2019高中物理 第一章 静电场 习题课 电场的性质练习 新人教版选修3-1.doc

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1、1习题课习题课: :电场的性质电场的性质知识点一 静电场中的物理量 1.下列公式中,F、q、E、U、k、r和d分别表示静电力、电荷量、场强、电势差、静电力常量以及距离.F=k,E=k,E=,U=Ed.下列说法正确的是 ( ) A.它们都只对点电荷或点电荷的电场才成立 B.只对点电荷或点电荷的电场成立,只对匀强电场成立 C.只对点电荷成立,对任何电场都成立,只对匀强电场才成立 D.只对点电荷成立,对任何电场都成立 2.下列各物理量中,与试探电荷有关的量是( ) A.电场强度EB.电势 C.电势差UD.电场力做的功W 知识点二 电场线的理解与应用 3. 2017浙江湖州期中 空间分布一电场,如图

2、LX1-1 所示为其中一条电场线,A、B、C为 电场线上的三点,箭头方向为各点的切线方向,则下列说法正确的是( ) A.A点的场强可能小于C点的场强 B.A、B、C三点的切线方向为试探电荷在该位置的受力方向 C.正点电荷从A点沿电场线运动到C点,电势能增减无法判断 D.正点电荷在仅受电场力作用下从A处由静止释放后可能沿该电场线运动图 LX1- 14.如图 LX1-2 所示,实线表示电场线,虚线表示带电粒子运动的轨迹.带电粒子只受静电力的 作用,运动过程中电势能逐渐减小,则能正确表示它运动到b处时的运动方向与受力方向的 是( )图 LX1-2知识点三 电场中的力电综合问题 5.如图 LX1-3

3、所示,甲、乙两带电小球的质量均为m,所带电荷量分别为+q和-q,两球间用绝 缘细线连接,甲球由绝缘细线悬挂在天花板上,在两球所在的空间有方向向左的匀强电场,电 场强度为E,平衡时细线都被拉紧,则平衡时的位置可能是( )图 LX1-3 6.(多选)在光滑绝缘的水平桌面上,存在着方向水平向右的匀强电场,电场线如图 LX1-4 中 实线所示.一初速度不为零的带电小球从桌面上的A点开始运动,到C点时,突然受到一个外 加的水平恒力F作用而继续运动到B点,其运动轨迹如图中虚线所示,v表示 小球经过C点时的速度.则( ) A.小球带正电 B.恒力F的方向可能水平向左 C.恒力F的方向可能与v方向相反 D.在

4、A、B两点小球的速率不可能相等图 LX1-427.如图 LX1-5 所示,光滑绝缘的水平面上有带异种电荷的小球A、B,它们在水平向右的匀强 电场中保持相对静止并共同向右做匀加速直线运动.设A、B的电荷量的绝对值依次为 QA、QB,则下列判断正确的是( ) A.小球A带正电,小球B带负电,且QAQB B.小球A带正电,小球B带负电,且QAQB图 LX1-5 D.小球A带负电,小球B带正电,且QAQB 8.(多选)如图 LX1-6 所示,在光滑绝缘的水平桌面上方固定着电荷量大小相等的两个点电荷 q1、q2,一个带电小球(可视为点电荷)恰好围绕O点在桌面上做匀速圆周运动.已 知O、q1、q2在同一竖

5、直线上,下列判断正确的是( ) A.圆轨道上的电势处处相等 B.圆轨道上的电场强度处处相等 C.点电荷q1对小球的库仑力是吸引力 D.q1、q2可能为异种电荷图 LX1-69.(多选)如图 LX1-7 所示,虚线框的真空区域内存在着沿纸面方向的匀强电场(具体方向未 画出),一质子从bc边上的M点以速度v0垂直于bc边射入电场,从cd边上的Q点飞出电场,不 计重力.下列说法正确的是( )图 LX1-7 A.质子到Q点时的速度方向可能与cd边垂直 B.不管电场方向如何,若知道a、b、c三点的电势,一定能确定d点的电势 C.静电力一定对电荷做了正功 D.M点的电势一定高于Q点的电势 10.如图 LX

6、1-8 所示,在光滑绝缘水平面上有三个孤立的点电荷Q1、Q、Q2,Q恰好静止, Q1、Q2围绕Q做匀速圆周运动,在运动过程中三个点电荷始终保持共线.已知Q1、Q2分别与 Q相距r1、r2,不计点电荷间的万有引力,下列说法正确的是( )图 LX1-8A.Q1、Q2的电荷量之比为B.Q1、Q2的电荷量之比为C.Q1、Q2的质量之比为D.Q1、Q2的质量之比为311. 2017铜陵一中期中 如图 LX1-9 所示,一质量为m、带电荷量为q的小球用绝缘细线 悬挂在水平向右的匀强电场中,静止时悬线向左与竖直方向成角,重力 加速度为g. (1)判断小球带何种电荷; (2)求电场强度E的大小; (3)若在某

7、时刻将细线突然剪断,求经过t时间小球的速度大小v.图 LX1-912.如图 LX1-10 所示,高为h的光滑绝缘直杆AD竖直放置,在D处有一固定的正点电荷,电 荷量为Q.现有一质量为m的带电小球套在杆上,从A点由静止释放,运动到B点时速度达到最大值,到C点时速度正好又变为零,B、C和D相距分别为h、h,静电力常量为k,重力加速度为g,求: (1)小球的电荷量q和在C点处的加速度; (2)C、A两点间的电势差.图 LX1-1013. 2018湖北松滋一中期中 反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场 中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似.已知静电场的方向平行于x轴,其电势 随

