专题11 电场中的平衡问题和匀变速直线运动问题-2021-2022学年高一物理下学期期末考试好题汇编（人教版2019）

专题11 电场中的平衡问题和匀变速直线运动问题 一、电场中的平衡问题 1．两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示。A处为带电荷量为Q1的正电荷，B处为带电荷量为Q2的负电荷，且Q1=4Q2，另取一个可以自由移动的点电荷P，放也AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则（　　） A．P为负电荷，且放于A左方 B．P为负电荷，且放于B右方 C．P为正电荷，且放于A、B之间 D．P为正电荷，且放于B右方 【答案】D 【详解】假设P放在Q1 Q2之间，那么Q1对P的电场力和Q2对P的电场力方向相同，P不能处于平衡状态；假设P放在Q1左边，由于Q1=4Q2且由库仑定律那么Q1对P的电场力大于Q2对P的电场力，P不能处于平衡状态；则P只能放在Q2右边，且只能带正电。故选D。 2．如图所示，半径为R的光滑绝缘半圆环竖直放置，AB为半圆形的直径。在A、B两点位置，分别固定电荷量为Q1、Q2的两个负点电荷。在半圆环的P点，一个电荷量为–q小球（可视为点电荷）穿在半圆环上，恰好处于静止状态。已知PA与AB的夹角α，不计小球重力。求Q1、Q2的关系应满足（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A、B两点位置分别固定电荷量为Q1、Q2的两个负点电荷，则带电小球-q的受力情况如图所示： 由图可知，力的三角形F1FpP和几何三角形PBA为两个直角三角形，且有一个角都为α，因此这两个三角形相似，则有根据库仑定律得由数学知识得联立解得故选D。 3．如图所示，在水平向左的匀强电场中，固定有倾角为的光滑绝缘斜面。一个质量为、电荷量为的带电小球静止在斜面上，重力加速度为，则该匀强电场的电场强度的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】对小球受力分析如图，受重力、电场力、斜面的支持力 小球在三个力的作用下保持平衡，则由平衡条件可知带入可得 由公式可得故选D。 4．如图所示，带电小球A固定在竖直墙面上，用绕过固定在竖直墙上C点的小定滑轮的细线拉着带电小球B，小球B静止，此时A、B连线水平，A、B间的距离为r，A、C间的距离为h，h>r。用拉力F缓慢拉动绳端，使小球B缓慢向上移动，在小球B从图示位置一直运动到C点的过程中（　　） A．拉力F一直减小 B．拉力F先增大后减小 C．小球一直做曲线运动 D．小球先做曲线运动后做直线运动 【答案】D 【详解】设小球B的质量为m，B、C间距离为L，在小球B到达竖直墙之前，对小球B受力分析，根据力的矢量三角形与几何三角形相似可得在小球B从图示位置到与墙壁接触的过程中，mg、h、qA、qB均不变，L变小，则F变小，r不变，因此这个过程小球B绕A做圆周运动；当小球B与竖直墙接触后，在拉力作用下沿墙壁直线上升，库仑力变小，小球在竖直方向受力平衡，所以F变大。综上所述可知拉力F先减小后增大，小球先做曲线运动后做直线运动。故ABC错误，D正确。故选D。 二、电场中的匀变速直线运动问题 5．在如图所示的匀强电场中，一个点电荷以初速度v沿电场线方向进入电场后，若只受电场力作用，则该点电荷（　　） A．一定做匀速直线运动 B．一定做匀加速直线运动 C．一定做匀减速直线运动 D．可能做匀加速直线运动，也可能做匀减速直线运动 【答案】D 【详解】依题意，可知由于该电荷电性未知，所以该电荷在匀强电场中所受电场力方向可能与速度方向相同，也可能相反，所以电荷可能做匀加速直线运动，也可能做匀减速直线运动，故选D。 6．如图所示，空间有竖直方向的匀强电场，一带正电的小球质量为m，在竖直平面内沿与水平方向成30°角的虚线以速度斜向上做匀速运动。当小球经过O点时突然将电场方向旋转一定的角度，电场强度大小不变，小球仍沿虚线方向做直线运动，选O点电势为零，重力加速度为g，则（　　） A．原电场方向竖直向下 B．改变后的电场方向垂直于ON C．电场方向改变后，小球的加速度大小为 D．电场方向改变后，小球的最大电势能为 【答案】D 【详解】A．开始时，小球沿虚线做匀速运动，可知小球受向下的重力和向上的电场力平衡，即有 小球带正电，则电场竖直向上，A错误； B．改变电场方向后，小球仍沿虚线做直线运动，可知电场力与重力的合力沿着NO方向，因Eq=mg 可知电场力与重力关于ON对称，电场方向与NO成60°，B错误； C．电场方向改变后，电场力与重力夹角为120°，故合力大小为mg，小球的加速度大小为g，C错误； D．电场方向改变后，小球能沿ON运动的距离为则克服电场力做功为 故小球的电势能最大值为，D正确；故选D。 7．如图甲所示，将一带正电的小球从直线电场线上的A点由静止释放，小球仅在电场力作用下沿直线从A点运动到点（A、间距为），到达点时的速度大小为，其图像如图乙所示。已知小球质量为、电荷量为，下列说法中正确的是（　　） A．