(全国通用)2019版高考物理一轮复习备考精炼: 第七章 静电场 微专题51 电荷守恒定律 库仑定律
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第七章静电场章末综合测试(七)(时间:60分钟 分数:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,第1〜5题只有 一项符合题目要求,第6〜8题有多项符合题目要求.全部选对的得6分, 3分,有选错的得0分)1•四个等量异种电荷,分别放在正方形的四个顶点处,A. B 、C. D 为正方形四个边的中点,0为正方形的中心,下列说法中正确的是()A. 0点电场强度为零B. A. B 、C 、〃四个点的电场强度相同C. 将一带负电的试探电荷从〃点匀速移动到〃点,电场力做功为零D. 将一带负电的试探电荷从力点匀速移动到C 点,其电势能减小解析:C 根据点电荷电场强度公式和场强叠加原理,0点电场强度不为零,方向由0 指向Q ,八错误.根据对称性,A. C 两点电场强度相同,B 、〃两点电场强度相同,而久〃 两点电场强度不相同,B 错误,由対称性可知,〃两点等电势,将一带负电的试探电荷从 〃点匀速移动到〃点,电场力做功为零,C 正确,图屮弭点电势高于C 点,将一带负电的试 探电荷从月点匀速移动到Q 点,其电势能增大,D 错误. 2. 如图所示,一圆环上均匀分布着负电荷,*轴垂直于环面且过圆心。
下列关于/轴上的电场强度和电势的说法正确的是()A.从0点沿/轴正方向,电场强度先增大后减小,电势一直降低C. 0点的电场强度为零,电势最低D. 0点的电场强度不为冬,电豹最高解析:C 根据对称性得出,在。
点放一试探电荷,所受圆环上均匀分布的负电荷的库 仑力为零,根据电场强度定义可知0点电场强度为零.沿/轴无限远处电场强度为零,从0 点沿x 轴正方向,电场强度先增大后减小.沿“轴无限远处,若设电势为零,逆着x 轴方向 向0点移动一个带正电的试探电荷,电场力做正功,电势能减小.根据电势的定义可知0 点的电势能最小,电势最低,所以从0点沿/轴正方向,电势一直升高,Ax B 、D 错误,C正确.3. 如图所示虚线表示某电场的等毎面.一带电粒子仅在电场力作 用下由力运动到〃的径迹如图中实线所示•粒子在力点的加速度为②、 动能为&,电势能为尽;在〃点的加速度为勿、动能为底〃,电势能 为廊几则下列结论正确的是()1 1 1 1 1 1 1 1 1 0选对但不全的得 B.从0点沿x 轴正方向,电场强度先增大后减小,电势先降低后升高 I IC. aKafhD. a.A 旳,ZiXiS/?解析:C 根据等电势差等势面稀疏处电场强度小,密处电场强度大,对知/处电场强 度小于〃处.由电场力公式和牛顿第二定律可得力=〃扫,rh 此可知朋亦根据等势面分布和 电场线垂直于等势面可知,电场线方向垂直等势面指向圆心.根据带电粒子仅在电场力作用 下由畀运动到〃的径迹可知,带电粒子所受电场力方向与电场线方向相反,带电粒子带负电 荷.带电粒子仅在电场力作用下由力运动到氏克服电场力做功,电势能增加,动能减小, 区』〉区”,Ep.^Epih C 正确.4. 一带电粒子在电场屮仅受静电力作用, 动.取该直线为x 轴,起始点0为坐标原点, 系如右图所示.下列图象中合理的是()△ F= _qE ・ Ax,即二二=一g 仅氏一x 图线斜率的绝对值表示电场力, A x故由图线可知农逐渐减小,八错误.因粒子仅受电场力作用,由於'= A R〃扫||J 知曰也逐渐减小,D 正确;再rh 动能定理有 ' 区=qE • △从即 一 = qE, E^-x 图线的斜率也表示电场力,Ax 图线应是一条斜率逐渐减小的曲线,B 错误.由 v=2ax 有7=寸扃2可知L —x 图线应是一条曲线,故C 错误. 5. 如图所示,初为均匀带有电荷量为+0的细棒,C 为M 棒附近的一点,仿垂直于AB. AB 棒上电荷形成的电场屮Q 点的电势为 机,。
(全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第七章静电场课时达标19 电场力的性质编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((全国通用版)2019版高考物理大一轮复习第七章静电场课时达标19 电场力的性质)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第19讲电场力的性质[解密考纲]主要考查库仑定律、电场强度的理解和电场叠加的计算、电场线的理解和应用.1.(多选)如图所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电量为+Q的小球P,带电量分别为-q和+2q的小球M和N,由绝缘细杆相连,静止在桌面上,P与M相距L,P、M和N视为点电荷,下列说法正确的是(BD)A.M与N的距离大于LB.P、M和N在同一直线上C.在P产生的电场中,M、N处的电势相同D.M、N及细杆组成的系统所受合外力为零解析M、N处于静止状态,则M、N和杆组成的系统所受合外力为0,则F PM=F PN,即k错误!