经典课时作业 电场力的性质的描述

经典课时作业 电场力的性质的描述（含标准答案及解析）时间：45分钟 分值：100分1.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v 0从圆环中心处水平向右运动,则此后电子将()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2.如图所示,两个完全相同的绝缘金属壳a ､b 的半径为R,质量为m,两球心之间的距离为l=3R.若使它们带上等量的异种电荷,电荷量为q,那么两球之间的万有引力F 引,库仑力F 库分别为( )2222222222222222A.F ,FB.F ,F kC.F G F kD.F G ,,F k m q m q G k G l l l lm q m ql l l l==≠≠≠==≠引引库库引引库库 3.带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动:①在电场线上运动,②在等势面上做匀速圆周运动.该电场可能由( )A.一个带正电的点电荷形成B.一个带负电的点电荷形成C.两个分立的带等量负电的点电荷形成D.一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成4.图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M 点,再经过 N 点,可以判定( )A.M点的电势大于N点的电势B.M点的电势小于N点的电势C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力5.一负电荷从电场中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( )6.如图所示,把一个带电小球A固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B.现给小球B一个垂直AB连线方向的速度v0,使其在水平桌面上运动,则( )A.若A､B为同种电荷,B球一定做速度变大的曲线运动B.若A､B为同种电荷,B球一定做加速度变大的曲线运动C.若A､B为异种电荷,B球可能做加速度､速度都变小的曲线运动D.若A､B为异种电荷,B球速度的大小和加速度的大小可能都不变7.竖直平面内,一带正电的小球,系于长为L的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定为O 点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,场强的大小为E.已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力.现先把小球拉到图中的P1处,使轻线伸直,并与场强方向平行,然后由静止释放小球.已知小球在经过最低点的瞬间,因受线的拉力作用,其竖直方向上的速度突变为零,水平方向分量没有变化,则小球到达与P1点等高的P2时线上张力T为( )A.mgB.2mgC.3mgD.4mg8.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,∠MOP=60°,电荷量相等､符号相反的两个点电荷分别置于M､N两点,这时O点电场强度的大小为E1;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 2B.2 1C.2 3D.4 39.如图所示,质量均为m 的两个带电小球A 和B 放置在光滑的绝缘水平面上,彼此相距为l,A 球带电荷量+Q,B 球带电荷量-Q,若用一水平力拉动其中一个球,且要使另一个球与前面的球始终保持l 的间距运动,则拉力F 的大小为[ZZ1Z] .10.一粒子质量为m,带电荷量为+q,以初速度v 与水平方向成45°角射向匀强电场区域,粒子恰做直线运动.求匀强电场的最小场强的大小,并说明方向.11.如图所示,有两个带有等量同种电荷的小球A 和B,质量都是m,分别悬于长度为l 的悬线一端.现使B 球固定不动,并使OB 在竖直方向上,A 可以在竖直平面里自由摆动,由于静电斥力的作用,A 球偏离B 球的距离为x.如果其他条件不变,A 球的质量要增大到原来质量的几倍,才会使A,B 两球的距离缩短为2x ?12.如图所示,一根长L=1.5 m的光滑绝缘细直杆MN,坚直固定的场强为E=1.0×105 N/C､与水平方向成θ=30°角的倾斜向上的匀强电场中.杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+4.5×10-6C;另一带电小球B穿在杆上可自由滑动,电荷量q=+1.0×10-6 C,质量m=1.0×10-2 kg.现将小球B从杆的上端N静止释放,小球B开始运动.(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,取g=10 m/s2)(1)小球B开始运动时的加速度为多大?