第1课时 电场的力的性质+电磁感应现象 楞次定律.docx

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第1课时电场的力的性质+电磁感应现象楞次定律

第六章　电　场

一、库仑力和库仑力作用下物体的平衡

1.A、B、C三点在同一直线上,AB∶BC=1∶2,B点位于A、C之间,在B处固定一电荷量为Q的点电荷.当在A处放一电荷量为+q的点电荷时,它所受到的电场力为F;移去A处电荷,在C处放一电荷量为-2q的点电荷,其所受电场力为（　B　）

A.-F/2B.F/2C.-FD.F

解析:

设AB=r,BC=2r,由题意可知F=k;而F′=k=·k,故F′=F,选项B正确.

2.如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B,A带电+Q,B带电-9Q.现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为（　C　）

A正　B的右边0.4m处

B.正　B的左边0.2m处

C.负　A的左边0.2m处

D.负　A的右边0.2m处

解析:

要使三个点电荷均处于平衡状态,必须满足“两同夹异”“两大夹小”的原则,由平衡条件对其中两点电荷列方程可解得C带负电,且处于A的左边0.2m处,所以选项C正确.

二、电场强度的理解

3.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（　D　）

A.Ea=B.Ea=Eb

C.Ea=EbD.Ea=3Eb

解析:

由题图可知,rb=ra,再由E=可知,==3,故选项D正确.

4.如图（甲）所示,真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m.在A点放一个带正电的检验电荷,在B点放一个带负电的检验电荷,A、B两点的检验电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同,电场力的大小F跟检验电荷电荷量q的关系分别如图（乙）中直线a、b所示.下列说法正确的是（　D　）

A.B点的电场强度的大小为0.25N/C

B.A点的电场强度的方向沿x轴负方向

C.点电荷Q是正电荷

D.点电荷Q的位置坐标为0.3m

解析:

由两试探电荷受力情况可知,点电荷Q为负电荷,且放置于A、B两点之间某位置,故选项B、C均错误;设Q与A点之间的距离为l,则点电荷在A点产生的场强EA=k==N/C=4×105N/C,同理可得,点电荷在B点产生的场强为EB=k==N/C=2.5×104N/C,解得l=0.1m,所以点电荷Q的位置坐标为xQ=xA+l=（0.2+0.1）m=0.3m,故选项D正确.

三、电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹

5.静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器,某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板,图中直线ab为该收尘板的横截面.工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在电场力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上.若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,图中可能正确的是（忽略重力和空气阻力）（　A　）

解析:

因粉尘带负电,故带电粉尘所受电场力的方向与电场线的切线方向相反,轨迹上任何一点的切线方向为运动方向.若粒子做曲线运动,轨迹应出现在速度方向和力的方向所夹的区域内.从轨迹上找几个点判断一下,只有A项符合.故A项正确.

6.（2014福州一中高三模拟）如图（甲）所示,Q1、Q2为两个被固定的点电荷,其中Q1带负电,a、b两点在它们连线的延长线上.现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动（粒子只受电场力作用）,粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度图像如图（乙）所示.以下说法中正确的是（　C　）

A.Q2一定带负电

B.Q2的电荷量一定大于Q1的电荷量

C.b点的电场强度一定为零

D.整个运动过程中,粒子的电势能先减小后增大

解析:

因为vt图像的斜率表示加速度,根据题图（乙）可知,粒子在b点的加速度为零,其所受电场力也为零,b点的电场强度一定为零,选项C正确;要使b点的场强为零,Q1、Q2必带异种电荷,所以Q2一定带正电,选项A错误;Q1、Q2单独存在时在b点产生的场强必等大反向,再考虑到Q1到b点的距离较大可知,Q1的电荷量一定大于Q2的电荷量,选项B错误;整个运动过程中,粒子的动能和电势能之和保持不变,考虑到其动能先减小后增大,其电势能一定是先增大后减小,选项D错误.

四、库仑力作用下物体的平衡和运动

7.（2013山东东营模拟）（多选）如图所示,带电小球A和B分别在光滑绝缘的水平地面上和光滑竖直墙面上.小球A在向左的水平力F作用下,A、B恰处于平衡状态.当A缓慢向左移动一小段距离时,A、B仍处于平衡状态,则（　BD　）

A.推力F将变大

B.推力F将变小

C.A、B两球距离变小

D.A、B两球距离变大

解析:

由题意知,A、B带同种电荷,设A、B两球的连线与竖直方向的夹角为θ,由平衡条件对B有mBg=cosθ,当A左移时,θ变小,由此知LAB将变大.对整体有F=sinθ,由于θ变小,LAB变大,故F变小,B、D正确.

8.（2014广东理综）（多选）如图所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电荷量为+Q的小球P.带电荷量分别为-q和+2q的小球M和N,由绝缘细杆相连,静止在桌面上.P与M相距L,P、M和N视为点电荷,下列说法正确的是（　BD　）

A.M与N的距离大于L

B.P、M和N在同一直线上

C.在P产生的电场中,M、N处的电势相同

D.M、N及细杆组成的系统所受合外力为零

解析:

由于小球M、N及细杆处于静止状态,因此M、N及细杆组成的系统所受合外力为零,选项D正确;整体受到的库仑力的合力为零,即k=k,解得r=（-1）L,选项A错误;由于P对M、N的库仑力等大反向,因此P、M、N三者必在一条直线上,选项B正确;在正电荷P产生的电场中,离P点越远电势越低,选项C错误.