=k错误!,则有x=错误!L,那么M、N间距离为(错误!-1)L,故选项A错误,选项D正确;由于M、N静止不动,P对M和对N的力应该在一条直线上,故选项B正确;在P产生电场中,M处电势较高,故选项C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金属极板中间,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,选项A错误;乒乓球被扰动后,如果向右摆动会被吸到右板上,选项B错误;乒乓球共受到悬线的拉力,重力和电场力的作用,选项C项错误;用绝缘棒将乒乓球拨到右极板接触,乒乓球会带上正电,受到右板的排斥,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,选项D正确.3.(2018·福建厦门模拟)已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示,半径为R的球体上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在过球心O的直线上有A、B两个点,O和B、B和A间的距离均为R.现以OB为直径在球内挖一球形空腔,若静电力常量为k,球的体积公式为V=错误!πr3,则A点处场强的大小为( B)A.错误!B.错误!C.7kQ32R2D.错误!解析由题意知,半径为R的均匀带电体在A点产生的场强E整=错误!=错误!.挖出的小球半径为错误!,因为电荷均匀分布,其带电荷量Q′=错误!Q=错误!.则其在A点产生的场强E挖=错误!=错误!=错误!。
基础课3电容器带电粒子在电场中的运动知识排查常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系1.常见电容器(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
(2)带电荷量:一个极板所带电荷量的绝对值。
(3)电容器的充、放电充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能。
放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能。
2.电容(1)定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。
(2)定义式:C=QU。
(3)物理意义:表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。
(4)单位:法拉(F)1 F=106μF=1012 pF3.平行板电容器(1)影响因素:平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比,与电介质的相对介电常数成正比,与极板间距离成反比。
(2)决定式:C=εr S4πkd,k为静电力常量。
带电粒子在匀强电场中的运动1.做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合=0,粒子或静止,或做匀速直线运动。
(2)粒子所受合外力F合≠0,且与初速度方向在同一条直线上,带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。
2.分析方法(1)用动力学观点分析,(2)用功能观点分析。
3.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)条件:以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场,仅受电场力。
(2)运动性质:类平抛运动。
(3)处理方法:运动的分解。
①沿初速度方向:做匀速直线运动。
②沿电场方向:做初速度为零的匀加速直线运动。
示波管的构造(1)电子枪,(2)偏转极板,(3)荧光屏。
(如图1所示)图1小题速练1.思考判断(1)放电后的电容器电荷量为零,电容也为零。
()(2)一个电容器的电荷量增加1.0×10-6 C时,两板间电压升高10 V,则电容器的电容C=1.0×10-7 F。
()(3)带电粒子在匀强电场中可以做匀加速直线运动。
()答案(1)×(2)√(3)√2.[人教版选修3-1·P32·T1改编](多选)如图2所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U,电容器已带电,则下列判断正确的是()图2A.增大两极板间的距离,指针张角变大B.将A板稍微上移,静电计指针张角变大C.若将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角变大D.若减小两板间的距离,则静电计指针张角变小解析电势差U变大(小),指针张角变大(小)。
