备战2020年高考物理一轮复习第1节 电场力的性质练习

电场的力的性质1.如图所示，内壁光滑绝缘的半球形容器固定在水平面上，O为球心，一质量为m，带电荷量为q的小滑块，静止于P点，整个装置处于沿水平方向的匀强电场中。

设滑块所受支持力为F N，OP与水平方向的夹角为θ。

下列关系正确的是( )A．qE＝mgtan θB．qE＝mg tan θC．F N＝mgtan θD．F N＝mg tan θ2.(多选)一绝缘细线Oa下端系一质量为m的带正电的小球a，在正下方有一光滑的绝缘水平细杆，一带负电的小球b穿过杆在其左侧较远处，小球a由于受到水平绝缘细线的拉力而静止，如图所示，现保持悬线与竖直方向的夹角为θ，并在较远处由静止释放小球b，让其从远处沿杆向右移动到a点的正下方，在此过程中( )A．悬线Oa的拉力逐渐增大，水平细线的拉力逐渐减小B．b球的加速度先增大后减小，速度始终增大C．b球所受的库仑力一直增大D．b球所受的库仑力先减小后增大3.(2019·济宁模拟)如图所示，在光滑绝缘的水平地面上放置着四个可视为点电荷的带电金属小球，一个带正电，放置于圆心，带电荷量为Q；另外三个带负电，带电荷量均为q，位于圆周上互成120°放置，四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为( )A.13B. 3C．3 D．3 34．(多选)把a、b两个完全相同的导体小球分别用长为l的绝缘细线拴接，小球质量均为m。

先让a球带上＋q的电荷量并悬挂于O点，如图所示。

现将不带电的小球b也悬挂于O点(图中未画出)，两球接触后由于静电斥力分开，平衡时两球相距l。

已知重力加速度为g，静电力常量为k，带电小球可视为点电荷。

关于a球所受的静电力大小F及O点处的场强大小E ，下列判断正确的是( )A ．F ＝33mg B ．F ＝3mg C ．E ＝3kq l2D ．E ＝3kq 2l2 5．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。

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电场的力的性质1．下列关于电场强度的说法中正确的是( )A ．由E ＝F q知，若q 减半，则该处电场强度变为原来的2倍 B ．由E ＝k Q r 2知，E 与Q 成正比，而与r 2成反比C ．由E ＝k Q r2知，在以Q 为球心、r 为半径的球面上的各点的电场强度均相同 D ．电场中某点的电场强度的方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向2.如图所示为真空中两点电荷A 、B 形成的电场中的部分电场线，已知该电场线关于图中虚线对称，O 点为A 、B 两点电荷连线的中点，a 、b 为A 、B 两点电荷连线的中垂线上关于O 点对称的两点，则下列说法中正确的是( )A ．A 、B 可能为等量异号点电荷 B ．A 、B 可能为电荷量不相等的正电荷C ．a 、b 两点处无电场线，故其电场强度可能为零D ．同一试探电荷在a 、b 两点处所受的电场力大小相等，方向相反3.库仑定律是电学中第一个被发现的定量规律，它的发现是受万有引力定律的启发，实际问题中有时需要同时考虑万有引力和库仑力．如图所示为无大气层、均匀带有大量负电荷且质量分布均匀的某星球，将一个带电微粒置于距该星球表面一定高度处并将其无初速度释放，发现微粒恰好能保持静止．若给微粒一个如图所示的初速度v ，则下列说法中正确的是( )A ．微粒将做匀速直线运动B ．微粒将做圆周运动C ．库仑力对微粒做负功D ．万有引力对微粒做正功4．如图所示，光滑水平桌面上有A 、B 两个可以看作点电荷的带电小球，A 球带电荷量为＋3q ，B 球带电荷量为－q ，由静止同时释放A 、B 两球，A 球的加速度大小为B 球的两倍．若在A 、B 连线的中点固定一个带正电荷的C 球(也可看作点电荷)，再由静止同时释放A 、B 两球，两球的加速度相等，则C 球所带的电荷量为( )A.328q B.920q C.37q D.94q 5.如图所示，等量异种点电荷A 、B 固定在同一水平线上，竖直固定的光滑绝缘杆与AB 连线的中垂线重合，C 、D 是绝缘杆上的两点，ACBD 构成一个正方形．一带负电的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自C 点无初速度释放，则关于小球由C 点运动到D 点的过程，下列说法中正确的是( )A ．杆对小球的作用力先增大后减小B ．杆对小球的作用力先减小后增大C ．小球的速度先增大后减小D ．小球的速度先减小后增大6.在场强为E ＝k Q r2(k 为静电力常量)的匀强电场中，以O 点为圆心，以r 为半径作一个圆周，在O 点固定一个带电荷量为＋Q 的点电荷，ac 、bd 为相互垂直的两条直径，其中bd 与电场线平行，如图所示．若不计试探电荷的重力，则( )A ．把一试探电荷＋q 放在a 点，试探电荷恰好处于平衡状态B ．把一试探电荷－q 放在b 点，试探电荷恰好处于平衡状态C ．把一试探电荷－q 放在c 点，试探电荷恰好处于平衡状态D ．把一试探电荷＋q 放在d 点，试探电荷恰好处于平衡状态7.水平面上的A 、B 、C 三点分别固定着电荷量均为Q 的正点电荷，将一个质量为m 的带正电的小球(可视为点电荷)放置在O 点，OABC 恰好构成一个棱长为L 的正四面体，如图所示．已知静电力常量为k ，重力加速度为g .若小球能静止在O 点，则小球所带的电荷量为( )A.mgL 23kQB.23mgL 29kQC.6mgL 26kQD.2mgL 23kQ8．a 、b 两个带电小球的质量均为m ，所带的电荷量分别为＋3q 和－q ，两球间用一绝缘细线连接，用长度相同的另一绝缘细线将a 悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E ，平衡时两细线都被拉紧，则平衡时两球的位置可能是图中的( )9．如图所示，两根长度相等的绝缘细线的上端都系在同一水平天花板上，另一端分别连着质量均为m 的两个带电小球P 、Q ，两小球静止时，两细线与天花板间的夹角均为θ＝30°，重力加速度为g .以下说法中正确的是( )A ．细线对小球的拉力大小为233mgB ．两小球间的静电力大小为33mg C ．剪断左侧细线的瞬间，P 球的加速度大小为2gD ．当两球间的静电力瞬间消失时，Q 球的加速度大小为3g10.如图，倾角为θ的绝缘斜面ABC 置于粗糙的水平地面上，一质量为m ，带电量＋q 的小物块(可看作是点电荷)恰好能在斜面上匀速下滑，若在AB 中点D 的上方与B 等高的位置固定一带电量＋Q 的点电荷，再让物块以某一速度从斜面上滑下，物块在下滑至底端的过程中，斜面保持静止不动，在物块电荷没有转移和不考虑空气阻力的情况下，关于在物块下滑过程的分析正确的是( )A ．在BA 之间，物块将做加速直线运动B ．在BD 之间，物块受到的库仑力先增大后减小C ．在BA 之间，斜面对地面的压力有可能不变D ．在BA 之间，斜面受到地面的摩擦力均为零11.如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O 处固定一点电荷，将质量为m 、带电荷量为＋q 的小球从圆弧管的水平直径端点A 由静止释放，小球沿细管滑到最低点B 时，对管壁恰好无压力．(1)求固定于圆心处的点电荷在AB 弧中点处的电场强度大小；(2)若把O 处固定的点电荷拿走，加上一个竖直向下、场强为E 的匀强电场，带电小球仍从A 点由静止释放，下滑到最低点B 时，小球对环的压力为多大？12.如图所示，平行板电容器的两板水平正对放置，在两板的正中心上各开一个孔，孔相对极板很小，对两板间电场分布的影响忽略不计．现给上、下两板分别充上等量的正、负电荷，上板带正电、下板带负电，使两板间形成匀强电场，电场强度大小为E ＝3mgq.一根长为L 的绝缘轻质硬杆的上、下两端分别固定一个带电金属小球A 、B ，两球大小相等，且直径小于电容器极板上的孔，A 球所带的电荷量Q A ＝－3q ，B 球所带的电荷量Q B ＝＋q ，两球质量均为m .将杆和球组成的装置移动到上极板上方且使其保持竖直，使B 球刚好位于上板小孔的中心处且球心与上极板在同一平面内，然后由静止释放．已知带电平行板电容器只在其两板间存在电场，两球在运动过程中不会接触到极板且各自带的电荷量始终不变．忽略两球产生的电场对平行板间匀强电场的影响，两球可以看成质点，电容器极板厚度不计，重力加速度为g .(1)B 球刚进入两板间时，求杆和球组成的装置的加速度大小；(2)若B 球从下极板的小孔穿出后刚好能运动L2的距离，求电容器两极板的间距d .参考答案1.B2.D3.A4.B5.A6.B7.C8.D9.C 10.BD11.答案：(1)3mgq(2)3(mg ＋qE )12.答案：(1)52g (2)118L。

峙对市爱惜阳光实验学校第1节电场力的性质(建议用时：40分钟)1.如图6­1­8所示，用毛皮摩擦过的橡棒靠近水流，水流会偏向橡棒，这是由于它们之间存在( )图6­1­8A．摩擦力B．静电力C．万有引力D．洛伦兹力B[毛皮摩擦过的橡棒带负电，水是极性分子，静电引力大于静电斥力，故吸引，B项正确．]2.如图6­1­9所示，取甲、乙两个验电器，用一根长的导体杆把它们连接在一起，用带正电的有机玻璃棒靠近验电器乙的上端，甲会带正电，乙会带负电．关于甲、乙带电的现象，以下说法正确的选项是( )甲乙图6­1­9A．这是感起电现象，遵守电荷守恒律B．这是摩擦起电现象，遵守电荷守恒律C．这是感起电现象，不遵守电荷守恒律D．这是摩擦起电现象，不遵守电荷守恒律A[电荷没有直接接触，通过电荷间的作用力将电荷进行重分布，这是感起电现象，且遵守电荷守恒律，故A项正确．]3．物理学引入“点电荷〞概念，从方法上来说是属于( )【导学号：81370233】A．控制变量的方法B．观察的方法C．理想化模型的方法D．效替代的方法C[点电荷的概念和质点的概念相同，都是用了理想化模型的方法．应选项C正确．]4．原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷1.6×10－15 C，丙物体带电荷量的大小为8×10－16 C，那么对于最后乙、丙两物体的带电情况，以下说法中正确的选项是( )A．乙物体一带有负电荷8×10－16 CB．乙物体可能带有负电荷×10－15 CC．丙物体一带有正电荷8×10－16 CD．丙物体一带有负电荷×10－16 CA[由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带1.6×10－15 C的正电荷，乙物体得到电子而带1.6×10－15 C的负电荷；乙物体与不带电的丙物体相接触，从而使一负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.6×10－15C －8×10－16C ＝8×10－16C ，故A 正确，D 错误．]5．在电场中某点放一检验电荷，其电荷量为q ，检验电荷受到的电场力为F ，该点电场强度为E ＝Fq，那么以下说法正确的选项是( )A ．假设移去检验电荷q ，该点的电场强度就变为零B ．假设在该点放一个电荷量为2q 的检验电荷，该点的场强就变为E2C ．假设在该点放一个电荷量为－2q 的检验电荷，那么该点场强大小仍为E ，但电场强度的方向变为原来相反的方向D ．假设在该点放一个电荷量为 －q2的检验电荷，那么该点的场强大小仍为E ，电场强度的方向也还是原来的场强方向D [电场中某点的电场强度是由场源电荷和该点的位置决的，而与检验电荷是否存在、检验电荷的电性、电荷量无关．故正确答案为D.]6．人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球外表h 处，恰处于悬浮状态．现设家将同样的带电粉尘带到距星球外表2h 处，无初速释放，那么此带电粉尘将( )【导学号：81370234】A ．向星球地心方向下落B ．飞向太空C ．仍在那里悬浮D ．沿星球自转的线速度方向飞出C [均匀带电的星球可视为点电荷．粉尘原来能悬浮，说明它所受的库仑力与万有引力相平衡，即kQq r 2＝G Mmr2，可以看出，r 增大，式仍然成立，应选C.]7．(2021·模拟)在真空中有一点电荷形成的电场，离该点电荷距离为r 0的一点，引入一电量为q 的检验电荷，所受电场力为F ，那么离该点电荷为r 处的场强大小为( )A.F qB.Fr 20qr 2 C.Fr 0qr D.F qr 0rB [根据点电荷场强公式E ＝kQr2可得：真空中同一点电荷产生的电场强度与场点位置r 的平方成反比，那么E E 0＝r 20r 2，又E 0＝F q ，所以E ＝Fr 20qr2，应选B.]8．使两个完全相同的金属小球(均可视为点电荷)分别带上－3Q 和＋5Q 的电荷后，将它们固在相距为a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 1.现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固在相距为2a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 2.那么F 1与F 2之比为( )A ．2∶1B ．4∶1C ．16∶1D ．60∶1D [两球接触前，由库仑律得F 1＝k 3Q ·5Qa2，两球接触后，由于两小球完全相同，故接触后带电量相同，即q ＝5Q －3Q 2＝Q ，由库仑律得F 2＝k Q ·Q2a2，那么F 1F 2＝60，选项D 正确，A 、B 、C 错误．] 9.(2021·模拟)如图6­1­10所示，关于a 、b 两点的电场强度的大小及方向，以下表述正确的选项是( )图6­1­10A ．E a >E b ，方向相同B ．E a >E b ，方向不同C ．E a <E b ，方向相同D ．E a <E b ，方向不同B [电场线的疏密表示电场的强弱，a 点电场较强；电场线的切线方向表示电场方向，a 、b 两点的电场方向不相同，B 正确．]10．真空中有一个点电荷＋Q 1，在距其r 处的P 点放一电荷量为＋Q 2的试探电荷，试探电荷受到的静电力为F ，那么以下判断中正确的选项是( )【导学号：81370235】A ．P 点的场强大小为FQ 1B ．P 点的场强大小于F Q 2也于kQ 2r2C ．试探电荷的电荷量变为2Q 2时，其受到的静电力将变为2F ，而P 处的场强为F Q 2D ．假设在P 点不放试探电荷，那么该点场强为0C [由场强义式E ＝F q 得E ＝F Q 2，选项A 错；由点电荷场强公式知E ＝kQ 1r2，选项B 错误；电场中的电场强度与放入电场中的电荷无关，无论有无放入试探电荷、试探电荷的电荷量如何，电场强度都不变，选项C 正确，D 错误．]11.如图6­1­11所示直线为空间某电场的一条电场线，关于电场线上A 、B 两点的电场特点，以下说法正确的选项是( )图6­1­11A ．A 、B 两点电场强度方向相同 B ．A 、B 两点电场强度方向不同C ．A 、B 两点电场强度大小相D ．A 、B 两点电场强度大小不A [电场强度方向沿电场线的切线方向，A 、B 两点在同一直电场线上，电场强度方向相同，选项A 正确，B 错误；因为图中只有一条电场线，无法从疏密程度上判断电场强度的强弱，所以A 、B 两点的电场强度大小无法判断，选项C、D错误．]12．(加试要求)一带负电荷的质点，只在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，质点的速率是减小的，关于b点电场强度E的方向，以下图示中可能正确的选项是(虚线是曲线在b点的切线)( )A B C DD[质点的速度减小，根据动能理，电场力对质点做负功，即电场力的方向与速度方向之间的夹角大于90°、指向轨迹弯曲的内部，又因为负电荷受到的电场力与场强的方向相反，所以D正确．]13.(加试要求)(多项选择)如图6­1­12所示，M、N为两个量同种点电荷，在其连线的中垂线上的P点(离O点很近)放一静止的点电荷q(负电荷)，不计重力，以下说法中正确的选项是( )图6­1­12A．点电荷q在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B．点电荷q在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．点电荷q运动到O点时加速度为0，速度到达最大值D．点电荷q越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到点电荷的速度为0BCD[两点电荷在O点的电场强度刚好大、反向，合电场强度为0，点电荷q在O点所受的力为0，加速度为0，而由图知，从O点往上、往下一小段位移内电场强度越来越强，加速度也就越来越大．从两侧往O点运动过程中，静电力方向与运动方向相同，点电荷q做加速运动，到O点时速度最大．应选项B、C、D正确．]14.(2021·模拟)如图6­1­13所示，A、B是两个带量同种电荷的小球，A 球固在竖直放置的10 cm长的绝缘支杆上，B球静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上，且恰与A球高．假设B球的质量为30 3 g，那么B球带电荷量是多少？(g取10 m/s2)【导学号：81370236】图6­1­13【解析】因为B球静止于光滑绝缘的倾角为30°的斜面上且恰与A球高．设A、B两球之间的水平距离为L.依据题意可得：tan 30°＝hL，L＝htan 30°＝1033cm＝10 3 cm.对B球进行受力分析，如下图，依据物体平衡条件解得库仑力：F＝mg tan 30°＝303×10－3×10×33N＝0.3 N.依据F ＝k q 1q 2r 2得F ＝k Q 2L2，解得 Q ＝Fk·L ＝0.39×109×103×10－2 C ＝1.0×10－6C. 【答案】 1.0×10－6C15.(加试要求)如图6­1­14所示， 图6­1­14一根光滑绝缘细杆与水平面成α＝30°的角倾斜固．细杆的一处在场强方向水平向右的匀强电场中，场强E ＝2×104N/C.在细杆上套有一个带电荷量为q ＝－3×10－5 C 、质量为m ＝3×10－2kg 的小球．现使小球从细杆的顶端A 由静止开始沿杆滑下，并从B 点进入电场，小球在电场中滑至最远处的C 点．AB 间距离x 1＝0.4 m ，g 取10 m/s 2.求：(1)小球在B 点的速度v B ；(2)小球进入电场后滑行的最大距离x 2； (3)小球从A 点滑至C 点的时间. 【导学号：81370237】【解析】 (1)小球在AB 段滑动过程中，由机械能守恒有mgx 1sin α＝12mv 2B ，可得v B ＝2 m/s.(2)小球进入匀强电场后，在电场力和重力的作用下，由牛顿第二律可得加速度a 2＝mg sin α－qE cos αm＝－5 m/s 2.小球进入电场后还能滑行到最远处C 点，BC 的距离为x 2＝－v 2B2a 2＝0.4 m.(3)小球从A 到B 和从B 到C 的两段位移中的平均速度分别为 v AB ＝0＋v B 2，v BC ＝v B ＋02.小球从A 到C 的平均速度为v B2.x 1＋x 2＝ v t ＝v B2t ，可得t ＝0.8 s.【答案】 (1)2 m/s (2)0.4 m (3)0.8 s。

