（2021新人教版）高中物理必修第三册素养培优课练习1　电场力的性质同步检测.doc

1、素养培优课练习素养培优课练习(一一)电场力的性质电场力的性质 (教师用书独具教师用书独具) (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 1一带负电荷的质点一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线在电场力作用下沿曲线 abc 从从 a 运动到运动到 c，已知质点的速率已知质点的速率 是递减的。关于是递减的。关于 b 点电场强度点电场强度 E 的方向，下列图示中可能正确的是的方向，下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在虚线是曲线在 b 点点 的切线的切线)() ABCD D根据曲线运动的规律可知根据曲线运动的规律可知，受力指向轨迹的内侧受力指向轨迹的内侧，由于质点带负电由于质点带负电，速率是递速率是递 减

2、的，故电场方向可能沿竖直方向向上，减的，故电场方向可能沿竖直方向向上，D 选项正确。选项正确。 2如图所示的电场中如图所示的电场中，虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹虚线为某带电粒子只在静电力作用下的运动轨迹，a、b、c 是轨迹上的三个点，则是轨迹上的三个点，则() A粒子一定带负电粒子一定带负电 B粒子一定是从粒子一定是从 a 点运动到点运动到 b 点点 C粒子在粒子在 c 点的加速度一定大于在点的加速度一定大于在 b 点的加速度点的加速度 D粒子在电场中粒子在电场中 c 点的速度一定大于在点的速度一定大于在 a 点的速度点的速度 C做曲线运动的物体做曲线运动的物体，合力指向运动轨迹

3、的内侧合力指向运动轨迹的内侧，由此可知由此可知，带电的粒子受到的带电的粒子受到的 静电力的方向为沿着电场线向左静电力的方向为沿着电场线向左，所以粒子带正电所以粒子带正电，A 错误错误；粒子不一定是从粒子不一定是从 a 点沿轨点沿轨 迹运动到迹运动到 b 点点，也可能从也可能从 b 点沿轨迹运动到点沿轨迹运动到 a 点点，B 错误错误；由电场线的分布可知由电场线的分布可知，电场电场 线在线在 c 点的受力较大点的受力较大，加速度一定大于在加速度一定大于在 b 点的加速度点的加速度，C 正确正确；若粒子从若粒子从 c 到到 a 的过的过 程程， 静电力与速度成锐角静电力与速度成锐角， 所以粒子做加

4、速运动所以粒子做加速运动， 在在 c 点的速度一定小于在点的速度一定小于在 a 点的速度点的速度， D 错误。错误。 3如图所示，把一带正电的小球如图所示，把一带正电的小球 a 放在光滑绝缘斜面上，欲使球放在光滑绝缘斜面上，欲使球 a 能静止在斜面能静止在斜面 上，需在上，需在 MN 间放一带电小球间放一带电小球 b，则，则 b 应应() A带负电，放在带负电，放在 A 点点B带正电，放在带正电，放在 B 点点 C带负电，放在带负电，放在 C 点点D带正电，放在带正电，放在 C 点点 C小球小球 a 受到重力受到重力、 支持力和库仑力的作用处于平衡状态时支持力和库仑力的作用处于平衡状态时， 才

5、能静止在斜面上才能静止在斜面上。 可知小球可知小球 b 带负电、放在带负电、放在 C 点才可使点才可使 a 所受合力为零，故所受合力为零，故 C 正确。正确。 4在光滑绝缘桌面上，带电荷量为在光滑绝缘桌面上，带电荷量为Q 的小球的小球 A 固定。质量为固定。质量为 m 带电荷量为带电荷量为q 的小球的小球 B，在在 A、B 间库仑力作用下以速率间库仑力作用下以速率 v 绕小球绕小球 A 做匀速圆周运动做匀速圆周运动，则则 A、B 间的间的 距离为距离为() AkQq mv2 B2kQq mv2 C kQq mv2 D 2kQq mv2 A带电小球带电小球 B 在在 A、 B 间库仑力的作用下以