(新课标)2019届高考物理一轮复习第7章静电场章末过关检测(七)编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((新课标)2019届高考物理一轮复习第7章静电场章末过关检测(七))的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第7章静电场章末过关检测(七)(建议用时:60分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确)1.某点电荷和金属圆环间的电场线分布如图所示.下列说法正确的是()A.a点的电势高于b点的电势B.若将一正试探电荷由a点移到b点,电场力做负功C.c点的电场强度与d点的电场强度大小无法判断D.若将一正试探电荷从d点由静止释放,电荷将沿着电场线由d到c解析:选B.过a、b两点做等势面,可得a点的电势比b点的电势低,将正电荷从低电势移到高电势,电场力做负功,故A错误,B正确;电场线的疏密程度可表示电场强度,c点的电场线稀疏,d点的电场线较密,所以d点的电场强度大于c点的电场强度,C错误;电场线只表示电场强度,不表示粒子的运动轨迹,D错误.2.(2018·温州中学模拟)如图,静电喷涂时,被喷工件接正极,喷枪口接负极,它们之间形成高压电场.涂料微粒从喷枪口喷出后,只在静电力作用下向工件运动,最后吸附在工件表面,图中虚线为涂料微粒的运动轨迹.下列说法正确的是( )A.涂料微粒一定带正电B.图中虚线可视为高压电场的部分电场线C.微粒做加速度先减小后增大的曲线运动D.喷射出的微粒动能不断转化为电势能解析:选C.因工件接电源的正极,可知涂料微粒一定带负电,选项A错误;因虚线为涂料微粒的运动轨迹,可知不能视为高压电场的部分电场线,选项B错误;从喷枪口看到工件的电场先减弱后增强,可知微粒做加速度先减小后增大,因电场线是曲线,故微粒做曲线运动,选项C 正确;因电场力随微粒做正功,故微粒的电势能逐渐减小,选项D错误.3。
(浙江专版)2019版高考物理一轮复习第七章静电场考点强化练19 电场能的性质编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((浙江专版)2019版高考物理一轮复习第七章静电场考点强化练19 电场能的性质)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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考点强化练19电场能的性质1。
如图所示为电场中的一条电场线,在这条直线上有a、b两点,用E a、E b表示a、b两处的电场强度大小,则()A.因为电场线从a指向b,所以E a〉E bB.因为电场线从a指向b,所以b点的电势比a点电势低C。
因为电场线是直线,所以E a=E bD。
在a点由静止释放一正的点电荷,电荷将做匀加速直线运动2.对于电场中的A、B两点,下列说法正确的是()A.公式U AB=说明两点间的电势差U AB与静电力做功W AB成正比,与移动电荷的电荷量q成反比B.A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功C.1 C的正电荷从A点移到B点,静电力做1 J的功,则这两点间的电势差为1 VD。
若电荷由A点移到B点的过程中,除受静电力外,还受其他力的作用,电荷电势能的变化就不再等于静电力所做的功3.一个带正电的质点,电荷量q=2.0×10—9 C,在静电场中由a点移到b点,在这个过程中,除电场力外,其他外力做的功为6.0×10-5 J,质点的动能增加了8.0×10—5 J,则a、b两点间电势差U ab为()A.1×104 V B。
第七章 静电场章末过关检测(七)(时间:60分钟 满分:100分)一、单项选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确)1.(2015·高考江苏卷)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”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:选C.用塑料梳子梳头发时相互摩擦,塑料梳子会带上电荷吸引纸屑,选项A 属于静电现象;带电小球移至不带电金属球附近,由于静电感应,金属球在靠近带电小球一端会感应出与带电小球异号的电荷,两者相互吸引,选项B 属于静电现象;小线圈接近通电线圈过程中,由于电磁感应现象,小线圈中产生感应电流,选项C 不属于静电现象;从干燥的地毯上走过,由于摩擦生电,当手碰到金属把手时瞬时产生较大电流,人有被电击的感觉,选项D 属于静电现象.2.空间某一静电场的电势φ在x 轴上分布如图所示,x 轴上两点B 、C 电场强度在x 方向上的分量分别是E Bx 、E Cx ,下列说法中正确的是( )A .B 、C 两点的电场强度大小E Bx <E CxB .E Bx 的方向沿x 轴正方向C .电荷在O 点受到的电场力在x 方向上的分量最大D .负电荷沿x 轴从B 移到C 的过程中,电场力先做正功,后做负功解析:选D.