静电场及其应用精选试卷测试卷 (word版,含解析)

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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。源自文库
故选BC。
3.如图所示,竖直平面内固定一倾斜的光滑绝缘杆,轻质绝缘弹簧上端固定,下端系带正电的小球A,球A套在杆上,杆下端固定带正电的小球B。现将球A从弹簧原长位置由静止释放,运动距离x0到达最低点,此时未与球B相碰。在球A向下运动过程中,关于球A的速度v、加速度a、球A和弹簧系统的机械能E、两球的电势能Ep随运动距离x的变化图像,可能正确的有( )
A. B.
C. D.
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
令A、B小球分别带电量为 、 ,释放A球时A、B间距为r,弹簧的劲度系数为K。则
A.在小球A运动到最低点的过程中,受力分析如图所示
加速阶段有
减速阶段有
所以小球先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,越向下运动,弹力和电场力越大,所以减速阶段速度减小的更快,速度减为零的时间更短,和加速阶段不对称,A错误;
考点:动能定理和牛顿定律综合的问题
点评:小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力.并不是电场力等于重力,而是电场力与重力提供向心力去做圆周运动.当是点电荷的电场时,由于电场力与支持力均于速度方向垂直,所以只有重力做功.
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
故选A。
11.一个带电量为+Q的点电荷固定在空间某一位置,有一个质量为m的带电小球(重力不能忽略)在+Q周围作匀速圆周运动,半径为R,向心加速度为 (g为重力加速度)。关于带电小球带电情况,下列说法正确的是:
A.小球带正电,电荷量大小为
B.小球带正电,电荷量大小为
C.小球带负电,电荷量大小为
D.小球带负电,电荷量大小为
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
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
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。
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.小球在B时的速率为
B.小球在B时的速率小于
C.固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为3mg/q
D.小球不能到达C点(C点和A在一条水平线上)
【答案】AC
【解析】
试题分析:由A到B,由动能定理得: ,解得 ,A正确,B错误,在B点,对小球由牛顿第二定律得: ,将B点的速度带入可得 ,C正确,从A到C点过程中电场力做功为零,所以小球能到达C点,D错误,
联立可得:
故C正确,ABD错误。
12.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( )
5.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
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,轻质弹簧一端系在墙上,另一端系在三根长度相同的轻绳上,轻绳的下端各系质量与电荷量均相同的带正电小球,且三个小球均处于静止状态,已知重力加速度为g。四种情形下每个小球受到的电场力大小与轻绳长度、小球质量、小球电荷量的关系如表所示,以下说法正确的是( )
D.小球向下运动过程中,电场力做负功,所以电势能逐渐增大,越靠近B小球,电场力越大,电势能增大的越快,所以图像的斜率越来越大,D正确。
故选CD。
4.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
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:
B.小球做加速度减小的加速运动时,
对a求导则
则加速阶段,加速度随着运动距离x的增加而减小,且加速减小得越来越快(即a-x曲线越来越陡峭)。
同理,减速阶段
在减速阶段加速度运动距离x的增加而减加而增大,且加速度增加得越来越慢(即a-x曲线越来越平缓),故B错误;
C.小球向下运动过程中,由于要克服电场力做功,所以球A和弹簧系统的机械能E逐渐减小,越靠近B小球,电场力越大,机械能减小的越快,所以图像的斜率的绝对值越来越大,C正确;
情形
轻绳长度
小球质量
小球电荷量
小球受到的电场力大小
1
L
m

2
2L
m

3
L
2m

4
L
m

A.②中电荷量为①中电荷量的 倍
B.③中电荷量为②中电荷量的 倍
C.④中电荷量为③中电荷量的 倍
D.情形④下弹簧的伸长量最大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由于三个小球质量和电荷量均相等,由对称性可知,三个小球必构成等边三角形,且每个小球受到的电场力相等,设绳的拉力为T,与竖直方向夹角为 ,两小球之间的距离为r、一个小球受到另外两个小球的电场力的合力为 ,对其中一个小球受力分析可得
A.小球A的带电量可以为任何值
B.轻质细杆一定处于被拉伸状态
C.小球A与B之间的距离一定为
D.若将A向右平移一小段距离,释放后A一定向左运动
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AC.小球A受力平衡,设小球AB之间的距离为x,根据平衡条件有
解得
所以小球A的电荷量可以为任意值,可以带正电,也可以带负电,A正确,C错误;
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。
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( )
解得
由几何关系可知,
整理得
A.对比①和②可知,并应用上式可得
解得
故电荷量之间的关系为
故A错误;
B.由③可知,
解得

故B错误;
C.由④可知
解得

故C正确;
D.以三个小球为整体可知,小球受到的弹力应该等于其重力,故小球质量越大,弹簧弹力越大,故情形③下弹簧的伸长量最大,故D错误;
故选C。
10.如图所示,A、B、C为放置在光滑水平面上的三个带电小球(可视为点电荷),其中B与C之间用长为L的绝缘轻质细杆相连,现把A、B、C按一定的位置摆放,可使三个小球都保持静止状态。已知小球B的带电量为-q,小球C的带电量为+4q,则以下判断正确的是( )
静电场及其应用精选试卷测试卷 (word版,含解析)
一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)
1.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( )
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
【答案】C
【解析】
【详解】
由题意可知小球做匀速圆周运动,合力提供向心力,因中心电荷为+Q,做出运动图像如图所示:
可知要让小球做匀速圆周运动,即小球所受库仑力和重力的合力提供向心力,所以小球带负电;
由向心力公式可知:
设小球与点电荷连线与竖直方向夹角为θ,则有:
所以θ=30°,根据几何关系有:
根据库仑定律有:
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;
C. 、 为两异种点电荷,在 之间存在电势为零的点,选项C正确;
B.对小球B,小球A和小球C对其静电力的合力为
由于不知道小球A的带电量,所以无法确定小球A和小球C对小球B的静电力的合力是否为零,故无法判断轻杆是否被拉伸,B错误;
D.小球A在原来的位置是平衡的,若将A向右平移一小段距离,小球B和小球C对其的静电力均增加,且小球B对其的静电力增加的更快,但由于小球A的电性不确定,所以释放后A的运动方向也不确定,D错误。
【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;
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;
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
【解析】
【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.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.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;
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,在竖直放置的半径为R的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,已知重力加速度为g,则下列说法正确的是()
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