课时跟踪检测（二十二）电场力的性质[A级——基础小题练熟练快]1．(2019·邢台模拟)关于静电场，下列结论普遍成立的是()A．电场强度为零的地方，电势也为零B．电场强度的方向与等势面处处垂直C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落的方向解析：选B电场强度与电势没有直接关系，电场强度为零时，电势不一定为零；电势为零时，电场强度不一定为零，故A、C错误；电场线与等势面垂直，而电场强度的方向为电场线的方向，所以电场强度的方向与等势面垂直，故B正确；顺着电场线方向电势降低，但电势降低的方向并不一定是电场强度的方向，电场强度的方向是电势降低最快的方向，故D错误。

2.如图所示，固定一负电小球a的绝缘支架放在电子秤上，此时电子秤示数为F。

现将带负电的另一小球b移至距离小球a正上方L时，电子秤示数为F1，若只将小球b的电性改为正电荷，电子秤示数为F2，则()A. F1＝F2B. F1＋F2＝FC. 若小球b带负电，L增大，则F1也增大D. 若小球b带正电，L减小，则F2也减小解析：选D设两球间的库仑力为F′，则小球b带负电时：F＋F′＝F1；小球b带正电时：F－F′＝F2；解得F1>F2；F1＋F2＝2F，选项A、B错误；若小球b带负电，L 增大，则F′减小，则F1也减小，选项C错误；若小球b带正电，L减小，则F′变大，则F2减小，选项D正确。

3．(2018·无锡五校联考)对于如图所示四幅有关电场，下列说法正确的是()A．图甲为等量同种点电荷形成的电场线B．图乙离点电荷距离相等的a、b两点场强相同C．图丙中在c点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d点D．图丁中某一电荷放在e点与放到f点，它们的电势能相同解析：选D由题图可知，甲为等量异种电荷形成的电场线，故A错误；乙为正的点电荷所形成的电场线分布图，离点电荷距离相等的a、b两点场强大小相同，场强方向不同，故B错误；只有电场线为直线时，粒子才有可能沿着电场线运动，曲线电场线中，粒子不会沿着电场线运动，故C错误；图丁中e点与f点电势相同，同一电荷的电势能相同，故D 正确。

第1节库仑定律电场力的性质基础必备练1.三个相同的金属小球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1,2之间作用力的大小仍为F,方向不变.因此可知( D )A.n=3B.n=4C.n=5D.n=6解析:由于各球之间距离远大于小球的直径,小球带电时可视为点电荷.由库仑定律F=k知两点电荷间距离不变时,相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比.又由于三个小球相同,则两球接触时平分总电荷量,故有q×nq=×,解得n=6,D正确.2.下列选项中的各绝缘直杆大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各直杆间彼此绝缘.坐标原点O处电场强度最大的是( B )解析:设带电荷量为q的直杆在原点O处产生的电场强度大小为E,则题中A图电场强度大小为E,根据电场强度的合成满足平行四边形定则,B图电场强度大小为E,C图电场强度大小为E,D图电场强度大小为零,选项B正确.3.如图所示,真空中有一对分别带正、负等量异种点电荷的A,B,实线为点电荷A,B产生电场的电场线,C点A,B连线中点,D为过C点中垂线上与电场线的一个交点,M,N为电场中的两点.下列说法正确的是( D )A.C点电场强度为零B.N点的电场强度大于M点的电场强度C.将一负试探点电荷无初速地放到C点,则在电场力作用下向A点做匀加速直线运动D.将一正试探点电荷从D点沿中垂线移动到C点,电场力不做功解析:等量异种电荷连线中点处电场强度不为零,选项A错误;通过观察电场线密集程度可知M 点的密集程度大,故M点的电场强度大于N点的电场强度,选项B错误;A带正电,B带负电,可知负试探电荷在C点将会向A运动,但是由于电场力不为恒力,故将沿AB连线做变加速直线运动,选项C错误;正试探电荷沿中垂线从D到C过程中,电场力始终向右且与电场线垂直,故电场力不做功,选项D正确.4.如图所示,实线是电场线,一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中,其速度-时间图像是( B )解析:电场力的方向指向轨迹的凹侧且沿与电场线相切的方向,因此粒子从A运动到B的过程中电场力方向与速度方向的夹角大于90°,粒子做减速运动,电场力越来越小,加速度越来越小,选项B正确.5.(2018·四川遂宁三诊)在电场强度为E=k的匀强电场中,取O点为圆心,r为半径作一圆周,在O点固定一带电荷量为+Q的正点电荷,ac,bd为相互垂直的两条直径,其中bd与电场线平行,不计试探电荷的重力,如图所示.则( B )A.把一正试探电荷+q放在a点,试探电荷恰好处于平衡B.把一负试探电荷-q放在b点,试探电荷恰好处于平衡C.把一负试探电荷-q放在c点,试探电荷恰好处于平衡D.把一正试探电荷+q放在d点,试探电荷恰好处于平衡解析:点电荷+Q在a点产生的电场方向为水平向右,大小为E a=,与电场E叠加后合电场指向右斜上方,故正试探电荷受力不平衡,A错误;点电荷在b点产生的电场强度方向竖直向下,大小为E b=k,与电场E叠加后合场强为零,试探电荷正好受力平衡,B正确;在c点的合场强方向为斜向左上方,电场强度不为零,试探电荷不能平衡,C错误;在d点的合场强方向竖直向上,电场强度不为零,试探电荷不能平衡, D 错误.6.如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处放一点电荷,将质量为m、带电荷量为q的小球从圆弧管的水平直径端点C由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力.则放于圆心处的点电荷在C点产生的电场强度大小为( B )A. B. C. D.解析:在B点由库仑力和重力的合力提供向心力,得F-mg=m,即qE=m+mg,小球从C到B电场力不做功,由动能定理mgR=mv2,两个式子联立可知E=.点电荷在C点产生的电场强度大小与B点相同,选项B正确.7.(多选)用细绳拴一个质量为m、带正电的小球B,另一也带正电的小球A固定在绝缘竖直墙上,A,B两球与地面的高度均为h,小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动,如图所示.现将细绳剪断后( BCD )A.小球B在细绳剪断瞬间起开始做平抛运动B.小球B在细绳剪断瞬间加速度大于gC.小球B落地的时间小于D.小球B落地的速度大于解析:将细绳剪断瞬间,小球B受到重力和库仑力的共同作用,合力斜向右下方,且加速度大于g,因此小球B不可能做平抛运动,故A错误,B正确;小球在落地过程中,除受到重力外,还受到库仑斥力,那么竖直方向的加速度大于g,因此小球B落地的时间小于,落地的速度大于,故C,D正确.8.(多选)一个带正电荷量为q、质量为m的小球,从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动.现在竖直方向上加如图所示的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球,则( AB )A.A点的高度h等于RB.小球仍恰好能过B点C.小球通过B点,且在B点与轨道之间的压力不为0D.以上说法都不对解析:小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动,则mg=,mg(h-2R)=m,联立可解得h=R,选项A正确;加匀强电场后仍从A点由静止释放该小球,由动能定理(mg+qE)(h-2R)=m,解得v2=,设小球恰好过B点的速度为v3,则mg+qE=m,解得v3=,满足小球恰好能过B点的临界条件,选项B正确,C,D错误.能力培养练9.(2019·浙江杭州模拟)(多选)如图(甲)所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),O,A,B 为轴上三点,放在A,B两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图(乙)所示,则( AC )A.A点的电场强度大小为2×103 N/CB.B点的电场强度大小为2×103 N/CC.点电荷Q在A,B之间D.点电荷Q在A,O之间解析:对于电场中任意一点而言,放在该处的试探电荷的电荷量q不同,其受到的电场力F的大小也不同,但比值是相同的,即该处的电场强度.所以F q图像是一条过原点的直线,斜率越大则电场强度越大.由题图可知A点的电场强度E A=2×103N/C,B点的电场强度E B=0.5×103N/C,选项A正确,B错误;A,B两点放正、负不同的电荷,受力方向总为正,说明A,B两点的电场强度方向相反,点电荷Q只能在A,B之间,选项C正确,D错误.10.(2019·安徽江淮十校联考)(多选)如图所示,P,Q处固定有等量的同种正电荷,O为P,Q连线的中点,在P,Q连线的垂直平分线上,一个带电粒子在A点由静止释放,结果粒子在A,B,C三点的加速度大小相等,且A,C关于P,Q连线对称,不计粒子受到的重力,则下列说法正确的是( ABC )A.粒子在C点的速度大小为零B.带电粒子在O点的速度最大C.带电粒子在O点的加速度为零D.带电粒子从A点运动到B点的过程中,加速度先减小后增大解析:带电粒子从A点到C点过程中,先做加速运动,到O点时,电场强度为零,合力为零,有最大速度,加速度为零,然后减速到C点为零,所以选项A,B,C正确;粒子在A,B点的加速度大小一样,并根据电场线的分布知,从A点到B点,电场强度先增大后减小,加速度先增大后减小,选项D错误.11.(2018·重庆二模)如图所示,用一根绝缘细线悬挂一个带电小球,小球的质量为m,电荷量为q,现加一水平的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向夹角为θ.(1)试求这个匀强电场的电场强度E大小;(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角,大小变为E′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹角为θ,则E′的大小又是多少?解析:(1)对小球受力分析,受到重力、电场力和细线的拉力,如图(甲)所示.由平衡条件得:mgtanθ=qE解得E=.(2)将电场方向顺时针旋转θ角,大小变为E′后,电场力方向也顺时针转过θ角,大小为F′=q E′,此时电场力与细线垂直,如图(乙) 所示.根据平衡条件得mgsin θ=qE′,则得E′=.答案:(1)(2)12.如图所示,ABCD为竖直放在电场强度为E=104 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环,轨道的水平部分与半圆环相切,A为水平轨道的一点,而且AB=R=0.2 m.把一质量m=100 g、带电荷量q=+10-4 C的小球放在水平轨道的A点,由静止开始被释放后,在轨道的内侧运动.求:(g=10 m/s2)(1)它到达C点时的速度是多大?(2)它到达C点时对轨道的压力是多大?(3)小球若能通过最高点D,则在A点处的初速度最少应有多大?解析:(1)设小球在C点的速度大小是v C,对轨道的压力大小为F N,则对于小球由A→C的过程中,应用动能定理列出2qER-mgR=m,解得v C=2 m/s.(2)在C点时,小球受到轨道对它的弹力和电场力,应用牛顿第二定律,有F N′-qE=m,解得F N′=3 N.由牛顿第三定律知F N=F N′=3 N.(3)小球恰好通过最高点D的速度v D=,则从A到D过程应用动能定理得EqR-2mgR=m-m代入数据得v A= m/s.答案:(1)2 m/s (2)3 N (3) m/s13.(2019·河北沧州模拟)如图所示,光滑绝缘的正方形水平桌面边长为d=0.48 m,离地高度h=1.25 m.桌面上存在一水平向左的匀强电场(除此之外其余位置均无电场),电场强度E=1×104 N/C.在水平桌面上某一位置P处有一质量m=0.01 kg、电荷量q=1×10-6 C的带正电小球以初速度v0=1 m/s向右运动.空气阻力忽略不计,重力加速度g=10 m/s2.求:(1)小球在桌面上运动时加速度的大小和方向?(2)P处距右端桌面多远时,小球从开始运动到最终落地的水平距离最大?并求出该最大水平距离.解析:(1)对小球受力分析,受到重力、支持力和电场力,重力和支持力平衡,根据牛顿第二定律,有:a=== m/s2=1.0 m/s2,方向水平向左.(2)小球以 1 m/s的初速度向右先做匀减速运动,减速到零时需要桌面的长度至少应是:=2aL,L=0.5 m,而题中桌面边长d=0.48 m,故不存在小球反向加速在桌面左侧落地的情景,小球将在桌面右侧冲出桌面落地.设球到桌面右边的距离为x1,球离开桌面后做平抛运动的水平距离为x2,则x总=x1+x2由v2-=2ax1;代入数据解得v=设平抛运动的时间为t,根据平抛运动的分位移公式,有h=gt2,代入数据解得t=0.5 s.水平方向,有x2=vt=0.5,故x总=x1+0.5令y=,则x总=故y=,即x1=时,水平距离最大,最大值为x max= m.答案:(1)1.0 m/s2方向水平向左(3) m m。