在B 点和C 点附近分别取很小的一段d ,由题图得,B 点段对应的电势差大于C 点段对应的电势差,将电场看做匀强电场,有E =Δφd,可见E Bx >E Cx ,A 项错误;同理可知O 点场强最小,电荷在该点受到的电场力最小,C 项错误;沿电场线方向电势降低,在O 点左侧,E Bx 的方向沿x 轴负方向,在O 点右侧,E Cx 的方向沿x 轴正方向,B 项错误,D 项正确.3.两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分别为m 1和m 2,带电荷量分别是q 1和q 2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与中垂线方向成α1角和α2角,且两球处于同一水平线上,如图所示.若α1=α2,则下述结论正确的是( )A .q 1一定等于q 2B .一定满足q 1m 1=q 2m 2C .m 1一定等于m 2D .必须同时满足q 1=q 2、m 1=m 2解析:选C.分别对两小球进行受力分析,如图所示,由平衡条件得F -F T sin α1=0,F T cos α1-m 1g =0,所以tan α1=F m 1g =kq 1q 2m 1gr 2.同理tan α2=F m 2g =kq 1q 2m 2gr 2.因为α1=α2,所以m 1=m 2. 4.(2018·浙江省名校联考)为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,如图所示,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,上下底面是金属板.当金属板连接到高压电源正负两极时,在两金属板间产生匀强电场.现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,颗粒带负电,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力.下列说法正确的是( )A .烟尘颗粒向下运动B .两金属板间电场方向向上C .烟尘颗粒在运动过程中电势能减少D .烟尘颗粒电荷量可能是电子电量的1.5倍解析:选C.由题图可知,上极板为正极,下极板为负极;则带负电的颗粒受电场力向上,故带电颗粒将向上运动,故A 错误;上极板为正极,下极板为负极,所以两金属板间电场方向向下,故B 错误;烟尘颗粒在运动过程中电场力做正功,电势能减少,故C 正确;带电体的带电量只能是元电荷的整数倍,所以烟尘颗粒电荷量不可能是电子电量的1.5倍,故D 错误.5.第七届中国(上海)国际超级电容器产业展览会于2016年8月23日至25日在上海新国际博览中心举行.如图所示为超级平行板电容器,相距为d 的两极板M 、N 分别与电压为U 的恒定电源两极连接,极板M 带正电.现有一质量为m 的带电油滴在极板中央处于静止状态,且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k ,则( )A .油滴带正电B .油滴带电荷量为mg UdC .电容器的电容为kmgd U 2D .将极板N 向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动解析:选C.带电油滴静止在两极板间,重力与电场力等大、反向,电场力竖直向上,电容器上极板与电源正极相连为正极板,两板间电场方向竖直向下,综上可知,带电油滴带负电,选项A 错误;由场强与电势差关系可知,mg =Eq =U d q ,解得q =mgd U ,选项B 错误;由题意知,电容器带电荷量Q =kq =kmgd U ,由电容的定义式知,C =Q U =kmgd U2,选项C 正确;电容器与电源保持连接,两板间电势差不变,N 板向下移动,板间距离变大,F 电=Ud q ,油滴所受电场力减小,油滴向下运动,选项D 错误.6.(2018·合肥高三质量检测)在竖直平面内有一方向斜向上且与水平方向夹角为α=30°的匀强电场,电场中有一质量为m ,电荷量为q 的带电小球,用长为L 的不可伸长的绝缘细线悬挂于O 点,如图所示.开始时小球静止在M 点,细线恰好水平.现用外力将小球拉到最低点P ,然后由静止释放,则以下判断正确的是( )A .小球再次到M 点时,速度刚好为零B .小球从P 到M 过程中,合外力对它做的功为3mgLC .小球从P 到M 过程中,其机械能增加了3mgLD .如果小球运动到M 点时,细线突然断裂,小球将做匀变速直线运动解析:选B.根据题述,开始时小球静止于M 点,细线恰好水平,由平衡条件可知,qE sin 30°=mg .小球再次到M 点时,切向加速度为零,速度最大,选项A 错误.小球从P 到M 过程中,重力做负功为W G =-mgL ,电场力qE 做正功为W F =qEL sin 30°+qEL cos 30°=(1+3)mgL ,合外力对它做的功为W =W G +W F =3mgL ,选项B 正确.由功能关系可知,电场力做功机械能增加,小球从P 到M 过程中,其机械能增加了(1+3)mgL ,选项C 错误.