2020版高考物理一轮复习全程训练计划课练20库仑定律电场力的性质(含解析)

库仑定律电场力的性质(建议用时40分钟)1.关于电场力和电场强度,以下说法正确的是(A.一点电荷分别处于电场中的A、B两点,点电荷受到的电场力大,则该处场强小B.在电场中某点如果没有试探电荷,则电场力为零,电场强度也为零C.电场中某点场强为零,则试探电荷在该点受到的电场力也为零D.一试探电荷在以一个点电荷为球心、半径为r的球面上各点所受电场力相同【解析】选C。

一点电荷分别处于电场中的A、B两点,根据场强的定义式E=得知,电荷受到的电场力大,则场强大,故选项A错误;在电场中某点没有试探电荷时,电场力为零,但电场强度不一定为零,电场强度与试探电荷无关,由电场本身决定,故选项B错误;电场中某点场强E为零,由电场力公式F=qE可知,试探电荷在该点受到的电场力也一定为零,故选项C正确;一试探电荷在以一个点电荷为球心、半径为r的球面上各点所受电场力大小相等,但方向不同,所以电场力不同,故选项D错误。

2.如图所示,一质量为m的带电小球A用长度为l的绝缘丝质细线悬挂于天花板上的O点,在O点的正下方l处的绝缘支架上固定一个与A带同种电荷的小球B,两个带电小球都可视为点电荷。

已知小球A静止时丝线OA与竖直方向的夹角为60 °,设丝线中拉力为T,小球所受库仑力为F,下列关系式正确的是( )A.T=mgB.T=mgC.F=mgD.F=mg【解析】选D。

对小球A受力分析,受重力、库仑力和细线拉力,处于平衡状态。

通过几何关系得出这三个力互成120°角,有T=mg=F,选项D正确。

3.下列选项中的各圆环大小相同,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,根据对称性和矢量性叠加可知,选项D图中O点的场强为零,选项C图中等效为第二象限内电荷在O点产生的电场,大小与选项A中的相等,选项B中正、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倍,也是选项A、C场强的倍,因此选项B正确。

2020届高三物理一轮全程复习：第八单元电场一、 两个定律：1． 电荷守恒定律：电荷既可不能创生，也可不能消逝，它只能从一个物体上〔或某一部分〕转移到另一物体〔或部分〕，而电荷的总量保持不变。

2． 库仑定律: 在真空中的两个点电荷间的相互作用力，跟它们电量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

221rQ Q k F = 229/100.9c Nm k ⨯= 例：两个固定点电荷，c Q 91104-⨯= c Q 92109-⨯-=，它们之间的距离为20厘米，引入第三个点电荷〔1〕假设使q 静止？求其所放位置、电量、电性〔2〕假设1Q 2Q 都为自由点电荷，放入第三个点电荷均平稳，求q 的电性；q 的位置；q 的电量。

小结：真空的三个自由点电荷达平稳时的特点：（1） 三点共线，两同夹异，两大夹小。

（2） 第三者靠近原先电量较小的，由它的受力平稳求间距；（3） 由前两者电量的平稳求第三个点电荷的电量。

二、 电场的性质：1． 力的性质（1） 电场强度：①定义式：qF E = 〔矢量〕 方向：正电荷的受力方向。

②决定式：2rkQ E = 〔适用于点电荷〕 ③在匀强电场中，E 处处大小相等方向相同dU E = ④电场的叠加：n E E E E E ++++= 321 〔失量和〕〔2〕电场力：①定义式：qE F = 〔矢量〕 ②点电荷：221r q q k F =③在匀强电场中， d Uq qE F ==例：〔3〕电力线的特点①从正电荷动身，终至于负电荷，不闭合、不中断。

②每一点的切线方向为该点的场强方向。

③电力线越密，场强就越大。

④电力线可不能相交，不是电荷的运动轨迹。

⑤只有直线，00=V 电荷会沿电力线运动。

⑥匀强电场，一组方向相同，疏密相同的平行线。

2． 电场能的性质：〔1〕电势： ①定义式:q U AA ε=②点电荷：rQ k U A = ③匀强电场：0A A Ed U =④电势是标量，有正负，理论上：无穷远处实际上：大地或人为确定〔2〕电势差： ①定义式:B A AB U U U -= ②点电荷：)11(BA AB r r kQ U -= ③匀强电场：AB AB Ed U =④电势差是标量，有正负，大小与零电势无关〔3〕电势能：①定义式:A A qU =ε ②点电荷：rQq k A =ε ③匀强电场：0A A A qEd qU ==ε④电势能是标量，有正负，理论上：无穷远处实际上：大地或人为确定（4） 电场力的功：电场力做功，做正功，电势能减少；做负功，电势能增加。