基础复习课第一讲电场力的性质[小题快练]1．判断题(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍．( √ )(2)点电荷和电场线都是客观存在的．( × )(3)根据F＝k q1q2r2，当r→0时，F→∞.( × )(4)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比．( × )(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向．( √ )(6)真空中点电荷的电场强度表达式E＝kQr2中，Q就是产生电场的点电荷．( √ )(7)在点电荷产生的电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的电场强度都相同．( × )(8)电场线的方向即为带电粒子的运动方向．( × )2．关于电场强度的概念，下列说法正确的是( C )A．由E＝Fq可知，某电场的电场强度E与q成反比，与F成正比B．正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点电场强度方向与放入试探电荷的正负有关C．电场中某一点的电场强度与放入该点的试探电荷的正负无关D．电场中某一点不放试探电荷时，该点电场强度等于零3．(2015·浙江卷)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板中间，则( D )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4．(2017·海南卷)关于静电场的电场线，下列说法正确的是( C )A．电场强度较大的地方电场线一定较疏B．沿电场线方向，电场强度一定越来越小C．沿电场线方向，电势一定越来越低D．电场线一定是带电粒子在电场中运动的轨迹考点一库仑力作用下的平衡问题(自主学习)1．解决平衡问题应注意三点(1)明确库仑定律的适用条件；(2)知道完全相同的带电小球接触时电荷量的分配规律；(3)进行受力分析，灵活应用平衡条件．2．在同一直线上三个自由点电荷的平衡问题(1)条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合电场强度为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反．(2)规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一条直线上；“两同夹异”——正、负电荷相互间隔；“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．1－1.[两个点电荷平衡](多选)(2016·浙江卷)如图所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于O A和O B两点．用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点O B移到O A点固定．两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m．已测得每个小球质量是8.0×10－4 kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g＝10 m/s2，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则()A．两球所带电荷量相等B．A球所受的静电力为1.0×10－2 NC．B球所带的电荷量为46×10－8 CD．A、B两球连线中点处的电场强度为0答案：ACD1－2. [三个点电荷平衡]如图所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个相同的带电小球A、B，带电荷量分别为Q A、Q B，左边放一个带正电的固定球，固定球带电荷量＋Q时，两悬线都保持竖直方向，小球A与固定球的距离等于小球A与小球B的距离．下列说法中正确的是()A．A球带正电，B球带正电，＋Q<Q AB．A球带正电，B球带负电，＋Q>Q AC．A球带负电，B球带负电，＋Q<|Q A|D．A球带负电，B球带正电，＋Q>|Q A|答案：D1－3.[动态平衡问题](多选)如图所示，带电小球A、B的电荷分别为Q A、Q B，OA＝OB，都用长L的丝线悬挂在O点．静止时A、B相距为d.为使平衡时A、B间距离减为d2，可采用以下哪些方法()A．将小球A、B的质量都增大到原来的2倍B．将小球B的质量增大到原来的8倍C．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D．将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增大到原来的2倍解析：如图所示，B受重力、丝线的拉力及库仑力，将拉力及库仑力合成，其合力应与重力大小相等、方向相反，由几何关系可知mgL＝Fd，而库仑力F＝kQ A Q Bd2，即mgL＝kQ A Q Bd2d＝kQ A Q Bd3，mgd3＝kQAQ B L，d＝3kQAQ B Lmg，要使d变为d2，可以将小球B的质量增大到原来的8倍而保证上式成立，故B正确；或将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B的质量增大到原来的2倍，也可保证等式成立，故D正确．答案：BD考点二电场强度的叠加与计算(自主学习)1．电场强度三个表达式的比较(1)叠加原理：多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和．(2)运算法则：平行四边形定则．3．计算电场强度常用的五种方法(1)电场叠加合成法．(2)平衡条件求解法．(3)对称法．(4)补偿法．(5)等效法．(6)微元法2－1. [合成法]一段均匀带电的半圆形细线在其圆心O处产生的电场强度为E，把细线分成等长的圆弧，则圆弧在圆心O处产生的电场强度为()A．E B．E 2C.E3D．E4答案：B2－2.[补偿法](2018·石家庄质检)均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球面顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM＝ON＝2R.已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为()A.kq2R2－E B．kq 4R2C.kq4R2－E D．kq4R2＋E解析：左半球面AB上的正电荷产生的电场等效为带正电荷量为2q的整个球面的电场和带电荷量－q的右半球面的电场的合电场，则E＝k2q(2R)2－E′，E′为带电荷量－q的右半球面在M点产生的场强大小．带电荷量－q的右半球面在M点的场强大小与带正电荷量为q的左半球面AB在N点的场强大小相等，则E N＝E′＝k2q(2R)2－E＝kq2R2－E，则A正确．答案：A2－3. [对称法]如图所示，在x轴上放置两正点电荷Q1、Q2，当空间存在沿y轴负向的匀强电场时，y轴上A点的电场强度等于零，已知匀强电场的电场强度大小为E，两点电荷到A的距离分别为r1、r2，则在y轴上与A点对称的B点的电场强度大小为()A．E B．1 2EC．2E D．4E答案：C2－4. [微元法]如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面中心轴上的一点，OP＝L，试求P点的场强．解析：将带电圆环等分成许多微元电荷，每个微元电荷可看成点电荷．先根据库仑定律求出每个微元电荷的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强． 设想将圆环看成由n 个小段组成，当n 相当大时，每一小段都可以看成点电荷，其所带电荷量Q ′＝Q n ，由点电荷场强公式可求得每一小段带电体在P 处产生的场强为E ＝kQnr 2＝kQn (R 2＋L 2).由对称性知，各小段带电体在P 处场强E 的垂直于中心轴的分量E y 相互抵消，而其轴向分量E x 之和即为带电环在P 处的场强E P ，E P ＝nE x ＝nk ·Qn (R 2＋L 2)cos θ＝k QL (R 2＋L 2)32. 答案：k QL (R 2＋L 2)32考点三 电场线的理解与应用 (自主学习)1．电场线的三个特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处； (2)电场线在电场中不相交；(3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏． 2．六种典型电场的电场线3．两种等量点电荷的电场3－1.[非匀强电场](多选)某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是()A．c点电场强度大于b点电场强度B．a点电势高于b点电势C．若将一试探电荷＋q由a点释放，它将沿电场线运动到b点D．若在d点再固定一点电荷－Q，将一试探电荷＋q由a移至b的过程中，电势能减小答案：BD3－2.[两个点电荷形成的电场]如图所示为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)．图中C点为两点电荷连线的中点，MN为两点电荷连线的中垂线，D为中垂线上的一点，电场线的分布关于MN左右对称，则下列说法中正确的是()A．这两点电荷一定是等量异种电荷B．这两点电荷一定是等量同种电荷C．D、C两点的电场强度一定相等D．C点的电场强度比D点的电场强度小答案：A3－3.[三个点电荷形成的电场](多选)(2015·江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示．c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则()A．a点的电场强度比b点的大B．a点的电势比b点的高C．c点的电场强度比d点的大D．c点的电势比d点的低答案：ACD1. (2018·抚顺期中)如图所示带正电的金属圆环竖直放置，其中心处有一电子，若电子某一时刻以初速度v0从圆环中心处水平向右运动，则此后电子将( C )A．做匀速直线运动B．做匀减速直线运动C．以圆心为平衡位置振动D．以上选项均不对解析：由场强叠加原理易知，把带电圆环视作由无数个点电荷组成，则圆环中心处的场强为0，沿v0方向所在直线的无穷远处场强也为0，故沿v0方向从圆心到无穷远处的直线上必有一点场强最大．从O点沿v0方向向右的直线上各点的场强方向处处向右．再由对称性知，沿v0方向所在直线上的O点左方也必有一点场强最大，无穷远处场强为零，方向处处向左．故电子在带电圆环所施加的电场力作用下将向右减速至零，再向左运动，当运动到O点处时，速度大小仍为v0，并向左继续运动至速度也为零(这点与O点右方是个变力，故加的速度为零处关于O点对称)，然后往复运动．在整个运动过程中，F电速度也是变化的．故选C.2.A、B是一条电场线上的两个点，一带正电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从A 点沿电场线运动到B点，其v－t图象如图所示．则该电场的电场线分布可能是下列选项中的( D )A B C D3．如图所示，MN为很大的不带电薄金属板(可认为无限大)，金属板接地．在金属板的左侧距离为2d的位置固定一电荷量为Q的正点电荷，由于静电感应产生了如图所示的电场．过正点电荷Q所在的点作MN的垂线，P为垂线段的中点，已知P点电场强度的大小为E0，则金属板上感应电荷在P点激发的电场强度E的大小为( A )A ．E 0－kQd 2 B ．kQ d 2 C.E 02D ．04．如图所示，三个小球a 、b 、c 分别用三根绝缘细线悬挂在同一点O ，细线的长度关系为Oa ＝Ob <Oc ，让三球带电后它们能静止在图中所示位置．此时细线Oc 沿竖直方向，a 、b 、c 连线恰构成一等边三角形，则下列说法不正确的是( C )A ．a 、b 两球质量一定相等B ．a 、b 两球所带电荷量一定相等C ．a 、b 两球所处位置的电场强度相等D ．细线Oa 、Ob 所受拉力大小一定相等[A 组·基础题]1. 实际问题中有时需要同时考虑万有引力和库仑力．现有一质量分布均匀的星球带有大量负电荷且电荷也均匀分布，将一个带电微粒在离该星球表面一定高度处无初速度释放，发现微粒恰好能静止．若给微粒一个如图所示的初速度，不计阻力作用，则下列说法正确的是( C )A ．微粒将做圆周运动B ．微粒将做平抛运动C ．微粒将做匀速直线运动D ．微粒将做匀变速直线运动2．如图甲所示，在x 轴上有一个点电荷Q (图中未画出)，O 、A 、B 为轴上三点．放在A 、B 两点的检验电荷受到的电场力与其所带电荷量的关系如图乙所示．以x 轴的正方向为电场力的正方向，则( B )A．点电荷Q一定为正电荷B．点电荷Q在A、B之间C．A点的电场强度大小为5×103 N/CD．A点的电势比B点的电势高3. 如图所示，等量异种点电荷A、B固定在同一水平线上，竖直固定的光滑绝缘杆与AB 的中垂线重合，C、D是绝缘杆上的两点，ACBD构成一个正方形，一带负电的小球(可视为点电荷)套在绝缘杆上自C点无初速度释放，由C运动到D的过程中，下列说法正确的是( D )A．小球的速度先减小后增大B．小球的速度先增大后减小C．杆对小球的作用力先减小后增大D．杆对小球的作用力先增大后减小4．如图甲所示，直线上固定两个正点电荷A与B，其中B带＋Q的电荷量，C、D两点将AB连线三等分，现有一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子所受的重力，并且已知该负电荷在C、D间运动的速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则A点电荷的带电荷量可能是( A )A．＋5Q B．＋3QC．＋2Q D．＋Q5．如图所示，在真空中的绝缘水平面上，两相距为2L的固定的同种点电荷A、B带电荷量均为＋Q，O点为两电荷连线的中点，OP为两电荷连线的中垂线，在中垂线上的a点放有一带电荷量也为＋Q的可看成点电荷的小球，小球在大小为F＝2kQ22L2(k为静电力常量)的水平恒力作用下处于静止状态，已知力F和OP间夹角为θ＝60°，O、a间距离为L，则小球所受的摩擦力大小是( D )A．0 B．kQ2 2L2C.2kQ22L2D．6kQ22L26．(多选)如图所示四个电场空间，A图中ab连线平行于两极板，B、D图中a、b在点电荷(电荷量相同)连线垂直于平分线上．在这四个电场空间里，一带正电粒子(重力不计)可以做匀速圆周运动经过a、b两点的电场是( BC )7．(多选)用细绳拴一个质量为m带正电的小球B，另一个也带正电的小球A固定在绝缘竖直墙上，A、B两球离地面的高度均为h.小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动，如图所示．现将细绳剪断后( BCD )A．小球B在细绳剪断瞬间开始做平抛运动B．小球B在细绳剪断瞬间加速度大于gC．小球B落地的时间小于2h gD．小球B落地的速度大于2gh8．(多选) 在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环，质量为m的金属小球(视为质点)通过长为L的绝缘细线悬挂在圆环的最高点．当圆环、小球都带有相同的电荷量Q(未知)时，发现小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，如图所示．已知静电力常量为k，则有( AB )A．细线对小球的拉力F＝mgL RB．电荷量Q＝mgL3 kRC．细线对小球的拉力F＝mgL L2－R2D．电荷量Q＝mg(L2－R2)32kR[B组·能力题]9. (2018·广东四校联考)如图所示，ABCD为等腰梯形，∠A＝∠B＝60°，AB＝2CD，在底角A、B分别放上一个点电荷，电荷量分别为q A和q B，在C点的电场强度方向沿DC向右，A点的点电荷在C点产生的场强大小为E A，B点的点电荷在C点产生的场强大小为E B，则下列说法正确的是( C )A．放在A点的点电荷可能带负电B．在D点的电场强度方向沿DC向右C．E A>E BD．|q A|＝|q B|解析：由于两点电荷在C点产生的合场强方向沿DC向右，由平行四边形定则，可知两点电荷在C点产生的场强方向如图所示，由图中几何关系可知E B<E A，A点所放点电荷为正电荷，B点所放点电荷为负电荷，且A点所放点电荷的电荷量的绝对值大于B点所放点电荷的电荷量的绝对值，选项C正确，A、D错误；对两点电荷在D点产生的场强进行合成，由几何关系，可知其合场强方向为向右偏上，不沿DC方向，选项B错误．10．如图所示，带电体P、Q可视为点电荷，电荷量相同．倾角为θ，质量为M的斜面体放在粗糙水平面上，将质量为m的物体P放在粗糙的斜面体上，当物体Q放在与P等高(PQ连线水平)且与物体P相距为r的右侧位置时，P静止且受斜面体的摩擦力为0，斜面体保持静止，静电力常量为k，则下列说法正确的是( D )A．P、Q所带电荷量为mgk tan θr2B．P对斜面的压力为0C．斜面体受到地面的摩擦力为0D．斜面体对地面的压力为(M＋m)g11．(2017·北京卷)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，sin 37°＝0.6，cos 37°＝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．解析：(1)根据电场强度定义式可知，小球所受电场力大小为F＝qE＝1.0×10－6×3.0×103N＝3.0×10－3 N.(2)小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用处于平衡状态，如图所示根据几何关系有Fmg ＝tan 37°，得m ＝4.0×10－4 kg.(3)撤去电场后，小球将绕悬点摆动，根据动能定理有mgl (1－cos 37°)＝12m v 2得v ＝2gl (1－cos 37°)＝2.0 m/s.答案：(1)3.0×10－3 N (2)4.0×10－4 kg (3)2.0 m/s12. (2018·唐山模拟)如图所示，在A 点固定一正电荷，电荷量为Q ，在A 点正上方离A 高度为h 的B 点由静止释放某带电的液珠，液珠开始运动的瞬间加速度大小为g 2(g 为重力加速度)．已知静电力常量为k ，两带电物体均可看成点电荷，液珠只能沿竖直方向运动，不计空气阻力．(1)求液珠的比荷(电荷量与质量的比值)；(2)若液珠开始释放时的加速度方向向上，要使液珠释放后保持静止，可以加一竖直方向的匀强电场，则所加匀强电场的方向如何？电场强度的大小为多少？ 解析：(1)加速度的方向分两种情况： ①加速度向下时，因为mg －k Qq h 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12g ，所以q m ＝gh 22kQ .②加速度向上时，因为k Qq h 2－mg ＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12g ，所以q m ＝3gh 22kQ .(2)因为液珠开始释放时的加速度方向向上，所以液珠带正电．要使液珠释放后保持静止，必须加一方向竖直向下的匀强电场． 因为qE －12mg ＝0， 所以E ＝m q ·g 2＝kQ3h 2.答案：(1)gh22kQ或3gh22kQ(2)竖直向下kQ3h2。

第1讲 电场力的性质一、选择题(本题共12小题，1～8题为单选，9～12题为多选)1．(2020·浙江浙南名校联盟期末)如图所示，光滑绝缘水平桌面上有A 、B 两个带电小球(可以看成点电荷)，A 球带电荷量为＋2q ，B 球带电荷量为－q ，由静止开始释放后A 球加速度大小为B 球的2倍。

下列说法正确的是( D )A ．A 球受到的静电力是B 球受到静电力的2倍B ．靠近过程中A 球的动能总是等于B 球的动能C ．A 球受到的静电力与B 球受到的静电力是一对平衡力D ．现把A 球与带电荷量为＋4q 的C 球接触后放回原位置，再静止释放A 、B 两球，A 球加速度大小仍为B 球的2倍[解析] 本题考查电场力作用下的加速和平衡问题。

A 、B 球受到的静电力是一对作用力与反作用力，总是大小相等、方向相反，故A 、C 错误；根据动能定理可得F 电L ＝E k －0，两球都是做加速度增大的加速运动，A 球加速度大小始终为B 球的2倍，则A 球的位移大小始终大于B 球的位移大小，而F 电相同，靠近过程中A 球的动能总是始终大于B 球的动能，故B 错误；因A 球加速度大小为B 球的2倍，根据a ＝F m 可知A 的质量为B 的一半，无论A 和B 的电荷量大小如何，二者的电场力总是等大反向，A 球加速度大小仍为B 球的2倍，故D 正确。

2．(2021·山东济南莱芜区模拟)电荷量分别为q 1、q 2的两个点电荷，相距r 时，相互作用力为F ，下列说法错误的是( A )A ．如果q 1、q 2恒定，当距离变为r 2时，作用力将变为2F B ．如果其中一个电荷的电荷量不变，而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时，作用力变为2FC ．如果它们的电荷量和距离都加倍，作用力不变D ．如果它们的电荷量都加倍，距离变为2r ，作用力将变为2F[解析] 本题考查对库仑定律的理解。

如果q 1、q 2恒定，当距离变为r 2时，由库仑定律可知作用力将变为4F ，选项A 错误；如果其中一个电荷的电荷量不变，而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时，作用力变为2F ，选项B 正确；根据库仑定律，如果它们的电荷量和距离都加倍，作用力不变，选项C 正确；根据库仑定律，如果它们的电荷量都加倍，距离变为2r ，作用力将变为2F ，选项D 正确。

2020年高考冲刺试卷芳草香出品板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分 一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。

其中1～6为单选，7～10为多选)1．[2015·江苏高考]静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸”之说，但下列不属于静电现象的是( )A ．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B ．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C ．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D ．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉 答案 C解析 小线圈接近通电线圈过程中，小线圈因磁通量变化而产生感应电流属于电磁感应现象，不属于静电现象，其他三种现象都属于静电现象，选项C 符合题意。

2．[2015·安徽高考]由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q 1和q 2，其间距离为r 时，它们之间相互作用力的大小为F ＝k q 1q 2r 2，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·A 2·m 3B ．kg·A －2·m 3·s －4C ．kg·m 2·C －2D ．N·m 2·A －2 答案 B解析 由库仑定律知k ＝Fr 2q 1q 2，式中都取国际单位时k 的单位为N·m 2C 2，由I ＝q t 知，1 C 2＝1 A 2·s 2，又因1 N ＝1kg·m s 2，整理可得k 的单位应为kg·m s 2·m 2A 2·s 2，即kg·A －2·m 3·s －4，故选项B 正确。

3．[2015·浙江高考]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。

2020届高考物理人教版第一轮专题复习强化练库仑定律电场力的性质一、选择题1、带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图所示的曲线，关于这种电场，下列说法正确的是( )A.电场内部A点的电场强度小于B点的电场强度B.电场内部A点的电场强度等于B点的电场强度C.若将一正电荷从电场中的A点由静止释放，它将做匀加速直线运动D.若将一正电荷从电场中的A点由静止释放，它将做变加速直线运动答案：D。

解析：从电场线分布看，A点的电场线比B点密，所以A点的电场强度大于B点的电场强度，故A、B错误；由于电场不是匀强电场，所以从A点由静止释放的正电荷做变加速直线运动，故C错误，D正确。

2、如图所示，在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电，另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的正上方经过，若此过程中A始终保持静止，A、B两物体可视为质点且只考虑它们之间有库仑力的作用，则下列说法正确的是( )A.物体A受到地面的支持力先增大后减小B.物体A受到地面的支持力保持不变C.物体A受到地面的摩擦力先增大后减小D.库仑力对物体B先做正功后做负功答案：A。

解析：当物体B由P点运动到最高点的过程中，物体A受力如图甲所示，由平衡条件得，水平方向Fsinθ-F f=0，竖直方向F N-Fcosθ-mg=0，解得F N=mg+Fcosθ，F f=Fsinθ，由于G与F不变，θ逐渐减小为零，因而支持力F N逐渐变大，F f逐渐变小。

当物体B由最高点运动到Q点的过程中，物体A受力如图乙所示，由平衡条件得，水平方向Fsinθ-F f=0，F N-Fcosθ-mg=0，解得F N=mg+Fcosθ，F f=Fsinθ，由于G与F不变，θ由零逐渐增大，因而支持力F N逐渐变小，F f逐渐变大，因此物体A受到地面的支持力先增大后减小，物体A受到地面的摩擦力先减小后增大，故A正确，B、C错误；物体B受的库仑力方向与物体B的速度总是垂直，库仑力对B不做功，故D错误。