由于在M 点,小球所受电场力在竖直方向的分量等于重力,如果小球运动到M 点时,细线突然断裂,小球将做匀变速曲线运动,选项D 错误.二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选或不答的得0分)7.如图所示,两个相同的细圆环带有等量异种电荷,相隔一定距离同轴平行固定放置,O 1、O 2分别为两环圆心,一带正电的粒子从很远处沿水平轴线飞来并顺次穿过两环.若粒子只受电场力作用,则在粒子运动过程中( )A .在O 1点粒子的加速度方向向左B .从O 1到O 2的过程,粒子电势能一直增大C .轴线上O 1点右侧存在一点,粒子在该点动能最小D .轴线上O 1点右侧、O 2点左侧都存在合场强为零的点,且它们关于O 1、O 2连线中点对称解析:选ACD.在O 1点时,右环上电荷由于关于O 1对称,所以其在O 1产生的电场强度为0,而-Q 各点在O 1产生的场强水平向左,故+q 在O 1点所受电场力方向向左,故加速度的方向水平向左,故A 正确.在+q 从O 1向O 2运动的过程中+Q 对+q 的电场力向左,-Q 对+q 的作用力方向也向左,故电场力对+q 始终做正功,故+q 的电势能一直减小,故B 错误.根据E =kQ r2可知在O 1右侧+Q 产生的场强先增大后减小且一直减小到0,而-Q 的场强大多数情况下小于+Q 产生的电场但场强却不会为0,故合场强为0的位置应该在O 1的右侧,而在合力为0之前合外力做负功,动能持续减小,之后合力做正功,动能增大,故动能最小的点在O 1的右侧,故C 正确.同理O 2的左侧也有场强为0的位置,而O 1和O 2之间场强始终大于0,由于两个电荷的电荷量相同,故电场关于O 1、O 2的连线对称,故D 正确.8.将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d 、U 、E 和Q 表示.下列说法正确的是( )A .保持U 不变,将d 变为原来的两倍,则E 变为原来的一半B .保持E 不变,将d 变为原来的一半,则U 变为原来的两倍C .保持d 不变,将Q 变为原来的两倍,则U 变为原来的一半D .保持d 不变,将Q 变为原来的一半,则E 变为原来的一半解析:选AD.E =U d ,保持U 不变,将d 变为原来的两倍,E 变为原来的一半,A 对;保持E 不变,将d 变为原来的一半,则U 变为原来的一半,B 错;C =Q U ,C =εr S 4πkd,保持d 不变,C 不变,Q 加倍,U 加倍,C 错;E =U d =QCd =Q εr S 4πkd ·d =Q εr S 4πk,将Q 变为原来的一半,则E 变为原来的一半,D 对.9.某老师用图示装置探究库仑力与电荷量的关系.A 、B 是可视为点电荷的两带电小球,用绝缘细线将A 悬挂,实验中在改变电荷量时,移动B 并保持A 、B 连线与细线垂直.用Q 和q 表示A 、B 的电荷量,d 表示A 、B 间的距离,θ(θ不是很小)表示细线与竖直方向的夹角,x 表示A 偏离O 点的水平距离.实验中( )A .d 应保持不变B .B 的位置在同一圆弧上C .x 与电荷量乘积Qq 成正比D .tan θ与A 、B 间库仑力成正比解析:选ABC.因此实验要探究库仑力与电荷量的关系,故两电荷间距d 应保持不变,选项A 正确;因要保持A 、B 连线与细线垂直且AB 距离总保持d 不变,故B 的位置在同一圆弧上,选项B 正确;对A 球由平衡知识可知:F 库=mg sin θ,即k qQ d 2=mg x L,可知x 与电荷量乘积Qq 成正比,选项C 正确,D 错误.10.(2018·福建台州质量评估)如图所示,竖直平面内的xOy 坐标系中,x 轴上固定一个点电荷Q ,y 轴上固定一根光滑绝缘细杆(细杆的下端刚好在坐标原点O 处),将一个重力不计的带电圆环(可视为质点)套在杆上,从P 处由静止释放,圆环从O 处离开细杆后恰好绕点电荷Q 做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是( )A .圆环沿细杆从P 运动到O 的过程中,加速度一直增大B .圆环沿细杆从P 运动到O 的过程中,速度先增大后减小C .若只增大圆环所带的电荷量,圆环离开细杆后仍能绕点电荷Q 做匀速圆周运动D .若将圆环从杆上P 点上方由静止释放,其他条件不变,圆环离开细杆后不能绕点电荷Q 做匀速圆周运动解析:选CD.圆环运动到O 点且未离开细杆时库仑力沿x 轴正方向,与细杆对圆环的支持力平衡,加速度为零,则A 错误;因为圆环到O 点前,库仑力沿y 轴负方向的分量大小始终不为0,故一直加速,速度增加,B 错误;设P 、O 两点间电势差为U ,由动能定理有qU =12mv 2,由牛顿第二定律有kQq r 2=mv 2r ,联立有kQ r 2=2U r,即圆环是否做匀速圆周运动与q 无关,C 正确;若从P 点上方释放,则U 变大,不能做匀速圆周运动,D 正确.三、非选择题(本题共3小题,共40分,按题目要求作答.