《电场力作用下的连接体问题》电场力作用下的连接体问题 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《电场力作用下的连接体问题》电场力作用下的连接体问题

1单选题

如图所示用三根长度相同的绝缘细线将三个带电小球连接后悬挂在空中．三个带电小球质量相等，A 球带正电，平衡时三根绝缘细线都是直的，但拉力都为零．则 (　　)

A
B球和C球都带正电荷
B
B球带负电荷，C球带正电荷
C
B球和C球所带电量不一定相等
D
B球和C球所带电量一定相等

题目答案

D

答案解析

分析：

由题意可知三个小球均处于共点力平衡状态，则对B、C中的任一小球进行受力分析，由共点力的平衡条件可得出B、C所带的电性及B、C电量的大小关系．

解答：

解：B球受重力及A、C对B球的库仑力而受于平衡状态；则A与C球对B球的库仑力的合力应与重力大小相等，方向相反；而库仑力的方向只能沿两电荷的连线方向，故可知A对B的库仑力应指向A，C对B的作用力应指向B的左侧；则可知B、C都应带负电；故A、B错；

由受力分析图可知，A对B的库仑力应为C对B库仑力的2倍，故C带电量应为A带电量的一半；同理分析C可知，B带电量也应为A带电量的一半，故B、C带电量应相同；

故C错误，D正确；

故选D．


点评：

库仑定律考查一般都是结合共点力平衡进行的，因此解题的关键在于做出受力分析图，明确库仑力的方向；则可利用共点力的平衡条件进行解答．

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2多选题

(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球带负电，电荷量为q，A、C球不带电，(不考虑小球间的电荷感应)，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．则以下说法正确的是(　　)

A
静止时，A、B球间细线的拉力为5mg+qE
B
静止时，A、B球间细线的拉力为5mg-qE
C
剪断OA线瞬间，A、B球间细线的拉力为$\frac {1}{3}$qE
D
剪断OA线瞬间，A、B球间细线的拉力为$\frac {1}{6}$qE

题目答案

AC

答案解析

分析：

静止时，对B球进行受力分析，B受到AB间细线的拉力，BC间细线的拉力，重力和电场力，受力平衡，即可求得A、B球间细线的拉力；假设B球也不带电，则剪断OA线瞬间，A、B、C三个小球一起以加速度g自由下落，互相相对静止，AB、BC间拉力为0．若B球带电，则相当于在上述状态下给B球瞬间施加一个竖直下下的电场力qE，把AB看成一个整体即可求解．

解答：

解：静止时，对B球进行受力分析，则有：

T=2mg+3mg+Eq=5mg+Eq，故A正确，B错误；

剪断OA线瞬间，假设B球也不带电，则剪断OA线瞬间，A、B、C三个小球一起以加速度g自由下落，互相相对静止，AB、BC间拉力为0．

若B球带电，则相当于在上述状态下给B球瞬间施加一个竖直下下的电场力qE，经过AB绳传递，qE对A、B球整体产生一个竖直下下的加速度$\frac {qE}{3m}$，

此时A、B球的加速度为g+$\frac {qE}{3m}$(显然＞g)，C球以加速度g保持自由下落，以A球为研究对象可得A、B球间细线的拉力为$\frac {1}{3}$qE．故C正确，D错误．

故选AC

点评：

本题主要是剪断OA线瞬间，对A、B、C三个球的运动状态的确定及受力分析，知道绳子一旦剪短之后，绳子的拉力立即为零，难度适中．

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3单选题

如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电量分别为+q和-q，两球问用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧．两根绝缘线张力大小为（　　）

A
T$_1$=2mg，T$_2$=$\sqrt {}$
B
T$_1$＞2mg，T$_2$＞$\sqrt {}$
C
T$_1$＜2mg，T$_2$＜$\sqrt {}$
D
T$_1$=2mg，T$_2$＜$\sqrt {}$

题目答案

D

答案解析

分析：

对甲、乙两球整体进行受力分析，由共点力的条件可得出上端细线的张力；再对下面小球受力分析，由共点力的平衡条件可求得下端细线的张力．

解答：

解：对整体受力分析可知，整体在竖直方向受重力和绳子的拉力；水平方向两电场力大小相等方向相反，故在竖直方向上，拉力等于重力，故T$_1$=2mg；

对下面小球进行受力分析，小球受重力、电场力、库仑力及绳子的拉力而处于平衡；由图可知，绳子的拉力及库仑力的合力应等于电场力与重力的合力为$\sqrt {}$，故绳子的拉力小于$\sqrt {}$；

故选：D．

点评：

本题采用整体法与隔离法进行分析，要注意不能漏力，特别是库仑力是正确解题的关键．

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4多选题

(多选)如图所示，在竖直向上的匀强电场中有三个小球A、B、C，用不可伸长的绝缘丝线相连悬挂于O点，质量分别为5m，3m和2m，其中只有B球带负电-q，电场强度为E．现将AO线烧断，在烧断瞬间，以下说法中正确的是(　　)

A
A、B、C三球有共同的加速度g
B
A、B、C三球有共同的加速度$\frac {qE+8mg}{8m}$
C
C球的加速度为g
D
A、B有共同的加速度g+$\frac {qE}{8m}$

题目答案

CD

答案解析

分析：

OA段被烧断，球被释放，由于电场力作用AB具有相同的向下加速度a，且加速度a大于重力加速度g，故BC段绳子松弛无弹力作用，C只受重力，采用整体法和隔离法处理即可．

解答：

解：烧断OA时，由于B带电受向下的电场力作用，使AB向下加速运动，以AB整体为研究对象，受力如图所示：

整体所受合力为：

F_合=8mg+qE

则a_A=a_B=$\frac {qE+8mg}{8m}$．

由于电场力作用，B球加速度向下且大于g，故此时BC绳间无作用力，所以C球只受重力，加速度为g．故AB错误，CD正确；

故选：CD．

点评：

解决本题的关键能够正确地受力分析，运用牛顿第二定律进行求解，掌握整体法和隔离法的运用．

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