，说明两个负点电荷在G点产生的合场强与正点电荷在G点产生的场强等大反向。根据点电荷的场强公式可得正点电荷在G点产生的场强大小为k，方向沿y轴负方向；则两个负点电荷在G 4‎ 点产生的电场强度的矢量和的大小也为k，方向沿y轴正方向。当正点电荷移到G点时，与H点的距离为‎2a，正点电荷在H点产生的电场强度大小为k，方向沿y轴正方向。由于G、H两点关于两个负点电荷连线上下对称，所以两个负点电荷在G点和H点产生的电场强度的矢量和等大反向，即在H点产生的电场强度的矢量和大小为k，方向沿y轴负方向。综上可知H点处场强的大小为k－k＝k，方向沿y轴负方向，故B项正确。‎ 4‎