专题21电场力的性质(限时：45min)一、选择题（本大题共10小题）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【答案】 B【解析】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【答案】 D【解析】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【答案】 D【解析】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。

图中虚线a、b、c、d、f．一电子经过a时的动能为下列说法正确的是( )因电场力做负功，故电场方向向右，对：因电子的速度方向未知，若不垂直于等势面，如图中实线所示，电子可能到达不答案：D解析：电势是人为规定的，其值与电场强度无关，电势能与零势能面的选取有关，与电场强度无关，A、C项错误；负电荷在高电势处比在低电势处电势能小，B项错误；根据E p ＝qφ可知，电势为零，电势能为零，D项正确．3．[2019·江西省南昌模拟]在雷雨天气中，大树就相当于一带电荷量较大的点电荷，1和2是以树为圆心的同心圆．有甲、乙、丙、丁四头相同的牛按如图所示位置和方向分别站在地面上．由此可判断( )A．牛丙所处位置的电场强度为零B．牛乙和牛丙两处电场强度相同C．牛丁处的电势一定高于牛乙处的电势D．牛甲前后脚电势差最大，处于最危险的状态答案：D解析：根据题述，由点电荷电场模型，及点电荷电场强度的特点，知题图中1、2两个同心圆可视为等势线．根据点电荷电场强度公式可知牛丙所处位置的电场强度不为零，选项A错误．根据点电荷电场强度公式可知，牛乙和牛丙所处位置的电场强度的方向不同，选项B错误．题中没有说明大树带何种电荷，若大树带正电荷，根据正电荷电势分布特点，则牛丁处的电势高于牛乙处的电势，若大树带负电荷，则牛丁处的电势低于牛乙处的电势，选项C错误．应用点电荷电场特点分析可知，题图中牛丁虽然距离场源大树较近，所在位置的电场强度较大，但是牛丁前后脚都在同一等势线上，电势差为零，同理分析可知题图中牛乙前后脚间电势差为零，而牛甲和牛丙前后脚不在等势线上，且牛甲距离场源大树较近，所在位置的电场强度较大，前后脚之间的电场强度平均值大于牛丙前后脚之间的电场强度平均值，根据U＝Ed定性分析可知，牛甲前后脚电势差最大，根据欧姆定律I＝U/R可知，牛甲身体中通过的电流最大，所以处于最危险的状态，选项D正确．4．[2019·东北三省四市模拟]如图所示，在直角坐标系xOy平面内存在一正点电荷，带电荷量为Q，坐标轴上有A、B、C三点，已知OA＝OB＝BC＝a，其中A点和B点的电势相等，O点和C点的电势相等，静电力常量为k，则( )A．点电荷位于O点处[2019·江苏省扬州市高邮中学检测](多选)两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，已知导体附近的电场线均与导体表面垂直，a、b、c、为紧靠导体表面的两点，选无穷远处为电势零点，则( )如图所示，电场中的一簇电场线关于为圆心的一个圆周上的四个点，其中多选)某静电场中，与轴上的分布如图所示．下列说法正确的是( )处的电场强度最大处的电势最低处的电势能相等移到x 1处，电子的电势能增加如图所示，半径为时，电势是定值，当x>R 时，电势为φ＝k Q x，所以A 项正确，如图所示，质量可忽略的绝缘细杆做成正方体框架，，框架的每个顶点固定着一个带电荷量为＋q、质量为放在足够粗糙的水平面上，水平面上方有水平向右的匀强电场)如图所示，水平向右的匀强电场中，一带电粒子从点以竖直向上的初速度开始运动，经最高点B后回到与A前两段时间间隔内位移之比为，粒子从过程中，电场力做的功为9.0 J空间分布着匀强电场，场中有与电场方向平行的四边形将电荷量为＋q的粒子，从图线可知( )A．两电荷的电性一定相反B．t1时刻两电荷的电势能最大C．0～t2时间内，两电荷间的静电力先增大后减小D．0～t3时间内，甲的动能一直增大，乙的动能一直减小答案：BC解析：由题图b可知，开始时乙做减速运动，甲做初速度为0的加速运动，则两个电荷的电性一定相同，A选项错误；在t1时刻，两个电荷共速，两个电荷间的距离最小，故在间距减小的过程中，电荷始终克服电场力做功，以后两电荷的距离逐渐增大，电场力做正功，故间距最小时两电荷的电势能最大，B选项正确；在0～t2时间内，两电荷间的距离先减小后增大，故它们之间的静电力先增大后减小，C选项正确；0～t3时间内，甲的速度一直增大，故它的动能一直增大，而乙的速度先减小后反向增大，故它的动能也是先减小后增大，D选项错误．14．[2019·重庆市巴蜀中学检测](多选)如图所示，竖直平面内有一个圆，BD是其竖直直径，AC是其另一条直径，该圆处于匀强电场中，场强方向平行于圆周所在平面．带等量负电荷的相同小球从圆心O以相同的初动能沿不同方向射出，小球会经过圆周上不同的点，其中通过圆周上A点的小球动能最小，忽略空气阻力，下列说法中正确的是( ) A．