2020届高考物理二轮复习系列之疯狂专练11电场力的性质Word版含答案

电场力的性质一、考点内容(1)电荷守恒、静电现象及解释；(2)点电荷、库仑定律；(3)电场强度、电场线、电场强度的叠加。二、考点突破1．如果空气中的电场很强，使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大，以至于分子破碎，于是空气中出现了可以自由移动的电荷，那么空气变成了导体，这种现象叫做空气的“击穿”。已知高铁上方的高压电接触网的电压为27.5kV。阴雨天时当雨伞伞尖周围的电场强度达到2.5×104V/m时空气就有可能被击穿。因此乘客阴雨天打伞站在站台上时，伞尖与高压电接触网的安全距离至少为()A．0.6mB．1.1mC．1.6mD．2.1m2．在场强为E＝kQr2的匀强电场中，取O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点固定一带电荷量为＋Q的正点电荷，ac、bd为相互垂直的两条直径，其中bd与电场线平行，不计试探电荷的重力，如图所示。则()A．把一正试探电荷＋q放在a点，试探电荷恰好处于平衡B．把一负试探电荷－q放在b点，试探电荷恰好处于平衡C．把一负试探电荷－q放在c点，试探电荷恰好处于平衡D．把一正试探电荷＋q放在d点，试探电荷恰好处于平衡3．(多选)如图为静电除尘器除尘机原理示意图，尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是()A．到达集尘极的尘埃带正电荷B．电场方向由集尘极指向放电极C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大4．如图所示，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点，带有电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上。其中O点与小球A的间距为l，O点与小球B的间距为3l。当小球A平衡时，悬线与竖直方向夹角θ＝30°。带电小球A、B均可视为点电荷，静电力常量为k。则()A．A、B间库仑力大小F＝kq22l2B．A、B间库仑力大小F＝3mg3C．细线拉力大小FT＝kq23l2D．细线拉力大小FT＝3mg5．如图，空间存在一方向水平向右的匀强磁场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则()A．P和Q都带正电荷B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷D．P带负电荷，Q带正电荷6．如图所示，一均匀带电荷量为＋Q的细棒，在过中点c垂直于细棒的直线上有a、b、d三点，且ab＝bc＝cd＝L，在a点处有一电荷量为＋Q2的固定点电荷q。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()A．k5Q9L2B．k3QL2C．k3Q2L2D．k9Q2L27．如图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负点电荷q(不计重力)，由静止释放后，下列说法中正确的是()A．点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B．点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零8．(多选)用细绳拴一个质量为m、带正电的小球B，另一也带正电小球A固定在绝缘竖直墙上，A、B两球与地面的高度均为h，小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动，如图所示。现将细绳剪断后()A．小球B在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动B．小球B在细绳剪断瞬间加速度大于gC．小球B落地的时间小于2hgD．小球B落地的速度大于2gh9．用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10－2kg、电荷量为2.0×10－8C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成37°，如图所示。现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放。sin37°＝0.6。则()A．该匀强电场的场强为3.75×107N/CB．平衡时细线的拉力为0.17NC．经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/sD．小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s10．如图所示，等量异种电荷A、B固定在同一水平线上，竖直固定的光滑绝缘杆与AB连线的中垂线重合，C、D是绝缘杆上的两点，ACBD构成一个正方形。一带负电的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自C点无初速释放，则小球由C运动到D的过程中，下列说法正确的是()A．杆对小球的作用力先增大后减小B．杆对小球的作用力先减小后增大C．小球的速度先增大后减小D．小球的速度先减小后增大11．如图所示，用一根绝缘细线悬挂一个带电小球，小球的质量为m，电量为q，现加一水平的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向夹角为θ。(1)试求这个匀强电场的场强E大小；(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后，小球平衡时，绝缘细线仍与竖直方向夹角为θ，则E′的大小又是多少？12．如图所示，质量为m的小球A穿在绝缘细杆上，杆的倾角为α，小球A带正电，电荷量为q。