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(12分)如图所示,一条长为L 的细线上端固定,下端拴一个质量为m ,电荷量为q 的小球,将它置于方向水平向右的匀强电场中,使细线竖直拉直时将小球从A 点静止释放,当细线离开竖直位置偏角α=60° 时,小球速度为0.(1)求小球带电性质和电场强度E .(2)若小球恰好完成竖直圆周运动,求小球在A 点应有的初速度v A 的大小(可含根式). 解析:(1)根据电场方向和小球受力分析可知小球带正电.小球由A 点释放到速度等于零,由动能定理有0=EqL sin α-mgL (1-cos α)解得E =3mg 3q.(2)如图所示,将小球的重力和电场力的合力作为小球的等效重力G ′,则G ′=233mg ,方向与竖直方向夹角为30°偏向右下.若小球恰能做完整的圆周运动,在等效最高点 m v 2L =233mg 小球从A 点以初速度v A 运动,由动能定理知12mv 2-12mv 2A =-233mgL (1+cos 30°) 联立解得v A = 2(3+1)gL .答案:(1)小球带正电3mg 3q(2) 2(3+1)gL 12.(14分)在真空中水平放置平行板电容器,两极板间有一个带电油滴,电容器两板间距为d ,当平行板电容器的电压为U 0时,油滴保持静止状态,如图所示.当给电容器突然充电使其电压增加ΔU 1时,油滴开始向上运动;经时间Δt 后,电容器突然放电使其电压减少ΔU 2,又经过时间Δt ,油滴恰好回到原来位置.假设油滴在运动过程中没有失去电荷,充电和放电的过程均很短暂,这段时间内油滴的位移可忽略不计.重力加速度为g .求:(1)带电油滴所带电荷量与质量之比;(2)第一个Δt 与第二个Δt 时间内油滴运动的加速度大小之比;(3)ΔU 1与ΔU 2之比.解析:(1)油滴静止时满足:mg =q U 0d则q m =dg U 0.(2)设第一个Δt 时间内油滴的位移大小为x 1,加速度大小为a 1,第二个Δt 时间内油滴的位移大小为x 2,加速度大小为a 2,则 x 1=12a 1Δt 2,x 2=v 1Δt -12a 2Δt 2且v 1=a 1Δt ,x 2=-x 1解得a 1∶a 2=1∶3.(3)油滴向上加速运动时:qU0+ΔU1d-mg=ma1,即qΔU1d=ma1油滴向上减速运动时:mg-qU0+ΔU1-ΔU2d=ma2,即qΔU2-ΔU1d=ma2则ΔU1ΔU2-ΔU1=13解得ΔU1ΔU2=14.答案:(1)dgU0(2)1∶3(3)1∶413.(14分)如图甲所示,热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计,电子发射装置的加速电压为U0,电容器板长和板间距离均为L=10 cm,下极板接地,电容器右端到荧光屏的距离也是L=10 cm,在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示.(每个电子穿过平行板的时间都极短,可以认为电压是不变的)求:(1)在t=0.06 s时刻,电子打在荧光屏上的何处.(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长?解析:(1)电子经电场加速满足qU0=12mv2,经电场偏转后侧移量y=12at2=12·qU偏mL⎝⎛⎭⎪⎫Lv2,所以y=U偏L4U0,由题图乙知t=0.06 s时刻U偏=1.8U0,所以y=4.5 cm设打在屏上的点距O点的距离为Y,满足Yy=L+L2L2,所以Y=13.5 cm.(2)由题知电子侧移量y的最大值为L2,所以当偏转电压超过2U0,电子就打不到荧光屏上了,所以荧光屏上电子能打到的区间长为3L=30 cm.答案:(1)打在屏上的点位于O点上方,距O点13.5 cm(2)30 cm。
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第一节电场力的性质(建议用时:60分钟)一、单项选择题1.(2018·北京西城质检)如图所示,两个电荷量均为+q的小球用长为l的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑的绝缘水平面上.两个小球的半径r≪l。
k表示静电力常量.则轻绳的张力大小为( )A.0 B.错误!C.2kq2l2D.错误!解析:选B。
轻绳的张力大小等于两个带电小球之间的库仑力,由库仑定律得F=错误!,选项B正确.2.下列选项中的各错误!圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各错误!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错误!倍,也是A、C项场强的错误!倍,因此B项正确.3.在如图所示的四种电场中,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()A.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两点解析:选C。
