课时9.3.1 专题01：静电场中的力电综合问题-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

`` 第九章 静电场及其应用 专题01：静电场中的力电综合问题 一、选择题 1.(2021安徽合肥十一中月考)如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为+q和-q，两球用绝缘细线2连接，甲球又用绝缘细线1悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向水平向左的匀强电场(未画出)，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧。平衡时的位置可能是4个图中的 (　　 ) 2.(2022四川遂宁二中期中)如图，空间存在方向水平向右的匀强电场，两个可视为质点的带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板上，两细绳都恰好保持竖直。N为PQ连线中点，M点位于N点正上方且MP=PQ=MQ。则下列说法不正确的是 (　　 ) A.P带负电，Q带正电，且电荷量大小相等 B.P与Q的质量不一定相等 C.在P、Q所产生的电场与匀强电场叠加后形成的场中，N点的场强为零 D.在P、Q所产生的电场与匀强电场叠加后形成的场中，M点的场强为零 3.(2021浙江名校新高考研究联盟联考)如图所示，A、B、C三个带电小球(可视为点电荷)质量均为m，A、B分别穿在位于同一竖直线上的两根绝缘细杆上，上方细杆粗糙，下方细杆光滑。已知A、B带电荷量大小均为q0，且A带正电，当系统处于静止状态时，AB和AC长度相等，A、C间绝缘细线与竖直细杆成60°角，细线伸直且恰无拉力。已知静电力常量为k，重力加速度为g，则 (　　 ) A.C小球带电荷量大小为q0 B.A、C间的绝缘细线长为q0 C.A小球受到细杆的摩擦力大小为2mg D.若保持B小球位置不变，缓慢增加B的电荷量，使A、C两球处于同一水平线，则此时A、C间的绝缘细线拉力大小为0 二、非选择题 4.(2022 江苏南通海安南莫中学期中)如图所示，一质量m=2×10-4 kg、电荷量q=+3×10-9 C的带电小球A用长为10 cm的轻质绝缘细线悬挂于O点，另一电荷量未知的小球B固定在O点正下方绝缘柱上(A、B均可视为点电荷)。当小球A平衡时，恰好与B处在同一水平线上，此时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度g=10 m/s2，静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： (1)小球A受到的静电力大小； (2)小球A所在位置的场强大小和方向； (3)小球B的电荷量。 5.(2021北京西城实验中学期中)质量都是m的两个完全相同、带等量电荷的小球A、B(可视为点电荷)分别用长为l的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2l的M、N两点，平衡时小球A、B的位置如图甲所示，线与竖直方向的夹角α=30°，当外加水平向左的匀强电场时，两小球平衡位置如图乙所示，线与竖直方向夹角也为α=30°。静电力常量为k，重力加速度为g，求： (1)A、B小球电性及所带电荷量Q； (2)外加匀强电场的场强E的大小。 6.(2021安徽马鞍山月考)如图所示，有一水平向左的匀强电场，场强大小为E=1.25×104 N/C，一根长L=1.5 m、与水平方向的夹角为θ=37°的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中，杆的下端M处固定一个带电小球A，电荷量Q=+4.5×10-6 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.0×10-6 C，质量m=1.0×10-2 kg。现将小球B从杆的上端N由静止释放，小球B开始运动。(静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2，取g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8)求： (1)小球B开始运动时的加速度为多大? (2)小球B的速度最大时，与M端的距离r为多大? 7.(2022江苏苏州常熟中学月考)如图所示，在某竖直平面内有一水平向右的匀强电场，场强E=1×104 N/C。场内有一半径R=2 m的光滑竖直绝缘环形轨道，轨道的内侧有一质量为m=0.4 kg、带电荷量为q=+3×10-4 C的小球，它恰能沿圆环做圆周运动。取重力加速度g=10 m/s2，求：小球动能的最小值。 答案与解析 专题强化练1　静电场中的力电综合问题 1.A　取甲、乙整体为研究对象，整体受到重力、静电力和细线1的拉力，因为两个静电力的矢量和为F电=qE+(-qE)=0，所以细线1对小球的拉力与总重力平衡，即细线1的拉力与整体的重力等大反向，所以细线1应保持竖直；再对乙球进行分析可知，乙球受到的静电力水平向右，所以细线2向右倾斜，故选A。 2.C　将P、Q视为一个整体，两细绳都恰好保持竖直，则整体在水平方向所受静电力的合力为零，P、Q一定带等量异种电荷。对P单独分析，其所受Q的库仑力水平向右，则所受匀强电场的静电力水平向左，所以P带负电，Q带正电，A说法正确；根据题中所给条件无法确定P与Q的质量关系，P与Q的质量不一定相等，B说法正确；设P、Q间距离为r，P、Q