《高考備考指南 物理 》課件-第1講　庫侖定律　電場強度

第1講庫侖定律電場強度(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P60~61)知識鞏固練習(xí)1.如圖所示，用細線系住一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，線的一端固定在O點，若在空間加上勻強電場，平衡時線與豎直方向成60°角，則電場強度的最小值為()A.mg2q B.3mg2q C.【答案】B【解析】作受力分析可知，當(dāng)電場力F垂直于懸線時最小，故電場強度E也最小.此時電場力qE＝mgsin60°，所以E＝mgsin60°q＝3mg2q，B正確，2.如圖所示，M、N為兩個等量同種電荷，在其連線的中垂線上的P點放一靜止的負電荷q(點電荷)，不計重力，下列說法中正確的是()A.點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大B.點電荷在從P到O的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C.點電荷運動到O點時加速度為零，速度達最大值D.點電荷越過O點后，速度越來越小，加速度越來越大，直到粒子速度為零【答案】C【解析】由等量同種電荷周圍的電場線分布可知，O點電場強度為零，從O點沿著中垂線向無窮遠處延伸，電場強度先增大后減小，所以點電荷在從P到O的過程中，加速度可能先增大后減小，也有可能一直減小，但速度一直增大，點電荷在O點所受電場力的合力為零，加速度為零，速度達到最大，C正確，A、B錯誤；同理，點電荷越過O點后，加速度可能先增大后減小，也有可能一直增大，但速度越來越小直到為零，D錯誤.3.(2023年沈陽二中模擬)如圖所示，在邊長為a的等邊三角形的三個頂點A、B、C上，分別固定三個電荷量相等的點電荷，其中A、B處的點電荷均帶正電，C處的點電荷帶負電，O為三角形中心，已知k為靜電力常量，則關(guān)于O點的電場強度大小，下列說法正確的是()A.9kQa2 B.kQa2 C【答案】C【解析】根據(jù)點電荷場強公式可得，三個電荷在O點處產(chǎn)生的場強大小相等，均為E＝kQr2＝kQ33a2＝3kQa2.兩個正電荷在O點處產(chǎn)生的場強方向夾角為120°，根據(jù)場強疊加原理以及幾何知識可得，兩個正電荷在O點處產(chǎn)生的合場強也為3kQa2，方向與負電荷在O點產(chǎn)生的場強方向相同，因此O點處電場強度大小為3kQa2＋3kQa24.(2023年上海模擬)如圖所示，a為勻強電場，b為非勻強電場，三個電荷用輕棒連接為正三角形，則整個系統(tǒng)受合力的情況是()A.a為0，b為0 B.a為0，b不為0C.a不為0，b為0 D.a不為0，b不為0【答案】B【解析】對于圖a，由于是勻強電場，設(shè)電場強度為E，則兩個＋q的電荷受到的電場力為2Eq方向沿電場線向上，一個－2q的電荷受到的電場力為2Eq方向沿電場線向向下，則圖a整個系統(tǒng)受合力為0；同理分析，由于兩個＋q的電荷所在的場強更弱，則圖b整個系統(tǒng)受合力不為0，B正確，A、C、D錯誤.5.如圖所示，水平面上有一均勻帶電環(huán)，帶電荷量為Q，其圓心為O點.有一帶電荷量為q的小球恰能靜止在O點上方的P點，OP間距為L，P與圓環(huán)上任一點的連線與PO間的夾角為θ.以下說法正確的是()A.P點電場強度大小為kQB.P點電場強度大小為kQC.P點電場強度大小為kQcoD.P點電場強度大小為kQco【答案】D【解析】利用微元法可知，圓環(huán)上一小段電荷量q在P點產(chǎn)生的電場強度為E＝kqr2＝kqLcosθ2＝kqcos2θL2，方向沿兩點連線，因為小球在P點處于靜止狀態(tài)，所以合電場強度方向應(yīng)該在豎直方向，則豎直方向上的分量為E'＝kqcos2θ6.如圖所示，帶正電的小球a在外力作用下靜止在絕緣光滑豎直面上的P點，帶正電的小球b用絕緣細線系住，掛在絕緣光滑豎直面上的O點，b球靜止時與a球在同一水平面內(nèi).若將小球a從P點緩慢移到C點，此過程中小球b所受的庫侖力大小()A.逐漸增大 B.逐漸減小C.保持不變 D.先減小后增大【答案】B【解析】設(shè)細線長為L，OP距離為h，兩球間距為x，對小球b作受力分析，如圖所示，由相似三角形可得mgh＝Fx，兩電荷間庫侖力為F＝kqaqbx2，聯(lián)立可得mgh＝kqaqbx綜合提升練習(xí)7.(多選)(2023年汕頭二模)如圖所示，長l＝1m的輕質(zhì)細繩上端固定，下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球，已知小球的質(zhì)量m＝1×10－4kg，且位于電場強度E＝3.0×103N/C、方向水平向右的勻強電場中.小球靜止時，繩與豎直方向的夾角θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2)，則()A.此帶電小球帶正電B.小球受輕繩拉力F為1.66×10－3NC.小球電荷量q＝2.5×10－7CD.將小球拉至最低點由靜止釋放，小球回到繩與豎直方向的夾角θ＝37°時速度v的大小為25m/s【答案】AC【解析】由小球的受力分析可知，小球所受電場力的方向與場強的方向相同，故小球帶正電，A正確；小球受輕繩拉力為F＝mgcos37°＝1×10－4×100.8N＝1.25×10－3N，B錯誤；小球所受的電場力為F電＝mgtan37°＝1×10－4×10×34N＝7.5×10－4N，小球電荷量為q＝F電E＝7.5×10－43.0×103C＝2.5×10－7C，C正確；將小球拉至最低點由靜止釋放，小球回到繩與豎直方向的夾角θ＝37°時，由動能定理可知－mgl(1－cos37°8.如圖所示，有三根長度L均為0.3m的不可伸長的絕緣細線，其中兩根的一端分別固定在天花板上的P、Q點，另一端分別拴有質(zhì)量m均為0.12kg的帶電小球A和B.其中A球帶正電，電荷量q＝3×10－6C，B球帶負電，與A球帶電荷量相同.A、B之間用第三根線連接起來.在水平向左的勻強電場作用下，A、B保持靜止，懸線仍處于豎直方向，且A、B間細線恰好伸直(靜電力常量k＝9×109N·m2/C2，sin37°＝0.6，g取10m/s2).(1)求此勻強電場的電場強度E的大小.(2)現(xiàn)將PA之間的線燒斷，由于有空氣阻力，A、B球最后會達到新的平衡位置.求此時細線QB所受的拉力T的大小，并求出A、B間細線與豎直方向的夾角θ.(3)求A球的電勢能與燒斷前相比改變了多少(不計B球所帶電荷對勻強電場的影響).

解：(1)B球水平方向合力為零，所以qBE＝kqqBL2，可得E＝kqL2＝9×109×3×10－6(2)兩球及細線最后位置如