2021-2022学年物理人教版选修3-1作业：第一章　习题课库仑定律和电场强度 WORD版含解析.docx

1、习题课:库仑定律和电场强度课后篇巩固提升基础巩固1.如图所示,负电荷q在电场中由P向Q做加速运动,而且加速度越来越大,由此可以判定,它所在的电场是图中的()解析负电荷q在电场中由P向Q做加速运动,故电场线方向由Q到P;由于加速度越来越大,则电场力越来越大,电场强度逐渐增强,电场线越来越密,故选项C正确。答案C2.如图所示的电场中,虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,则()A.粒子一定带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度D.粒子在电场中c点的速度一定大于在a点的速度解析做曲线运动的物体,合力指向运动轨迹的内侧,由此可

2、知,带电的粒子受到的电场力的方向为沿着电场线向左,所以粒子带正电,A错误;粒子不一定是从a点沿轨迹运动到b点,也可能从b点沿轨迹运动到a点,B错误;由电场线的分布可知,电场线在c点的受力较大,加速度一定大于在b点的加速度,C正确;粒子从c到a的过程,电场力与速度成锐角,所以粒子做加速运动,在c点的速度一定小于在a点的速度,D错误;故选C。答案C3.(多选)如图所示,实线表示匀强电场中的电场线,一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示,a、b是轨迹上的两点,关于粒子的运动情况,下列说法可能的是()A.该粒子带正电荷,运动方向为由a至bB.该粒子带负电荷,运动方向为由a至bC.该粒

3、子带正电荷,运动方向为由b至aD.该粒子带负电荷,运动方向为由b至a答案BD4.(多选)两个通电小球带电后相互排斥,如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角、,且两球在同一水平面上。两球质量用m和M表示,所带电荷量用q和Q表示。若已知,则一定有关系()A.两球一定带同种电荷B.m一定小于MC.q一定大于QD.m受到的电场力一定大于M所受的电场力答案AB5.真空中三个点电荷位于一条直线上,都只在电场力作用下处于静止,其中两个电荷静止在E、F两点,所带电荷量如图所示,关于第三个电荷的电性和静止的位置,下列说法正确的是()A.为负电荷,可能静止在B处B.为负电荷,可能静止在C处C.为正电荷,可能静止在

4、A处D.为正电荷,可能静止在B处解析三个电荷要平衡,必须三个电荷处在一条直线上,外侧两个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的拉力,必须外侧电荷电荷量大,中间电荷电荷量小,所以第三个电荷必须带负电,在F的右侧。故选B。答案B6.如图所示,把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上,欲使球a能静止在斜面上,需在MN间放一带电小球b,则b应()A.带负电,放在A点B.带正电,放在B点C.带负电,放在C点D.带正电,放在C点解析小球a受到重力、支持力和库仑力的作用处于平衡状态时,才能静止在斜面上。可知只有小球b带负电、放在C点才可使a受合力为零,故选C。答案C7.

5、如图所示,一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B,静止在图示位置,若固定的带正电小球A的电荷量为Q,B球的质量为m,带电荷量为q,=30,A和B在同一条水平线上,整个装置处于真空中,求A、B两球间的距离。解析如图所示,小球B受竖直向下的重力mg、沿绝缘细线的拉力FT、A对它的库仑力F。由力的平衡条件,可知F=mgtan,根据库仑定律得F=kQqr2,解得r=kQqmgtan=3kQqmg。答案3kQqmg能力提升1.(多选)如图所示,在足够大的光滑绝缘水平面内固定有一带正电的电荷a(图中未画出),与a带同种电荷的电荷b仅在a的库仑力作用下,以初速度v0(沿MP方向)由M点运动到N点,到N点时速度

6、大小为v,且vv0,则()A.b电荷在M点受力一定向左上方B.b电荷在M点受力一定向右下方C.a电荷一定在虚线MP上方D.a电荷一定在虚线MP下方解析b电荷运动轨迹向上弯曲,根据曲线运动特点可知,b电荷在M点受力一定向左上方,所以a电荷一定在虚线MP下方,选项A、D正确。答案AD2.如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上,q2与q3间距离为2r,q1与q2间距离为r,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比为()A.(-9)4(-36)B.9436C.(-3)2(-6)D.326解析分别取三个点电荷为研究对象,由于三个点电荷只在静电力(库仑力)作用下保持平