电场的力学1．(2019·四川自贡诊断)两个完全相同的金属小球，所带电荷量多少不同，相距一定的距离时，两个金属球之间有相互作用的库仑力，如果将两个金属球相互接触一下后，再放到原来的位置，则两球的作用力变化情况是( )A ．如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力仍是引力B ．如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力为零C ．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力仍是斥力D ．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力是引力2．如图所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M 点是两点电荷连线的中点，若将一正试探点电荷从虚线上N 点移动到M 点，则电荷所受电场力( )A ．大小不变B ．方向不变C ．逐渐减小D ．逐渐增大3．(2018·高考全国卷Ⅰ)如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5 cm ，bc ＝3 cm ，ca ＝4 cm.小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线．设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则( )A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169B ．a 、b 的电荷异号，k ＝169C ．a 、b 的电荷同号，k ＝6427D ．a 、b 的电荷异号，k ＝64274.(多选)如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球，带电荷量分别为－q 、Q 、－q 、Q .四个小球构成一个菱形，－q 、－q 的连线与－q 、Q 的连线之间的夹角为α.若此系统处于平衡状态，则正确的关系式可能是( )A ．cos 3α＝q 8Q B ．cos 3α＝q 2Q 2 C ．sin 3α＝Q 8q D ．sin 3α＝Q 2q 2 5.(2019·福建莆田二检)如图所示，边长为a 的正方体的顶点A 处有一电荷量为－Q 的点电荷，其他7个顶点各有一电荷量为＋Q 的点电荷，体心O 处有一个电荷量为－q 的点电荷，静电力常量为k ，则O 点处的点电荷受到的电场力大小为( )A ．8kQq 3a 2B ．4kQq 3a 2C ．86kQq 9a 2D ．83kQq 9a 26.将两个质量均为m 的小球a 、b 用绝缘细线相连，竖直悬挂于O 点，其中球a 带正电、电荷量为q ，球b 不带电，现加一电场强度方向平行竖直平面的匀强电场(没画出)，使整个装置处于平衡状态，且绷紧的绝缘细线Oa 与竖直方向的夹角为θ＝30°，如图所示，则所加匀强电场的电场强度大小可能为( )A ．mg 4qB ．mg qC ．mg 2qD ．3mg 4q7.如图所示，把A 、B 两个相同的导电小球分别用长为0.10 m 的绝缘细线悬挂于O A 和O B 两点．用丝绸摩擦过的玻璃棒与A 球接触，棒移开后将悬点O B 移到O A 点固定．两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m ．已测得每个小球质量是8.0×10－4 kg ，带电小球可视为点电荷，重力加速度g ＝10 m/s 2，静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，则( )A ．两球所带电荷量相等B ．A 球所受的静电力为1.0×10－2 N C ．B 球所带的电荷量为46×10－8 C D ．A 、B 两球连线中点处的电场强度为0 8.如图所示PO 为光滑绝缘竖直墙壁、OQ 为光滑绝缘水平地面，地面上方有一水平向左的匀强电场E ，带正电荷的A 、B 两小球(可视为质点)均紧靠接触面而处于静止状态，这时两球之间的距离为L .若在小球A 上加竖直推力F ，小球A 沿墙壁PO 向着O 点移动一小段距离后，适当移动B 球，小球A 与B 重新处于静止状态，则与原来比较(两小球所带电荷量保持不变)( )A ．A 球对竖直墙壁的作用力不变B ．两球之间的距离一定增大C ．A 球对B 球作用的静电力增大D ．地面对B 球的弹力不变9.如图所示，光滑绝缘的正方形水平桌面边长为d ＝0.48 m ，离地高度h ＝1.25 m ．桌面上存在一水平向左的 匀强电场(除此之外其余位置均无电场)，电场强度E ＝1×104 N/C.在水平桌面上某一位置P 处有一质量m ＝0.01 kg ，电荷量q ＝1×10－6 C 的带正电小球以初速度v 0＝1 m/s 向右运动．空气阻力忽略不计，重力加速度 g 取10 m/s 2.求：(1)小球在桌面上运动时加速度的大小和方向；(2)P 处距右端桌面多远时，小球从开始运动到最终落地的水平距离最大？并求出该最大水平距离．10.(2019·北京四中模拟)如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E ＝3.0×104 N/C.有一个质量m ＝4.0×10－3 kg 的带电小球，用绝缘轻细线悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角θ＝37°.取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，不计空气阻力的作用．(1)求小球所带的电荷量及电性；(2)如果将细线轻轻剪断，求细线剪断后，小球运动的加速度大小；(3)从剪断细线开始经过时间t ＝0.20 s ，求这一段时间内小球电势能的变化量．11.如图所示，真空中xOy 平面直角坐标系上的A 、B 、C 三点构成等边三角形，边长L ＝2.0 m ．若将电荷量均为q ＝＋2.0×10－6 C 的两点电荷分别固定在A 、B 点，已知静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，求：(1)两点电荷间的库仑力大小；(2)C 点的电场强度的大小和方向．12．(2018·高考北京卷)静电场可以用电场线和等势面形象描述．(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q 的场强表达式；(2)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S 1、S 2到点电荷的距离分别为r 1、r 2.我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算S 1、S 2上单位面积通过的电场线条数之比N 1N 2.参考答案1．(2019·四川自贡诊断)两个完全相同的金属小球，所带电荷量多少不同，相距一定的距离时，两个金属球之间有相互作用的库仑力，如果将两个金属球相互接触一下后，再放到原来的位置，则两球的作用力变化情况是( )A ．如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力仍是引力B ．如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力为零C ．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力仍是斥力D ．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力是引力【答案】C【解析】如果相互接触前两球的库仑力是引力，且两球带不等量的异种电荷，则相互接触后的库仑力是斥力，A 、B 错误．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则两球带同种电荷，则相互接触后带等量的同种电荷，相互间的库仑力仍是斥力，C 正确，D 错误．2．如图所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆，M 点是两点电荷连线的中点，若将一正试探点电荷从虚线上N 点移动到M 点，则电荷所受电场力( )A ．大小不变B ．方向不变C ．逐渐减小D ．逐渐增大【答案】D【解析】由电场线的分布情况可知，N 点电场线比M 点电场线疏，则N 点电场强度比M 点电场强度小，由电场力公式F ＝qE 可知正点电荷从虚线上N 点移动到M 点的过程中，电场力逐渐增大，电场力方向与点所在的电场线的切线方向一致，所以一直在变化，故D 正确．3．(2018·高考全国卷Ⅰ)如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5 cm ，bc ＝3 cm ，ca ＝4 cm.小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线．设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则( )A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169B ．a 、b 的电荷异号，k ＝169C ．a 、b 的电荷同号，k ＝6427D ．a 、b 的电荷异号，k ＝6427【答案】D【解析】对小球c 所受库仑力分析，画出a 对c 的库仑力和b 对c 的库仑力，若a 对c 的库仑力为排斥力，a 、c 的电荷同号，则b 对c 的库仑力为吸引力，b 、c 电荷为异号，a 、b 的电荷为异号；若a 对c 的库仑力为引力，a 、c的电荷异号，则b 对c 的库仑力为斥力，b 、c 电荷为同号，a 、b 的电荷为异号，所以a 、b 的电荷为异号．设ac 与ab 的夹角为θ，利用平行四边形定则和几何关系、库仑定律可得，F ac ＝k 0q a q c ca 2，F bc ＝k 0q c q b bc 2，tan θ＝34，tan θ＝F bc F ac ，a 、b 电荷量的比值k ＝q a q b ，联立解得k ＝6427，选项D 正确． 4.(多选)如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球，带电荷量分别为－q 、Q 、－q 、Q .四个小球构成一个菱形，－q 、－q 的连线与－q 、Q 的连线之间的夹角为α.若此系统处于平衡状态，则正确的关系式可能是( )A ．cos 3α＝q 8Q B ．cos 3α＝q 2Q 2 C ．sin 3α＝Q 8q D ．sin 3α＝Q 2q 2 【答案】AC【解析】设菱形边长为a ，则两个Q 之间距离为2a sin α，则两个－q 之间距离为2a cos α.选取－q 作为研究对象，由库仑定律和平衡条件得2k Qq a 2cos α＝k q 22a cos α2，解得cos 3 α＝q 8Q ，故A 正确，B 错误；选取Q 作为研究对象，由库仑定律和平衡条件得2k Qq a 2sin α＝k Q 22a sin α2，解得sin 3α＝Q 8q ，故C 正确，D 错误． 5.(2019·福建莆田二检)如图所示，边长为a 的正方体的顶点A 处有一电荷量为－Q 的点电荷，其他7个顶点各有一电荷量为＋Q 的点电荷，体心O 处有一个电荷量为－q 的点电荷，静电力常量为k ，则O 点处的点电荷受到的电场力大小为( )A ．8kQq 3a 2B ．4kQq 3a 2C ．86kQq 9a 2D ．83kQq 9a 2【答案】A【解析】.根据库仑定律可得电场力F ＝kQq r 2，O 点到正方体顶点的距离r ＝32a ，则正方体任一顶点上的点电荷对O 点处的点电荷的库仑力大小均为F ＝k Qq⎝⎛⎭⎫32a 2＝4kQq 3a2；库仑力方向沿两电荷连线方向，正方体体对角线两端的两个电荷电性相同时，两个库仑力等大反向；正方体体对角线两端的两个电荷电性相反时，两个库仑力等大同向．根据矢量叠加定理可知，O 点处的点电荷受到的电场力大小为2F ＝8kQq 3a2，A 选项正确． 6.将两个质量均为m 的小球a 、b 用绝缘细线相连，竖直悬挂于O 点，其中球a 带正电、电荷量为q ，球b 不带电，现加一电场强度方向平行竖直平面的匀强电场(没画出)，使整个装置处于平衡状态，且绷紧的绝缘细线Oa 与竖直方向的夹角为θ＝30°，如图所示，则所加匀强电场的电场强度大小可能为( )A ．mg 4qB ．mg qC ．mg 2qD ．3mg 4q【答案】B.【解析】取小球a 、b 整体作为研究对象，则整体受重力2mg 、悬线拉力F T 和电场力F 作用处于平衡，此三力满足如图所示的三角形关系，由图知F 的最小值为2mg sin 30°＝mg ，由F ＝qE 知A 、C 、D 错，B 对．7.如图所示，把A 、B 两个相同的导电小球分别用长为0.10 m 的绝缘细线悬挂于O A 和O B 两点．用丝绸摩擦过的玻璃棒与A 球接触，棒移开后将悬点O B 移到O A 点固定．两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m ．已测得每个小球质量是8.0×10－4 kg ，带电小球可视为点电荷，重力加速度g ＝10 m/s 2，静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，则( )A ．两球所带电荷量相等B ．A 球所受的静电力为1.0×10－2 N C ．B 球所带的电荷量为46×10－8 C D ．A 、B 两球连线中点处的电场强度为0 【答案】ACD【解析】.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，与A 球接触后A 球也带正电荷，两球接触后分开，B 球也带正电荷，且两球所带电荷量相等，A 正确；两球相互排斥，稳定后A 球受力情况如图所示sin θ＝0.060.10＝0.60 θ＝37°F 库＝mg tan 37°＝6.0×10－3 N ，B 项错误；F 库＝k Q A Q B r 2 Q A ＝Q B ＝Q ，r ＝0.12 m联立上式得Q ＝46×10－8 C ，故C 项正确；由等量同种点电荷产生的电场的特点可知，A 、B 两球连线中点处的场强为0，故D 项正确．8.如图所示PO 为光滑绝缘竖直墙壁、OQ 为光滑绝缘水平地面，地面上方有一水平向左的匀强电场E ，带正电荷的A 、B 两小球(可视为质点)均紧靠接触面而处于静止状态，这时两球之间的距离为L .若在小球A 上加竖直推力F ，小球A 沿墙壁PO 向着O 点移动一小段距离后，适当移动B 球，小球A 与B 重新处于静止状态，则与原来比较(两小球所带电荷量保持不变)( )A ．A 球对竖直墙壁的作用力不变B ．两球之间的距离一定增大C ．A 球对B 球作用的静电力增大D ．地面对B 球的弹力不变【答案】AC【解析】.由题意知，A 球加上力F 移动一段距离后仍处于静止状态，故B 球对A 球的库仑力沿竖直方向上分力增大，B 球应该向左移动，A 球对B 球的库仑力在水平方向的分力等于匀强电场对B 球的静电力，而匀强电场对B 球的静电力不变，根据作用力和反作用力的关系，B 球对A 球的库仑力在水平方向的分力大小也不变，所以A 球对竖直墙壁的压力不变，选项A 正确；A 、B 两球的连线与水平方向的夹角θ变大，F 库cos θ不变，库仑力F 库一定变大，选项C 正确；两球之间的距离减小，选项B 错误；根据力的相互作用性可知，A 球对B 球的库仑力在竖直方向上的分力变大，故地面对B 球的弹力变大，选项D 错误．9.如图所示，光滑绝缘的正方形水平桌面边长为d ＝0.48 m ，离地高度h ＝1.25 m ．桌面上存在一水平向左的 匀强电场(除此之外其余位置均无电场)，电场强度E ＝1×104 N/C.在水平桌面上某一位置P 处有一质量m ＝ 0.01 kg ，电荷量q ＝1×10－6 C 的带正电小球以初速度v 0＝1 m/s 向右运动．空气阻力忽略不计，重力加速度 g 取10 m/s 2.求：(1)小球在桌面上运动时加速度的大小和方向；(2)P 处距右端桌面多远时，小球从开始运动到最终落地的水平距离最大？并求出该最大水平距离．【答案】 (1)1.0 m/s 2，方向水平向左 (2)38 m 58m 【解析】(1)对小球受力分析，受到重力、支持力和电场力，重力和支持力平衡，根据牛顿第二定律，有：a ＝F m ＝qE m＝10－6×1040.01 m/s 2＝1.0 m/s 2，方向水平向左． (2)由于x ＝v 202a＝0.5 m>0.48 m ，所以小球一定从右边离开桌面． 设球到桌面右边的距离为x 1，球离开桌面后做平抛运动的水平距离为x 2，则：x 总＝x 1＋x 2由v 2－v 20＝－2ax 1代入数据得：v ＝1－2x 1设平抛运动的时间为t ，根据平抛运动的分位移公式，有：h ＝12gt 2，代入数据得：t ＝0.5 s. 水平方向，有x 2＝vt ＝0.51－2x 1，故x 总＝x 1＋0.51－2x 1令：y ＝1－2x 1；则：x 总＝1－y 2＋y 2故y ＝12，即：x 1＝38时，水平距离最大，最大值为 x max ＝58m. 10.(2019·北京四中模拟)如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E ＝3.0×104 N/C.有一个质量m ＝4.0×10－3 kg 的带电小球，用绝缘轻细线悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角θ＝37°.取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，不计空气阻力的作用．(1)求小球所带的电荷量及电性；(2)如果将细线轻轻剪断，求细线剪断后，小球运动的加速度大小；(3)从剪断细线开始经过时间t ＝0.20 s ，求这一段时间内小球电势能的变化量．【答案】(1)1.0×10－6 C 正电荷 (2)12.5 m/s 2 (3)减少了4.5×10－3 J 【解析】(1)小球受到重力mg 、电场力F 和绳的拉力T 的作用，由共点力平衡条件F ＝qE ＝mg tan θ解得q ＝mg tan θE＝1.0×10－6 C 电场力的方向与电场强度的方向相同，故小球所带电荷为正电荷．(2)剪断细线后，小球做匀加速直线运动，设其加速度为a ，由牛顿第二定律mg cos θ＝ma 解得a ＝g cos θ＝12.5 m/s 2. (3)在t ＝0.20 s 的时间内，小球的位移为l ＝12at 2＝0.25 m 小球运动过程中，电场力做的功W ＝qEl sin θ＝mgl sin θtan θ＝4.5×10－3 J 所以小球电势能的变化量(减少量)ΔE p ＝4.5×10－3 J. 11.如图所示，真空中xOy 平面直角坐标系上的A 、B 、C 三点构成等边三角形，边长L ＝2.0 m ．若将电荷量均为q ＝＋2.0×10－6 C 的两点电荷分别固定在A 、B 点，已知静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，求：(1)两点电荷间的库仑力大小；(2)C 点的电场强度的大小和方向．【答案】(1)9.0×10－3 N (2)7.8×103 N/C 方向沿y 轴正方向 【解析】(1)根据库仑定律，A 、B 两点处的点电荷间的库仑力大小为F ＝k q 2L 2① 代入数据得F ＝9.0×10－3 N ② (2)A 、B 两点处的点电荷在C 点产生的场强大小相等，均为E 1＝k q L 2③ A 、B 两点处的点电荷形成的电场在C 点的合场强大小为E ＝2E 1cos 30°④由③④式并代入数据得E ≈7.8×103 N/C场强E 的方向沿y 轴正方向．12．(2018·高考北京卷)静电场可以用电场线和等势面形象描述．(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q 的场强表达式；(2)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S 1、S 2到点电荷的距离分别为r 1、r 2.我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算S 1、S 2上单位面积通过的电场线条数之比N 1N 2. 【答案】见解析【解析】(1)在距Q 为r 的位置放一电荷量为q 的检验电荷．根据库仑定律，检验电荷受到的电场力F ＝k Qq r 2根据电场强度的定义E ＝F q得E ＝k Q r 2. (2)穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比N 1N 2＝E 1E 2＝r 22r 21.。

、选择题1. （2019 •四川自贡诊断）两个完全相同的金属小球，所带电荷量多少不同，相距一定的距离时，两个金属球之间有相互作用的库仑力， 如果将两个金属球相互接触一下后， 再放到原来的位置，则两球的作用力变化情况是（ ）A. 如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力仍是引力B. 如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力为零C. 如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力仍是斥力D. 如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力是引力解析：如果相互接触前两球的库仑力是引力，且两球带不等量的异种电荷，则相互接触后的库仑力是斥力， A B 错误•如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则两球带同种电荷， 则相互接触后带等量的同种电荷，相互间的库仑力仍是斥力，C 正确，D 错误.答案：C2•如图所示，实线为等量异种点电荷周围的电场线，虚线为以一点电荷为中心的圆， M若将一正试探点电荷从虚线上 N 点移动到M 点，则电荷所受电场A. 大小不变C.逐渐减小解析：由电场线的分布情况可知， N 点电场线比 M 点电场线疏，贝U N 点电场强度比 M 点 电场强度小，由电场力公式F = qE 可知正点电荷从虚线上 N 点移动到M 点的过程中，电场力 逐渐增大，电场力方向与点所在的电场线的切线方向一致，所以一直在变化，故D 正确.答案：D3. （2018 •高考全国卷I ）如图，三个固定的带电小球 a 、b 和c ,相互间的距离分别为 ab = 5 cm bc = 3 cm, ca = 4 cm.小球c 所受库仑力的合力的方向平行于 a 、b 的连线.设小 球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为 k ，则（ ）电场力的性质点是两点电荷连线的中点,力（）B.方向不变 D.逐渐增大A. a 、b 的电荷同号,解析：对小球c 所受库仑力分析，画出 a 对c 的库仑力和b 对c 的库仑力，若a 对c 的库仑力为排斥力，a 、c 的电荷同号，贝U b 对c 的库仑力为吸引力，b 、c 电荷为异号，a、b 的电荷为异号；若 a 对c 的库仑力为引力，a 、c 的电荷异号，贝U b 对c 的库仑力为斥力， b 、c 电荷为同号，a 、b 的电荷为异号，所以 a 、b 的电荷为异号.设 ac 与ab 的夹角为0 , 3F bcq a64=■, tan 0 = , a 、b 电荷量的比值k =，联立解得k =，选项D 正确. 4F ac q b 2 7答案：D 4.（多选）一根套有细环的粗糙杆水平放置， 带正电的小球 A 通过绝缘细线系在细环上，另一带正电的小球 B 固定在绝缘支架上，A 球处于平衡状态，如图所示.现将B 球稍向右移动，当A 小球再次平衡（该过程A 、B 两球一直在相同的水平面上 ）时，细环仍静止在原位置， 下列说法正确的是（）A. 细线对带电小球 A 的拉力变大B. 细线对细环的拉力保持不变C. 细环所受的摩擦力变大D. 粗糙杆对细环的支持力变大解析：以小球 A 为研究对象，分析受力情况如图所示，当B 球稍向右移动时，库仑力 F增大，F 增大时，F T 变大，故A 正确，B 错误.以小球 A 和细环整体为研究对象，受到总重 力G 杆对细环的支持力 R 、摩擦力R 和库仑力F.根据平衡条件得 F N = G, R = F,库仑力F 增大时，杆对细环的支持力保持不变，细环所受的摩擦力变大，故C 正确，D 错误.D. a 、b 的电荷异号,64 27利用平行四边形定则和几何关系、库仑定律可得,F ac = k o q a q cca2, F bc = k o q c q b bc 2,tanB. a 、b 的电荷异号,C. a 、b 的电荷同号，答案：AC5.（多选）如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球，带电荷量分别为- q 、Q—q 、Q 四个小球构成一个菱形，一 q 、一 q 的连线与一q 、Q 的连线之间的夹角为 a .若此系 统处于平衡状态，则正确的关系式可能是3qCOS a = -7^ 8QD s^a =Q解析：设菱形边长为a,则两个Q 之间距离为2a sin a ,则两个—q 之间距离为2a cos a .a = 8Q 故A 正确，B 错误；选取Q 作为研究对象，由库仑定律和平衡条件得 2kQ 21in a =答案：AC6. （多选）如图所示，在光滑定滑轮 C 正下方与C 相距h 的A 处固定一电荷量为 QQ>0） 的点电荷，电荷量为 q 的带正电小球B,用绝缘细线拴着，细线跨过定滑轮，另一端用适当 大小的力F 拉住，使B 处于静止状态，此时 B 与A 点的距离为 R B 和C 之间的细线与 AB 垂直.若B 所受的重力为 G,缓慢拉动细线（始终保持B 平衡）直到B 接近定滑轮，静电力常 量为k ,环境可视为真空，则下列说法正确的是（ ）A. F 逐渐增大B. F 逐渐减小A. B. 3COS a3 C. sin aQ 8q 选取-q 作为研究对象，由库仑定律和平衡条件得2kQq r cos 2q2a cos2,解得cos 3&2a sin a 2,解得sin aQ亦，故C 正确,D 错误.-9 A (11i I 1WQC. B受到的库仑力大小不变D. B受到的库仑力逐渐增大解析：对B进行受力分析，如图所示，根据几何关系和三力平衡可得, =-R T) , F'= ~h，且F= F',当L逐渐减小时，F逐渐减小，选项A错误，B正确；在B缓慢移动过程中，设B与A点的距离为x，在整个过程中，x都满足G=兮，对比G= kQQq.h x h R 得x= R,即B与点电荷间的距离不变，B受到的库仑力大小不变，选项C正确，D错误.常量k= 9.0 X 10 9 N-m2/C2，求:(1) 两点电荷间的库仑力大小；(2) C点的电场强度的大小和方向.解析：(1)根据库仑定律，A B两点处的点电荷间的库仑力大小为2F= kq2 ①代入数据得F= 9.0 X 10 -3 N②⑵A、B两点处的点电荷在C点产生的场强大小相等，均为E=kLq③A B两点处的点电荷形成的电场在C点的合场强大小为E= 2E cos 30。

