2020高考物理专题08静电场备考强化训练16电荷守恒定律和库仑定律新人教版.pdf

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1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/13 2020高考物理专题 08静电场备考强化训练16电荷守恒定律和库仑定律新人教版编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/13 本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于理解静电场中最基本的物理模型点电荷，两个最基本的规律电荷守恒定律和库仑定律。其重点是训练和考查对点电荷模型的认识，训练和考查对两个基本规律的内容、适用条件的理解及应用。注意训练我们结合喝运用数学知识处理物理问题，从而提高分析问题、解决问题的能力。一、破解依据电荷守恒定律既不能消

2、灭，也不能创生，只能传递或转移，总电量不变。库仑定律，特点“等大、反向、异点、共线”。221rqqkF带电物体的平衡条件；或。0合F00合合，yxFF解决此类问题的“依据”，与“不带电”物体的平衡问题大致相同。与彼不同的是，“带电体”在电场中时常受到库仑引（或斥）力的作用（在磁场中时常受安培力、洛仑兹力的作用）。因此，我们在解题时，必须首先弄清各种力的大小和方向，是否为恒（或变）力，再依照前述几个基本“依据”处理即可。二、精选习题选择题（每小题5 分，共 40 分）（15 安徽）由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电荷量分别为 q1 和 q2。其间距离为 r 时，它们之间相互作用力的大小

3、为，式中 k 为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示，k 的单位应为221rqqkF【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/13 AkgA2m3 BkgA-2m3 s-2 Ckgm2 C-2 DNm2 A-2AB C D32mAkg232smAkg22Cmkg22AmN2.（14 东惠州一中）两个放在绝缘支架上的相同金属球相距为d，球的半径比d 小得多，分别带有q 和-3q 的电荷，相互引力为3F现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互作用力将变为（）A.F B.2F C.3F D.4F3.（15 新课标 II）如图-1，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间

4、a 点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过 a 点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转，再由a 点从静止释放一同样的微粒，改微粒将（）45A保持静止状态 B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动4.（15 江苏）一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则小球（）A做直线运动 B 做曲线运动 C 速率先减小后增大，D速率先增大后减小5.（16 浙江）如图-3 所示，把 A、B 两个相同的导电小球分别用长为 0.10 m 的绝缘细线悬挂于OA和 OB两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与 A 球接触，棒移开后将悬点OB移到

5、 OA点固定。两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m。已测得每个小球质量是，带电小球可视为点电荷，重力加速度，静电力常量（）-48.0 10 kg210m/sg9229.010 N m/Ck【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/13 A两球所带电荷量相等 BA球所受的静电力为 1.010-2NCB球所带的电荷量为D A、B两球连续中点处的电场强度为 0 84 6 10C6.（14 广东）如图-4 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

6、法正确的是()AM与 N的距离大于 L BP、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 DM、N及细杆组成的系统所受合外力为零7.（15 浙江）如图-5 所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为 0.1kg 的小球 A悬挂到水平板的 MN 两点，A上带有的正电荷。两线夹角为120，两线上的拉力大小分别为和。A 的正下方0.3m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0.2kg（重力加速度取；静电力常量，AB 球可视为点电荷）则()63.0 10QC1F2F210/gm s9229.0 10/kN mCA支架对地面的压力大小为2.0NB两线上的拉力大小121

7、.9FFNC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121.225,1.0FN FND将 B移到无穷远处，两线上的拉力大小120.866FFN【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/13 8.(14 浙江)如图-6 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。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()A.小球 A与 B

8、之间库仑力的大小为 kq2/d2B.当时,细线上的拉力为 0kmgdqsinC.当时,细线上的拉力为 0kmgdqtanD.当时,斜面对小球 A的支持力为 0tankmgdq填空题（共 18 分）（16 上海）(6 分)如图-7，质量为 m的带电小球 A用绝缘细线悬挂于 O点，处于静止状态。施加一水平向右的匀强电场后，A向右摆动，摆动的最大角度为60，则 A受到的电场力大小为。在改变电场强度的大小和方向后，小球A的平衡位置在=60处，然后再将 A的质量改变为 2m，其新的平衡位置在=30处，A受到的电场力大小为。(13 四川)(1)（6 分）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中

9、，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和 B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图-8 所示。实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向 B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的_而增大，随其所带电荷量的_ 而增大。【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/13 此同学在探究中应用的科学方法是_(（选填：“累积法”、“等效替代法”、“控制变量法”或“演绎法”）。11.(14 上海)（6 分）如图-

