静电场及其应用精选试卷测试卷附答案

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【解析】
【详解】
A.如果A带电,则会感应B内部带异种电荷,外部电性与A相同,那么EM≠0,EN≠0;故A错误;
B.如果B带电,由于同种电荷的排斥,电荷只分布在外表面E内=0,即EM=0,EN≠0,B错误;
C.如果A、B带等量异种电荷,A与B的静电感应使B外表面恰好无电荷量,则EM≠0,EN=0,故C正确;
A.M点场强大于N点场强
B.M点电势与P点的电势相等
C.将正电荷由O点移动到P点,电场力做负功
D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴正方向做直线运动
【答案】AD
【解析】
【详解】
A、从图像上可以看出,M点的电场线比N点的电场线密集,所以M点场强大于N点场强,故A对;
B、沿着电场线电势在降低,由于电场不是匀强电场,所以M和P点不在同一条等势线上,所以M点电势与P点的电势不相等,故B错;
A.该匀强电场的场强为3.75×107N/C
9.如图所示,导体球A与导体球壳B同心,原来都不带电,也不接地,设M、N两点的场强大小为EM和EN,下列说法中正确的是
A.若使A带电,则EM≠0,EN=0
B.若使B带电,则EM≠0,EN≠0
C.若使A,B两球分别带上等量异种电荷,则EM≠0,EN=0
D.若使A球带电,B球接地,则EM=0,EN=0
【答案】C
A.正电, B.正电,mgtanθ
C.负电,mgtanθD.负电,
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
小球M带正电,两球相斥,故小球带正电;以小球为研究对象,对小球进行受力分析,根据小球处于平衡状态可知,F=mgtgθ,故选B.
【点睛】
对于复合场中的共点力作用下物体的平衡其解决方法和纯力学中共点力作用下物体的平衡适用完全相同的解决方法.
D.由上分析,可知,在0<x<6cm的区域,场强沿x轴正方向,将试探电荷+q从x=2cm处移至x=4cm处,电势能减小。故D错误。
12.用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线,拴一质量为1.0×10-2kg、电荷量为2.0×10-8C的小球,细线的上端固定于O点.现加一水平向右的匀强电场,平衡时细线与铅垂线成370,如图所示.现向左拉小球使细线水平且拉直,静止释放,则(sin370=0.6)
F库=3mg
故B错误;
C.设PN与竖直方向成α角,对球a受力分析,将其分解:
竖直方向上有:
FPNcos α=mg+F库sin θ
水平方向上有:
F库cos θ+FPNsin α=FPM。
解得:
下滑时θ从0增大90°,细线PM的拉力先增大后减小,故C正确;
D.设b与a的连线与水平方向成θ角,则有:任意位置加速度为向心加速度和切向加速度合成,即为:
D.如使A球带电,B球接地,是接地屏蔽,EM≠0,EN=0,D错误。
10.如图所示,M、N为两个等量同种电荷,在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q(负电荷),不计重力,下列说法中正确的是()
A.点电荷从P到O是匀加速运动,O点速度达最大值
B.点电荷在从P到O的过程中,电势能增大,速度越来越大
C.点电荷在从P到O的过程中,加速度越来越大,速度也越来越大
B.等量同种电荷连线中垂线上,从P到O电势升高,负电荷的电势能减小,故B正确;
C.等量同种电荷连线中垂线上,从P到O电场线方向向上,试探电荷受的电场力沿y轴向下,在y轴上O点下方,电场线方向沿y轴向下,试探电荷受的电场力沿y轴向上,由图乙可知,y轴上电场强度最大点的位移在P点的下方,所以试探电荷沿y轴先做加速度增大,后做加速度减小的加速运动,在y轴上O点下方,做加速度先增大后减小的减速运动,故C错误;
C、结合图像可知:O点的电势高于P点的电势,正电荷从高电势运动到低电势,电场力做正功,故C错;
D、在O点静止释放一带正电粒子,根据电场线的分布可知,正电荷一直受到向上的电场力,力与速度在一条直线上,故粒子做直线运动,故D对;
故选AD
8.如图所示,质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于P点,另一带正电小球M固定在带电小球的左侧,小球平衡时,绝缘丝线与竖直方向夹角为θ,且两球球心在同一水平线上.关于悬挂小球的电性和所受库仑力的大小,下列判断正确的是( )
可得:x0=3cm,故A错误;
B.由选项A的分析可知,合场强为0的点不会在Q1的左边,因为Q1的电荷量大于Q2,也不会在Q1Q2之间,因为它们电性相反,在中间的电场方向都向右。所以,只能在Q2右边。即在x坐标轴上电场强度为零的点只有一个。故B错误;
C.设距离Q2为x0处的电场强度矢量合为0,则:
可得:x0=3cm,结合矢量合成可知,在x>9cm区域各个位置的电场方向均沿x轴正方向。故C正确;
B.带电小球在A点时,有
带电小球在B点时,有
