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1、第1讲电场力的性质一、单项选择题1.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“玳瑁吸褡”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答案C用塑料梳子梳头发时相互摩擦,塑料梳子会带上电荷吸引纸屑,选项A属于静电现象;带电小球移至不带电金属球附近,由于静电感应,金属球靠近带电小球的一端会感应出与带电小球异号的电荷,两者相互吸引,选项B属于静电现象;小线圈接近通电线圈过程中,由于电磁感应现象,小
2、线圈中产生感应电流,选项C不属于静电现象;从干燥的地毯上走过,由于摩擦生电,当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流,人有被电击的感觉,选项D属于静电现象。2.(2018铜山中学模拟)如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离l为球半径r的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是()A.F引=Gm2l2,F库=kQ2l2B.F引Gm2l2,F库kQ2l2C.F引Gm2l2,F库=kQ2l2D.F引=Gm2l2,F库kQ2l2答案D万有引力定律适
3、用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离l只有半径的3倍,但由于壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看成质量集中于球心的质点。因此,可以应用万有引力定律。对于a、b两带电球壳,由于两球心间的距离l只有半径的3倍,表面的电荷分布并不均匀,不能把两球壳看成相距l的点电荷,故D项正确。3.(2018清江中学期中)某电场的电场线分布如图所示,则同一正电荷在A点和B点所受电场力的大小关系是()A.FAFBB.FAEB,电荷受到的电场力F=Eq,故FAFB,A项正确。4.在如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是()A.甲图中与点电荷等距的a、b两点B.乙
4、图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D.丁图中非匀强电场中的a、b两点答案C甲图中与点电荷等距的a、b两点,电场强度大小相同,方向不相反,选项A错误;对乙图,根据电场线的疏密及对称性可判断,a、b两点的电场强度大小相等、方向相同,选项B错误;丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点,电场强度大小相同,方向相反,选项C正确;对丁图,根据电场线的疏密可判断,b点的电场强度大于a点的电场强度,选项D错误。5.(2018南通、海门模拟)如图所示,a、b、c为真空中三个带电小球,b球带电荷量为+Q,用绝缘
5、支架固定,a、c两小球用绝缘细线悬挂,处于平衡状态时三小球球心等高,且a、b和b、c间距离相等,悬挂a小球的细线向左倾斜,悬挂c小球的细线竖直,则下列判断正确的是()A.a、b、c三小球带同种电荷B.a、c两小球带异种电荷C.a小球带电荷量为-4QD.c小球带电荷量为+4Q答案C根据受力平衡条件可知,由于b球带正电,要使a、c两球平衡,则a、c两球一定带负电,故A、B、D项错误;对c小球进行分析,a、c间的距离是b、c间的两倍,由库仑定律有,kQbQcr2=kQaQc(2r)2,解得Qa=4Q,又因a小球带负电,所以a小球带电荷量为-4Q,故C项正确。6.两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分
6、别为m1和m2,带电荷量分别是q1和q2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与中垂线方向成1角和2角,且两球处于同一水平线上,如图所示。若1=2,则下述结论正确的是()A.q1一定等于q2B.一定满足q1m1=q2m2C.m1一定等于m2D.必须同时满足q1=q2、m1=m2答案C分别对两小球进行受力分析,如图所示,由平衡条件得F-FT sin 1=0,FT cos 1-m1g=0,所以 tan 1=Fm1g=kq1q2m1gr2,同理 tan 2=Fm2g=kq1q2m2gr2。因为1=2,所以m1=m2。7.(2018兴化一中调研)一负电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,
7、沿电场线运动到B点,它运动的速度-时间图像如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()答案C由题图速度-时间图像可知,负电荷的速度越来越大,且加速度也是越来越大,故负电荷在运动过程中,应受到逐渐增大的沿AB方向的力的作用,所以电场线的方向应由B指向A,B点的电场强度应大于A点的电场强度,即B点处电场线应比A点处密集,所以C项正确。8.(2018如东高三检测)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为一根光滑绝缘细杆,放在两电荷连线的中垂线上,a、b、c三点所在水平直线平行于两点电荷的连线,且a与c关于MN对称,b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上。下列说法中正确的是()