9.如图所示,带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的A点,其带电荷量为Q;质量为m、带正电的乙球在水平面上的B点由静止释放,其带电荷量为q;A、B两点的距离为l0.释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外,还受到一个大小为F=k（k为静电力常量）、方向指向甲球的恒力作用,两球均可视为点电荷.

（1）求乙球在释放瞬间的加速度大小;

（2）求乙球在速度最大时两球之间的距离;

（3）请定性地描述乙球在释放后的运动情况（说明速度的大小变化及运动方向的变化情况）.

解析:

（1）由牛顿第二定律得:

k-F=ma,

解得a=.

（2）当乙球所受的合力为零,即库仑力与恒力F大小相等时,乙球的加速度为零,速度最大,设此时两球之间的距离为x,则有k=k,解得x=2l0.

（3）乙球先做远离甲球的运动,速度先增大后减小,然后又反向做速度先增大后减小的运动,返回到释放点B后,再重复前面的运动,之后就在B点和最远点之间做往复运动.

答案:

（1）　

（2）2l0　（3）见解析

10.（多选）如图所示,点电荷+4Q与+Q分别固定在A、B两点,C、D两点将AB连线三等分.现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动,不计粒子的重力,则该粒子在C、D之间运动的速度大小v与时间t的关系图像可能是图中的（　BD　）

解析:

粒子在A、B连线上的平衡位置处的场强为零,设AB长度为L,平衡位置到B点距离为x,所以=,得x=,即在D点,则粒子在D点左侧时所受电场力向左,粒子在D点右侧时所受电场力向右,所以粒子的运动情况有以下三种:

在D点左侧不能越过D点时先向右减速至速度为零,然后向左加速运动;先在D点左侧减速,但粒子能越过D点,过D点以后加速运动;在D点左侧减速,且运动到D点速度恰减为0,以后一直静止,所以粒子在C、D之间的运动可以用B、D图像描述,故B、D正确.

11.（2014北京石景山测试）如图所示,某点O处固定一点电荷+Q,一电荷量为-q1的点电荷以O为圆心做匀速圆周运动,另一电荷量为-q2的点电荷以O为焦点沿椭圆轨道运动,两轨道相切于P点.两个运动电荷的质量相等,它们之间的静电引力和万有引力均忽略不计,且q1>q2.当-q1、-q2经过P点时速度大小分别为v1、v2,加速度的大小分别为a1、a2,下列关系正确的是（　D　）

A.a1=a2B.a1

C.v1=v2D.v1>v2

解析:

设两个运动电荷的质量为m,PO间的距离为r,在P点对-q1有k=m,对-q2有k>m,所以v1>v2,D正确,C错误;在P点-q1的加速度a1=,-q2加速度a2=,由于q1>q2,所以a1>a2,故A、B错误.

12.如图所示,A为带正电Q的金属板,沿金属板的垂直平分线,在距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球,小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止.小球用绝缘丝线悬挂于O点,试求小球所在处的电场强度.

解析:

分析小球的受力如图所示.

由平衡条件得:

F=mgtanθ

所以小球所在处的电场强度:

E==

小球带正电荷,因此电场强度方向水平向右.

答案:

方向水平向右

13.（2015山西太原五中月考）质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平面上,相邻球间的距离均为L,A球带电荷量qA=+10q;B球带电荷量qB=+q.若在C上加一个水平向右的恒力F,如图所示,要使三球能始终保持L的间距向右运动,则:

（1）C球带电性质是什么?

（2）外力F为多大?

解析:

（1）由于A、B两球都带正电,它们互相排斥,C球必须对A、B都吸引,才能保证系统向右加速运动,故C球带负电荷.

（2）对三个小球整体,加速度为a,

则有F=3ma①

隔离A、B,由牛顿第二定律可知:

对A:

-=ma②

对B:

+=ma③

联立①②③得F=70k.

答案:

见解析

14.如图（甲）所示,一条长为3L的绝缘丝线穿过两个质量都是m的小金属环A和B,将丝线的两端共同系于天花板上的O点,使金属环带电后,便因排斥而使丝线构成一个等边三角形,此时两环恰处于同一水平线上,若不计环与线间的摩擦,求金属环所带电荷量.某同学在解答这道题时的过程如下:

设电荷量为q,小环受到三个力的作用,拉力FT、重力mg和库仑力F,受力分析如图（乙）,由受力平衡知识得k=mgtan30°,解得q=.

你认为他的解答是否正确?

如果不正确,请给出你的解答.

解析:

他的解答是错误的.其正确解法如下:

小环穿在丝线上,作用于小环上的两个拉力大小相等,方向不同.小环受四个力,如图所示.

竖直方向

FTsin60°=mg,

水平方向

FTcos60°+FT=k,

联立得q=.

答案:

不正确　正确解答见解析

第九章　电磁感应

一、电磁感应现象

1.（2013全国新课标理综Ⅱ）（多选）在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史实的是（　ABD　）

A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系

B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说

C.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流

D.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

解析:

奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电和磁之间的关系,选项A正确;根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似性,安培提出了磁性是分子内环形电流产生的,即分子电流假说,选项B正确;法拉第探究磁产生电的问题,发现导线中电流“通、断”时导线附近的固定导线圈中出现感应电流,而导线中通有恒定电流时导线圈中不产生感应电流,选项C错误;楞次定律指出感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项