8、x的分布如图 LX1-11 所示,一质量m=1.010-20kg、电荷量q=1.010-9C 的带负电的 粒子从点(-1cm,0)由静止开始,仅在静电力作用下在x轴上往返运动.忽略粒子的重力等因 素,求:4(1)x轴左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比; (2)该粒子运动的最大动能Ekm; (3)该粒子运动的周期T.图 LX1-111.C 解析F=k和 E=k对点电荷成立,定义式 E= 对任何电场都成立,U=Ed 对匀强电 场才成立,选项 C 正确. 2.D 解析电场强度 E、电势 和电势差 U 反映电场的性质,与试探电荷无关,而电场力 做的功 W=qU,与 q 有关,选项 D 正确.

9、 3.A 解析不知电场线分布的疏密程度,无法比较场强大小,选项 A 正确;A、B、C 三点的 切线方向为电场强度的方向,与正的试探电荷在该位置的受力方向相同,选项 B 错误;正点电 荷从 A 点沿电场线运动到 C 点,电场力做正功,电势能减小,选项 C 错误;正点电荷在仅受电 场力作用下从 A 处由静止释放后不可能沿该电场线运动,选项 D 错误. 4.D 解析根据曲线运动力与轨迹的关系,合力指向轨迹弯曲的内侧,选项 A 错误;带电粒 子只受静电力作用,故力与电场线共线,选项 C 错误;根据运动过程中粒子的电势能逐渐减小,可 知静电力做正功,则静电力与速度方向的夹角应为锐角,选项 B 错误,选项

10、 D 正确. 5.A 解析以甲、乙为整体,悬线 1 的拉力竖直向上,与重力平衡;对小球乙,重力和匀强电 场的静电力的合力指向右下方,则悬线 2 的拉力和库仑引力的合力指向左上方,选项 A 正确. 6.AB 解析由小球从 A 到 C 的轨迹可得,小球所受静电力向右,带正电,选项 A 正确;小球 从 C 到 B,合力指向轨迹凹侧,当水平恒力 F 水平向左时合力可能向左,符合要求,当恒力 F 的方向与 v 方向相反时,合力背离凹侧,不符合要求,选项 B 正确,选项 C 错误;小球从 A 到 B,由 动能定理,当静电力与恒力 F 做功代数和为 0 时,在 A、B 两点小球的速率相等,选项 D 错误.

11、7.D 解析A、B 小球向右做匀加速直线运动,整体的加速度水平向右,对 B,A 对它的库仑 力是引力,则匀强电场的静电力水平向右,即 B 带正电,A 带负电,由牛顿第二定律,有 EQB-k =mBa,k-EQA=mAa,联立可得,QAQB,选项 D 正确. 8.ACD 解析带电小球做匀速圆周运动,合力指向 O 点,大小一定,则小球受重力、q1 的库 仑引力和 q2 的库仑力(可能是引力,也可能是斥力),且 q1 和 q2 两电荷对小球作用力的合力 大小一定,圆轨道上的场强大小一定,方向不同,选项 B 错误,选项 C、D 正确;小球运动过程 中静电力不做功,电势能不变,圆轨道上的电势处处相等,选

12、项 A 正确. 9.AB 解析若质子沿 ba 方向减速运动的同时,沿 bc 方向加速运动,到达 Q 点时可能沿 ba 方向的速度恰好减小为零,则其速度方向与 cd 垂直,A 正确;根据电势差和场强的关系式 U=Ed,有 a-b=d-c,B 正确;由于电场方向不确定,故无法判断 M、Q 两点的电势高低, 也无法判断静电力做功的正负,C、D 错误. 10.C 解析由于 Q 静止,有=,所以=,选项 A、B 错误;对 Q1,有- =m12r1,对 Q2,有-=m22r2,得 m1r1=m2r2,故=,选项 C 正确.511.(1)负电荷 (2) (3) 解析(1)对小球受力分析,小球受到重力、静电力

13、和悬线的拉力,静电力向左,与场强方向 相反,故小球带负电荷. (2)根据共点力平衡条件,有 qE=mgtan 故 E=. (3)剪断细线后,小球受到重力和静电力,合力恒定,故做初速度为零的匀加速直线运动.根据 牛顿第二定律,有 F 合=ma 其中 F 合= 根据运动学公式,有 v=at 联立解得 v=. 12.(1) g,方向竖直向上 (2) 解析(1)小球运动到 C 点时速度又变为零,可判断出小球带正电.小球在 B 点时速度达到最 大值,有 mg= 解得 q= 在 C 点,由牛顿第二定律得-mg=ma 解得 a=g,方向竖直向上. (2)从 A 到 C 过程,由动能定理得 mg+qUAC=0 可得 UCA=-UAC=. 13.(1)12 (2)2.010-8J (3)3.010-8s 解析(1)由图可知,左侧电场强度 E1=V/m=2.0103V/m 右侧电场强度 E2=V/m=4.0103V/m 所以=. (2)粒子运动到原点时速度最大,根据动能定理有 qE1x=Ekm 其中 x=1.010-2m 解得 Ekm=2.010-8J. (3)设粒子半个周期内在原点左、右两侧运动的时间分别为 t1、t2,在原点时的速度为 vm, 由运动学公式有 vm=t1 vm=t2 Ekm=m T=2(t1+t2) 联立解得 T=3.010-8s.