10、9,竖直绝缘墙上固定一带电小球A,将带电小球 B用轻质绝缘丝线悬挂在A的正上方 C处,图中 AC=h。当B静止在与竖直方向夹角=30方向时,A 对 B的静电力为 B所受重力的倍,则丝线 BC长度为。若 A对 B 的静电力为 B所受重力的 0.5 倍,改变丝线长度,使 B仍能在=30处平衡。以后由于A漏电,B 在竖直平面内缓慢运动,到=0处 A的电荷尚未漏完,在整个漏电过程中,丝线上拉力大小的变化情况是。33计算题（共 48 分）12.（14 成都摸底）（13 分）如图-10 所示，电荷量Q=2 l0-7C的正点电荷 A固定在空间中 O点，将质量 m=2 10-4 kg、电荷量q=1l0-7 C

11、的另一正点电荷B从 O点正上方高于 0 5m的某处由静止释放，B 运动过程中速度最大位置在P。若静电力常量k=9109 Nm2 C2，重力加速度 g=10 ms2。求（1）B运动到距 O点 l=0 5 m处的加速度大小；（2）P、O间的距离 L。13.（14 福建）（15 分）如图-11,真空中 xOy 平面直角坐标系上的ABC 三点构成等边三角形,边长L=2.0m。若将电荷量均为q=+2.010-6C 的两点电荷分别固定在A、B 点,已知静电力常量k=9.0109N m2/C2。求:(1)两点电荷间的库仑力大小;(2)C 点的电场强度的大小和方向。14.（17 全国）（20 分）真空中存在电

12、场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为 v0.在油滴处于位置 A时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变持续一段时间t1 后，又突然将电场反向，但保【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/13 持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B 点重力加速度大小为 g.(1)求油滴运动到 B点时的速度；(2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t1 和 v0 应满足的条件已知不存在电场时，油滴以初速度v0 做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A 两点间距离的两倍(四)选做题15.(13北京)某原子

13、电离后其核外只有一个电子，若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动，那么电子运动A.半径越大，加速度越大 B.半径越小，周期越大C.半径越大，角速度越小 D.半径越小，线速度越小16.(14 上海)如图-12,一对平行金属板水平放置,板间距为 d,上板始终接地。长度为、质量均匀的绝缘杆,上端可绕上板中央的固定轴 O 在竖直平面内转动,下端固定一带正电的轻质小球,其电荷量为q。当两板间电压为U1时,杆静止在与竖直方向OO 夹角=30的位置;若两金属板在竖直平面内同时绕O、O 顺时针旋转=15至图中虚线位置时,为使杆仍在原位置静止,需改变两板间电压。假定两板间始终为匀强电场。求:d2(1)绝缘

14、杆所受的重力G;(2)两板旋转后板间电压U2。(3)在求前后两种情况中带电小球的电势能W1与 W2时,某同学认为由于在两板旋转过程中带电小球位置未变,电场力不做功,因此带电小球的电势能不变。你若认为该同学的结论正确,计算该电势能;你若认为该同学的结论错误,说明理由并求 W1与 W2。17.（17 北京）（13 分）如图-13 所示，长 l 1 m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角37.已知小球所带电荷量 q1.010 6 C，匀强电场的场强E3.0103 N/C，取重力加速度 g10 m/s2，sin 37 0.6，cos

15、37 0.8.求：【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/13(1)小球所受电场力 F的大小；(2)小球的质量 m；(3)将电场撤去，小球回到最低点时速度v 的大小三、参考答案选择题【答案】B【解 析】由，可 得k的 单 位 为，故 选B。212Frkq q42322222222sAmkgssAmmkgCmm/skgCmN【答案】A【解析】由库仑定律可得：而两球接触后再分开平分总电量，故分开后，若两球带的是同种电荷，则两球的带电量均为为2q，若两球带的是异种电荷，则两球的带电量均为q；带异种电荷，则库仑力；故选 A.2233rqkFFrqkF22【答案】D【解析】现将两板绕过a 点的

16、轴（垂直于纸面）逆时针旋转时，两板间的电场强度不变，电场力也不变，所以现将两板绕过a 点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转后，带电微粒受两大小相等的力的作用，合力方向向左下方，故微粒将向左下方做匀加速运动，故D 正确，A、B、C错误。【答案】BC【解析】小球受重力和电场力，合力方向左下，初速度与合力不在同一直线，所以小球做曲线运动。初阶段，合力与速度夹角为钝角，速率减小，后来，合力与速度夹角为锐角，速率增大，所以速率先减小后增大。【答案】ACD【解析】两相同的小球接触后电量均分，A正确；对 A球受力如图，,选项 B错；，解得,选项 C正确；AB带等量的同种电荷，故A、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广

17、大同仁惠存！】9/13 B 两球连续中点处的电场强度为0，选项D 正确；故选ACD.43tan378.0 10100.756.0 10FmgNN222ABBq qqFkkll284 610BFlqCk【答案】B、D。【解析】M、N 处于静止状态,M、N 及细杆组成的系统所受合外力为零,D 项正确;P、M和 N若不在同一直线上,M、N整体受到的不是共点力就会发生转动而不能静止,B 项正确;P、M和 N在同一直线上,所受合力为零,由库仑定律 FPM=FPN 得:,解得,A 项错误;沿电场线的方向电势降低,在 P 产生的电场中,M 处的电势高于N处的电势,C 项错误。22)(2xLQqkLQqkLL