第七章静电场[全国卷5年考情分析]基础考点常考考点命题概率常考角度物质的电结构、电荷守恒(Ⅰ)静电现象的解释(Ⅰ)点电荷(Ⅰ)库仑定律(Ⅱ)电场线(Ⅰ)静电场(Ⅰ)示波管(Ⅰ)以上7个考点未曾独立命题电场强度、点电荷的场强(Ⅱ)'13Ⅰ卷T15(6分),'13Ⅱ卷T18(6分)综合命题概率30%(1)电场强度的求解,电场线、等势线与带电粒子运动轨迹的判断问题(2)电势、电势能、电势差与电场强度的关系,以及U=Ed的应用问题(3)电容器的动态变化问题,电容器与平衡条件的综合问题(4)带电粒子在匀强电场中的运动问题(5)用功能关系的观点处理带电体在电场中的运动问题电势能、电势(Ⅰ)'17Ⅰ卷T20(6分),'17Ⅲ卷T21(6分)'16Ⅱ卷T15(6分),'16Ⅲ卷T15(6分)'14Ⅰ卷T21(6分),'14Ⅱ卷T19(6分)综合命题概率60%电势差(Ⅱ)综合命题概率50%匀强电场中电势差与电场强度的关系(Ⅱ)'15Ⅰ卷T15(6分)综合命题概率50%常见电容器(Ⅰ)'16Ⅰ卷T14(6分)'15Ⅱ卷T14(6分)综合命题概率50%电容器的电压、电荷量和电容的关系(Ⅰ)带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ)'17Ⅱ卷T25(20分),'16Ⅰ卷T20(6分)'15Ⅱ卷T24(12分),'13Ⅱ卷T24(14分)综合命题概率75%第1节电场力的性质(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 q 1q 2r2,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。
51 电荷守恒定律 库仑定律[方法点拨] (1)注意库仑力的大小与两点电荷间的距离平方成反比.(2)库仑力作用下的物体平衡问题,要注意整体法、隔离法的应用.1.(2017·黑龙江双鸭山一中月考)两个相同的可视为点电荷的带异种电荷的导体小球所带电荷量的比值为1∶3,相距为r 时相互作用的库仑力的大小为F ,今使两小球接触后再分开放到相距为2r 处,则此时库仑力的大小为( ) A.112F B.16F C.14F D.13F 2.(2018·河北邢台质检)如图1所示,带电物体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( )图1A .P 、Q 所带电荷量为mgk tan θr 2B .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 )g3.如图2所示,光滑平面上固定金属小球A ,用长为l 0的绝缘弹簧将A 与另一个金属小球B 连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为x 1;若两小球电荷量各漏掉一半,弹簧伸长量变为x 2,则有( )图2A .x 2=12x 1B .x 2>14x 1C .x 2=14x 1D .x 2<14x 14.(2018·福建三明一中模拟)如图3所示,在光滑的绝缘水平面上,有两个质量均为m 、带电荷量分别为+q 和-q 的甲、乙两个小球,在力F 的作用下做匀加速直线运动,则甲、乙两球之间的距离r 为( )图3A.q kFB .q 2kFC .2qkF D .2q F k5.(多选)如图4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( )图4A .cos 3α=q8QB .cos 3α=q 2Q2C .sin 3α=Q8qD .sin 3α=Q 2q26.(2017·湖南株洲一模)套有三个带电小球的圆环放在水平桌面上(不计一切摩擦),小球的电荷量保持不变,整个装置平衡后,三个小球的一种可能位置如图5所示.三个小球构成一个锐角三角形,三角形的边长大小关系是AB >AC >BC ,可以判断图中( )图5A .三个小球电荷量的代数和可能为0B .三个小球一定带同种电荷C .三个小球所受环的弹力大小为F N A >F N B >F N CD .三个小球带电荷量的大小为Q A >Q C >Q B7.(多选)如图6所示,a 、b 、c 、d 四个质量均为m 的带电小球恰好构成“三星拱月”之形,其中a 、b 、c 三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕O 点做半径为R 的匀速圆周运动,三小球所在位置恰好将圆周等分.小球d 位于O 点正上方h 处,且在外力F 作用下恰处于静止状态,已知a 、b 、c 三小球的电荷量大小均为q ,小球d 的电荷量大小为6q ,h =2R .重力加速度为g ,静电力常量为k .则( )图6A .小球a 一定带正电B .小球b 的周期为2πRqmR kC .小球c 的加速度大小为3kq23mR2D .外力F 竖直向上,大小等于mg +26kq2R28.(2018·湖北黄冈模拟)如图7所示,足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点M 、O 、N ,质点O 能保持静止,质点M 、N 均围绕质点O 做匀速圆周运动.