(2)小球B的速度最大时,距M端的高度h1为多大?标准答案及解析： 1.解析:将圆环分成无数个正点电荷,再用点电荷场强公式和场强叠加原理求出v 0方向所在直线上的场强分布即可.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,v 0所在直线的无穷远处场强也为0,故沿v 0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v 0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v 0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v 0,并向左继续运动至速度也为零(这点与O 点右方的速度为零处关于O 点对称),然后往复运动.在整个运动过程中,F 电是个变力,故加速度也是变化的.答案:C 2.解析:万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑;库仑定律适用于点电荷,两球壳带等量异种电荷,但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧,它们之间距离小于l,故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力.答案:D 3.解析:负电荷在电场线上运动,说明电场线是直线;负电荷在等势面上做匀速圆周运动,说明等势线是圆形曲线,能满足以上两种情况的场源电荷可以是一个带正电的点电荷,不可能是带负电的点电荷,所以A 正确､B 错误.两个分立的带等量正电的点电荷可以满足以上条件,而两个分立的带等量负电的点电荷不能使负电荷完成题中运动,所以C 错误.D 中情况的等势线不能使负电荷做匀速圆周运动,D 错误.答案:A 4.解析:顺着电场线,电势降低,所以φM >φ N,即A 正确,B 错误. N 点电场线密,电场强,电场力大,M 点电场线疏,电场弱,电场力小,所以C 错误,D 正确.答案:AD 5.解析:由v-t 图象可知,粒子做加速度逐渐增大的加速运动,再由电场线分布特点可知C 选项正确.答案:C 6.解析:若A ､B 为同种电荷,则A ､B 间为斥力,B 球将做类平抛运动,A ､B 间距离变大,斥力变小,则B 球一定做加速度变小､速度变大的曲线运动,A 正确,B 错误.若A ､B 为异种电荷,如果A ､B 间的引力恰好提供向心力,则B 球做匀速圆周运动,所以B 球速度的大小和加速度的大小可能都不变,D 正确;如果A ､B 间的引力小于向心力,则B 球可能做加速度､速度都变小的离心运动,C 正确.答案:ACD 7.解析:小球由静止释放后,先做匀加速直线运动,当小球运动到最低点时线被拉直,在这个过程中,根据动能定理:mgL+EqL= 21mv .线拉直瞬间,小球的速度发生改变,V 2=V 1cos45°,线拉紧后小球做圆周运动,从最低点到P 2的过程中,由动能定理得:-mgL+EqL=22321122mv mv ,因Eq=mg,设P 2点线的拉力为F,由牛顿第二定律得:F-Eq=m 23v L,则可知C 选项正确.答案:C 8.解析:本题考查电场强度的叠加问题.设圆的半径为R,电荷的电量为Q,则E 1=22kQR ,当将N 点处的电荷移至P 点,则两电荷产生的电场的方向成120°的夹角,利用平行四边形法则合成有:E 2=2kQR,所以E 1 E 2=2 1.所以答案为B. 答案:B9.解析:如拉力F 作用于B 上水平向右,使系统做匀加速运动,对A 有 22kQ l =ma,对系统F=2ma,则F=2m·22222.kQ kQ ml l =答案:222kQ l10.解析:粒子受力如图所示,设电场力qE 与垂直于速度方向之间的夹角为α,由粒子做直线运动,沿垂直于速度方向 合外力为零得qEcosα=mgcos45°E=45mgcos qcos α当α=0时,E 有最小值,E min =22mgq方向为垂直于速度方向斜向上. 答案:E min =22mgq,方向垂直于速度方向斜向上. 11.解析:A 球受三个力作用mg ､T ､F 电,且三力平衡.,''222'2AB x AB ,,221,2m 8m.822mg lF xx m g lxF q k F m x q m F k x '======⎛⎫ ⎪⎝÷=⎭电电电电当距离为时①当距离为时②①②得故答案:8倍 12.解析:(1)小球B 沿杆方向运动,在 N 点由牛顿第二定律得mg-k 2QqL-qEsinθ=ma 解得a=g-2kQq qEsin L m mθ- 代入数据解得a=3.2 m/s 2. (2)小球B 速度最大时合力为零,即21kQqh +qEsinθ=mg 解得h 1=kQqmg qEsin θ-代入数据解得h 1=0.9 m 答案:(1)3.2 m/s 2 (2)0.9 m。