电荷库仑定律电场电场强度电场线静电屏蔽(2)(精)

高二物理同步检测十三
电荷库仑定律电场电场强度电场线静电屏蔽
(时间:90分钟满分:100分)
第Ⅰ卷（选择题共40分）
一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.
1.关于电场，下列说法正确的是
A.电场是假想的，并不是客观存在的物质
B.描述电场的电场线是客观存在的
C.电场对放入其中的电荷有力的作用
D.电场对放入其中的电荷没有力的作用
答案:C
解析:电场是客观存在的，电场线是为了形象描述电场而人为画上的，客观上电场线不存在，故A、B错误.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，故C 对，D错.
2.下面关于点电荷的说法中正确的是
A.大小、形状可以忽略的带电体可看成点电荷
B.点电荷所带的电荷量一定很小
C.点电荷所带的电荷量可多也可少
D.点电荷的体积一定很小
答案:AC
解析:点电荷是理想化模型，是带有电荷量的“几何点”，是对实际带电体的近似处理，不管两个带电体的形状是大还是小，只要它们相隔较远，以至于它们的大小和形状对它们之间的作用力的影响可忽略不计时，就可把它们看做点电荷，点电荷所带的电荷量可多也可少.故正确选项是A、C.
3.一个检验电荷q在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，下图中能正确反映q、E、F三者关系的是
答案:CD
解析:电场中某点的电场强度E只由电场本身决定，而与放于该点的检验电荷的电荷量q及所受的电场力F无关，故A、B错误，C正确.由F=qE知，在某点，电荷受到的电场力F与电荷带的电荷量q成正比，D对.
4.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场,如图所示为点电荷a、b所形成的电场的电场线分布图,下列说法中正确的是
A.a、b为异种电荷,a带电荷量大于b带电荷量
B.a、b为异种电荷,a带电荷量小于b带电荷量
C.a、b为同种电荷,a带电荷量大于b带电荷量
D.a、b为同种电荷,a带电荷量小于b带电荷量
答案:B
解析:a、b间有电场线相连,表明a、b为异种电荷.根据场强的叠加,电场线b较a 密,表明a带电荷量小于b带电荷量.
5.下列说法正确的是
A.电场强度反映了电场力的性质，因此电场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比
B.电场中某点的场强E=F，但与检验电荷的带电荷量q及受到的力F无关 q
C.电场中某点的场强方向与检验电荷受到的电场力方向相同
D.公式E=QF和E=k2对任何电场都适用 rq
答案:B
解析:电场强度反映了电场力的性质，电场中某点的电场强度E只由电场本身决定，而与放于该点的检验电荷的电荷量q和受到的电场力F无关，故A错，B对.电场中某点的场强方向与正的检验电荷受到的电场力方向相同，也就与负的检验电荷受到的电场力方向相反，C错误.E=QF适用于任何电场，但E=k2只适用于真空中点电荷产生的电场，D错误. rq
6.静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用，如静电除尘、静电复印等,所依据的基本原理几乎都是让带电的物质微粒在电场作用下奔向并吸附到电极上.现有
三个粒子a、b、c从P点向下射入由正、负电荷产生的电场中,它们的运动轨迹如图所示,则
A.a带负电荷,b带正电荷,c不带电荷
B.a带正电荷,b不带电荷,c带负电荷
C.a带负电荷,b不带电荷,c带正电荷
D.a带正电荷,b带负电荷,c不带电荷答案:B 解析:根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引可知B正确.
7.在如图所示的实验中,验电器的金属箔片会张开的是
答案:B
解析:A中不会张开,金属网可以屏蔽外电场;B中会张开,因为金属网未接地,网内的带电体可
以对外界产生影响;C中不会张开,因为金属网已接地,网内的带电体对网外无影响,网外的带电体对网内也无影响.
8.宇航员在探测某星球时,发现该星球均匀带电,且电性为负,电荷量为Q,表面无大气,在一次实验中,宇航员将一带负电q(且qQ)的粉尘置于离该星球表面h高处,该粉尘恰处于悬浮状态;宇航员又将此粉尘带到距该星球表面2h处,无初速释放,则此带电粉尘将
A.向星球球心方向下落
B.背向星球球心方向飞向太空
C.仍处于悬浮状态
D.因不知星球和粉尘质量,无法判断其运动情况
答案:B
解析:库仑力与万有引力都与距离平方成反比.粉尘能悬浮,说明它所受库仑力与万有引力相平衡,即kQqGMm ,可以看出r增大,等式仍然成立. 22rr
9.使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开.如图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是
答案:B
解析:使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器发生静电感应现象，若金属球带正电，靠近验电器，验电器上的小球带负电，下端金属箔带等量的正电，金属箔张开，选项A、C均错误.若金属球带负电，验电器上的小球带正电，下端金属箔带等量的负电，金属箔张开，选项B正确，选项D错误.
10.A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v－t图象如图甲所示.则该电场的电场线分布可能是图乙中的
甲
乙
答案:A
解析:由vt图象可知，微粒的速度在减小，即仅在电场力的作用下做减速运动，电场力应与AB方向相反，由于是带负电，电场线应向右，排除B、D选项.图象的倾斜度表明微粒的加速度逐渐增大，微粒受力越来越大，电场强度在增大，由电场线的密集程度可知A选项正确.
第Ⅱ卷（非选择题共60分）
二、本题共4小题，每小题4分，共16分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.