在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷。将A由距B竖直高度为H处无初速度释放，小球A下滑过程中电荷量不变。不计A与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中，已知静电力常量k和重力加速度g。求：(1)A球刚释放时的加速度大小。(2)当A球的动能最大时，A球与B点的距离。答案1．【答案】B【解析】由题：U＝27.5×103V，E＝2.5×104V/m，则由U＝Ed得：d＝UE＝1.1m，故选项B正确。2．【答案】B【解析】点电荷＋Q在a点产生的电场方向为水平向右，大小为Ea＝kQr2，与电场E叠加后合电场指向右斜上方，故正试探电荷受力不平衡，A错误；点电荷在b点产生的电场强度方向竖直向下，大小为Eb＝kQr2，与电场E叠加后合场强为零，试探电荷正好受力平衡，B正确；在c点的合场强方向为斜向左上方，电场不为零，试探电荷不能平衡，C错误；在d点的合场强方向竖直向上，电场不为零，试探电荷不能平衡，D错误。3．【答案】BD【解析】由题图所示可知，集尘极电势高，放电极电势低，放电极与集尘极间电场方向向左，即电场方向由集尘极指向放电极，尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知尘埃所受的电场力向右，故到达集尘极的尘埃带负电荷，故A错误，B正确。电场方向向左，带电尘埃所受电场力方向向右，带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相反，故C错误。由F＝Eq可知，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确。4．【答案】B【解析】小球A的受力分析如图：由于对称性，绳子拉力等于库仑力，且根据平衡条件则F库cos30°＝12mg，化简则F库＝3mg3，即绳子拉力F＝3mg3，因此正确选项为B。5．【答案】D【解析】根据两细绳都恰好与天花板垂直说明两小球水平方向都处于平衡状态。设匀强电场场强为E，P所带电荷量大小为q，Q所带电荷量大小为q'。若P带负电，对P分析如图甲所示，此时Q应带正电，对Q分析如图乙所示，两细绳可与天花板垂直，符合题意；同理分析若P带正电，不符合题意。故选D。6．【答案】A【解析】电荷量为＋Q2的点电荷q在b处产生电场强度为E＝kQ2L2，方向向右。又b点处的合场强为零，根据电场的叠加原理可知细棒与q在b处产生的电场强度大小相等，方向相反，则知细棒在b处产生的电场强度大小为E′＝kQ2L2，方向向左。根据对称性可知细棒在d处产生的电场强度大小为kQ2L2，方向向右；而电荷量为Q2的点电荷q在d处产生的电场强度为E″＝kQ23L2＝kQ18L2，方向向右；所d点处场强的大小为Ed＝E″＋E′＝5kQ9L2，方向向右。7．【答案】C【解析】在两电荷连线中垂线上电场强度方向O→P，负点电荷q从P点到O点运动的过程中，电场力方向P→O，速度越来越大。但电场线的疏密情况不确定，电场强度大小变化情况不确定，则电荷所受电场力大小变化情况不确定，加速度变化情况无法判断，故A、B错误；越过O点后，负电荷q做减速运动，则点电荷运动到O点时速度最大，电场力为零，加速度为零，故C正确；根据电场线的对称性可知，越过O点后，负电荷q做减速运动，加速度的变化情况无法判断，故D错误。8．【答案】BCD【解析】将细绳剪断瞬间，小球B受到重力和库仑力的共同作用，合力斜向右下方，并不是只有重力的作用，因此从剪断细绳瞬间起开始，小球B不可能做平抛运动，且加速度大于g，故A错误，B正确；小球在落地过程中，除受到重力外，还受到库仑斥力，那么竖直方向的加速大于g，因此小球B落地的时间小于2hg，落地的速度大于2gh，故C、D正确。9．【答案】C【解析】小球在平衡位置时，由受力分析可知qE＝mgtan37°，解得6tan373.7510mgEqN/C，细线的拉力0.125cos37mgTN，选项A、B错误；小球向左被拉到细线水平且拉直的位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方向与竖直方向成37°角，如图所示，加速度大小为12.5Tamm/s2，绳子刚伸直时，位移x＝2Lsin37°＝1.68m，根据212xat，可得此过程的时间0.2688ts＞0.5s，则经过0.5s，小球的速度大小为v＝at1＝6.25m/s，选项C正确；小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理得：212mgLqELmv，带入数据解得v＝7m/s，因小球从水平位置先沿直线运动，然后当细绳被拉直后做圆周运动到达最低点，在绳子被拉直的瞬间有能量的损失，可知到达最低点时的速度小于7m/s，选项D错误。10．【答案】A【解析】从C到D，电场强度先增大后减小，则电场力先增大后减小，则杆对小球的作用力先增大后减小，故A正确，B错误。因直杆处于AB连线的中垂线上，所以此线上的所有点的电场方向都是水平向右的，对带电小球进行受力分析，受竖直向下的重力，水平向左的电场力和水平向右的弹力，水平方向上受力平衡，竖直方向上的合力大小等于重力，重力大小不变，加速度大小始终等于重力加速度，所以带电小球一直做匀加速直线运动，故C、D错误。11．【解析】(1)对小球受力分析，受到重力、电场力和细线的拉力，如图甲所示。由平衡条件得：mgtanθ＝qE解得：E＝mgtanθq。(2)将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后，电场力方向也顺时针转过θ角，大小为F′＝qE′，此时电场力与细线垂直，如图乙所示。根据平衡条件得：mgsinθ＝qE′则得：E′＝mgsinθq。12．【解析】(1)由牛顿第二定律可知mgsinα－F＝ma根据库仑定律有F＝kqQr2又知r＝Hsinα，得a＝gsinα－kQqsin2αmH2。(2)当A球受到合力为零，即加速度为零时，动能最大。设此时A球与B点间的距离为d，则mgsinα＝kQqd2解得d＝kQqmgsinα。