2023年高考物理一轮复习课时练20《电场力的性质》(含答案详解)

2023年高考物理一轮复习课时练20

《电场力的性质》

一 、选择题

1.如图所示，a、b、c三点在固定点电荷Q1、Q2连线的延长线上，Q1带正电。一带正电粒子从a点由静止释放，仅在电场力作用下运动，经b点时速度最大，到c点时速度为零。下列说法不正确的是(　　)

A.Q2带负电

B.b点的电场强度最大

C.Q2的电荷量大于Q1的电荷量

D.a、c两点电势相等

2.等量异种电荷的连线和其中垂线如图所示，现将一个带正电的试探电荷先从图中a点沿直线移到b点，再从b点沿直线移到c点，则试探电荷在此全过程中(　　)

A.所受电场力的方向不变

B.所受电场力的大小不变

C.电势能一直减小

D.电势能先不变后减小

3.如图所示，虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴，相交于O点，两个等量同种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上，下列说法中正确的是(　　)

A.A、B两处电势、场强均相同

B.C、D两处电势、场强均不同

C.在虚线AB上O点的场强最小

D.带负电的试探电荷在O处的电势能大于在C处的电势能

4.由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为F＝k，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(　　)

A.kg·A2·m3          B.kg·A－2·m3·s－4

C.kg·m2·C－2         D.N·m2·A－2

5.如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，且正对平行放置。工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间，则(　　)

A.乒乓球的左侧感应出负电荷

B.乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上

C.乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用

D.用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞

6.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v­t图象如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的(　　)

7.如图所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q和－Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d、c、e点，它所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe，则下列说法中正确的是(　　)

A.Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右

B.Fd、Fc的方向水平向右，Fe的方向竖直向上

C.Fd、Fe的方向水平向右，Fc＝0

D.Fd、Fc、Fe的大小都相等

8.如图甲，倾角为θ的光滑绝缘斜面，底端固定一带电量为Q的正点电荷。将一带正电小物块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放，小物块沿斜面向上滑动至最高点B处，此过程中小物块的动能和重力势能随位移的变化图像如图乙(E1和x1为已知量)。已知重力加速度为g，静电力常量为k，由图像可求出(　　)

A.小物块的带电量

B.A、B间的电势差

C.小物块的质量

D.小物块速度最大时到斜面底端的距离

9. (多选)一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，只受重力、电场力和空气阻力三个力的作用。若重力势能增加5 J，机械能增加1.5 J，电场力做功2 J，则小球(　　)

A.重力做功为5 J

B.电势能减少2 J

C.空气阻力做功0.5 J

D.动能减少3.5 J

10. (多选)如图所示，＋Q和－Q是两个等量异种点电荷，以点电荷＋Q为圆心作圆，A、B为圆上两点，O点为两电荷连线的中点，C点与B点关于O点对称，下列说法正确的是(　　)

A.A点和B点的电场强度大小相等，方向不同

B.B点和C点的电场强度大小相等，方向相同

C.把电子从A点移动到B点，电场力对其做负功

D.质子在A点的电势能小于在B点的电势能

11. (多选)某静电场的等势面分布如图所示，下列说法中正确的是(　　)

A.A点电场强度方向为曲线上该点的切线方向

B.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小

C.将正电荷由图中A点移到C点，电场力做负功

D.将电荷从图中A点移到B点，电场力不做功

12. (多选)如图所示，整个空间存在水平向左的匀强电场，一长为L的绝缘轻质细硬杆一端固定在O点、另一端固定一个质量为m、电荷量为＋q的小球P，杆可绕O点在竖直平面内无摩擦转动，电场的电场强度大小为E＝。先把杆拉至水平位置，然后将杆无初速度释放，重力加速度为g，不计空气阻力，则(　　)

A.小球到最低点时速度最大

B.小球从开始至最低点过程中动能一直增大

C.小球对杆的最大拉力大小为mg

D.小球可绕O点做完整的圆周运动

三 、计算题

13.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。

14.如图所示，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θ＝37°。已知小球所带电荷量q＝1.0×10－6 C，匀强电场的场强E＝3.0×103 N/C，取重力加速度g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：