6、速率间库仑力的作用下以速率 v 绕绕 A 做半径为做半径为 r 的匀速圆周运的匀速圆周运 动动， A 对对 B 的库仑力提的库仑力提供供 B 做匀速圆周运动的向心力做匀速圆周运动的向心力， 列出等式列出等式kQq r2 mv 2 r ， 解解得得rkQq mv2， ， 故故 A 正确，正确，B、C、D 错误。错误。 5(多选多选)在光滑绝缘的水平面上，相距一定的距离放有两个质量分别为在光滑绝缘的水平面上，相距一定的距离放有两个质量分别为 m 和 和 2m 的带电小球的带电小球(可视为质点可视为质点)A 和和 B。在。在 t10 时，同时将两球无初速释放，此时时，同时将两球无初速释放，此时 A

7、球的加球的加 速度大小为速度大小为 a；经一段时间后经一段时间后，在在 t2t 时时，B 球的加速度大小也变为球的加速度大小也变为 a。若释放后两球若释放后两球 在运动过程中并未接触，且所带电荷量都保持不变，则下列判断正确的是在运动过程中并未接触，且所带电荷量都保持不变，则下列判断正确的是() A两个小球带的是同种电荷两个小球带的是同种电荷 B两个小球带的是异种电荷两个小球带的是异种电荷 Ct2时刻两小球间的距离是时刻两小球间的距离是 t1时刻的时刻的 2倍倍 Dt2时刻两小球间的距离是时刻两小球间的距离是 t1时刻的时刻的 2 2 倍倍 BD根据牛顿第三定律可知两球之间的作用力大小相等根据牛

8、顿第三定律可知两球之间的作用力大小相等， 因此开始运动时因此开始运动时 B 球的球的 加速度大小为加速度大小为a 2， ，后来变为后来变为 a，说明两个小球相向运动说明两个小球相向运动，因此它们之间的库仑力为引力因此它们之间的库仑力为引力， 因此两个小球带的是异种电荷，故因此两个小球带的是异种电荷，故 A 错误，错误，B 正确；以正确；以 B 球为研究对象，根据牛顿第球为研究对象，根据牛顿第 二定律有二定律有：t1时刻时刻：kQ1Q2 r21 2ma 2； ；t2时刻时刻：kQ1Q2 r22 2ma，联立解得联立解得r2 r1 2 2 ，即即 t2时刻两时刻两 小球间的距离是小球间的距离是 t

9、1时刻的时刻的 2 2 倍，故倍，故 C 错误，错误，D 正确。正确。 6如图所示如图所示，三个点电荷三个点电荷 q1、q2、q3固定在一直线上固定在一直线上，q2与与 q3间距离为间距离为 2r，q1与与 q2间距离为间距离为 r，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量 之比为之比为() A(9)4(36)B9436 C(3)2(6)D32 6 A分别取三个点电荷为研究对象，由于三个点电荷只在静电力作用下保持平衡分别取三个点电荷为研究对象，由于三个点电荷只在静电力作用下保持平衡， 所以这三个点电荷不可能是

10、同种电荷所以这三个点电荷不可能是同种电荷，这样可排除这样可排除 B、D 选项选项。若选若选 q2为研究对象为研究对象，由由 库仑定律知库仑定律知 kq1q2 r2 k q2q3 2r 2得 得 q34q1。选项。选项 A 满足此关系，选项满足此关系，选项 A 正确。正确。 7在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球， ，小球小球 A、B、C 位于等边三位于等边三 角形的三个顶点上角形的三个顶点上，小球小球 D 位于三角形的中心位于三角形的中心，如图所示如图所示。现使小球现使小球 A、B、C 都带电都带电 荷量为荷量为 Q 的正电荷，使小球的正电荷

11、，使小球 D 带电荷量为带电荷量为 q 的负电荷，若四个小球均处于静止状态且的负电荷，若四个小球均处于静止状态且 可以看作点电荷，则小球可以看作点电荷，则小球 D 带电荷量带电荷量 q 为为() A1 3Q B3Q C 3 3 QD 3Q C以以 A、B、C 三个中的一个为研究对象，如以三个中的一个为研究对象，如以 B 为研究对象有：受到为研究对象有：受到 A、C 的的 库仑斥力作用库仑斥力作用， 同时受同时受到到 D 的库仑引力作用的库仑引力作用。 设三角形边长设三角形边长为为 L， 根据受力平衡根据受力平衡得得 kQ2 L2 cos 302kQq r2 ，由几何关系知，由几何关系知 r 3