物质的电结构、电荷守恒静电现象的解释点电荷库仑定律静电场电场强度、点电荷的场强电场线电势能、电势电势差匀强电场中电势差与电场强度的关系带电粒子在匀强电场中的运动示波管常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系第一节 电场力的性质【基础梳理】提示：1.60×10－19C 电荷的总量 接触 k q 1q 2r 2 点电荷 F q k Qr2 电场强度【自我诊断】判一判(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍．( ) (2)根据公式F ＝k q 1q 2r2得，当r →0时，有F →∞.( )(3)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比．( ) (4)电场中某点的场强方向与负电荷在该点所受的电场力的方向相反．( )(5)在真空中，点电荷的场强公式E ＝kQr 2中的Q 是产生电场的场源电荷的电荷量，E 与试探电荷无关．( )(6)带电粒子的运动轨迹一定与电场线重合．( ) 提示：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)×做一做如图所示为真空中两点电荷A 、B 形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O 点为A 、B 电荷连线的中点，a 、b 为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是( )A ．A 、B 可能带等量异号的正、负电荷 B ．A 、B 可能带不等量的正电荷C ．a 、b 两点处无电场线，故其电场强度可能为零D ．同一试探电荷在a 、b 两点处所受电场力大小相等，方向一定相反提示：选D.根据题图中的电场线分布可知，A 、B 带等量的正电荷，选项A 、B 错误；a 、b 两点处虽然没有画电场线，但其电场强度一定不为零，选项C 错误；由图可知，a 、b 两点处电场强度大小相等，方向相反，同一试探电荷在a 、b 两点处所受电场力一定大小相等，方向相反，选项D 正确.对库仑定律的理解和应用 【知识提炼】1．对库仑定律的理解(1)F ＝k q 1q 2r 2，r 指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r 为两球的球心间距．(2)当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大． 2．“三个自由点电荷平衡”的问题(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零，或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置．(2)3．求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点．具体步骤如下：【典题例析】(2018·高考全国卷 Ⅰ )如图，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝5 cm ，bc＝3 cm ，ca ＝4 cm.小球c 所受库仑力的合力的方向平行于a 、b 的连线．设小球a 、b 所带电荷量的比值的绝对值为k ，则( )A ．a 、b 的电荷同号，k ＝169B ．a 、b 的电荷异号，k ＝169C ．a 、b 的电荷同号，k ＝6427D ．a 、b 的电荷异号，k ＝6427[解析] 如果a 、b 带同种电荷，则a 、b 两小球对c 的作用力均为斥力或引力，此时c 在垂直于a 、b 连线的方向上的合力一定不为零，因此a 、b 不可能带同种电荷，A 、C 错误；若a 、b 带异种电荷，假设a 对c 的作用力为斥力，则b 对c 的作用力一定为引力，受力分析如图所示，由题意知c 所受库仑力的合力方向平行于a 、b 的连线，则F a 、F b 在垂直于a 、b 连线的方向上的合力为零，由几何关系可知∠a ＝37°、∠b ＝53°，则F a sin 37°＝F b cos 37°，解得F a F b ＝43，又由库仑定律及以上各式代入数据可解得⎪⎪⎪⎪q a q b ＝6427，B 错误，D 正确．[答案] D【迁移题组】迁移1 库仑定律与电荷守恒定律的结合问题1．三个相同的金属小球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的电荷量为q ，球2的电荷量为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1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知( )A ．n ＝3B ．n ＝4C ．n ＝5D ．n ＝6解析：选D.由于各球之间距离远大于小球的直径，小球带电时可视为点电荷．由库仑定律F ＝k Q 1Q 2r 2知两点电荷间距离不变时，相互间静电力大小与两球所带电荷量的乘积成正比．又由于三小球相同，则接触时平分总电荷量，故有q ×nq ＝nq 2×⎝⎛⎭⎫q ＋nq 22，解得n ＝6，D 正确．迁移2 三点电荷共线平衡的求解2.两个可自由移动的点电荷分别放在A 、B 两处，如图所示．A 处电荷带正电荷量Q 1，B 处电荷带负电荷量Q 2，且Q 2＝4Q 1，另取一个可以自由移动的点电荷Q 3，放在AB 直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则( )A ．Q 3为负电荷，且放于A 左方B ．Q 3为负电荷，且放于B 右方C ．Q 3为正电荷，且放于A 、B 之间D ．Q 3为正电荷，且放于B 右方解析：选A.因为每个电荷都受到其余两个电荷的库仑力作用，且已知Q 1和Q 2是异种电荷，对Q 3的作用力一为引力，一为斥力，所以Q 3要平衡就不能放在A 、B 之间．根据库仑定律知，由于B 处的电荷Q 2电荷量较大，Q 3应放在离Q 2较远而离Q 1较近的地方才有可能处于平衡，故应放在Q 1的左侧．要使Q 1和Q 2也处于平衡状态，Q 3必须带负电，故选项A 正确．迁移3 库仑力作用下的平衡问题 3. (多选)(2019·吉林长春外国语学校检测)如图所示，带电小球A 、B 的电荷分别为Q A 、Q B ，OA ＝OB ，都用长L 的丝线悬挂在O 点．静止时A 、B 相距为d .为使平衡时AB 间距离减为d2，可采用的方法有( )A ．将小球A 、B 的质量都增加到原来的2倍 B ．将小球B 的质量增加到原来的8倍C ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半D ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B 的质量增加到原来的2倍解析：选BD.如图所示，B 受重力、绳子的拉力及库仑力；将拉力及库仑力合成，其合力应与重力大小相等、方向相反；由几何关系可知，m B g L ＝F d ，而库仑力F ＝kQ A Q B d 2；即m B g L ＝kQ A Q B d 2d ＝k Q A Q Bd 3，即m B gd 3＝kQ A Q B L .要使d 变为d2，可以使B 球质量增大到原来的8倍而保证上式成立，故A 错误，B 正确；或将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时小球B 的质量增加到原来的2倍，也可保证等式成立，故C 错误，D 正确．对电场强度的理解及巧解 【知识提炼】12.求解电场强度的常规方法3．【典题例析】直角坐标系xOy 中，M 、N 两点位于x 轴上，G 、H 两点坐标如图．M 、N 两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q 的正点电荷置于O 点时，G 点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k 表示．若将该正点电荷移到G 点，则H 点处场强的大小和方向分别为( )A ．3kQ4a 2，沿y 轴正向B ．3kQ4a 2，沿y 轴负向C ．5kQ4a2，沿y 轴正向D ．5kQ4a2，沿y 轴负向[审题指导] 由点电荷场强公式E ＝kQr 2可计算出各点的场强大小，再由矢量合成原则分析场强的叠加．[解析] 处于O 点的正点电荷在G 点处产生的场强E 1＝k Qa 2，方向沿y 轴负向；又因为G 点处场强为零，所以M 、N 处两负点电荷在G 点共同产生的场强E 2＝E 1＝k Qa 2，方向沿y 轴正向；根据对称性，M 、N 处两负点电荷在H 点共同产生的场强E 3＝E 2＝k Qa 2，方向沿y 轴负向；将该正点电荷移到G 处，该正点电荷在H 点产生的场强E 4＝k Q （2a ）2，方向沿y 轴正向，所以H 点的场强E ＝E 3－E 4＝3kQ4a 2，方向沿y 轴负向． [答案] B【迁移题组】迁移1 点电荷电场中场强的计算1．(2018·高考北京卷)静电场可以用电场线和等势面形象描述．(1)请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q 的场强表达式；(2)点电荷的电场线和等势面分布如图所示，等势面S 1、S 2到点电荷的距离分别为r 1、r 2.我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小．请计算S 1、S 2上单位面积通过的电场线条数之比N 1N 2.解析：(1)在距Q 为r 的位置放一电荷量为q 的检验电荷． 根据库仑定律，检验电荷受到的电场力 F ＝k Qq r2根据电场强度的定义 E ＝F q得E ＝k Qr2.(2)穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比 N 1N 2＝E 1E 2＝r 22r 21. 答案：见解析迁移2 补偿法求电场强度2．均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．如图所示，在半球面AB 上均匀分布正电荷，总电荷量为q ，球面半径为R ，CD 为通过半球面顶点与球心O 的轴线，在轴线上有M 、N 两点，OM ＝ON ＝2R .已知M 点的场强大小为E ，则N 点的场强大小为( )A ．kq2R 2－EB ．kq 4R 2C ．kq4R 2－E D ．kq4R2＋E解析：选A.左半球面AB 上的正电荷产生的电场等效为带正电荷为2q 的整个球面的电场和带电荷－q 的右半球面的电场的合电场，则E ＝2kq（2R ）2－E ′，E ′为带电荷－q 的右半球面在M 点产生的场强大小．带电荷－q 的右半球面在M 点的场强大小与带正电荷为q 的左半球面AB 在N 点的场强大小相等，则E N ＝E ′＝2kq（2R ）2－E ＝kq2R2－E ，则A 正确．迁移3 对称法求电场强度3．如图所示，一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、b 、d 三个点，a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ，在a 点处有一电荷量为q (q >0)的固定点电荷．已知b 点处的场强为零，则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )A ．k 3qR 2B ．k 10q 9R 2C ．k Q ＋q R2D ．k 9Q ＋q 9R 2解析：选B.由b 点处的合场强为零可得圆盘在b 点处的场强与点电荷q 在b 点处的场强大小相等、方向相反，所以圆盘在b 点处的场强大小为E b ＝k qR 2，再根据圆盘场强的对称性和电场强度叠加即可得出d 点处的场强大小为E d ＝E b ＋k q （3R ）2＝k 10q9R 2，B 正确．迁移4 等效法求电场强度4．如图所示，xOy 平面是无穷大导体的表面，该导体充满z <0的空间，z >0的空间为真空．将电荷量为q 的点电荷置于z 轴上z ＝h 处，则在xOy 平面上会产生感应电荷．空间任意一点处的电场皆是由点电荷q 和导体表面上的感应电荷共同激发的．已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z 轴上z ＝h2处的场强大小为(k为静电力常量) ( )A ．k 4q h 2B ．k 4q 9h 2C ．k 32q 9h2D ．k 40q 9h2解析：选D.点电荷q 和感应电荷所形成的电场在z >0的区域可等效成关于O 点对称的电偶极子形成的电场．所以z 轴上z ＝h 2处的场强E ＝k q ⎝⎛⎭⎫h 22＋k q ⎝⎛⎭⎫32h 2＝k 40q9h 2，选项D 正确．迁移5 微元法求电场强度5．一半径为R 的圆环上，均匀地带有电荷量为Q 的电荷，在垂直于圆环平面的对称轴上有一点P ，它与环心O 的距离OP ＝L .设静电力常量为k ，关于P 点的场强E ，下列四个表达式中只有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是( )A ．kQ R 2＋L 2B ．kQLR 2＋L 2C ．kQR（R 2＋L 2）3D ．kQL（R 2＋L 2）3解析：选D.设想将圆环等分为n 个小段，当n 相当大时，每一小段都可以看成点电荷，其所带电荷量为q ＝Q n①由点电荷场强公式可求得每一点电荷在P 处的场强 E P ＝k Q nr 2＝k Q n （R 2＋L 2）②由对称性可知，各小段电环在P 处的场强垂直于轴向的分量E y 相互抵消，而轴向分量E x 之和即为带电环在P 处的场强E ，故E ＝nE x ＝n ·kQ n （L 2＋R 2）·cos θ＝kQLr （L 2＋R 2） ③ 而r ＝L 2＋R 2④联立①②③④式，可得E ＝kQL（R 2＋L 2）3，D 正确．电场线与粒子运动轨迹问题 【知识提炼】1．六种典型电场的电场线23.电场线的应用4．求解电场线与运动轨迹问题的方法(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况．(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况．【典题例析】(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()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[审题指导]解此题关键要抓住两点：(1)利用运动轨迹结合曲线运动分析粒子的受力方向及做功特点．(2)利用电场线的疏密分析电场力及加速度的大小．[解析]因为电场线方向未知，不能确定a、b的电性，所以选项A错误；由于电场力对a、b都做正功，所以a、b的速度都增大，电势能都减少，选项B错误、D正确；粒子的加速度大小取决于电场力的大小，a 向电场线稀疏的方向运动，b向电场线密集的方向运动，所以选项C正确．[答案]CD【迁移题组】迁移1等量异(同)种电荷电场线的分布1．如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷＋Q和－Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线，O 是两点电荷连线与直线MN的交点．a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点．下列说法中正确的是()A．a点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小B．a点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大C．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小D．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大解析：选C.在两电荷的连线上，由场强的叠加原理可知，中点O场强最小，从O点到a点或b点，场强逐渐增大，由于a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，场强相等，选项A、B错误；在两电荷连线的中垂线上，中点O的场强最大，由O点到c点或d点，场强逐渐减小，所以沿MN从c点到d点场强先增大后减小，因此检验电荷所受电场力先增大后减小，所以C正确、D错误．迁移2电场线中带电粒子的运动分析2.如图所示，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆．带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点．若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为a a、a b、a c，速度大小分别为v a、v b、v c，则()A．a a>a b>a c，v a>v c>v bB．a a>a b>a c，v b>v c> v aC．a b>a c>a a，v b>v c> v aD．a b>a c>a a，v a>v c>v b解析：选D.由点电荷电场强度公式E＝k qr2可知，离场源点电荷P越近，电场强度越大，Q受到的电场力越大，由牛顿第二定律可知，加速度越大，由此可知，a b>a c>a a，A、B选项错误；由力与运动的关系可知，Q 受到的库仑力指向运动轨迹凹的一侧，因此Q与P带同种电荷，Q从c到b的过程中，电场力做负功，动能减少，从b到a的过程中电场力做正功，动能增加，因此Q在b点的速度最小，由于c、b两点的电势差的绝对值小于a、b两点的电势差的绝对值，因此Q从c到b的过程中，动能的减少量小于从b到a的过程中动能的增加量，Q在c点的动能小于在a点的动能，即有v a>v c>v b，C选项错误、D选项正确．迁移3根据粒子运动情况判断电场线分布3.一负电荷从电场中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v－t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()解析：选C.由v－t图象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A 到B的方向场强变大，电场线变密，选项C正确．库仑力作用下带电体的运动分析小球所受电场力F 的大小．m .将电场撤去，小球回到最低点时速度【对点训练】(2019·泉州质检)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( )A ．小环A 的加速度大小为 3kq 2ml 2B ．小环A 的加速度大小为 3kq 23ml 2C ．恒力F 的大小为 3kq 23l 2D ．恒力F 的大小为 3kq 2l2解析：选B.设轻绳的拉力为T ，则对A ：T ＋T cos 60°＝k q 2l 2；T cos 30°＝ma A ，联立解得：a A ＝3kq 23ml 2，选项B 正确，A 错误；恒力F 的大小为F ＝2T cos 30°＝3T ＝2kq 23l2，选项C 、D 错误．(2019·北京四中模拟)如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E ＝3.0×104 N/C.有一个质量m ＝4.0×10－3 kg 的带电小球，用绝缘轻细线悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角θ＝37°.取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，不计空气阻力的作用．(1)求小球所带的电荷量及电性；(2)如果将细线轻轻剪断，求细线剪断后，小球运动的加速度大小；(3)从剪断细线开始经过时间t ＝0.20 s ，求这一段时间内小球电势能的变化量． 解析：(1)小球受到重力mg 、电场力F 和绳的拉力T 的作用，由共点力平衡条件 F ＝qE ＝mg tan θ解得q ＝mg tan θE＝1.0×10－6 C电场力的方向与电场强度的方向相同，故小球所带电荷为正电荷． (2)剪断细线后，小球做匀加速直线运动，设其加速度为a ， 由牛顿第二定律mgcos θ＝ma解得a ＝gcos θ＝12.5 m/s 2.(3)在t ＝0.20 s 的时间内，小球的位移为 l ＝12at 2＝0.25 m 小球运动过程中，电场力做的功W ＝qEl sin θ＝mgl sin θtan θ＝4.5×10－3 J 所以小球电势能的变化量(减少量)ΔE p ＝4.5×10－3 J.答案：(1)1.0×10－6 C 正电荷 (2)12.5 m/s 2(3)减少了4.5×10－3 J(建议用时：40分钟)一、单项选择题1．两个分别带有电荷量－Q 和＋5Q 的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r 的两处，它们间库仑力的大小为F ，两小球相互接触后将其固定距离变为r2，则两球间库仑力的大小为( )A ．5F16B ．F 5C ．4F 5D ．16F 5解析：选D.两球相距r 时，根据库仑定律F ＝k Q ·5Q r 2，两球接触后，带电荷量均为2Q ，则F ′＝k 2Q ·2Q⎝⎛⎭⎫r 22，由以上两式可解得F ′＝16F5，D 正确．2．(2016·高考江苏卷)一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器内表面为等势面，A 、B 为容器内表面上的两点，下列说法正确的是( )A ．A 点的电场强度比B 点的大B ．小球表面的电势比容器内表面的低C ．B 点的电场强度方向与该处内表面垂直D ．将检验电荷从A 点沿不同路径移到B 点，电场力所做的功不同解析：选C.由于A 点处电场线比B 点处电场线疏，因此A 点电场强度比B 点小，A 项错误；沿着电场线的方向电势逐渐降低，因此小球表面的电势比容器内表面的电势高，B 项错误；由于处于静电平衡的导体表面是等势面，电场线垂直于等势面，因此B 点的电场强度方向与该处内表面垂直，C 项正确；将检验电荷从A 点沿不同的路径移到B 点，由于A 、B 两点的电势差恒定，因此电场力做功W AB ＝qU AB 相同，D 项错误．3．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解析：选D.两极板间电场由正极板指向负极板，镀铝乒乓球内电子向正极板一侧聚集，故乒乓球的右侧感应出负电荷，选项A 错误；乒乓球受到重力、细线拉力和电场力三个力的作用，选项C 错误；乒乓球与任一金属极板接触后会带上与这一金属极板同种性质的电荷，而相互排斥，不会吸在金属极板上，到达另一侧接触另一金属极板时也会发生同样的现象，所以乒乓球会在两极板间来回碰撞，选项B 错误、D 正确．4.(2019·海口模拟)两点电荷Q 1、Q 2产生的电场线如图所示，根据电场线的分布情况，下列判断正确的是( )A ．Q 1的电荷量小于Q 2的电荷量B ．Q 1的电荷量大于Q 2的电荷量C ．Q 1、Q 2一定均为正电荷D ．Q 1、Q 2一定均为负电荷解析：选A.由电场线的特点可知电场线越密，电场强度越大，可知Q 2周围的电场强度大于Q 1周围的电场强度，结合点电荷的电场强度的公式E ＝kQr 2可知，Q 1的电荷量小于Q 2的电荷量，故A 正确，B 错误；电场线从正电荷出发到负电荷终止，由于图中没有标出电场线的方向，所以不能判断出电荷的正负，结合电荷的特点可知，Q 1、Q 2可能均为正电荷，也有可能Q 1、Q 2均为负电荷，故C 、D 错误．5.在一半径为R 的圆周上均匀分布有N 个带电小球(可视为质点)无间隙排列，其中A 点的小球带电荷量为＋3q ，其余小球带电荷量为＋q ，此时圆心O 点的电场强度大小为E ，现仅撤去A 点的小球，则O 点的电场强度大小为( )A ．EB ．E 2C ．E 3D ．E 4解析：选B.假设圆周上均匀分布的都是电荷量为＋q 的小球，由于圆周的对称性，根据电场的叠加原理知，圆心O 处电场强度为0，所以A 点小球带电荷量为＋3q ，其余小球带电荷量为＋q 时，圆心O 点的电场强度大小等效于A 点处电荷量为＋2q 的小球在O 点产生的电场强度大小，则有E ＝k 2qr 2，当A 处小球带电荷量也为＋q 时，O 点电场强度大小为0，A 处＋q 在圆心O 点产生的电场强度大小为E 1＝k qr 2，方向水平向左，其余带电荷量为＋q 的小球在O 点处产生的合电场强度大小E 2＝E 1＝k q r 2＝E2，所以仅撤去A 点的小球，O 点的电场强度等于E 2＝E2.6.(2019·福建莆田二检)如图所示，边长为a 的正方体的顶点A 处有一电荷量为－Q 的点电荷，其他7个顶点各有一电荷量为＋Q 的点电荷，体心O 处有一个电荷量为－q 的点电荷，静电力常量为k ，则O 点处的点电荷受到的电场力大小为( )A ．8kQq 3a 2B ．4kQq 3a 2C ．86kQq 9a 2D ．83kQq 9a 2解析：选A.根据库仑定律可得电场力F ＝kQq r 2，O 点到正方体顶点的距离r ＝32a ，则正方体任一顶点上的点电荷对O 点处的点电荷的库仑力大小均为F ＝kQq ⎝⎛⎭⎫32a 2＝4kQq3a 2；库仑力方向沿两电荷连线方向，正方体体对角线两端的两个电荷电性相同时，两个库仑力等大反向；正方体体对角线两端的两个电荷电性相反时，两个库仑力等大同向．根据矢量叠加定理可知，O 点处的点电荷受到的电场力大小为2F ＝8kQq3a 2，A 选项正确．7.将两个质量均为m 的小球a 、b 用绝缘细线相连，竖直悬挂于O 点，其中球a 带正电、电荷量为q ，球b 不带电，现加一电场强度方向平行竖直平面的匀强电场(没画出)，使整个装置处于平衡状态，且绷紧的绝缘细线Oa 与竖直方向的夹角为θ＝30°，如图所示，则所加匀强电场的电场强度大小可能为( )A ．mg 4qB ．mg qC ．mg 2qD ．3mg4q解析：选B.取小球a 、b 整体作为研究对象，则整体受重力2mg 、悬线拉力F T 和电场力F 作用处于平衡，此三力满足如图所示的三角形关系，由图知F 的最小值为2mg sin 30°＝mg ，由F ＝qE 知A 、C 、D 错，B 对．二、多项选择题8．如图所示为在同一电场中a 、b 、c 、d 四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷所受电场力跟它的电荷量的函数关系图象，那么下列叙述正确的是( )A ．这个电场是匀强电场B ．a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E d ＞E a ＞E b ＞E cC ．a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E a ＞E c ＞E b ＞E dD ．a 、b 、d 三点的强场方向相同解析：选CD.由场强的定义式E ＝Fq 并结合图象的斜率可知电场强度的大小，则E a ＞E c ＞E b ＞E d ，此电场不是匀强电场，选项A 、B 错误，选项C 正确；图象斜率的正负表示电场强度的方向，a 、b 、d 三点相应图线的斜率为正，三点的场强方向相同，选项D 正确．9．两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示．c 是两负电荷连线的中点，d 点在正电荷的正上方，c 、d 到正电荷的距离相等，则( )A ．a 点的电场强度比b 点的大B ．a 点的电势比b 点的高C ．c 点的电场强度比d 点的大D．c点的电势比d点的低解析：选ACD.由题图看出，a点处电场线比b点处电场线密，则a点的场强大于b点的场强，故A正确；电场线从正电荷到负电荷，沿着电场线方向电势降低，所以b点的电势比a点的高，所以B错误；负电荷在c 点的合场强为零，c点只有正电荷产生的电场强度，在d点正电荷产生的场强向上，两个负电荷产生的场强向下，合场强是它们的差值，所以c点的电场强度比d点的大，所以C正确；正电荷到c点的平均场强大于正电荷到d点的平均场强，根据U＝Ed可知，正电荷到c点电势降低的多，所以c点的电势比d点的低，所以D正确．10．(2019·武汉质检)离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置．如图所示为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图，四根平行细杆与直流电压和叠加的射频电压相连，相当于四个电极，相对的电极带等量同种电荷，相邻的电极带等量异种电荷．在垂直于四根杆的平面内四根杆的连线是一个正方形abcd，A、C是a、c连线上的两点，B、D是b、d连线上的两点，A、C、B、D到正方形中心O的距离相等．则下列判断正确的是()A．D点的电场强度为零B．A、B、C、D四点电场强度相等C．A点电势比B点电势高D．O点的电场强度为零解析：选CD.根据电场的叠加原理，a、c两个电极带等量正电荷，其中点O的合场强为零，b、d两个电极带等量负电荷，其中点O的合场强为零，则O点的合场强为零，D正确；同理，D点的场强方向水平向右，A错误；A、B、C、D四点的场强大小相等，方向不同，B错误；由电场特点知，电场方向由A指向O，由O指向B，故φA>φO，φO>φB，则φA>φB，C正确．11.如图所示，把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于O A和O B两点．用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触，棒移开后将悬点O B移到O A点固定．两球接触后分开，平衡时距离为0.12 m．已测得每个小球质量是8.0×10－4 kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g＝10 m/s2，静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，则()A．两球所带电荷量相等B．A球所受的静电力为1.0×10－2 NC．B球所带的电荷量为46×10－8 CD．A、B两球连线中点处的电场强度为0解析：选ACD.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，与A球接触后A球也带正电荷，两球接触后分开，B球也带正电荷，且两球所带电荷量相等，A正确；两球相互排斥，稳定后A球受力情况如图所示。

