【突破高考】福建省2022年高考物理 能力专项突破课时提能演练 6.1电场力的性质的描述（含解析）

【突破高考】福建省2022年高考物理能力专项突破课时提能演练6.1电场力的性质的描述（含解析）(40分钟100分)一、选择题(本大题共8小题，每小题9分，共72分.每小题只有一个选项正确)1.如图所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30°角.关于a、b两点场强大小Ea、Eb的关系，以下结论正确的是()A.Ea=B.Ea=C.Ea=EbD.Ea=3Eb2.(2022·锦州模拟)在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图所示.现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()A.B.C.3D.3.(预测题)如图所示，A、B为两个固定的等量的同种正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C，现给电荷C一个垂直于连线的初速度v0，若不计电荷C所受的重力，则关于电荷C运动过程中的速度和加速度情况，下列说法正确的是()A.加速度始终增大B.加速度始终减小C.速度始终增大，最后趋于无穷大-6-\nD.速度始终增大，最后趋于某有限值4.(2022·福州模拟)真空中存在范围足够大、竖直方向的匀强电场，A、B为该匀强电场的两个等势面.现有三个质量相同、带同种等量电荷的小球a、b、c，从等势面A上的某点同时以相同速率v0分别沿竖直向下、水平向右和竖直向上方向开始运动，如图所示.经过一段时间，三个小球先后通过等势面B，则下列判断正确的是()A.等势面A的电势一定高于等势面B的电势B.a、c两小球通过等势面B时的速度相同C.开始运动后的任一时刻，a、b两小球的动能总是相同D.开始运动后的任一时刻，三个小球电势能总是相等5.(2022·三明模拟)完全相同的两个金属小球，分别带有+3Q和-Q的电荷量，当它们相距为r时，它们之间的库仑力为F，若它们接触后分开，再置于相距为的两点，则它们的库仑力大小将变为()A.B.FC.3FD.9F6.(创新题)如图所示，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E2，E1与E2之比为()A.1∶2B.2∶1C.2∶D.4∶7.(2022·南平模拟)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱.如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C相对O对称.则()-6-\nA.B、C两点场强大小和方向都相同B.E、F两点场强大小相等，方向相反C.E、O、F三点比较，O点场强最弱D.B、O、C三点比较，O点场强最强8.(2022·厦门模拟)如图所示，两质量均为m的小球A和B分别带有+q和-q的电量，被绝缘细线悬挂，两球间的库仑引力小于球的重力mg.现加上一个水平向右的匀强电场，待两小球再次保持静止状态时，下列结论正确的是()A.悬线OA向右偏，OA中的张力大于2mgB.悬线OA向左偏，OA中的张力大于2mgC.悬线OA不发生偏离，OA中的张力等于2mgD.悬线AB向右偏，AB线的张力比不加电场时要大二、非选择题(本大题共2小题，共28分，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)9.(易错题)(14分)在场强为E的匀强电场中，取O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点固定一电荷量为+Q的点电荷，a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点.当把一检验电荷+q放在d点恰好平衡(如图所示，不计重力).问：(1)匀强电场场强E的大小、方向如何？(2)检验电荷+q放在点c时，受力Fc的大小、方向如何？(3)检验电荷+q放在点b时，受力Fb的大小、方向如何？10.(易错题)(14分)如图所示，质量为m的小球A穿在绝缘细杆上，细杆的倾角为α，小球A带正电，电荷量为q.在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷.将A由距B竖直高度为H处无初速释放，小球A下滑过程中电荷量不变.不计A与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中.已知静电力常量k和重力加速度g.求：(1)A球刚释放时的加速度是多大？(2)当A球的动能最大时，A球与B点的距离.-6-\n答案解析1.【解析】选D.由题图可知，，再由E=可知，==，故D正确.2.【解析】选D.设三角形边长为a，由几何知识可知，=·=a，以B为研究对象，由平衡条件可知，cos30°×2=，解得：，D正确.3.【解析】选D.可以判断电荷C所受A、B两电荷的库仑力的合力与初速度v0方向相同，库仑力做正功，故电荷C的速度始终增大，最终加速度为零，速度趋于某个有限值，D正确，C错误；在AB连线的中垂线上，电场强度先增大后减小，故电荷C的加速度先增大后减小，A、B错误.【变式备选】如图所示，一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能极好，内部有两个完全相同的弹性小球A和B，带电量分别为+Q1和-Q2，Q1≠Q2，两球从图示位置由静止释放，那么两球再次经过图中的原静止位置时，A球的瞬时加速度与刚释放时相比()A.一定变大B.一定变小C.一定不变D.方向一定相反【解析】选D.小球释放瞬间，设两球间距为L，对小球A：=ma1，球释放后，两球向中间运动，相碰时，电荷先中和后均分，再回到原位置，此时对球A：=ma2.如果Q1Q2=，则a2=a1,当Q1与Q2相差较多时，如Q1=9Q2，则a2>a1,当Q1与Q2相差很少时，如Q1=3Q2，则a2<a1,故A、B、C错.两球开始为吸引力,后为排斥力,D正确.4.【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)等势面一定与电场线垂直.(2)起始速度的方向不同.【解析】选B.由于电场线方向无法确定，故A、B等势面电势高低无法判断,A错.由功能关系知,由于a、c两小球初末位置相同,故电场力做功相同，则速度相同,B正确.在任一时刻，速度大小和方向可能不同，则小球动能和电势能可能都不相等.C、D错误.-6-\n5.【解析】选C.相互接触前库仑力大小为F=，相互接触后，电荷中和后重新分布，每个小球带电量为+Q，由库仑定律得F′==3F,故C正确.6.【解析】选B.M、N处的等量异种电荷在O点产生的场强大小相同，故每个电荷产生的场强大小均为，则当N点处的点电荷移至P点时，O点场强如图所示，合场强大小为E2=，则，B正确.7.【解析】选A.观察等量异种点电荷电场的电场线可以得出B与C两点、E与F两点的电场强度分别相等，所以选项A正确，B错误.由从O点开始沿中垂线到无限远电场强度逐渐减小到零知，选项C错误.在两电荷连线之间从中点向两边电场强度逐渐增大，所以选项D错误.故正确答案为A.8.【解析】选C.首先应用整体法对AB整体受力分析，悬线OA张力为2mg，并且OA处于竖直方向，选项C正确，A、B错误；然后再采用隔离法以B为研究对象分析，悬线AB向左偏，其张力为电场力、库仑力与重力的合力，比不加电场时要大，选项D错误，故答案为C.【总结提升】运用整体法和隔离法分析平衡问题的技巧(1)将一部分视为整体，使这一部分之间的作用力变为内力.如本题将A、B视为整体，它们之间的库仑力和弹力为内力，于是能很快判断悬线OA的偏转位置.(2)要分析物体之间的作用就要采用隔离法.例如本题要分析悬线AB的偏转，就要选取B或A为研究对象列平衡方程解答.(3)如果将水平匀强电场方向变为倾斜向上或向下，系统平衡问题可采用同样方法解答.9.【解析】(1)由题意可知：F1=(1分)F2=qE(1分)由F1=F2，所以qE=，E=，匀强电场方向由d→b.(2分)(2)检验电荷放在c点：Ec==E=(2分)所以Fc=qEc=.(2分)方向与ac方向成45°角斜向左下(如图所示)(1分)-6-\n(3)检验电荷放在b点：Eb=E2+E=2E=2(2分)所以Fb=qEb=2，方向由d→b.(3分)答案：(1)方向由d→b(2)方向与ac成45°角斜向左下(3)2方向由d→b10.【解析】(1)由牛顿第二定律可知mgsinα-F=ma，(3分)根据库仑定律F=，r=，(3分)得a=gsinα-.(2分)(2)当A球受到合力为零、加速度为零时，动能最大.设此时A球与B点间的距离为d，则mgsinα=，(4分)解得d=.(2分)答案：(1)gsinα-(2)-6-