12、 3 L，解得，解得 q 3 3 Q，故，故 C 正确。正确。 8(多选多选)如图所示如图所示，可视为点电荷的小球可视为点电荷的小球 A、B 分别带负电和正电分别带负电和正电，B 球固定球固定，其其 正下方的正下方的 A 球静止在绝缘斜面上，则球静止在绝缘斜面上，则 A 球受力个数可能为球受力个数可能为() A可能受到可能受到 2 个力作用个力作用 B可能受到可能受到 3 个力作用个力作用 C可能受到可能受到 4 个力作用个力作用 D可能受到可能受到 5 个力作用个力作用 AC首先小球首先小球 A 受重力和受重力和 B 球的引力，若重力和引力恰好相等，则球的引力，若重力和引力恰好相等，则 A

13、球可能平球可能平 衡，所以衡，所以 A 球可能受到球可能受到 2 个力的作用；若向上的引力小于个力的作用；若向上的引力小于 A 球的重力，则球的重力，则 A 球会受到球会受到 斜面的支持力，若要斜面的支持力，若要 A 球处于平衡状态，其必须还要受一沿斜面向上的摩擦力，所球处于平衡状态，其必须还要受一沿斜面向上的摩擦力，所以以 A球有可能受球有可能受 4 个力的作用。故个力的作用。故 A、C 正确，正确，B、D 错误。错误。 9在光滑的绝缘水平面上在光滑的绝缘水平面上，质量均为质量均为 m、带电荷量分别为带电荷量分别为q 和和q 的甲的甲、乙两个乙两个 小球在水平力小球在水平力 F(作用在甲上作

14、用在甲上)的作用下一起做匀加速直线运动的作用下一起做匀加速直线运动，静电力常量为静电力常量为 k，则甲则甲、 乙两球之间的距离乙两球之间的距离 r 为为() Aqk F Bq 2k F C2q k F D2q F k B以甲以甲、乙整体为研究对象乙整体为研究对象，由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 F2ma。以乙为研究对象以乙为研究对象，由由 牛顿第二定律得牛顿第二定律得kq 2 r2 ma，联立得，联立得 rq 2k F ，故，故 B 正确，正确，A、C、D 错误。错误。 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10如图所示，实线为三条方向未知的电场线，从电场中的如图所示，实线为三条方向未知的

15、电场线，从电场中的 M 点以相同的速度飞点以相同的速度飞 出出 a、 b 两个带电粒子两个带电粒子， a、 b 的运动轨迹如图中的虚线所示的运动轨迹如图中的虚线所示(a、 b 只受静电力作用只受静电力作用)， 则则() Aa 一定带正电，一定带正电，b 一定带负电一定带负电 B静电力对静电力对 a 做正功，对做正功，对 b 做负功做负功 Ca 的速度将减小，的速度将减小，b 的速度将增大的速度将增大 Da 的加速度将减小，的加速度将减小，b 的加速度将增大的加速度将增大 Da、b 两个带电粒子在两个带电粒子在 M 点以相同速度飞出点以相同速度飞出，所受电场力方向相反所受电场力方向相反，但不知道

16、但不知道 电场线方向电场线方向，无法判断哪个粒子带正电无法判断哪个粒子带正电，哪个粒子带负电哪个粒子带负电，但电场力对但电场力对 a、b 均做正功均做正功， 速度都增大速度都增大，由电场线疏密及由电场线疏密及 FEqma 可知可知，a 的加速度减小的加速度减小，b 的加速度增大的加速度增大。故故 选项选项 D 正确。正确。 11(多选多选)两个通电小球带电后相互排斥，如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个两个通电小球带电后相互排斥，如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个 夹角夹角、，且两球在同一水平面上且两球在同一水平面上。两球质量用两球质量用 m 和和 M 表示表示，所带电荷量用所带电荷量用 q 和