2020届高考物理人教版第一轮专题复习强化练电场力的性质一、选择题1、如图所示，真空中两等量异种点电荷Q1、Q2固定在x轴上，其中Q1带正电．三角形acd为等腰三角形，cd边与x轴垂直且与x 轴相交于b点，则下列说法正确的是( )A．a点电势高于b点电势B．a点场强小于b点场强C．将电子从a点移动到c点，电场力做正功D．将电子从d点移动到b点，电势能不变解析：选C 根据电场线的性质可画出沿x轴的电场线，从b指向a，又由沿电场线方向电势逐渐降低可知，b点的电势高于a点的电势，选项A错误；a点的电场强度大于b点的电场强度，选项B错误；由于c点的电势高于a点的电势，将电子从a点移动到c点，电场力做正功，选项C正确；由于d点的电势高于b点的电势，将电子从d点移动到b点，电场力做负功，电势能增大，选项D错误．2、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解析：选D 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，D正确，B错误．3、两点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线如图所示．根据电场线的分布情况，下列判断正确的是( )A ．Q 1的电荷量小于Q 2的电荷量B ．Q 1的电荷量大于Q 2的电荷量C ．Q 1、Q 2一定均为正电荷D ．Q 1、Q 2一定均为负电荷解析：选A 由电场线的分布情况可知，Q 1的电荷量小于Q 2的电荷量，A 项正确，B 项错误；因为电场线没有标出方向，不能断定电荷的正负，可能均为正电荷或负电荷，C 、D 项错误．4、如图所示，半径相同的两个金属球A 、B 带有相等的电荷量，相隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是 F.今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A 、B 两球接触后移开．这时，A 、B 两球之间的相互作用力的大小是( )A.F 8B.F 4C.3F 8D.3F 4解析：选A A 、B 两球互相吸引，说明它们必带异种电荷，设它们带的电荷量分别为＋q 、－q.当第三个不带电的C 球与A 球接触后，A 、C 两球带电荷量平分，每个球带电荷量为q 1＝＋q2，当再把C 球与B 球接触后，两球的电荷先中和再平分，每球带电荷量q 2＝－q4.由库仑定律F ＝k q 1q 2r 2知，当移开C 球后，A 、B 两球之间的相互作用力的大小变为F′＝F8，A 项正确．5、下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各14圆环间彼此绝缘．坐标原点O 处电场强度最大的是( )解析：选B 将圆环分割成微元，根据对称性和矢量叠加，D 项O 点的场强为零，C 项等效为第二象限内电荷在O 点产生的电场；大小与A 项的相等，B 项正、负电荷在O 点产生的场强大小相等，方向互相垂直，合场强是其中一个的 2 倍，也是A 、C 项场强的 2 倍，因此B 项正确．6、(多选)如图所示为在同一电场中a 、b 、c 、d 四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷所受电场力跟它的电荷量的函数关系图象，那么下列叙述正确的是( )A ．这个电场是匀强电场B ．a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E d >E a >E b >E cC ．a 、b 、c 、d 四点的场强大小关系是E a >E c >E b >E dD ．a 、b 、d 三点的强场方向相同解析：选CD 由场强的定义式E ＝Fq ，并结合图象的斜率可知电场强度的大小，则E a >E c >E b >E d ，此电场不是匀强电场，选项A 、B 错误，选项C 正确；图象斜率的正负表示电场强度的方向，a 、b 、d 三点相应图线的斜率为正，三点的场强方向相同，选项D 正确．7、将两个质量均为m 的小球a 、b 用绝缘细线相连，竖直悬挂于O 点，其中球a 带正电、电荷量为q ，球b 不带电，现加一电场强度方向平行纸面的匀强电场(没画出)，使整个装置处于平衡状态，且绷紧的绝缘细线Oa 与竖直方向的夹角为θ＝30°，如图所示，则所加匀强电场的电场强度大小可能为( )A.mg 4qB.mg qC.mg 2qD.3mg 4a解析：选B 取小球a 、b 整体作为研究对象，则受重力2mg 、悬线拉力F T 和电场力F 作用处于平衡，此三力满足如图所示的三角形关系，由图知F 的最小值为2mgsin30°＝mg ，由F ＝qE 知A 、C 、D 错，B 对．8、(多选)P 、Q 两电荷的电场线分布如下图所示，a 、b 、c 、d 为电场中的四点，c 、d 关于PQ 连线的中垂线对称．一个离子从a 运动到b(不计重力)，轨迹如图所示，则下列判断正确的是( )A.P 带正电B ．c 、d 两点的电场强度相同C ．离子在运动过程中受到P 的吸引力D ．离子从a 到b ，电场力做正功解析：选AC 由电场线的方向可知P 带正电，Q 带负电，A 正确；c 、d 两点场强大小相同，但方向不同，B 错误；离子所受电场力的方向应该指向曲线的凹侧，故可以判断出离子在运动过程中受到P 电荷的吸引力，C 正确；离子从a 到b ，电场力的方向和离子速度方向的夹角大于90°，电场力做负功，D 错误．9、两点电荷A 、B 带电量Q A >Q B ，在真空中相距r ，现将检验电荷C 置于某一位置时，所受静电力恰好为零，则( )A ．A 和B 为异种电荷时，C 在AB 之间连线上靠近B 一侧 B ．A 和B 为异种电荷时，C 在AB 之间连线的延长线上A 外侧 C ．A 和B 为同种电荷时，C 在AB 之间连线上靠近B 一侧D ．A 和B 无论为同种还是异种电荷，C 都不在AB 连线以及延长线上解析：选C 若Q A 和Q B 为固定的异种电荷，只要放入的电荷q 受到的合力为0即可，则对C 有k Q A q r A 2＝k Q B qr B 2，因为Q A >Q B ，所以r A >r B ，而且保证两个力的方向相反，所以应将C 置于AB 连线的延长线上，且靠近B ；若Q A 和Q B 均为固定的同种电荷，则对C 有k Q A q r A 2＝k Q B qr B 2，因为Q A >Q B ，所以r A >r B ，而且保证两个力的方向相反，所以应将C 置于AB 线段上，且靠近B ，故C 正确，A 、B 、D 错误．10.(多选)用细绳拴一个质量为m 带正电的小球B ，另一带正电小球A 固定在绝缘竖直墙上，A 、B 两球与地面的高度均为h ，小球B 在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动，如图所示．现将细绳剪断后( )A ．小球B 在细绳剪断瞬间开始做平抛运动 B ．小球B 在细绳剪断瞬间加速度大于gC ．小球B 落地的时间小于2hgD ．小球B 落地的速度大于2gh解析：选BCD 将细绳剪断瞬间，小球受到重力和库仑力的共同作用，合力斜向右下方，因此剪断瞬间开始，小球B 的初速度为零，不可能做平抛运动，小球的加速度大于g ，故选项A 错误，B 正确；小球在落地过程中，除受到重力外，还受到库仑斥力，那么竖直方向的加速大于g，因此球落地的时间小于2hg，落地的速度大于2gh，故选项C、D正确．11.(多选)如图所示，两个不等量异种点电荷，q1小于q2，在两点电荷连线的垂直平分线上存在a、b两点，a、b关于两点电荷连线的中点O对称，两点的电场强度分别为E a、E b，电势分别为φa、φb.则( )A．E a＝E bB．φa＝φbC．从a点到O点合电场强度一直减小D．从O点到b点电势一直降低解析：选BD 由于q1<q2，q1带负电，q2带正电，结合电场叠加原理可知E a方向偏向左上方，E b方向偏向左下方，A项错误；a、b两点处于等势面上，所以在两点电荷产生的电场中电势相等，即φa＝φb，B项正确；从a点到O点，两点电荷产生的场强均增大，且两场强的夹角不断减小，由平行四边形定则可知，合场强不断增大，C项错误；O点到b点之间的场强方向为左下方，由O点到b点移动正的试探电荷，电场力做正功，故从O点到b点电势不断降低，D项正确．12.(多选)一电场的电场线分布如图所示，电场中有A、B、C三点，且AB＝BC，则下列关系中正确的是( )A．电场强度大小关系为E A＝E C>E BB．电势φA＝φC<φBC．将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功D．将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电势能先增大再减小解析：选BD 由电场线分布可知E A＝E C<E B，A错误；根据等势面与电场线垂直，以及电场的对称性作出等势面，可知A、C在同一等势面上，B点电势高于A、C点电势，B正确；故U AB<0，U BC>0，将一带负电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做正功再做负功，C 错误；将一带正电粒子由A经B移至C点过程中，电场力先做负功再做正功，电势能先增大再减小，D正确．二、非选择题13、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/s 2，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．解析：(1)F ＝qE ＝3.0×10－3N.(2)由qE mg＝tan37° 解得m ＝4.0×10－4kg.(3)由mgl(1－cos37°)＝12mv 2 解得v ＝2gl 1－cos37°＝2.0 m/s.答案：(1)3.0×10－3 N (2)4.0×10－4 kg (3)2.0 m/s14、如图所示，长L ＝0.12 m 的绝缘轻杆上端固定在O 点，质量m ＝0.6 kg 、电荷量q ＝0.5 C 的带正电金属小球套在绝缘轻杆上，空间存在水平向右的匀强电场，球与杆间的动摩擦因数μ＝0.75.当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，g 取10 m/s 2.(1)求匀强电场的电场强度大小；(2)改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为零，并将小球从O 点由静止释放，求小球离开杆时的速度大小．解析：(1)当杆竖直固定放置时，F N ＝Eq ，mg ＝F f ，F f ＝μF N解得E ＝mg μq ＝16 N/C. (2)小球与杆之间摩擦力为零，说明小球与杆之间的弹力为零，则有Eqcosθ＝mgsinθ所以tanθ＝Eq mg ＝43，θ＝53° 设小球的加速度为a ，则mgcos53°＋Eqsin53°＝ma解得a ＝503m/s 2 由v 2＝2aL ，解得小球离开杆时的速度大小为v ＝2 m/s.答案：(1)16 N/C(2)2 m/s15、如图所示，在O 点放置一个正电荷，在过O 点的竖直平面内的A 点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m 、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O 为圆心、R 为半径的圆(图中实线表示)相交于B 、C 两点，O 、C 在同一水平线上，∠BOC ＝30°，A 距离OC 的竖直高度为h.若小球通过B 点的速度为v ，试求：(1)小球通过C 点的速度大小；(2)小球由A 到C 的过程中电势能的增加量．解析：(1)因B 、C 两点电势相等，小球由B 到C 只有重力做功，由动能定理得mgR·sin30°＝12mv C 2－12mv 2 得v C ＝v 2＋gR.(2)由A 到C 应用动能定理得W AC ＋mgh ＝12mv C 2－0 得W AC ＝12mv C 2－mgh ＝12mv 2＋12mgR －mgh由电势能变化与电场力做功的关系得ΔE p ＝－W AC ＝mgh －12mv 2－12mgR. 答案：(1)v 2＋gR (2)mgh －12mv 2－12mgR。