(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。

15.如图所示，在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O，半径为r，内壁光滑，A、B两点分别是圆轨道的最低点和最高点。该区间存在方向水平向右的匀强电场，一质量为m、带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动(电荷量不变)，经过C点时速度最大，O、C连线与竖直方向的夹角θ=60°，重力加速度为g。

(1)求小球所受的电场力大小；

(2)求小球在A点的速度v0为多大时，小球经过B点时对圆轨道的压力最小。

0.2023年高考物理一轮复习课时练20《电场力的性质》(含答案)答案解析

一 、选择题

1.答案为：B；

解析：若Q2带正电与Q1电性相同，都对带正电粒子起到排斥作用，所以从a点由静止释放正电粒子，仅在电场力作用下它将会向左运动，与题意相矛盾，所以假设不成立，即Q2应带负电，故A说法正确。从题意可知粒子开始在电场力的作用下先做加速度减小的加速运动，当加速度等于零时(速度最大)，易知b点电场强度为零，此后电场力反向，粒子开始做减速运动，到达c点后恰好为零，故B选项说法错误。b点的合场强为零，说明Q1、Q2在b点产生的场强大小相等，由点电荷场强公式E=k，因为Q2到b点的距离比Q1大，所以有Q2的电荷量大于Q1的电荷量，故C选项说法正确。从a运动到c的过程，带电粒子动能的变化量为零，由动能定理：q(φa－φc)=ΔEk=0，知电场力做功为零，则φa=φc即a、c两点电势相等，故D选项说法正确。

2.答案为：A；

解析：根据电场的叠加，正的试探电荷在a点和b点、c点受电场力方向相同，垂直ab向下，电场线越密，场强越大，根据电场线的疏密可知，a、b点的场强大小关系是：Ea＜Eb，所以试探电荷所受电场力方向不变，大小变化，故A正确，B错误；ab是一条等势线，检验电荷从图中a点沿直线移到b点，电场力不做功，电势能不变，从b到c，电场力做负功，电势能增大，故C、D错误。

3.答案为：C；

解析：根据顺着电场线方向电势降低，结合等量同种电荷电场线、等势面分布对称性特点可知，A、B场强方向相反，C、D两处场强方向相反，电势相同，故A、B错误，根据电场线疏密表示场强的大小可知，在A、B之间，O点场强最小，故C正确；O点电势高于C点电势，负电荷在O处电势能小于在C处电势能，故D错误。

4.答案为：B

解析：由库仑定律知k＝，式中都取国际单位时k的单位为，由I＝知，1 C2＝1 A2·s2，又因1 N＝1，整理可得k的单位应为·，即kg·A－2·m3·s－4，故选项B正确。

5.答案为：D

解析：乒乓球在两极板中间时，其左侧会感应出正电荷，A错误；电场力和库仑力是同一个力的不同称谓，C错误；乒乓球与右极板接触则带正电，在电场力作用下向左运动与左极板相碰，碰后带上负电，又向右运动与右极板相碰，如此往复运动，所以D正确，B错误。

6.答案为：C

解析：由v­t图可知负电荷在电场中做加速度越来越大的加速运动，故电场线应由B指向A，且从A到B场强变大，电场线变密，C正确。

7.答案为：A

解析：根据场强叠加原理，等量异种点电荷连线及中垂线上的电场线分布如图所示，d、c、e三点场强方向都是水平向右，正点电荷在各点受电场力方向与场强方向相同，A正确，B、C错误；连线上场强由a到b先减小后增大，中垂线上由O到无穷远处逐渐减小，因此O点场强是连线上最小的(但不为0)，是中垂线上最大的，故Fd>Fc>Fe，D错误。