8、A.a点的场强与b点的场强方向相同B.a点的场强与c点的场强方向相同C.b点的场强大于d点的场强D.套在细杆上的带电小环由静止释放后将做匀加速直线运动答案D根据等量异种电荷的电场线分布可知,b点的场强水平向右,a点的场强斜向上,方向不同,选项A错误;由对称性可知,a、c两点的场强大小相同,方向不同,选项B错误;b点的场强小于两点荷连线中点处的场强,而两点荷连线中点处的场强小于d点的场强,则b点的场强小于d点的场强,选项C错误;套在细杆上的带电小环由静止释放后,由于竖直方向只受重力,电场力垂直细杆方向,则小环将做匀加速直线运动,选项D正确。9.如图是某区域的电场线分布。A、B、C是电场中的三个点
9、,下列说法不正确的是()A.三点中B点场强最强,C点场强最弱B.正点电荷在A处所受电场力的方向与A点场强方向相同C.若电荷在此电场中仅受电场力的作用,在C点的加速度最小D.电场线就是正电荷在电场中运动的轨迹答案D由电场线的疏密知场强EBEAEC,A项正确;场强的方向规定为正电荷受力的方向,B项正确;C点的场强最小,受电场力最小,所以加速度最小,C项正确;只有初速度为零,电场线是直线的电场中,电荷的轨迹才与电场线重合,D项错误。10.(2018黄桥中学段考)如图所示,两根等长带电棒放置在第一、二象限,其端点在两坐标轴上,棒与坐标轴围成等腰直角三角形。两棒带电荷量相等,且电荷均匀分布,此时O点电场
10、强度大小为E。撤去其中一根带电棒后,O点的电场强度大小变为()A.E2B.22EC.ED.2E答案B两根等长带电棒等效成两个正点电荷,如图所示,两正点电荷在O点产生的场强的大小为E=2E1,故撤走一根带电棒后,在O点产生的场强为E1=E2=2E2,故选B。二、多项选择题11.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示,c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则()A.a点的电场强度比b点的大B.a点的电势比b点的高C.c点的电场强度比d点的大D.c点的电势比d点的低答案ACD由题图看出,a点处电场线比b点处电场线密,则a点的场强大于b点的场强,故A项正
11、确;电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线方向电势逐渐降低,所以b点的电势比a点的高,B项错误;负电荷在c点的合场强为零,c点只有正电荷产生的电场强度,在d点正电荷产生的场强向上,两个负电荷产生的场强向下,合场强是它们的差值,所以c点的电场强度比d点的大,C项正确;正电荷到c点的平均场强大于正电荷到d点的平均场强,根据U=Ed可知,正电荷到c点电势降低的多,所以c点的电势比d点的低,所以D项正确。12.如图所示为在同一电场中a、b、c、d四点分别引入试探电荷时,测得的试探电荷所受电场力跟它的电荷量的函数关系图像,那么下列叙述正确的是()A.这个电场是匀强电场B.a、b、c、d四点的场强大小关系是E
12、dEaEbEcC.a、b、c、d四点的场强大小关系是EaEcEbEdD.a、b、d三点的场强方向相同答案CD由场强的定义式E=Fq并结合图线的斜率可知电场强度的大小,则EaEcEbEd,此电场不是匀强电场,选项A、B错误,选项C正确;图像斜率的正负表示电场强度的方向,a、b、d三点对应图线的斜率为正,三点的场强方向相同,选项D正确。13.(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、P2、P3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
13、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有关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AC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项正确,B项错误;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项正确;保持q、d不变,减小Q,变小,则库仑力变小,说明F与Q有关
14、,但不能说明成正比关系,故D项错误。14.(2018南通三模)某区域的电场线分布如图所示,一电场线上有P、Q两点,一电子以速度v0从P点向Q点运动,经过时间t1到达Q点时速度大小为v1。一正电子(带正电,质量、电荷量均与电子相同)以大小为v0的速度从Q点向P点运动,经过时间t2到达P点时速度大小为v2,不计正、负电子受到的重力。则()A.v1t2D.t1=t2答案BC电子和正电子所受电场力都与速度方向相反,故都做减速运动,且P、Q间电势差大小相等,电场力做功相等,根据动能定理可知,动能变化量相同,因初速度大小相等,故末速度大小也相等,A错误,B正确;由图中电场线的分布可知,电子在运动过程中受到
15、的电场力逐渐减小,即加速度逐渐减小,而正电子与之相反,即电子运动过程中速度减小得先快后慢,而正电子速度减小得先慢后快,故正电子运动的平均速度大于电子运动的平均速度,而二者运动位移相等,则正电子的运动时间小于电子的运动时间,C正确,D错误。15.(2018泰州模拟)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)()答案BD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项错误;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,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项正确。