电场力的性质高考真题1．(2020·江苏卷)静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，《春秋纬·考异邮》中有“玳瑁吸衣若”之说，但下列不属于静电现象的是( )A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B．带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C．小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉解析：梳过头发的塑料梳子因与头发摩擦带电，能吸引轻小物体纸屑，是静电现象．带电小球移至不带电金属球附近，使不带电小球近端感应出与带电小球异种的电荷，而相互吸引，是静电现象．小线圈接近通电线圈的过程中，小线圈中产生感应电流，是电磁感应现象，不是静电现象．从干燥的地毯上走过，人与地毯摩擦产生静电，手碰到金属把手时有被电击的感觉，是放电现象，属于静电现象．因此不属于静电现象的是C.答案：C2．(2020·浙江理综)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解析：由图可知，右侧金属板与电源正极相连接，带正电，左侧金属板带负电，根据静电感应规律，近端感应出异种电荷，因此乒乓球的左侧感应出正电荷，A错误．乒乓球被扰动后，如果向右摆动会被吸到右板上，B错误．乒乓球共受到悬线的拉力、重力和电场力的作用，C错误．用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，乒乓球会带上正电，受到右极板的排斥，向左运动与左极板接触，又带上负电，被左极板排斥向右运动，这样小球就在两极板间来回碰撞，D正确．答案：D3．(2020·安徽理综)图示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹．M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( )A．M点B．N点C．P点D．Q点解析：重金属原子核与α粒子之间存在相互排斥的作用力，其作用力的方向沿两原子核的连线方向，即加速度也在两原子核的连线方向上，C正确．答案：C4．(2020·山东理综)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图．M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零．静电力常量用k表示．若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为( )A.3kQ4a2，沿y轴正向 B.3kQ4a2，沿y轴负向C.5kQ4a2，沿y轴正向 D.5kQ4a2，沿y轴负向解析：当正电荷置于O点时，由对称性可知，H、G两点电场强度大小相等，均为零．当正电荷置于G点时，H点场强E＝kQ2q2－kQa2＝－3kQ4a2，沿y轴负方向，B正确．答案：B5．(2020·福建理综)如图所示，真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L＝2.0 m．若将电荷量均为q＝＋2.0×10－6 C的两点电荷分别固定在A、B点，已知静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，求：(1)两点电荷间的库仑力大小；(2)C点的电场强度的大小和方向．解析：(1)根据库仑定律，A、B两点电荷间的库仑力大小F＝k q2 L2①代入数据得F＝9.0×10－3 N②(2)A、B点电荷在C点产生的场强大小相等，均为E1＝kqL2③A、B两点电荷形成的电场在C点的合场强大小E＝2E1cos30°④联立③④式并代入数据得E＝7.8×103 N/C⑤场强E的方向沿y轴正向．答案：(1)9.0×10－3 N (2)7.8×103 N/C，沿y轴正向。

2020届高考物理人教版第一轮专题复习强化练电场能的性质一、选择题1、如图所示的同心圆是电场中的一簇等势线，一个电子只在电场力作用下沿着直线由A→C运动的速度越来越小，B为线段AC的中点，则下列说法正确的是( )A．电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越小B．电子沿AC方向运动时它具有的电势能越来越大C．电势差U AB＝U BCD．电势φA<φB<φC答案：B解析：该电场为负点电荷产生的电场，电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越大，选项A错误；根据电子只在电场力作用下沿直线由A→C运动时的速度越来越小，它具有的电势能越来越大，选项B正确；由于电场为非匀强电场，由U＝Ed可以定性判断电势差U AB<U BC，选项C错误；电势φA>φB>φC，选项D错误．2．如图所示，真空中两等量异种点电荷Q1、Q2固定在x轴上，其中Q1带正电．三角形acd为等腰三角形，cd边与x轴垂直且与x 轴相交于b点，则下列说法正确的是( )A．a点电势高于b点电势B．a点电场强度小于b点电场强度C．将电子从a点移动到c点，电场力做正功D．将电子从d点移动到b点，电势能不变答案：C解析：真空中两等量异种点电荷Q1、Q2固定在x轴上，故ab连线上电场线从b指向a，沿着电场线电势降低，故b点的电势大于a 点电势，故A错误；a点离电荷近，电场线密集，所以a点的电场强度大于b的电场强度，故B错误；将电子从a点移到c点，电场力向右，所以电场力做正功，故C正确；将电子从d点移动到b点，电场力做负功，电势能增加，故D错误．3．两等量正点电荷相距一定距离，它们连线的中点为O.一带负电的粒子(不考虑重力)由静止开始，从连线的中垂线上P点运动到O点．此运动过程中，关于粒子的说法，正确的是( )A．电势能逐渐增加B．电势能先变大后变小，最后为零C．先做加速运动，后做减速运动D．始终做加速运动，到达O点时加速度为零答案：D解析：等量同种电荷分布如图所示，在中垂线O点上方，电场线竖直向上，即电场方向竖直向上，所以负电荷受到竖直向下的电场力，故做加速运动，电场力始终做正功，电势能始终减小，动能一直增大，O点电场强度为零，所以加速度为零，D正确．4．(多选)下列关于电势差的说法中正确的是( )A．在图中，若AB＝BC，则U AB>U BCB．在图中，若AB＝BC，则U AB＝U BCC．在图中，若AB＝BC，则U AB<U BCD．在匀强电场中，与电场垂直的方向上任意两点间的电势差为零答案：AD解析：由电场线的疏密可知，A、B之间比B、C之间的平均电场强度大，由U＝E d可知，若AB＝BC时，U AB>U BC，A对，B、C错．等势面与电场线始终相互垂直，故D对．5．如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0 V，点A处的电势为6 V，点B处的电势为3 V，则电场强度的大小为( )A．200 V/mB．200 3 V/mC．100 V/mD．100 3 V/m答案：A解析：设OA 中点为C ，由U AC AC ＝U CO CO可得C 点的电势φC ＝3 V ，φC ＝φB ，即B 、C 在同一等势面上，如图，由电场线与等势面的关系和几何关系知：d ＝1.5 cm.则E ＝U d ＝31.5×10－2V/m ＝200 V/m ，A 正确． 6．(多选)如图所示，正方形ABCD 的四个顶点各固定一个点电荷，所带电荷量分别为＋q 、－q 、＋q 、－q ，E 、F 、O 分别为AB 、BC 及AC 的中点．下列说法正确的是( )A ．E 点电势低于F 点电势B ．F 点电势等于E 点电势C ．E 点电场强度与F 点电场强度相同D ．F 点电场强度大于O 点电场强度答案：BD解析：根据对称性可知，E 、F 两点电势相等，则A 项错误，B 项正确．根据对称性及场强的叠加原理可知，E 点和F 点电场强度大小相等而方向不同，O 点的电场强度为零，F 点的电场强度大于零，则C项错误，D项正确．7．如图所示，竖直实线表示某匀强电场中的一簇等势面，具有一定初速度的带电小球在电场中从A到B做直线运动(如图中虚线所示)．小球只受电场力和重力，则该带电小球A运动到B的过程中( )A．做匀速直线运动B．机械能守恒C．机械能逐渐增大，电势能逐渐减小D．机械能逐渐减小，电势能逐渐增大答案：D解析：匀强电场中的等势面沿竖直方向，则电场线沿水平方向，由于带电小球在电场中做直线运动，由力和运动的关系知，小球受竖直向下的重力和水平向左的电场力，且合力方向沿虚线向下，故小球从A到B做匀减速直线运动，故A错误；小球由A运动到B的过程中，电场力做负功，小球的电势能增大，机械能减小，故D正确，B、C 错误．8．某区域的电场线分布如图所示，其中间一根电场线是直线，一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始在电场力作用下运动到A 点．取O点为坐标原点沿直线向右为x轴正方向，粒子的重力忽略不计．在O点到A点的运动过程中，下列关于粒子运动速度和加速度a 随时间t的变化、粒子的动能E k和运动径迹上的电势φ随位移x的变化图线可能正确的是( )答案：B解析：由图可知，从O到A点，电场线由疏到密，电场强度先减小后增大，方向不变，因此电荷受到的电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，v­t图象的斜率表示加速度的大小，故A错误，B 正确；沿着电场线方向电势降低，而电势与位移的图象的斜率表示电场强度，故C错误；电荷在电场力作用下做正功，导致电势能减小，则动能增加，由动能定理可得动能与位移的斜率表示电场力的大小，故D错误．9．如图所示，真空中等量同种正点电荷放置在M、N两点，在M、N的连线上有对称点a、c，M、N连线的中垂线上有对称点b、d，则下列说法正确的是( )A．正电荷＋q在c点电势能大于在a点电势能B．正电荷＋q在c点电势能小于在a点电势能C．在M、N连线的中垂线上，O点电势最高D．负电荷－q从d点静止释放，在它从d点运动到b点的过程中，加速度先减小再增大答案：C解析：由等量同种正点电荷电场分布特点可知a、c两点电势相等，正电荷＋q在a、c两点的电势能相等，A、B错误．M、N连线的中垂线上由无穷远到O点场强先变大再变小，中间某一位置场强最大，负电荷从无穷远到O点做加速度先增大后减小的加速运动，在O 点时速度最大，动能最大，电势能最小，过O点后做加速度先增大后减小的减速运动，动能减小，电势能增加，所以负电荷在M 、N 连线中垂线上的O 点电势能最小，则O 点电势最高，C 正确．由于不知在M 、N 连线的中垂线上b 、d 处的场强的具体情况，负电荷从d 到b 运动过程中加速度可能先减小再增大，也可能先增大再减小，再增大再减小，D 错误．10．(多选)如图所示，在x 轴上相距为L 的两点固定两个等量异种点电荷＋Q 、－Q ，虚线是以＋Q 所在点为圆心、L 2为半径的圆，a 、b 、c 、d 是圆上的四个点，其中a 、c 两点在x 轴上，b 、d 两点关于x 轴对称．下列判断正确的是( )A ．b 、d 两点处的电势相同B ．四个点中c 点处的电势最低C ．b 、d 两点处的电场强度相同D ．将一试探电荷＋q 沿圆周由a 点移至c 点，＋q 的电势能减小 答案：ABD解析：由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知，A 、B 正确，C 错误．四点中a 点电势最高、c 点电势最低，正电荷在电势越低处电势能越小，故D正确．11．静电场聚焦在电子显微镜和示波管中起着重要的作用．图示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线，两电子分别从a、b两点运动到c点，则( )A．聚焦电场对两电子始终做负功B．电子在a点具有的电势能比b点小C．a点处的电势比c点处的电势低D．b处的电场强度的大小比c处小答案：C解析：由图可知，电子从a点或b点运动到c点，电场力与运动方向夹角小于90°，则聚焦电场对两电子始终做正功，选项A错误；a、b两点电势相同，则电子在a点具有的电势能等于在b点的电势能，选项B错误；顺着电场线方向电势降低，则a点处的电势比c点处的电势低，选项C正确；b处的电场线比c处的密集，则b处电场强度的大小比c处大，选项D错误．12．如图所示，一匀强电场的方向平行于直角△abc所在的平面，∠a＝53°，∠c为直角，ab＝10 cm，d为ab边中点，a、b、c三点的电势分别为10 V 、－10 V 、2.8 V ，则( )A ．a 、b 、c 三点中电子在a 点电势能最大B ．匀强电场的场强为200 V/mC ．c 、d 间电势差U cd ＝－2.8 VD ．电势沿ac 方向变化得最快 答案：B解析：a 点电势最大，而电子带负电，故电子在a 点电势能最小，选项A 错误．过c 点作ab 的垂线，交点记作e ，如图，由几何关系可知，ae 长度等于ab 长度的925，根据“匀强电场中沿任何方向电势都是均匀变化”可得，φe ＝2.8 V ，同理可得，φd ＝0，所以ce 所在直线为等势面，场强方向由a 指向b ，电势沿ab 方向变化最快，电场强度E ＝U abl ab＝200 V/m ，U cd ＝φc －φd ＝2.8 V ，故B 正确，C 、D 错误．二、非选择题13． 如图所示，水平面AB 光滑，粗糙半圆轨道BC 竖直放置．圆弧半径为R ，AB 长度为4R .在AB 上方、直径BC 左侧存在水平向右、电场强度大小为E 的匀强电场．一电荷量为＋q 、质量为m 的小球自A 点由静止释放，经过B 点后，沿半圆轨道运动到C 点．在C 点，小球对轨道的压力大小为mg ，已知E ＝mgq，水平面和半圆轨道均绝缘．求：(1)小球运动到B 点时的速度大小； (2)小球运动到C 点时的速度大小；(3)小球从B 点运动到C 点过程中克服阻力做的功．解析：(1)小球从A 到B ，根据动能定理qE ·4R ＝12mv 2B －0；又E＝mgq得v B ＝8gR ； (2)小球运动到C 点，根据牛顿第二定律2mg ＝m v 2CR，得v C ＝2gR ；(3)小球从B 运动到C 点的过程，根据动能定理W f －2mgR ＝12mv 2C －12mv 2B ；解得W f ＝－mgR ； 所以克服阻力的功为mgR . 答案：(1)8gR (2)2gR (3)mgR14、如图所示,AB 是半径为R 的圆的一条直径,O 点为圆心.该圆处于匀强电场中,电场强度方向平行圆所在平面.现在有大量的质量为m 、带正电的粒子,电荷量为q,从A 点以大小为v 0的速度沿不同方向射入电场,这些粒子会经过圆上不同点,在这些点中到达C 点的粒子动能最大,并变为初动能的两倍.已知∠BAC=30°,若不计重力和空气阻力,试求:(1)电场强度的大小和方向;(2)若A 点电势为零,则到达B 点的粒子,在通过B 点时的电势能E p . 解析:(1)因为到达C 点粒子动能最大,表明A 与C 之间的电势差将大于A 与圆上其他任何点之间的电势差,因此过C 点作圆的切线将是该匀强电场的一个等势线,则该匀强电场沿OC 方向,由A 到C 过程由动能定理得m-m=Eq解得E=.(2)由几何知识知AB所在等势面间最短距离为d=2R·cos 60°=R则粒子由A到B过程电场力做功W=Eq·d=EqR=,由于电场力做正功,且在A点处电势能为零,表明在B点电势能为E p=-.答案:(1)沿OC方向(2)-15.有一带负电的小球,其带电荷量q=-2×10-4 C,如图所示,开始时静止在电场强度为E=2×103 V/m的匀强电场中的P点,靠近极板B有一挡板S,小球与挡板S的距离h=4 cm,与A板的距离H=36 cm,小球的重力忽略不计,在电场力作用下小球向左运动,与挡板S相碰后电荷量减少到碰前的k倍,已知k=,碰撞过程中小球的机械能没有损失.(1)设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零,则小球开始在P点时的电势能为多少?(2)小球第一次被弹回到达最右端时距S板的距离为多少?(3)小球从P点出发到第一次到达最右端的过程中,电场力对小球做了多少功?解析:(1)SP间的电势差U SP=ϕS-ϕP=Eh=2×103×0.04 V=80 V,因ϕS=0,所以ϕP=-80 V所以小球在P点时的电势能E p=qϕP=-2×10-4×(-80)J=0.016 J.(2)设小球与S碰撞时速度大小为v,小球第一次从P到S有-qEh=mv2, 设小球第一次被弹回至最右端距S板的距离为h1,有(-kq)Eh1=mv2所以h1=h≈4.6 cm.(3)由动能定理知小球从P点出发到碰撞前有W1=mv2碰撞后至到达最右端有W2=0-mv2则电场力做的总功W=W1+W2=0或:整个过程只有电场力做功,由动能定理得W电=0-0,表明电场力做的总功为零.答案:(1)0.016 J(2)4.6 cm(3)0。

第1讲 电场力的性质主干梳理 对点激活知识点 电荷守恒 点电荷 Ⅰ库仑定律 Ⅱ1.元电荷、点电荷(1)元电荷：e ＝□011.6×10－19 C ，最小的电荷量，所有带电体的电荷量都是元电荷的□02整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。

电子的电荷量q ＝－1.6×10－19C 。

(2)点电荷：忽略带电体的□03大小、形状及电荷分布状况的理想化模型。

(3)比荷：带电粒子的□04电荷量与其质量之比。

2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不会创生，也不会消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的□05总量保持不变。

(2)起电方法：□06摩擦起电、□07感应起电、□08接触起电。

(3)带电实质：物体带电的实质是□09得失电子。

(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷；若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分。

3．库仑定律(1)内容：□10真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的□11电荷量的乘积成正比，与它们的□12距离的二次方成反比，作用力的方向在□13它们的连线上。

(2)表达式：□14F ＝k q 1q 2r2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫静电力常量。

(3)适用条件：真空中静止的□15点电荷。

①在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式。

②当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷。

③两个带电体间的距离r →0时，不能再视为点电荷，也不遵循库仑定律，它们之间的库仑力不能认为趋于无穷大。

(4)库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，且□16同号电荷相互排斥；□17异号电荷相互吸引。

知识点 静电场 Ⅰ电场强度、点电荷的场强 Ⅱ1．电场(1)定义：存在于□01电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。