8.答案为：C；

解析：由动能图线得知，小物块的速度先增大，后减小。根据库仑定律得知，小物块所受的库仑力逐渐减小，合外力先减小后增大，加速度先减小后增大，则小物块沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动，再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动，直至速度为零。由动能图线看出，速度有最大值，此时小物块受力平衡，小物块所受库仑力与重力沿斜面的分力平衡，由于没有x的具体数据，所以不能求出q，故A错误；A到B的过程中重力势能的增加等于电势能的减小，所以可以求出小物块电势能的减小，由于小物块的电量不知道，所以不能求出A、B之间的电势差，故B错误；由重力势能线得到Ep=mgh=mgxsin θ，算出斜率，即可求出m；图像中不能确定哪一点的速度最大，题目中也没有小物块的电量、质量等信息，所以不能确定小物块速度最大时到斜面低端的距离，故D错误。

9.答案为：BD；

解析：小球的重力势能增加5 J，则小球克服重力做功5 J，故A错误；电场力对小球做功2 J，则小球的电势能减小2 J，故B正确；小球共受到重力、电场力、空气阻力三个力作用，小球的机械能增加1.5 J，则除重力以外的力做功为1.5 J，电场力对小球做功2 J，则知空气阻力做功为－0.5 J，即小球克服空气阻力做功0.5 J，故C错误；重力、电场力、空气阻力三力做功之和为－3.5 J，根据动能定理，小球的动能减小3.5 J，D正确。

10.答案为：BC；

解析：等量异种电荷周围的电场线分布如图；

由图可知A、B两点的场强大小和方向均不相同，选项A错误；等量异种电荷连线上的电场线指向负电荷，由B、C关于O点对称，B点的电场强度等于C点的电场强度，故B正确；电场线与等势面相互垂直，电场线从高等势面指向低等势面，由图示可知，A点所在等势面高于B点所在等势面，A点电势高于B点电势，电子带负电，则电子在A点的电势能小于在B点的电势能，把电子从A点移动到B点，电场力对其做负功，故C正确；同理可知质子在A点的电势能大于在B点的电势能，选项D错误。

11.答案为：BD；

解析：电场线和等势面垂直，电场强度的方向沿电场线的切线方向，可知A点的电场强度方向不是沿等势面上A点的切线方向，故A错误；A点的电势高于C点的电势，根据Ep=qφ知，负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小，故B正确；A点的电势高于C点的电势，沿电场线方向电势逐渐降低，可知电场线方向大致向左，所以正电荷从A点到C点，电场力做正功，故C错误；A、B两点处于同一等势面上，电势相等，所以将电荷从A点移到B点，电场力不做功，故D正确。

12.答案为：BC

解析：如图所示，小球受到的重力和电场力分别为mg和qE＝mg，此二力的合力大小为F＝mg，方向为与竖直方向成30°角，可知杆从水平位置转到与合力F沿杆的方向相同时，合力F与小球速度的方向夹角一直小于90°，F一直做正功，故小球转到与合力F沿杆的方向时小球速度最大，且从开始至最低点过程中动能一直增大，A错误，B正确；设小球的最大速度为v，从释放到小球达到最大速度的过程，应用动能定理有：Eq(L＋Lsin30°)＋mgLcos30°＝mv2－0，设小球速度最大时，杆对小球的拉力为Fm，对小球应用向心力公式有：Fm－F＝，解得Fm＝mg，由牛顿第三定律知C正确；根据等效性可知杆转过240°角时速度减小为0，未到达圆周的等效最高点，小球不能做完整的圆周运动，D错误。

三 、计算题

13.解：(1)由牛顿第二定律可知mgsin α－F=ma

根据库仑定律有F=k

又知r=，得a=gsin α－。

(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mgsin α=

解得d= 。

14.解：(1)F＝qE＝3.0×10－3 N。

(2)由＝tan37°，

得m＝4.0×10－4 kg。

(3)由动能定理可得：mgl(1－cos37°)＝mv2－0，

得v＝＝2.0 m/s。

15.解：(1)小球在C点时速度最大，则电场力与重力的合力沿DC方向，

所以小球受到的电场力的大小F=mgtan 60°=mg。

(2)要使小球经过B点时对圆轨道的压力最小，则必须使小球经过D点时的速度最小，

即在D点小球对圆轨道的压力恰好为零，有=m，解得v=。

在小球从圆轨道上的A点运动到D点的过程中，有

mgr(1＋cos 60°)＋Frsin 60°=mv02－mv2，

解得v0=2。