18、x4.0)12(【答案】BC【答案】A、C。【解析】两球间库仑力为,A 项正确;当细线上的拉力为0 时,小球A 受到库仑力、斜面支持力、重力,具体关系为,B 项错误,C 项正确;由受力分析可知,斜面对小球的支持力不可能为0,所以 D 项错误。22dkqFtan22mgdkq填空题【答案】；mg.33mg【解析】带电小球受力如图所示，摆动的最大角度为60，末速度为 0，此过程中，由动能定理有：，则；sin(1cos)0Flmgl33Fmg改变 E的大小和方向后，平衡在处时根据正弦定理有：60sin60sin(18060)Fmg，【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】10/13 平衡在 3

19、0，则：2sin30sin(18060)Fmg30,Fmg【答案】(1)减小增大控制变量法。【解略】【答案】、先不变后增大h33h332【解析】对小球 B进行受力分析如图,根据相似三角形有:,再根据余弦定理求出 BC的长度:hABABGhG3333222032 33()2cos30333hhBCBChBChh或;若两者间的库仑力变为B的重力的 0.5 倍,根据几何关系可知AB与 BC垂直,即拉力与库仑力垂直;由,随着电量的减小,细绳的拉力不变,库仑力减小。当细绳变为竖直方向时,库仑力和拉力的合力等于重力,库仑力减小,拉力增大,所以拉力先不变后增大。0.5=GGThABBC计算题【答案】（1）6

20、.4m/s2；（2）0.3m【解 析】（1）根 据 牛 顿 第 二 定 律，则 有：；代入数据解得：malQqkmg22224779/4.6/5.010210110210910smsma【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】11/13（2）速度最大时加速度为零，由力的平衡条件，则有：代入数据，解得：。mgLQqk2mmL3.0101021011021094779【答案】(1)9.0 10-3N(2)7.8 103N/C方向沿 y 轴正向【解析】(1)据库仑定律,A、B两点电荷间的库仑力大小为22LqkF代入数据得 F=9.010-3N(2)A、B两点电荷在 C点产生的场强大小相等,均为

21、21LqkEA、B两点电荷形成电场在C点的合场强大小为E=2E1cos30 由式并代入数据得E=7.8103N/C场强 E的方向沿 y 轴正向【答案】(1)v0 2gt1(2)略【解析】(1)设油滴质量和电荷量分别为m和 q，油滴速度方向向上为正油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上在t0 时，电场强度突然从E1增加至 E2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小a1满足qE2mg ma1 油滴在时刻 t1 的速度为v1v0a1t1 电场强度在时刻t1 突然反向，油滴做匀变速运动，加速度方向向下，大小 a2 满足qE2mg ma2 油滴在时刻 t2

22、2t1 的速度为v2v1a2t1 由式得v2v02gt1【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】12/13(2)由题意，在 t 0 时刻前有qE1mg 油滴从 t 0 到时刻 t1 的位移为s1v0t1 a1t 油滴在从时刻 t1 到时刻 t2 2t1 的时间间隔内的位移为s2v1t1 a2t 由题给条件有v2g(2h)式中 h 是 B、A两点之间的距离若 B点在 A点之上，依题意有s1s2h 由式得E2E1?为使 E2E1，应有221?即当 0t1?才是可能的；条件?式和?式分别对应于 v20 和 v2E1，应有221?即 t1?另一解为负，不合题意，已舍去。（四）选做题15.【答案】

23、C【解析】正确选项为。由库仑定律可知静电力，由牛顿第二运动定律可得，将库仑力代入可解得正确。显然，本例考查了用牛顿第二运动定律、力学原理解答电学问题的能力。16.【答案】(1)(2)(3)见解析dqU121413U【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】13/13【解析】(1)设杆长为L,杆受到的重力力矩与球受到的电场力力矩平衡,30sin30sin21LdqULG解得dqUG12(2)金属板转过 角后,同样满足力矩平衡,有45sin15cos30sin22LdqULG联立式解得11241345sin15cos30sinUUU(3)该同学的结论错误。因为上板接地,当板旋转 角度时,板间电场强度发生变化,电场的零势能面改变了,带电小球所在处相对零势能面的位置也改变了。所以,带电小球的电势能也改变了。设带电小球与零势能面间的电势差为U,金属板转动前,1114330cosUUdLU电势能。11143qUqUW金属板转动后,1224115cos45cosUUdLU电势能。12241qUqUW17.【答案】(1)3.0 10 3 N；(2)4.0 10 4 kg；(3)2.0 m/s。【解析】(1)F qE3.010 3 N(2)由tan 37 得 m 4.0104 kg(3)由 mgl(1cos 37)mv2得 v2.0 m/s。