内容正文:
第1讲 电场力的性质
(建议用时:40分钟)
题组一 库仑定律的理解和应用
1.某同学为了探究影响电荷间相互作用力的因素,进行了以下的实验:M是一个带正电的物体,把系在丝线上的带正电的轻质小球先后挂在P1、P2、P3位置,发现丝线偏离竖直方向的角度逐渐变小.这个实验结果说明电荷之间的作用力( C )
A.随着电荷量的增大而增大
B.与两电荷量的乘积成正比
C.随着电荷间距离的增大而减小
D.与电荷间距离的平方成反比
2.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的带电荷量为+q,球2的带电荷量为+nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时球1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变.由此可知( D )
A.n=3 B.n=4
C.n=5 D.n=6
题组二 库仑力作用下的平衡和变速运动
3.(多选)如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示.则( CD )
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a的速度将减小,b的速度将增大
C.a的加速度将减小,b的加速度将增大
D.两个粒子的电势能都减少
4.如图所示为两个等量点电荷的电场线,图中A点和B点、C点和D点皆关于两电荷连线的中点O对称,若将一电荷放在此电场中,则下列说法正确的是( D )
A.电荷在O点受力最大
B.电荷沿直线由A到B的过程中,电场力先增大后减小
C.电荷沿直线由A到B的过程中,电势能先增大后减小
D.电荷沿直线由C到D的过程中,电场力先增大后减小
题组三 电场强度的理解和计算
5.(多选)在电场中的某点A放一电荷量为+q的试探电荷,它所受到的电场力大小为F,方向水平向右,则A点的场强大小EA=,方向水平向右.下列说法正确的是( CD )
A.在A点放置一个电荷量为-q的试探电荷,A点的场强方向变为水平向左
B.在A点放置一个电荷量为+2q的试探电荷,则A点的场强变为2EA
C.在A点放置一个电荷量为-q的试探电荷,它所受的电场力方向水平向左
D.在A点放置一个电荷量为+2q的试探电荷,它所受的电场力为2F
6.如图所示,一个均匀带电球体所带电荷量为Q,在球外A点放置一个电荷量为q的检验电荷,A点到球心O的距离为r.可以证明,检验电荷受到的带电球体对它的电场力大小为F=,其中k为静电力常量.根据电场强度的定义式,可以推知带电球体在A点的电场强度大小E为( C )
A. B.
C. D.
7.如图所示,E、F、G、H为矩形ABCD各边的中点,O为EG、HF的交点,AB边的长度为d.E、G两点各固定一等量正点电荷,另一电荷量为Q的负点电荷置于H点时,F点处的电场强度恰好为零.若将H点的负电荷移到O点,则F点处场强的大小和方向为(静电力常量为k)( D )
A.,方向向右 B.,方向向左
C.,方向向右 D.,方向向左
8.如图所示,四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q,分别固定在正方形的四个顶点上,正方形边长为a,静电力常量为k,则正方形两条对角线交点处的电场强度( C )
A.大小为,方向竖直向上
B.大小为,方向竖直向上
C.大小为,方向竖直向下
D.大小为,方向竖直向下
9.如图所示,真空中三个质量相等的小球A、B、C,带电荷量大小分别为QA = 6q,QB=3q,QC=8q.现用适当大小的恒力F拉C,可使A、B、C沿光滑水平面做匀加速直线运动,运动过程中A、B、C保持相对静止,且A、B间距离与B、C间距离相等.不计电荷运动产生磁场的影响,小球可视为点电荷,则此过程中B、C之间的作用力大小为( A )
A.F B.F
C.F D.F
10.如图所示,已知带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB,A球固定,B球用长为L的绝缘丝线悬挂在O点,静止时A、B相距为d.若A球电荷量保持不变,B球缓慢漏电,不计两小球半径,则下列说法正确的是( D )
A.丝线对B球的拉力逐渐变大
B.A球对B球的库仑力逐渐变大
C.当AB间距离减为时,B球的电荷量减小为原来的
D.当AB间距离减为时,B球的电荷量减小为原来的
11.如图所示,光滑绝缘水平面上两个相同的带电小圆环A、B,电荷量均为q,质量均为m,用一根光滑绝缘轻绳穿过两个圆环,并系于结点O.在O处施加一水平恒力F使A、B一起加速运动,轻绳恰好构成一个边长为l的等边三角形,则( B )
A.小环A的加速度大小为
B.小环A的加速度大小为
C.恒力F的大小为
D.恒力F的大小为
12.如图所示,质量为m的小球A穿在光滑绝缘细杆上,杆的倾角为α,小球A带正电(可视为点电荷),电荷量为q.在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正点电荷.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.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是多大;
(2)当A球的动能最大时,A球与B点间的距离.
解析 (1)小球A刚释放时,由牛顿第二定律有mgsin α-F=ma,
根据库仑定律有F=k,又r=,
联立解得a=gsin α-.
(2)当A球受到的合力为零,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mgsin α=,解得d=.
答案 (1)gsin α- (2)
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