联立上式解得
B正确;
C.根据正电荷的电场分布可知,B点更靠近点电荷,所以BD段的平均场强大小大于AD段的平均场强,根据 可知,BD之间的电势差UBD大于DA之间的电势差UDA,C正确;
D.由A点到B点,根据动能定理得
由 可得
联立上式解得
D错误。
故选BC。
3.如图所示,空间有竖直方向的匀强电场,一带正电的小球质量为m,在竖直平面内沿与水平方向成30º角的虚线以速度v0斜向上做匀速运动.当小球经过O点时突然将电场方向旋转一定的角度,电场强度大小不变,小球仍沿虚线方向做直线运动,选O点电势为零,重力加速度为g,则
、 带正电,故 在O点产生的场强方向是由 指向O, 在O点产生的场强方向是由 指向O,由矢量合成得 、 在O点产生的场强大小
方向由O→c,选项C错误;
D.同理c在O点产生的场强大小为
方向由O→c
运用矢量合成法则得a、b、c在O点产生的场强
方向O→c。选项D正确。
故选BD。
2.如图所示,带电量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底端C点,斜面上有A、B、D三点,A和C相距为L,B为AC中点,D为A、B的中点。现将一带电小球从A点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度恰好为零。已知重力加速度为g,带电小球在A点处的加速度大小为 ,静电力常量为k。则( )
4.如图所示,两个带电小球 、 分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上,且在同一竖直平面内,用水平向左的推力F作用于 球,两球在图示位置静止,现将 球沿斜面向下移动一小段距离,发现 球随之向上移动少许,两球在新位置重新平衡,重新平衡后与移动前相比,下列说法正确的是( )
A.推力F变小B.斜面对 的弹力不变
静电场及其应用精选试卷测试卷附答案
一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)
1.如图所示,在圆心为 、半径为 的圆周上等间距分布着三个电荷量均为 的点电荷 、 、 ,其中 、 带正电, 带负电。已知静电力常量为 ,下列说法正确的是( )
A. 受到的库仑力大小为
B. 受到的库仑力大小为
C. 、 在 点产生的场强为 ,方向由 指向
D.等量正电荷中垂面上电场方向背离圆心O,所以负试探电荷受电场力作用以O为圆心做匀速圆周运动,如图,由几何关系可知,P到M的距离为2L,图中 ,由叠加原理可得,P点的场强为
所以电场力即为向心力为
故D正确。
7.如图所示,某电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN。P点在y轴右侧,MP⊥ON。则
【答案】C
【解析】
【详解】
A.某点的电场强度是正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的电场的叠加,是合场强。根据点电荷的场强公式E= ,所以要使电场强度为零,那么正电荷Q1和负电荷Q2在该处产生的场强必须大小相等、方向相反。因为它们电性相反,在中间的电场方向都向右。设距离Q2为x0处的电场强度矢量合为0,则:
A.小球从A到B的过程中,速度最大的位置在D点
B.小球运动到B点时的加速度大小为
C.BD之间的电势差UBD大于DA之间的电势差UDA
D.AB之间的电势差UAB=
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A.带电小球在A点时,有
当小球速度最大时,加速度为零,有
联立上式解得
所以速度最大的位置不在中点D位置,A错误;
C.墙面对 的弹力不变D.两球之间的距离减小
【答案】AB
【解析】
【详解】
CD.先对小球A受力分析,受重力、支持力、静电力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:

由于 减小,可知墙面对A的弹力变小,库仑力减小,故两球间距增加,选项CD错误;
AB.对AB整体受力分析,受重力、斜面支持力N、墙壁支持力FN、推力F,如图所示:
可知小球的加速度一直变大,故D正确。
故选ACD。
6.如图甲所示,两点电荷放在x轴上的M、N两点,电荷量均为Q,MN间距2L,两点电荷连线中垂线上各点电场强度 随y变化的关系如图乙所示,设沿y轴正方向为电场强度的正方向,中垂线上有一点 ,则以下说法正确的是()
A.M、N两点上的两等量点电荷是异种电荷,M为正电荷,N为负电荷
D. 、 、 在 点产生的场强为 ,方向由 指向
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.根据几何关系得ab间、bc间、ac间的距离
根据库仑力的公式得 、 、 间的库仑力大小
受到的两个力夹角为 ,所以 受到的库仑力为
c受到的两个力夹角为 ,所以 受到的库仑力为
选项A错误,B正确;
C. 、 在O点产生的场强大小相等,根据电场强度定义有
D.点电荷一定能够返回到P点.