电场方向沿OA方向B．小球经过圆周上的不同点时，过B点的小球的动能和电势能之和最小C．小球经过圆周上的不同点时，过C点的小球的电势能和重力势能之和最小D．小球经过圆周上的不同点时，机械能最小的小球应经过劣弧CD上的某一点答案：BC解析：在这个电场中，小球受到两个力：重力和电场力，在A点动能最小，那说明速度最小，说明OA方向发射的小球克服合力做的功最大，也就是说在这个复合场中，合力方向指向OC方向，对O点小球受力分析，重力竖直向下，合力方向指向OC，电场力方向指向OB如图所示，一半径为A′点关于OA点到A′点过程中加速度随位置变化的图象可能正确的是(取O点所受电场力为零，加速度为g，在O点下方，电场力方向向下，沿向可能先增大后减小，在O点上方，电场力方向向上，沿OA方向可能先增大后减小，根据在水平地面上竖直固定一绝缘弹簧，弹簧中心直线的正上方固定一个带电小在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离的电场强度大小分别为E a、已在图中用坐标(r a，φa)标出，其余类推．现将一带正电的试探电荷在相邻两点间移动的过程中，E a：E＝：1 E c：E＝：1ab：W＝：1 bc：W＝：3答案：AC解析：设点电荷的电荷量为，根据点电荷电场强度公式a：r＝：2r c：r＝：6E a：E＝：1E c：E＝：1正确，错误；将一带正电的试探电荷由点移动到点做的功ab＝q(－φb)试探电荷由b点移动到c点做的功－φc)q(J)，试探电荷由点移动到ab：W＝：1bc：W＝：1．[2017·全国卷Ⅲ]xOy平面，平面内a、．下列说法正确的是(为正四面体的四个顶点，O点为)点的场强点的电势M点电势能增加点分别移到M点和N点，电场力做功相同解析：根据电场线的疏密程度表示场强的大小可知M点的场强大于如图所示，在竖直平面内有一匀强电场，一带电荷量大小可以变化)的作用下沿图中虚线由，A、B对小球进行受力分析，小球受到重力、拉力、电场力，因为小球做匀速直线运动，故小，则拉力与电场力的合力与重力大小相等、方向相反，受力分析图斜向上时，电场强度最小，mg时，F＝0，当电场强度斜向下，方向越趋向于静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷(则正点电荷在x4处电场能较大，故A错误；x1～x3处场强方向沿x轴负方向，则正电荷从x1到x3处逆着电场线方向移动，电势升高，电势能增加，故B正确；由x1运动到x4的过程中，逆着电场线方向，电势升高，正点电荷的电势能增加，故C错误；由x1运动到x4的过程中，场强的大小先增大后减小，故由F＝qE知，电场力先增大后减小，故D错误．7．(多选)一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点，其v－t图象如图所示，则下列说法中正确的是( )A．A点的电场强度一定大于B点的电场强度B．粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能C．C、D间各点电场强度和电势都为零D．A、B两点间的电势差大于C、B两点间的电势差答案：AB解析：由图线可看出，过A点的切线的斜率大于B点，即粒子在A点的加速度大于B 点，故A点的电场强度一定大于B点的电场强度，选项A正确；粒子在B点的速度大于A 点，故从A到B动能增加，电势能减小，即粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能，选项B正确；从C到D粒子做匀速运动，故C、D间各点电场强度为零，但是电势相等且不一定为零，选项C错误；从A到B和从C到B粒子动能的变化量相同，故电场力做功相同，即A、B两点间的电势差等于C、B两点间的电势差，选项D错误．8．[2019·湖南衡阳模拟]两个等量同种点电荷固定于光滑绝缘水平面上，其连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为2 C、质量为1 kg的带正电的小物块从C点静止释放，其运动的v－t图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)．则下列说法正确的是( )A．B点为中垂线上电场强度最大的点，场强E＝0.2 N/CB．由C到A的过程中物块的电势能先减小后增大C．A、B两点间的电势差U AB＝5 VD．U CB<U BA点的过程中，电势能一直减小四点中，c点的电场最强四点中，f点的电势最高移到f，其电势能将增大点由静止释放，它会向e点所在等势面运动的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO′转动，水平虚线的可视为质点的小物块置于距转轴r强电场．当圆盘匀速转动时，小物块相对圆盘始终静止．小物块转动到位置Ⅰ(虚线－2＝圆盘边缘两点间电势差的最大值。