【物理】2019届二轮复习第21课电场力的性质学案(全国通用)

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【物理】2019届二轮复习第21课电场力的性质学案(全国通用)

第21课 电场力的性质 ‎1.电荷、库仑定律 ‎ a.物体带电的方法——摩擦起电、感应起电、接触起电 ‎(1)(多选)(经典题,6分)用金属做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是(  )‎ A.摩擦使笔套带电 B.笔套靠近圆环时,圆环上、下都感应出异号电荷 C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和 答案:ABC 解析:绝缘材料做的笔套与头发摩擦,摩擦起电,故A项正确。笔套靠近圆环时,圆环上、下部分感应出异号电荷,感应起电,故B项正确。圆环被吸引向上运动,是因为圆环所受静电力的合力大于圆环的重力,随后距离减小,引力增大,所以整个过程中静电力的合力大于圆环的重力,故C项正确。绝缘材料做的笔套,自由电子无法移动,电荷无法立刻被中和,故D项错误。‎ b.相同带电体接触电量平均分配及利用F=k求解库仑力 ‎ ‎(2)(经典题,3分)三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电量为q,球2的带电量为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变。由此可知(   )‎ A.n=3 B.n=4 C.n=5 D.n=6‎ 答案:D 解析:当两个完全相同的带同种电荷的小球接触后,它们的总电荷量将平分;如果两个完全相同的小球带的是异种电荷,那么当它们接触后,它们带的电荷将先中和,之后再将剩余的电荷量平分。设球1、2间的距离为r,则球1、2之间库仑力为F=k①。球3与2接触后,它们带的电量平分,均为;接着球3与1接触后,它们带的总电量平分,均为=。将球3移至远处后,球1、2之间库仑力为F=k=k②,①②联立解得n=6,故D项正确。‎ c.根据F合=0或Fx=0、Fy=0分析涉及库仑力的平衡问题 ‎(3)(多选)(2015浙江理综,6分)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg 的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6 C的正电荷。两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2。A的正下方0.3 m处放有一带等量异号电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g=10 m/s2;静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则(  )‎ A.支架对地面的压力大小为2.0 N B.两线上的拉力大小F1=F2=1.9 N C.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小为F1=1.225 N,‎ F2=1.0 N D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866 N 答案:BC 解析:A、B带异号电荷,异号电荷相吸。当B在A正下方时,以B与绝缘支架整体为研究对象,根据其受力平衡可知地面对支架的支持力为F=mg-k=2 N- N=1.1 N,根据牛顿第三定律可得支架对地面的压力为1.1 N,故A项错误。因两绳夹角为120°,根据力的合成可知两绳的拉力的合力等于其中任意绳的拉力。以A为研究对象,根据其受力平衡可知F1=F2=F12=mAg+k=1 N+ N=1.9 N,故B项正确。将B水平右移,使M、A、B在同一直线上时,以A为研究对象,根据其竖直方向受力平衡可知F1sin 30°+F2sin 30°-mAg-ksin 30°=0,水平方向受力平衡可知F1cos 30°-F2cos 30°-kcos 30°=0。联立解得F1=1.225 N,F2=1.0 N,故C项正确。将B移到无穷远处时,A、B间库仑力近似为0,以A为研究对象,根据其受力平衡可知F1=F2=F12=mAg=1 N,故D项错误。‎ ‎2.电场强度 ‎ a.根据等量异号点电荷的电场特点分析问题 ‎(4)(2018改编,6分)如图所示,MN是两等量异号点电荷的连线,HG是两点电荷连线的中垂线,O是垂足。下列说法正确的是(  )‎ A.OM中点的电场强度大于ON中点的电场强度 B.O点的电场强度大小与MN上其他各点相比是最小的 C.O点的电场强度大小与HG上其他各点相比是最小的 D.将试探电荷沿HG由H移动到G,试探电荷所受电场力先减小后增大 答案:B 解析:根据等量异号点电荷电场特点可知,在MN连线上,关于O点对称的两点,电场强度大小相等,故A项错误。O点的电场强度大小与MN上其他各点相比是最小的,而与HG上其他各点相比是最大的,试探电荷沿HG由H移动到G,试探电荷所受的电场力先增大后减小,故B项正确,C项、D项均错误。‎ b.利用E=k及矢量叠加原理求解电场强度叠加问题 ‎(5)(2015山东理综,6分)直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图所示。M、N两点各固定一负点电荷,一电量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将正点电荷移到G点,则H点处电场强度的大小和方向分别为(  )‎ A.,沿y轴正向 B.,沿y轴负向 C.,沿y轴正向 D.,沿y轴负向 答案:B 解析:电量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零,说明两个负点电荷在G点产生的合场强与正点电荷在G点产生的场强等大反向。根据点电荷的场强公式可得正点电荷在G点产生的场强大小为k,方向沿y轴负方向;则两个负点电荷在G点产生的电场强度的矢量和的大小也为k,方向沿y轴正方向。当正点电荷移到G点时,与H点的距离为2a,正点电荷在H点产生的电场强度大小为k,方向沿y轴正方向。由于G、H两点关于两个负点电荷连线上下对称,所以两个负点电荷在G点和H点产生的电场强度的矢量和等大反向,即在H点产生的电场强度的矢量和大小为k,方向沿y轴负方向。综上可知H点处场强的大小为k-k=k,方向沿y轴负方向,故B项正确。‎
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