高中物理第1章静电力与电场强度第4节点电荷的电场匀强电场第5节静电的利用与防护课时分层作业含解析鲁科
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点电荷的电场匀强电场静电的利用与防护
(建议用时:25分钟)
◎考点一公式E=错误!与E=错误!的比较
1.关于电场,下列说法中正确的是()
A.E=错误!,若q减半,则该处电场强度为原来的2倍
B.E=k错误!中,E与Q成正比,而与r2成反比
C.在以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各处的场强相同
D.电场中某点场强的方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向
B[E=错误!中的q为试探电荷的电荷量,而电场中某处的电场强度是由电场本身决定,与试探电荷无关,选项A错误;电场中某点场强的方向就是该点所放正电荷受到的电场力的方向,在以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各处的场强大小相等,但方向不相同,故选项C、D错误,B正确.]◎考点二电场强度的叠加
2.如图所示,四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q,分别固定在正方形的四个顶点上,正方形边长为a,则正方形两条对角线交点处的电场强度()
A.大小为错误!,方向竖直向上
B.大小为错误!,方向竖直向上
C.大小为错误!,方向竖直向下
D.大小为错误!,方向竖直向下
C[两个正点电荷在O点产生的场强大小E1=E2=k错误!=错误!
E=错误!=错误!,方向竖直向下。
故四个点电荷在O点产生的场强的矢量和E′=2E=错误!,方向竖直向下,C正确。]
3.如图所示,a、b、c、d四个点在一条直线上,a和b、b 和c、c和d间的距离均为R,在a点处固定有一电荷量为Q的正点电荷,在d点处固定有另一个电荷量未知的点电荷,除此之外无其他电荷,已知b点处的场强为零,则c点处场强的大小为(k为静电力常量)()
A.0B.k错误!
C.k
Q
4R2D.k
Q
R2
B[据题可知,b点处的场强为零,说明a处和d处的两个点电荷在b处产生的场强大小相等、方向相反,则有:
k错误!=k错误!,得Q′=4Q,电性与Q相同.
则Q在c点产生的场强大小E1=k错误!=k错误!,方向向右;Q′在c点产生的场强大小E2=k错误!=k错误!,方向向左;故c点处场强的大小为E=E2-E1=k错误!,B正确.]
4.如图所示,一个电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子的重力不计,电子除受电场力以外,受到的另一个外力的大小和方向的变化情况为()
A.先变大后变小,方向水平向左
B.先变大后变小,方向水平向右
C.先变小后变大,方向水平向左
D.先变小后变大,方向水平向右
B[A→O→B,场强先变大后变小,方向水平向右,所以电子受到的电场力先变大后变小,方向水平向左. 又电子处于受力平衡状态,故另一个外力应是先变大后变小,方向水平向右。
故选项B正确。]
5.AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O。将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图所示.要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个适当的点电荷Q,则该点电荷Q()
A.应放在A点,Q=2q
B.应放在B点,Q=-2q
C.应放在C点,Q=-q
D.应放在D点,Q=-q
C[根据平行四边形定则,求出+q和-q在O点产生的合场强,大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小,方向水平向右,要使圆心处的电场强度为零,应在C点放一个电荷量Q=-q的点电荷或在D点放一个电荷量Q=+q的点电荷,C选项正确。]
6.如图所示,电荷量为+q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心,垂线上的a、b两点关于薄板对称,到薄板的距离都是d。若图中a点
的电场强度为零,则b点的电场强度大小和方向分别为(静电力常量为k)()
A。错误!,垂直薄板向左
B。错误!,垂直薄板向右
C.错误!,垂直薄板向左
D.错误!,垂直薄板向左
D[由于a点处的合场强为零,所以带电薄板在a处产生的场强与点电荷+q在a处产生的场强大小相等,均为错误!,方向相反,可知带电薄板应带正电;由带电薄板产生场强的对称性可知,薄板在b点产生的场强方向向左,大小等于错误!,故b点的电场强度大小为E=k错误!+k错误!=错误!,方向向左,故选D。]7.如图所示,在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c 分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上;a、b带正电,电荷量均为q,c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态,则匀强电场场强的大小为()
A.错误!B。错误!
C。错误!D。错误!
B[带电小球a、b在小球c位置处产生的场强大小为E a=E b=错误!,方向如图所示,根据平行四边形定则,其合场强大小为E ab=2k错误!·cos 30°=错误!,由题意知,电场E ab应与外加的匀强电场E等大,反向,即E=错误!,B 正确.]
◎考点三静电的利用与保护
8.如图所示为静电除尘示意图,在M、N两点间加高压电源时,金属管内空气电离,电离的电子在电场力的作用下运动,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电荷,因而煤粉被吸附到管壁上,排出的烟就清洁了.下列说法正确的是()
A.N接电源的正极
B.M接电源的正极
C.电场强度E B=E A
D.电场强度E B〈E A
A[电子附在煤粉上,使煤粉带上负电荷,煤粉若能吸附在管壁上,说明管壁带正电荷,N接电源的正极,则其内部电场线分布情况如图所示,由图可知金属棒附近的B点处电场线较密,而靠近金属管壁的A点处电场线较疏,故B处的电场强度比A 处的电场强度大,即E B>E A,故选A正确.]
9.如图所示,真空中xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形,边长L=2.0 m。若将电荷量均为q=+2.0×10-6 C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,求:
(1)两点电荷间的库仑力大小;
(2)C点的电场强度的大小和方向。
[解析](1)根据库仑定律,A、B两点电荷间的库仑力大
小为F=k q2 L2
代入数据得F=9。0×10-3 N。
(2)A、B点电荷在C点产生的场强大小相等,均为E1=k错误!