电场力的性质一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）1．在如图所示的电场中，各点电荷带电量大小都是Q ，甲图中的A ，B 为对称点，乙、丙两图的点电荷间距都为L ，虚线是两侧点电荷的中垂线，两点电荷连线上的O 、C 和O 、D 间距也是L ，正确的是（ ）A ．图甲中A ，B 两点电场强度相同 B ．O 点的电场强度大小，图乙等于图丙C ．从O 点沿虚线向上的电场强度，乙图变大，丙图变小D ．图乙、丙的电场强度大小，C 点大于D 点2．如图1所示，半径为R 的均匀带电圆形平板，单位面积带电量为σ，其轴线上任意一点P （坐标为x ）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：221/22[1]()xE k R x πσ=-+，方向沿x 轴。

现考虑单位面积带电量为0σ的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r 的圆板，如图2所示。

则圆孔轴线上任意一点Q （坐标为x ）的电场强度为（ ）A ．0221/22()x k r x πσ+ B ．0221/22()r k r x πσ+ C ．02xk rπσ D ．02rk xπσ 3．如图，M 、N 和P 是以MN 为直径的半圆弧上的三点，O 点为半圆弧的圆心，60MOP ∠=︒。

电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M 、N 两点，这时O 点电场强度的大小为E 1；若将N 点处的点电荷移至P 点，则O 点的场强大小变为E 2。

E 1与E 2之比为（ ）A．1：2 B．2：1 C．2:3D．4:34．如图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负点电荷q（不计重力），由静止释放后，下列说法中正确的是（）A．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零B．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达到最大值C．点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大D．点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大5．如图所示是某电场中的电场线，在该电场中有A、B两点，下列结论正确的是（）A．A点的场强比B点的场强大B．A点的场强方向与B点的场强方向相同C ．将同一点电荷分别放在A 、B 两点，在A 点受到的电场力小于B 点受到的电场力D ．因为A 、B 两点没有电场线通过，所以电荷放在这两点不会受电场力作用6．如图所示，正电荷q 均匀分布在半球面ACB 上，球面半径为R ，'CO 为通过半球面顶点C 和球心O 的轴线。

电场力的性质练习题1．在点电荷Q 形成的电场中的某点P ，放一电荷量为q 的检验电荷，q 受到的电场力为F .如果将q 移走，那么P 点的电场强度大小为( ) A.F q B.FQC ．qFD ．0 2．如图1所示，在x 轴坐标为＋1的点上固定一个电荷量为4Q 的正点电荷，坐标原点O处固定一个电荷量为Q 的负点电荷，那么在x 坐标轴上，电场强度方向沿x 轴负方向的点所在区域应是( )图1A ．(0,1)B ．(－1,0)C ．(－∞，－1)D ．(1，＋∞)3．如图2所示，为某一点电荷所形成电场中的一簇电场线，a 、b 、c 三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O 点射入电场后的运动轨迹，其中b 虚线为一圆弧，AB 的长度等于BC 的长度，且三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力，则以下说法正确的是( )图2A ．a 一定是正粒子的运动轨迹，b 和c 一定是负粒子的运动轨迹B ．由于AB 的长度等于BC 的长度，故U AB ＝U BCC ．a 虚线对应的粒子的加速度越来越小，c 虚线对应的粒子的加速度越来越大，b 虚线对应的粒子的加速度大小不变D ．b 虚线对应的粒子的质量大于c 虚线对应的粒子的质量4．在如图3所示的四种电场中，分别标记有a 、b 两点．其中a 、b 两点电场强度大小相等、方向相反的是( )图3A．甲图中与点电荷等距的a、b两点B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D．丁图中非匀强电场中的a、b两点5．如图4所示，以O为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f.等量正、负点电荷分别放置在a、d两处时，在圆心O处产生的电场强度大小为E0.现改变a处点电荷的位置，使O点的电场强度改变，下列叙述正确的是()图4A．移至c处，O处的电场强度大小不变，方向沿OeB．移到b处，O处的电场强度大小减半，方向沿OdC．移至e处，O处的电场强度大小减半，方向沿OcD．移至f处，O处的电场强度大小不变，方向沿Oe6．如图5所示，质量为m的带负电的小物块置于倾角为37°的绝缘光滑斜面上，当整个装置处于竖直向下的匀强电场中时，小物块恰好静止在斜面上．现将电场方向突然改为水平向右，而场强大小不变，则()图5A．小物块仍静止B．小物块将沿斜面加速上滑C．小物块将沿斜面加速下滑D．小物块将脱离斜面运动7．两带电荷量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的图是()8．如图6所示，真空中Ox 坐标轴上的某点有一个点电荷Q ，坐标轴上A 、B 两点的坐标分别为0.2 m 和0.7 m ．在A 点放一个带正电的试探电荷，在B 点放一个带负电的试探电荷，A 、B 两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x 轴正方向相同，电场力的大小F 跟试探电荷电荷量q 的关系分别如图中直线a 、b 所示．下列说法正确的是( )图6A ．B 点的电场强度的大小为0.25 N/C B ．A 点的电场强度的方向沿x 轴负方向 C ．点电荷Q 是正电荷D ．点电荷Q 的位置坐标为0.3 m9．如图7所示，A 、B 、C 三个小球(可视为质点)的质量分别为m 、2m 、3m ，B 小球带负电，电荷量为q ，A 、C 两小球不带电(不考虑小球间的电荷感应)，不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O 点，三个小球均处于竖直向上的匀强电场中，电场强度大小为E .则以下说法正确的是( )图7A ．静止时，A 、B 两小球间细线的拉力为5mg ＋qE B ．静止时，A 、B 两小球间细线的拉力为5mg －qEC ．剪断O 点与A 小球间细线瞬间，A 、B 两小球间细线的拉力为13qED ．剪断O 点与A 小球间细线瞬间，A 、B 两小球间细线的拉力为16qE10．如图8所示，M 、N 是两块竖直放置的带电平行板，板内有水平向左的匀强电场，PQ是光滑绝缘的水平滑槽，滑槽从N 板中间穿入电场．a 、b 为两个带等量正电荷的相同小球，两球之间用绝缘水平轻杆固连，轻杆长为两板间距的13，杆长远大于球的半径，开始时从外面用绝缘轻绳拉着b 球使a 球靠近M 板但不接触．现对轻绳施以沿杆方向的水平恒力拉着b 球和a 球由静止向右运动，当b 球刚从小孔离开电场时，撤去拉力，之后a 球也恰好能离开电场．求运动过程中b 球离开电场前和离开电场后(a 球还在电场中)轻杆中的弹力之比．不计两球间库仑力，球可视为点电荷．图811．两个带电小球A 和B ，质量分别为m 1、m 2，带有同种电荷，带电荷量分别为q 1、q 2.A 、B 两球均放在光滑绝缘的水平板上，A 球固定，B 球被质量为m 3的绝缘挡板P 挡住静止，A 、B 两球相距为d ，如图9所示．某时刻起挡板P 在向右的水平力F 作用下开始向右做匀加速直线运动，加速度大小为a ，经过一段时间带电小球B 与挡板P 分离，在此过程中力F 对挡板做功W .求：图9(1)力F 的最大值和最小值； (2)带电小球B 与挡板分离时的速度．电场力的性质答案1．在点电荷Q 形成的电场中的某点P ，放一电荷量为q 的检验电荷，q 受到的电场力为F .如果将q 移走，那么P 点的电场强度大小为( ) A.F q B.FQ C ．qF D ．0 答案 A解析 电场中的电场强度是由电场本身决定的，与有无检验电荷无关，因此E ＝F q 不变，选项A 正确．2．如图1所示，在x 轴坐标为＋1的点上固定一个电荷量为4Q 的正点电荷，坐标原点O处固定一个电荷量为Q 的负点电荷，那么在x 坐标轴上，电场强度方向沿x 轴负方向的点所在区域应是( )图1A ．(0,1)B ．(－1,0)C ．(－∞，－1)D ．(1，＋∞) 答案 AC解析 在区域(0,1)中4Q 和－Q 的电场的电场强度方向都向左，合场强仍向左，A 对；设在－Q 左侧距－Q 为x 处场强为零，由k Q x 2＝k 4Q(1＋x )2得x ＝1，所以区域(－∞，－1)内合场强向左，C 对．3．如图2所示，为某一点电荷所形成电场中的一簇电场线，a 、b 、c 三条虚线为三个带电粒子以相同的速度从O 点射入电场后的运动轨迹，其中b 虚线为一圆弧，AB 的长度等于BC 的长度，且三个粒子的电荷量大小相等，不计粒子重力，则以下说法正确的是( )图2A ．a 一定是正粒子的运动轨迹，b 和c 一定是负粒子的运动轨迹B ．由于AB 的长度等于BC 的长度，故U AB ＝U BCC ．a 虚线对应的粒子的加速度越来越小，c 虚线对应的粒子的加速度越来越大，b 虚线对应的粒子的加速度大小不变D ．b 虚线对应的粒子的质量大于c 虚线对应的粒子的质量 答案 CD解析 由于电场线没有明确方向，因此无法确定三个带电粒子的电性；由于该电场不是匀强电场，虽然AB 的长度等于BC 的长度，但AB 段与BC 段对应的电场强度的变化量不等，由点电荷电场等差等势面的分布特点，不难判断U AB <U BC ；根据电场线的疏密程度可知，a 虚线对应的粒子的加速度越来越小，c 虚线对应的粒子的加速度越来越大，b 虚线对应的粒子的加速度大小不变，故C 选项正确；由于b 虚线对应的带电粒子所做的运动为匀速圆周运动，而c 虚线对应的粒子在不断地向场源电荷运动，b 虚线对应的带电粒子Eq ＝m b v 2r ，而c 虚线对应的带电粒子满足关系式Eq >m c v 2r ，即m b >m c ，故D选项正确．4．在如图3所示的四种电场中，分别标记有a 、b 两点．其中a 、b 两点电场强度大小相等、方向相反的是( )图3A ．甲图中与点电荷等距的a 、b 两点B ．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点C ．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点D ．丁图中非匀强电场中的a 、b 两点 答案 C解析 甲图中与点电荷等距的a 、b 两点，场强大小相同，方向不相反，选项A 错误；对乙图，根据电场线的疏密及对称性可判断，a 、b 两点的场强大小相等、方向相同，选项B 错误；丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a 、b 两点，场强大小相同，方向相反，选项C 正确；对丁图，根据电场线的疏密可判断，b 点的场强大于a 点的场强，选项D 错误．5．如图4所示，以O 为圆心的圆周上有六个等分点a 、b 、c 、d 、e 、f .等量正、负点电荷分别放置在a 、d 两处时，在圆心O 处产生的电场强度大小为E 0.现改变a 处点电荷的位置，使O 点的电场强度改变，下列叙述正确的是( )图4A ．移至c 处，O 处的电场强度大小不变，方向沿OeB ．移到b 处，O 处的电场强度大小减半，方向沿OdC ．移至e 处，O 处的电场强度大小减半，方向沿OcD ．移至f 处，O 处的电场强度大小不变，方向沿Oe 答案 C解析 设正、负点电荷各自在圆心处产生的场强大小为E ，当两电荷分别在a 、d 两点时场强叠加，大小为E 0＝2E ；a 处点电荷移至c 处，由平行四边形定则可求合场强大小为E 1＝E ＝12E 0，方向沿Oe ，A 错误；a 处点电荷移至b 处，由平行四边形定则可求合场强大小为E 2＝3E ＝32E 0，方向沿∠eOd 的角平分线，B 错误；a 处点电荷移至e 处，由平行四边形定则可求合场强大小为E 3＝E ＝12E 0，方向沿Oc ，C 正确；a 处点电荷移至f 处，由平行四边形定则可求合场强大小为E 4＝3E ＝32E 0，方向沿∠cOd 的角平分线，D 错误．6．如图5所示，质量为m 的带负电的小物块置于倾角为37°的绝缘光滑斜面上，当整个装置处于竖直向下的匀强电场中时，小物块恰好静止在斜面上．现将电场方向突然改为水平向右，而场强大小不变，则( )图5A ．小物块仍静止B ．小物块将沿斜面加速上滑C ．小物块将沿斜面加速下滑D ．小物块将脱离斜面运动 答案 C解析 小物块恰好静止时电场力等于重力，即F电＝mg .当把电场方向突然改为水平向右时小物块受到的电场力方向变为水平向左，把电场力和重力分解到沿斜面和垂直斜面的两个方向上：在垂直斜面方向上有F 电sin 37°＋F N ＝mg cos 37°，在沿斜面方向上有 F 电cos 37°＋mg sin 37°＝ma ，故小物块将沿斜面加速下滑．7．两带电荷量分别为q 和－q 的点电荷放在x 轴上，相距为L ，能正确反映两电荷连线上场强大小E 与x 关系的图是( )答案 A解析 越靠近两电荷的地方场强越大，两等量异种点电荷连线的中点处场强最小，但不是零，B 、D 错；两电荷的电荷量大小相等，场强大小关于中点对称分布，C 错，应选A.8．如图6所示，真空中Ox 坐标轴上的某点有一个点电荷Q ，坐标轴上A 、B 两点的坐标分别为0.2 m 和0.7 m ．在A 点放一个带正电的试探电荷，在B 点放一个带负电的试探电荷，A 、B 两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x 轴正方向相同，电场力的大小F 跟试探电荷电荷量q 的关系分别如图中直线a 、b 所示．下列说法正确的是( )图6A ．B 点的电场强度的大小为0.25 N/C B ．A 点的电场强度的方向沿x 轴负方向 C ．点电荷Q 是正电荷D ．点电荷Q 的位置坐标为0.3 m 答案 D解析 由两试探电荷受力情况可知，点电荷Q 为负电荷，且放置于A 、B 两点之间某位置，故选项B 、C 均错误；设Q 与A 点之间的距离为l ，则点电荷在A 点产生的场强E A ＝k Q l 2＝F a q a ＝4×10－41×10－9 N/C ＝4×105 N/C ，同理可得，点电荷在B 点产生的场强为E B ＝k Q (0.5－l )2＝F b q b ＝1×10－44×10－9 N/C ＝0.25×105 N/C ，解得l ＝0.1 m ，所以点电荷Q 的位置坐标为x Q ＝x A ＋l ＝0.2 m ＋0.1 m ＝0.3 m ，故选项A 错误，选项D 正确．9．如图7所示，A 、B 、C 三个小球(可视为质点)的质量分别为m 、2m 、3m ，B 小球带负电，电荷量为q ，A 、C 两小球不带电(不考虑小球间的电荷感应)，不可伸长的绝缘细线将三个小球连接起来悬挂在O 点，三个小球均处于竖直向上的匀强电场中，电场强度大小为E .则以下说法正确的是( )图7A ．静止时，A 、B 两小球间细线的拉力为5mg ＋qE B ．静止时，A 、B 两小球间细线的拉力为5mg －qEC ．剪断O 点与A 小球间细线瞬间，A 、B 两小球间细线的拉力为13qED ．剪断O 点与A 小球间细线瞬间，A 、B 两小球间细线的拉力为16qE答案 AC解析 本题考查力的瞬时作用效果和电场力的问题．静止时由受力分析可知A 、B 两小球间细线的拉力为F ＝5mg ＋qE ，故A 正确，B 错误；O 点与A 小球间细线剪断的瞬间，由于B 小球受到向下的电场力，故A 、B 两小球的加速度大于C 小球的加速度，B 、C 两小球间细线将处于松驰状态，故以A 、B 两小球为研究对象有：3mg ＋qE ＝3ma ，以A 小球为研究对象有：mg ＋F ′＝ma ，解得：F ′＝13qE ，故C 正确，D 错误．10．如图8所示，M 、N 是两块竖直放置的带电平行板，板内有水平向左的匀强电场，PQ是光滑绝缘的水平滑槽，滑槽从N 板中间穿入电场．a 、b 为两个带等量正电荷的相同小球，两球之间用绝缘水平轻杆固连，轻杆长为两板间距的13，杆长远大于球的半径，开始时从外面用绝缘轻绳拉着b 球使a 球靠近M 板但不接触．现对轻绳施以沿杆方向的水平恒力拉着b 球和a 球由静止向右运动，当b 球刚从小孔离开电场时，撤去拉力，之后a 球也恰好能离开电场．求运动过程中b 球离开电场前和离开电场后(a 球还在电场中)轻杆中的弹力之比．不计两球间库仑力，球可视为点电荷．图8答案 52解析 设轻杆长为l ，两球质量各为m ，所受电场力均为F ，b 球刚离开电场时速度为v ，两球加速时加速度大小为a 1，减速时加速度大小为a 2，b 球离开电场前杆弹力大小为F 1，离开电场后弹力大小为F 2. 对a 球：F 1－F ＝ma 1① 对b 球：F 2＝ma 2② 对整体：F ＝2ma 2③ 加速过程：v 2＝2a 1·2l ④ 减速过程：v 2＝2a 2l ⑤ 联立以上各式，解得：F 1F 2＝52.11．两个带电小球A 和B ，质量分别为m 1、m 2，带有同种电荷，带电荷量分别为q 1、q 2.A 、B 两球均放在光滑绝缘的水平板上，A 球固定，B 球被质量为m 3的绝缘挡板P 挡住静止，A 、B 两球相距为d ，如图9所示．某时刻起挡板P 在向右的水平力F 作用下开始向右做匀加速直线运动，加速度大小为a ，经过一段时间带电小球B 与挡板P 分离，在此过程中力F 对挡板做功W .求：图9(1)力F 的最大值和最小值； (2)带电小球B 与挡板分离时的速度． 答案 (1)m 3a (m 3＋m 2)a －k q 1q 2d 2(2)2a (kq 1q 2m 2a－d ) 解析 (1)开始运动时力F 最小，以B 球和挡板整体为研究对象，由牛顿第二定律得： F 1＋k q 1q 2d2＝(m 3＋m 2)a解得最小力为：F 1＝(m 3＋m 2)a －k q 1q 2d2B 球与挡板分离后力F 最大，以挡板为研究对象，由牛顿第二定律解得最大力为：F 2＝m 3a(2)B 球与挡板分离时，其与a 球的距离为r ，以B 球为研究对象，由牛顿第二定律得：k q 1q 2r2＝m 2a ① B 球匀加速直线运动的位移为：x ＝r －d ②由运动学公式得：v2＝2ax③由①②③联立解得带电小球B与挡板分离时的速度为：v＝2a(kq1q2m2a－d)第11 页共11 页。