【答案】D
【解析】
试题分析:点电荷在从P到O的过程中,所受的电场力方向竖直向下,因场强大小不断变化,电场力不断变化,故做变加速运动,所以速度越来越大,到达C点后向下运动,受电场力向上而作减速运动,故O点速度达最大值,越过O点后,负电荷q做减速运动,速度越来越小,速度减到零后反向运动,返回到P点,选项A错误,D正确;点电荷在从P到O的过程中,电场力做正功,故电势能减小,选项B错误;因为从O向上到无穷远,电场强度先增大后减小,P到O的过程中,电场强度大小变化不能确定,所以电场力无法确定,加速度不能确定.故C错误.故选D.
考点:带电粒子在电场中的运动.
11.如图所示,真空中有两个点电荷Q1和Q2,Q1=+9q,Q2=-q,分别固定在x轴上x=0处和x=6cm处,下列说法正确的是( )
A.在x=3cm处,电场强度为0
B.在区间上有两处电场强度为0
C.在x>9cm区域各个位置的电场方向均沿x轴正方向
D.将试探电荷从x=2cm移到x=4cm处,电势能增加
根据共点力平衡条件,有
解得
由于 减小, 不变,所以推力F减小,斜面对B的弹力N不变,选项AB正确。
故选AB。
5.如图所示,带电小球a由绝缘细线PM和PN悬挂而处于静止状态,其中PM水平,地面上固定一绝缘且内壁光滑的圆弧细管道GH,圆心P与a球位置重合,管道底端H与水平地面相切,一质量为m可视为质点的带电小球b从G端口由静止释放,当小球b运动到H端时对管道壁恰好无弹力,重力加速度为g。在小球b由G滑到H过程中,下列说法中正确的是()
A.原电场方向竖直向下
B.改变后的电场方向垂直于ON
C.电场方向改变后,小球的加速度大小为g
D.电场方向改变后,小球的最大电势能为
【答案】CD
【解Βιβλιοθήκη Baidu】
【分析】
【详解】
开始时,小球沿虚线做匀速运动,可知小球受向下的重力和向上的电场力平衡Eq=mg,小球带正电,则电场竖直向上,选项A错误;改变电场方向后,小球仍沿虚线做直线运动,可知电场力与重力的合力沿着NO方向,因Eq=mg,可知电场力与重力关于ON对称,电场方向与NO成600,选项B错误;电场方向改变后,电场力与重力夹角为1200,故合力大小为mg,小球的加速度大小为g,选项C正确;电场方向改变后,小球能沿ON运动的距离为 ,则克服电场力做功为: ,故小球的电势能最大值为 ,选项D正确;故选CD.
A.小球b机械能保持不变
B.小球b所受库仑力大小始终为2mg
C.细线PM的拉力先增大后减小
D.小球b加速度大小一直变大
【答案】ACD
【解析】
【详解】
A.小球b所受库仑力和管道的弹力始终与速度垂直,即只有重力做功,所以小球b机械能守恒,故A正确;
B.小球b机械能守恒,从G滑到H过程中,有:
H处有:
则有:
B.将一试探电荷-q沿y轴负方向由P移动到O,试探电荷的电势能一直减少
C.一试探电荷-q从P点静止释放,在y轴上做加速度先变小后变大的往复运动
D.在P点给一试探电荷-q合适的速度,使其在垂直x轴平面内以O点为圆心做匀速圆周运动,所需向心力为
【答案】BD
【解析】
【详解】
A.如果M、N两点上的两等量点电荷是异种电荷,则其中垂线是为等势线,故A错误;
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