11.著名物理学家法拉第曾经冒着被电击的危险，做了一个著名的实验——法拉第笼实验，如右图所示，法拉第把自己关在金属笼内，当笼外发生强大的静电放电时，他并未受到任何影响，并且验电器也无任何显示.这个实验的原理是
____________________________________.
解析:此实验的原理是静电屏蔽.静电屏蔽不但可以使金属笼（或金属壳）内部不受外部电场的影响，还可以通过把金属笼（或金属壳）接地的方法隔离内部带电体的电场对外界的影响. 答案:静电屏蔽
12.有两个完全相同的金属小球，带有正负电荷，所带的电荷量分别为Q和－9Q.当它们相距为L时，相互作用的静电力为36 N.现使两球接触以后再分开，并使它们之间的距离变为2L,那么它们之间的静电力变为 ________________N.
解析:根据库仑定律:
Q⨯9Q9kQ2kQ2
F1=36N=k=2，故:2=4N 2LLL
当两球接触后，每球带电荷量相等，都为Q+(-9Q)=-4Q 2
4Q⨯4Q4kQ2
故静电力为:F2=k=2=4⨯4N=16N. 2(2L)L
答案:16
－13.在电场中某处放入电荷量q=－4.0×109 C的点电荷时，它受到的电场力的大小F=3.0×10
－4 N，方向向右，则该处的电场强度大小是________________，方向
________________；若把这个点电荷移走，该处的电场强度大小是
________________.
F3.0⨯10-4
4解析:电场强度E=N/C=7.5×10 N/C，方向向左. =-9q4.0⨯10
若把这个点电荷移走，该处的电场强度大小不变，仍然是7.5×104 N/C.
答案:7.5×104 N/C 向左 7.5×104 N/C
－14.密立根是美国物理学家，他在1917年最早用实验测出了电子的电荷量
e=1.64×1019 C，
与现在电子电荷量的精确值很接近.密立根设计的测电荷量的装置原理图如右图所示.一个很小的带电液滴悬在场强为E的电场中，调节E，使作用在油滴上的电场力与油滴的重力平
－衡.如果E=1.92×105 N/C，油滴的重力G=2.84×1013 N，则油滴的电荷量为
_________.
解析:由于油滴受的电场力与油滴的重力平衡，因此有:qE=G
G2.84⨯10-13
q==C=1.48⨯10-18C. 5E1.92⨯10
答案:1.48×1018 C
三、本题共4小题，共44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
－15.（10分）用一条绝缘轻线悬挂一个带电小球，小球质量m=1.0×102 kg，所带电荷量q=
－＋2.0×108 C.现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角θ=30°，则这个匀强电场的电场强度是多大？
－
解析:对小球受力分析如右图所示，小球在三个力作用下处于平衡状态，这三个力的合力为零，重力、电场力的合力F′与轻绳的拉力T构成平衡力，由几何关系得
:
qE=mgtanθ
E=mgtanθ=q1.0⨯10-2⨯10⨯2⨯10-83N/C=2.89×106 N/C.
答案:2.89×106 N/C
16.(10分)如图所示，光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，A、B带正电，电荷量均为q.现对C施一水平力F的同时放开三个小球，欲使三个小球在运动过程中保持间距r不变，求：
（1）C球的电性和电荷量；
（2）水平力F的大小.
解析:如下图所示.
A球受到B球库仑斥力F1和C球的库仑力F2后产生水平向右的加速度，故F2
必为引力，Cqqcq2
球带负电，根据库仑定律F1=k2及F2=k2，F1与F2的合力方向水平向右，求得rr
F1q2kq2
F2=2F1，故qc=2q.对A球:a==2，对系统整体:F=3ma，所以F=3k2. mrmr
q2
答案:（1）负电 2q （2）33k2 r
17.(12分)“真空中两个静止点电荷相距10 cm,它们之间相互作用力大小为9×104 N.当它们
－合在一起时,成为一个带电荷量为3×108 C的点电荷.问原来两电荷的带电荷量
各为多少?”
某同学求解如下:
－根据电荷守恒定律:q1＋q2=3×108 C=a①－
r2(10⨯10-2)2
F=⨯9⨯10-4C2=1×10－15 C2=b,以q2=b/q1代入①式根据库仑定律:q1q2=9k9⨯10 得:
q12－aq1＋b=0 解得q1=11(a±a2-4b)=(3⨯10-8±⨯10-16-4⨯10-15)C 22
根号中的数值小于0,经检查,运算无误.请指出求解过程中的问题并给出正确的答案.
答案:题中解答只给出了一种情况,即两个电荷为同种电荷,另一种情况可能是两个点电荷为
－－异种电荷,即q1－q2=3×108 C,则结果完全不同.按电荷异号计算,由q1－
q2=3×108
－－－C=a,q1q2=1×1015 C2=b,得q12－aq1－b=0,由此解得q1=5×108
C,q2=2×1018 C.
18.(12分)如图所示,在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B,A带电＋Q,B 带电－9Q,现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷处于平衡状态,问:C应带什么性质的电?应放于何处?所带电荷量为多少
?
解析:电荷只有两种,先分析C带正电,放于任何地方三者都不能平衡,所以C只能带负电,并且只能放在二者连线的延长线上,靠近A,设C与A间距为x,带电荷量为qc,如图所示. 由题意可知,A、B、C均处于平衡,则三者所受合力为零.
对C:FAC=FBC 即kqAqCqBqC =k22x(0.4+x)
kQqC9QqC =kx2(0.4+x)2
19x=0.2 m =x2(0.4+x)2
对A:FAC=FAB 即kqAqCqAqB=kx20.42
9Q. 4kQqCQ9Q=k 220.20.4qC9Q=0.040.16qC=
所以C应带负电,带电荷量为9Q/4,应放于BA延长线上距A点0.2 m处. 答案:负
电 BA延长线上距A点0.2 m
9Q 4。