高中物理 静电场及其应用精选测试卷检测题(Word版 含答案)

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C.小球向左被拉到细线水平且拉直的位置,释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动,其方向与竖直方向成370角,加速度大小为 ,则经过0.5s,小球的速度大小为v=at=6.25m/s,选项C正确;
C.系统重力势能增加
D.系统的电势能将减小
【答案】BCD
【解析】
【详解】
A.对A受力分析,如图;由于可知,当B向左移动一段小距离时,斜面对A的支持力减小,库仑力减小,根据库仑定律可知,AB间距离变大,选项A错误;
B.对AB整体,力F等于斜面对A的支持力N的水平分量,因为N减小,可知F减小,选项B正确;
C.因为AB距离增加,则竖直距离变大,则系统重力势能增加,选项C正确;
D.因为AB距离增加,电场力做正功,则电势能减小,选项D正确;
故选BCD.
8.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
A.M点场强大于N点场强
D.小球a的电荷量未改变时,对b受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形,此时静电力为
a、b的距离为
当a的电荷量改变后,静电力为
a、b之间的距离为
由静电力
可得
故D正确。
故选BD。
6.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()
11.如图所示,两个可视为质点的带同种电荷的小球a和b,放置在一个光滑绝缘半球面内,已知小球a和b的质量分别为m1、m2,电荷量分别为q1、q2,两球处于平衡状态时α<β.则以下判断正确的是
A.m1>m2B.m1<m2
C.q1>q2D.q1<q2
【答案】A
【解析】
【分析】
根据两小球处于平衡状态,通过对两个小球进行受力分析,进行正交分解后,列出关系式,即可解决问题。
A.只有 区间的电场方向向右
B.在N点右侧附近存在电场强度为零的点
C.在 之间存在电势为零的点
D. 之间的电势差小于 之间的电势差
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB. 在N点右侧产生的场强水平向右, 在N点右侧产生的场强水平向左,又因为 ,根据 在N点右侧附近存在电场强度为零的点,该点左右两侧场强方向相反,所以不仅只有 区间的电场方向向右,选项A错误,B正确;
可知小球的加速度一直变大,故D正确。
故选ACD。
7.有固定绝缘光滑挡板如图所示,A、B为带电小球(可以近似看成点电荷),当用水平向左的力F作用于B时,A、B均处于静止状态.现若稍改变F的大小,使B向左移动一段小距离(不与挡板接触),当A、B重新处于平衡状态时与之前相比()
A.A、B间距离变小
B.水平推力力F减小
A.该匀强电场的场强为3.75×107N/C
B.平衡时细线的拉力为0.17N
C.经过0.5s,小球的速度大小为6.25m/s
D.小球第一次通过O点正下方时,速度大小为7m/s
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AB.小球在平衡位置时,由受力分析可知:qE=mgtan370,解得 ,细线的拉力:T= ,选项AB错误;
B.小球b在向上缓慢运动的过程中,所受的外力的合力始终为0,如图所示
小球的重力不变,容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心,无论小球a对b的力如何变化,由矢量三角形可知,容器对小球的弹力大小始终等于重力大小,故B正确;
C.若小球a的电荷量减小,则小球a和小球b之间的力减小,小球b会沿半圆向下运动,与题意矛盾,故C错误;
D.如同C选项,将薄圆板相对O点对称的分割成一些小块,除了最外一圈上关于O点对称的小段间距还是和原来一样外,靠内的对称小块间距都小于原来的值,这些对称小块的合电场在x轴上场强最大的点就不再在A、A'两位置,则整个圆板的合电场在x轴上场强最大的点当然也就不再在A、A'两位置,选项D错误。
故选ABC。
2.如图,真空中x轴上关于O点对称的M、N两点分别固定两异种点电荷,其电荷量分别为 、 ,且 。取无穷远处电势为零,则( )
高中物理 静电场及其应用精选测试卷检测题(Word版 含答案)
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,y轴上固定有两个电荷量相等的带正电的点电荷,且关于坐标原点 对称。某同学利用电场的叠加原理分析在两电荷连线的中垂线( 轴)上必定有两个场强最强的点 、 ,该同学在得到老师的肯定后又在此基础上作了下面的推论,你认为其中正确的是( )
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
、 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
D.如图(3),若在 平面内固定一个均匀带正电薄圆板,圆板的圆心在原点 ,直径与(1)图两点电荷距离相等,则 轴上场强最大的点仍然在 、 两位置
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A.可以将每个点电荷(2q)看作放在同一位置的两个相同的点电荷(q),既然上下两个点电荷(q)的电场在x轴上场强最大的点仍然在A、A'两位置,两组点电荷叠加起来的合电场在x轴上场强最大的点当然还是在A、A'两位置,选项A正确;
A.水平面对容器的摩擦力向左
B.容器对小球b的弹力始终与小球b的重力大小相等
C.出现上述变化时,小球a的电荷量可能减小
D.出现上述变化时,可能是因为小球a的电荷量逐渐增大为
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
A.对整体进行受力分析,整体受到重力和水平面的支持力,两力平衡,水平方向不受力,所以水平面对容器的摩擦力为0,故A错误;
联立可得
D正确。
故选AD。
5.如图所示,内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上,带电量为qA的小球a固定于圆心O的正下方半圆上A点;带电量为q,质量为m的小球b静止于B点,其中∠AOB=30°。由于小球a的电量发生变化,现发现小球b沿容器内壁缓慢向上移动,最终静止于C点(未标出),∠AOC=60°。下列说法正确的是( )
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.若两个点电荷的位置不变,但电荷量加倍,则 轴上场强最大的点仍然在 、 两位置
B.如图(1),若保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在 轴上,则 轴上场强最大的点仍然在 、 两位置
C.如图(2),若在 平面内固定一个均匀带正电圆环,圆环的圆心在原点 。直径与(1)图两点电荷距离相等,则 轴上场强最大的点仍然在 、 两位置
B.由对称性可知,保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在 轴上,则 轴上场强最大的点仍然在 、 两位置,选项B正确;
C.由AB可知,在yOz平面内将两点电荷绕O点旋转到任意位置,或者将两点电荷电荷量任意增加同等倍数,在x轴上场强最大的点都在A、A'两位置,那么把带电圆环等分成一些小段,则关于O点对称的任意两小段的合电场在x轴上场强最大的点仍然还在A、A'两位置,所有这些小段对称叠加的结果,合电场在x轴上场强最大的点当然还在A、A'两位置,选项C正确;
【详解】
A和B小球受力分析如下,对小球A:
对小球B:
通过上式可知:

由于 ,则 ,所以 ,由于 ,则有:
所以有:
可推导出: ,故选A。
【点睛】
考察对物体的受力分析和正交分解的运用。
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)
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. 、 、 在 点产生的场强为 ,方向由 指向
【答案】BD
【解析】
【分析】
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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
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
以B球为研究对象,受到重力G,A球对它的斥力F和光滑半球对B的弹力N三个力作用,受力如图:
由几何关系可知,力的三角形 与三角形 相似,则有
因为G、R、 不变,则N不变,AB在减小,因此F减小
选项B正确,ACD错误。
故选B。
10.在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为 V/m,已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10m/ ,水的密度为 kg/ .这雨滴携带的电荷量的最小值约为
A.2 CB.4 CC.6 CD.8 C
【答案】B
【解析】
【详解】
带电雨滴在电场力和重力作用下保持静止,根据平衡条件电场力和重力必然等大反向
解得:
ACD、与计算不符,ACD错误;
B、与计算结果相符,B正确
【点睛】
本题关键在于电场力和重力平衡,要求熟悉电场力公式和二力平衡条件;要使雨滴不下落,电场力最小要等于重力.
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。
4.如图所示,用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别mA和mB的小球,分别带qA和qB的正电荷,悬点为O,当小球由于静电力作用张开一角度时,A球悬线与竖直线夹角为 ,B球悬线与竖直线夹角为 ,则( )
A.
B.
C.
D.两球接触后,再静止下来,两绝缘细线与竖直方向的夹角变为 、 ,有
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.如下图,对两球受力分析,根据共点力平衡和几何关系的相似比,可得

由于库仑力相等,联立可得
由于 , ,代入上式可得
所以A正确、B错误;
C.根据以上分析,两球间的库仑力是作用力与反作用力,大小相等,与两个球带电量的多少无关,所以不能确定电荷的比例关系,C错误;
D.两球接触后,再静止下来,两绝缘细线与竖直方向的夹角变为 、 ,对小球A、B受力分析,根据上述的分析,同理,仍然有相同的关系,即
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:
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:
C. 、 为两异种点电荷,在 之间存在电势为零的点,选项C正确;
D.因为 , 之间的电场强度大,所以 之间的电势差大于 之间的电势差,选项D错误。
故选BC。
3.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( )
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
9.如图所示,半径为R的绝缘光滑半球内有A、B两个带电小球(均可视为点电荷),A球固定在半球的最低点,B球静止时,A、B两球之间的距离为R,由于漏电,B球缓慢向A球靠近,设A、B两球之间的库仑力大小为F,光滑半球对B球的弹力大小为N,A、B两球之间的距离用x表示,则F-x、N-x的关系图象正确的是( )
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