2020-2021学年新教材高中物理 第九章 静电场及其应用 进阶突破(含解析)新人教版必修3-

第九章 进阶突破

1．如图所示，已知带电小球A 、B 的电荷量分别为Q A 、Q B ，OA ＝OB ，都用长L 的绝缘丝线悬挂在绝缘墙角O 点处．静止时A 、B 相距为d ．为使平衡时AB

间距离减为d 2，可采用以下哪些方法(

)

A ．将小球A 、

B 的质量都增加到原来的2倍

B ．将小球B 的质量增加到原来的4倍

C ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半

D ．将两小球的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B 的质量增加到原来的2倍

【答案】D

【解析】如图所示，B 受重力、绳子的拉力及库仑力作用，将拉力及库仑力合成，其合

力应与重力大小相等方向相反．由几何关系可知mg L ＝F d ，而库仑力F ＝kq 1q 2d 2，即mg L ＝kq 1q 2

d 2d

＝kq 1q 2d 3，得d ＝3kq 1q 2L mg ．则要使d 变为d 2

可以使质量增大到原来的8倍而保证上式成立，故A 、B 错误；或将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时小球B 的质量增加到原来的2倍，也可保证等式成立，故C 错误，D 正确．

2．如图所示，下列说法正确的是( )

A ．图甲为等量同种点电荷形成的电场线

B ．图乙离点电荷距离相等的a 、b 两点场强相同

C ．图丙中在c 点静止释放一正电荷，可以沿着电场线运动到d 点

D ．图丁中某一电荷放在e 点与放到f 点(两点到极板距离相等)，电势能相同

【答案】D

【解析】由题图可知，题图甲为等量异种点电荷形成的电场线，故A 错误；题图乙为正点电荷所形成的电场线分布，离点电荷距离相等的a 、b 两点场强大小相同，场强方向不同，故B 错误；正电荷在题图丙中c 点受力沿电场线的切线方向，由静止释放时，不可能沿着电场线运动到d 点，故C 错误；题图丁中e 点与f 点到极板距离相等，电势相同，同一电荷放在e 、f 处时电势能相同，故D 正确．

3．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( )

A ．正，

B 的右边0.4 m 处

B ．正，B 的左边0.2 m 处

C ．负，A 的左边0.2 m 处

D ．负，A 的右边0.2 m 处

【答案】C

【解析】要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”的原则，所以点电荷C 应在A 左侧，带负电．设C 带电荷量为q ，A 、C 间的距离为x ，A 、B 间距离用r 表示，由于处于平衡状态，所以k Qq x 2＝9kQq r ＋x

2，解得x ＝0.2 m ，故C 正

确． 4．西汉著作《淮南子》中记有“阴阳相薄为雷，激扬为电”，人们对雷电的认识已从雷公神话提升到朴素的阴阳作用．下列关于雷电的说法错误的是( )

A ．发生雷电的过程是放电过程

B ．发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程

C ．发生雷电的过程中，电荷的总量增加

D ．避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击

【答案】C

【解析】雷电是天空中带异种电荷的乌云间的放电现象，A 正确；根据能量转化可知，发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程，B 正确；电荷不会产生，不会消失，只能从一个物体传到另一个物体，或从物体的一部分传到另一部分，总量不变，C 错误；避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击，D 正确．

5．(多选)如图所示，竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R ，带电量为＋Q ，在圆环的最高点用绝缘丝线悬挂一质量为m 、带电荷量为q 的小球(大小不计)，小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，小球到圆环中心O 距离为R ，已知静电力常量为k ，重力加速度为g ，则小球所处位置的电场强度为( )

A ．mg q

B ．2mg 2q

C ．k Q R 2

D ．k 2Q 4R 2 【答案】AD

【解析】带电小球受到库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力，以小球为研究对象，受力如图所示．圆环各个点对小球的库仑力的合力为qE ，由平衡条件得，竖直方向F sin θ＝mg ，小球到圆环中心O 距离为R ，而竖直面内固定的均匀带电圆环半径为R ，则sin θ＝22，解得F ＝2mg ，水平方向F cos θ＝qE ，解得E ＝mg q

，故A 正确，B 错误；将圆环看成由n 个小段组成，当n 相当大时，每一小段都可以看成点电荷，由对称性知，各小段带电体在小球所处位置场强E 的竖直分量相互抵消，而水平分量之和即为带电环在小球处的场强E ，结合矢量的合成法则及三角知识，则有小球所处位置的电场强度为E ＝nk

Q n 2R 2×22＝k 2Q

4R 2，故C 错误，D 正确．

6．如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，运动轨迹如图所示，M 和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点．不计重力，下列表述正确的是( )

A．粒子在M点的速率最大

B．粒子所受电场力的方向沿电场线方向

C．粒子在电场中的加速度不变

D．粒子在电场中的电势能始终在增加

【答案】C

【解析】带电粒子所受合力指向运动轨迹的内侧，所以带电粒子受到的电场力水平向左，粒子向M点运动过程中电场力做负功，所以粒子到达M点时的动能最小，速率最小，故A、B错误；因为是匀强电场，粒子受到的电场力恒定，加速度恒定，故C正确；粒子靠近M点的过程，电场力做负功，电势能增加，远离M点的过程，电场力做正功，电势能减少，故D 错误．

7．(多选)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类，沿着它身体的长度方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，A、B、C为电场中的点，下列说法正确的是( )

A．头部带负电

B．A点电场强度大于B点电场强度

C．负离子运动到A点时，其加速度方向向右

D．图中从A至C的虚线可以是正离子的运动轨迹

【答案】BD

【解析】电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于无穷远处或负电荷，根据电场线由鱼的头部出发可知，头部带正电，故A错误；电场线疏密程度表示电场强度大小，A处电场线比B处密，所以A处电场强度大于B处电场强度，故B正确；负离子在A点受到的电场力向左，其加速度方向向左，故C错误；正离子所受的电场力方向沿着电场线的方向，且指向运动轨迹的凹侧，故D正确．

8．a和b是点电荷电场中的两点，如图所示，a点电场强度E a与ab连线夹角为60°，