已知质点M 、N 与质点O的距离分别为L 1、L 2(L 1<L 2).不计质点间的万有引力作用.下列说法正确的是( )图7A .质点M 与质点O 带有同种电荷B .质点N 的线速度小于质点M 的线速度C .质点N 与质点M 所带电荷量之比为(L 2L 1)2D .质点M 与质点N 的质量之比为(L 1L 2)2答案精析1.A [设其中一个小球所带电荷量为-Q ,另一个带电荷量为3Q ,根据库仑定律可知,两球接触前F =k 3Q2r 2,接触后再分开,两球带电荷量为Q 1=Q 2=3Q -Q2=Q ,由库仑定律得F ′=kQ ×Q (2r )2=F12,故A 正确.] 2.D [设P 、Q 所带电荷量为q ,对物体P 受力分析,受到水平向左的库仑力F =k q 2r 2、竖直向下的重力mg 、支持力F N ,由平衡条件可得tan θ=Fmg,解得q =mgr 2tan θk,选项A 错误;斜面对P 的支持力F N =mg cos θ+F sin θ,由牛顿第三定律可知,P 对斜面的压力为F N ′=mg cos θ+F sin θ,选项B 错误;对P 和斜面体整体受力分析,可知水平方向受到Q 对P 向左的库仑力F =k q 2r 2和地面对斜面体水平向右的摩擦力,由平衡条件可知,斜面体受到水平向右的摩擦力大小为F f =k q 2r2,选项C 错误;对P 和斜面体整体受力分析,竖直方向受到竖直向下的重力(M +m )g 和水平面的支持力,由平衡条件可得,水平面支持力等于(M +m )g ,根据牛顿第三定律,斜面体对地面的压力大小为(M +m )g ,选项D 正确.] 3.B [电荷量减少一半,根据库仑定律知若两个球之间的距离保持不变,库仑力减小为原来的14,库仑力减小,弹簧的弹力减小,弹簧的伸长量减小,两球间的距离减小,所以实际的情况是小球之间的库仑力会大于原来的14,此时弹簧的伸长量也大于原来的14,B 正确.]4.B [选甲、乙整体为研究对象,由牛顿第二定律得,加速度a =F2m.选乙为研究对象,由牛顿第二定律得,kq 2r2=ma ,联立得r =q2k F.]5.AC [设菱形边长为a ,则两个Q 之间距离为2a sin α,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 2(2a cos α)2,解得cos 3α=q 8Q ,选项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 Qqa2sin α=kQ 2(2a sin α)2,解得sin 3α=Q8q,选项C 正确,D 错误.] 6.B [对小球A 分析,弹力过圆心,根据平衡条件,要么小球B 与C 对小球A 同时为引力,要么对小球A 同时为斥力,小球A 才能处于平衡状态,因此小球A 不可能受到一个斥力一个引力,所以小球B 、C 带同种电荷,分析小球B ,由平衡条件可得小球A 、C 带同种电荷,可得三个小球带同种电荷,所以三个小球电荷量的代数和不可能为0,A 错误,B 正确;小球A 受到两个斥力,设圆心为O ,AB >AC ,同时∠OAB <∠OAC ,可得小球A 受小球B 的力更大,且小球A 离小球B 更远,可得小球B 所带电荷量大于小球C 所带电荷量,同理小球A 的带电荷量大于小球B 带的电荷量,Q A >Q B >Q C ,D 错误;根据相似三角形可得F N A BC =F N B AC =F N CAB,故可得F N C >F N B >F N A ,C 错误.]7.CD [小球a 、b 、c 均做半径相同的匀速圆周运动,且受力情况相同,故三个小球的各运动参量大小均相等.以小球a 为例,小球a 做圆周运动的向心力由小球d 对小球a 的引力的水平分力及小球b 、c 对小球a 斥力的合力提供,仅可以判断四个小球所带电荷电性的异同,不能确定小球a 是否带正电,A 项错误;由牛顿第二定律得,-2kq 2(2R cos 30°)2cos30° +k 6q 2h 2+R 2·R R 2+h 2=ma n ,其中h =2R ,解得a n =3kq23mR 2,C 项正确;向心加速度公式a n =3kq 23mR 2=4π2T 2R ,得T =2πRq3mRk,B 项错误;对小球d 受力分析,由平衡条件可知:F =mg +3k 6q 2R 2+h 2·h R 2+h2=mg +26kq2R 2,D 项正确.]8.C [要满足题目要求,则M 、N 电性相同,且和O 电性相反,A 项错误;M 、N 绕O 做匀速圆周运动,则三质点共线,角速度相等,线速度之比等于做圆周运动的半径之比,v N >v M ,B 项错误;对O 点受力分析,知k q M q O L 12=k q N q O L 22,q N q M =(L 2L 1)2,C 项正确;分别对M 、N 受力分析,合力提供向心力,m M L 1ω2=k q M q O L 12-k q M q N (L 1+L 2)2,m N L 2ω2=k q N q O L 22-k q M q N (L 1+L 2)2,m M L 1ω2=m N L 2ω2,即m M m N =L 2L 1,D 项错误.]。