17、和 Q 表表 示。若已知示。若已知，则一定有关系，则一定有关系() A两球一定带同种电荷两球一定带同种电荷 Bm 一定小于一定小于 M Cq 一定大于一定大于 Q Dm 受到的静电力一定大于受到的静电力一定大于 M 所受的静电力所受的静电力 AB两球之间是斥力，带同种电荷，两球之间是斥力，带同种电荷，A 对；两球之间的静电力大小相等，对；两球之间的静电力大小相等，q 与与 Q 的大小关系不一定，的大小关系不一定，C、D 错；错；kQq r2 mgtan Mgtan ，所以，所以 mM，B 对。对。 12如图所示，匀强电场方向沿与水平方向成如图所示，匀强电场方向沿与水平方向成30斜向右上方，电场

18、强度为斜向右上方，电场强度为 E， 质量为质量为 m 的带负电的小球以初速度的带负电的小球以初速度 v0开始运动开始运动，初速度方向与电场方向一致初速度方向与电场方向一致。(重力加重力加 速度为速度为 g) (1)若小球带的电荷量为若小球带的电荷量为 qmg E ，为使小球能做匀速直线运动，求应对小球施加的，为使小球能做匀速直线运动，求应对小球施加的 恒力恒力 F1的大小和方向；的大小和方向； (2)若小球带的电荷量为若小球带的电荷量为 q2mg E ，为使小球能做直线运动为使小球能做直线运动，求应对小球施加的最小求应对小球施加的最小 恒力恒力 F2的大小和方向。的大小和方向。 解析解析(1)

19、如图甲所示，欲使小球做匀速直线运动，应使其所受的合力为零，有如图甲所示，欲使小球做匀速直线运动，应使其所受的合力为零，有 甲甲 F1cos qEcos 30 F1sin mgqEsin 30 联立解得联立解得60，F1 3mg 即恒力即恒力 F1与水平方向的夹角为与水平方向的夹角为 60，斜向右上方。，斜向右上方。 (2)为使小球能做直线运动，则小球受的合力应和运动方向在一条直线为使小球能做直线运动，则小球受的合力应和运动方向在一条直线上，故要求上，故要求 力力 F2和和 mg 的合力与静电力在一条直线上的合力与静电力在一条直线上。 如图乙所示如图乙所示， 当当 F2取最小值时取最小值时， 有

20、有 F2mgsin 60 3 2 mg F2的方向与水平方向的夹角为的方向与水平方向的夹角为 60，斜向左上方。，斜向左上方。 乙乙 答案答案(1) 3mg方向与水平方向的夹角为方向与水平方向的夹角为 60斜向右上方斜向右上方(2) 3 2 mg方向与方向与 水平方向的夹角为水平方向的夹角为 60斜向左上方斜向左上方 13如图所示，光滑绝缘的水平面上固定着如图所示，光滑绝缘的水平面上固定着 A、B、C 三个带电小球，它们的质量三个带电小球，它们的质量 都为都为 m，彼此间距离均为，彼此间距离均为 r，A、B 带正电，电荷量均为带正电，电荷量均为 q。现对。现对 C 施加一个水平力施加一个水平力

21、 F 的同时放开三个小球。三个小球在运动过程中保持间距的同时放开三个小球。三个小球在运动过程中保持间距 r 不变，求：不变，求：(三个小球均可视三个小球均可视 为点电荷为点电荷) (1)C 球的电性和电荷量大小；球的电性和电荷量大小； (2)水平力水平力 F 的大小。的大小。 解析解析(1)A 球受到球受到 B 球沿球沿 BA 方向的库仑力和方向的库仑力和 C 球的库仑力作用后球的库仑力作用后， 产生水平向产生水平向 右的加速度，所以右的加速度，所以 C 球对球对 A 球的库仑力为引力，球的库仑力为引力，C 球带负电。球带负电。 对对 A 球，有球，有 kq 2 r2 kqQ r2 sin 30，所以，所以 Q2q。 (2)又根据牛顿第二定律又根据牛顿第二定律，对对 A 球受力分析三个小球间距不变球受力分析三个小球间距不变，即即 A、B、C 加速度加速度 相同，相同， 有有 kqQ r2 cos 30ma， 将将 A、B、C 作为整体，则作为整体，则 F3ma3 3kq 2 r2 。 答案答案(1)负电负电2q(2)3 3kq 2 r2