7、衡,所以这三个点电荷不可能是同种电荷,这样可排除B、D选项。若选q2为研究对象,由库仑定律知kq1q2r2=kq2q3(2r)2知:q3=4q1。选项A满足此关系,正确选项为A。答案A3.(多选)A、B两带电小球,质量分别为mA、mB,用绝缘不可伸长的细线如图悬挂,静止时A、B两球处于相同高度。若B对A及A对B的库仑力分别为FA、FB,则下列判断正确的是()A.FAFBB.细线AC对A的拉力FTA=mAg2C.细线OC的拉力FTC=(mA+mB)gD.同时烧断AC、BC细线后,A、B在竖直方向的加速度相同解析对小球A受力分析,受重力、静电力、拉力,如图,根据平衡条件,则有两球间的库仑力是作用力

8、与反作用力,大小一定相等,与两个球带电荷量是否相等无关,故A错误;由共点力的平衡条件有:mAg=FTAcos30,因此:FTA=233mAg,故B错误;由整体法可知,细线的拉力等于两球的重力,故C正确;同时烧断AC、BC细线后,A、B在竖直方向重力不变,所以加速度相同,故D正确。答案CD4.在光滑的绝缘水平面上,质量均为m、带电荷量分别为+q和-q的甲、乙两个小球在水平力F(作用在甲上)的作用下一起做匀加速直线运动,静电力常量为k,则甲、乙两球之间的距离r为()A.qkFB.q2kFC.2qkFD.2qFk解析以甲、乙整体为研究对象,由牛顿第二定律得F=2ma。以乙为研究对象,由牛顿第二定律得

9、kq2r2=ma,联立得r=q2kF,故B正确,A、C、D错误。答案B5.(多选)如图所示,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(不考虑小球间的静电感应),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,重力加速度为g。以下说法正确的是()A.静止时,A、B两小球间细线的拉力为5mg+qEB.静止时,A、B两小球间细线的拉力为5mg-qEC.剪断O点与A小球间细线的瞬间,A、B两小球间细线的拉力为13qED.剪断O点与A小球间细线的瞬间,A、B两小球间细线的拉力为16qE解

10、析静止时,对B、C整体进行受力分析,有T=2mg+3mg+Eq=5mg+Eq,故A正确,B错误;B球带负电,剪断OA间的细线瞬间,C球对A、B整体的拉力为0,对A、B整体进行受力分析,由牛顿第二定律有3mg+qE=3ma,此时A、B整体的加速度为a=g+qE3m,以A球为研究对象,有T+mg=ma,可得A、B球间细线的拉力为T=13qE,故C正确,D错误。答案AC6.如图所示,把一个倾角为的绝缘斜面固定在匀强电场中,电场方向水平向右,电场强度大小为E,有一质量为m、带电荷量为+q的物体以初速度v0从A端滑上斜面恰好能沿斜面匀速运动,求物体与斜面间的动摩擦因数。解析物体受力情况如图所示,将各力沿

11、斜面和垂直斜面两个方向进行正交分解,则沿斜面方向上:Ff+mgsin=qEcos垂直斜面方向上:mgcos+qEsin=FN其中Ff=FN由解得:=qEcos-mgsinmgcos+qEsin。答案qEcos-mgsinmgcos+qEsin7.如图所示,匀强电场方向沿与水平方向成=30斜向右上方,电场强度为E,质量为m的带负电的小球以初速度v0开始运动,初速度方向与电场方向一致。(重力加速度为g)(1)若小球带的电荷量为q=mgE,为使小球能做匀速直线运动,求应对小球施加的恒力F1的大小和方向;(2)若小球带的电荷量为q=2mgE,为使小球能做直线运动,求应对小球施加的最小恒力F2的大小和方向。解析甲(1)如图甲所示,欲使小球做匀速直线运动,应使其所受的合力为零,有F1cos=qEcos30F1sin=mg+qEsin30联立解得=60,F1=3mg即恒力F1与水平方向的夹角为60斜向右上方。乙(2)为使小球能做直线运动,则小球受的合力应和运动方向在一条直线上,故要求力F2和mg的合力与静电力在一条直线上。如图乙所示,当F2取最小值时,有F2=mgsin60=32mgF2的方向与水平方向的夹角为60斜向左上方。答案(1)3mg方向与水平方向的夹角为60斜向右上方(2)32mg方向与水平方向的夹角为60斜向左上方