静电场及其应用精选试卷真题汇编[解析版]

静电场及其应用精选试卷真题汇编[解析版]

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，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4

g ，静电力常量为k 。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2

g C ．BD 之间的电势差U BD 大于DA 之间的电势差U DA

D ．AB 之间的电势差U AB =

kQ L

【答案】BC

【解析】 【分析】

【详解】

A ．带电小球在A 点时，有 2sin A Qq mg k

ma L θ-= 当小球速度最大时，加速度为零，有 '2sin 0Qq mg θk

L -= 联立上式解得

'22

L L = 所以速度最大的位置不在中点D 位置，A 错误；

B ．带电小球在A 点时，有

2sin A Qq mg k

ma L

θ-= 带电小球在B 点时，有 2sin 2

B Qq k mg θma L -=（） 联立上式解得

2B g a =

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B

D 段的平均场强大小大于AD 段的平均场强，根据U Ed =可知，BD 之间的电势差U BD 大于DA 之间的电势差U DA ，C 正确；

D ．由A 点到B 点，根据动能定理得

sin 02AB L mg θqU ⋅

+= 由2

sin A Qq mg k ma L θ-=可得 214Qq mg k L

= 联立上式解得

AB kQ U L

=-

D 错误。

故选BC 。

2．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x 0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E p 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1q 、2q ，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

122

sin ()kq q ma mg θKx r x =-

-- 减速阶段有 122sin ()

kq q ma Kx mg θr x =+-- 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； B ．小球做加速度减小的加速运动时，

122sin ()kq q K a g θx m r x m

=-

-- 对a 求导则 1232d d ()kq q a K x m r x m

=-- 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

122sin ()kq q K a x g θm r x m

=+-- 123

2d d ()kq q a K x m m r x =-- 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；

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。

3．真空中，在x轴上的坐标原点O和x=50cm处分别固定点电荷A、B，在x=10cm处由静止释放一正点电荷p，点电荷p只受电场力作用沿x轴方向运动，其速度与在x轴上的位置关系如图所示。下列说法正确的是（）

A．x=10cm处的电势比x=20cm处的电势高

B．从x=10cm到x=40cm的过程中，点电荷p的电势能一定先增大后减小

C．点电荷A、B所带电荷量的绝对值之比为9：4

D．从x=10cm到x=40cm的过程中，点电荷p所受的电场力先增大后减小

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】

A．点电荷p从x=10cm处运动到x=30cm处，动能增大，电场力对点电荷做正功，则点电荷所受的电场力方向沿+x轴方向，因此，从x=10cm到x=30cm范围内，电场方向沿+x轴方向，所以，x=10cm处的电势比x=20cm处的电势高，故A正确；

B．点电荷p在运动过程中，只有电场力做功，电势能和动能之和保持不变，点电荷的动能先增大后减小，则其电势能先减小后增大，故B错误；

C．从x=10cm到x=30cm范围内，点电荷p所受的电场力沿+x轴方向，从x=30cm到

x=50cm范围内，点电荷p所受的电场力沿-x轴方向，所以，点电荷p在x=30cm处所受的电场力为零，则点电荷A、B对点电荷p的静电力大小相等，方向相反，故有

22

A B

A B

Q q Q q

k k

r r

其中r A=30cm，r B=20cm，所以，Q A：Q B=9：4，故C正确；

D．点电荷x=30cm处所受的电场力为零，由电场力公式F=qE可知：x=30cm处的电场强度为零，所以从x=10cm到x=40cm的过程中，点电荷p所受的电场力一定先减小后增大，故D错误。

故选AC。