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选择题4 静电场
考向1 电场的性质
1.两个相同的金属球A和B,A带正电,B带负电,且QA与QB的大小之比是41,带电金属球可视为点电荷.若在A、B连线上的某点C放一个点电荷QC,A、B对C作用的静电力刚好平衡,则( )
A.C点一定在连线的B点的外侧
B.C点一定在连线的A点的外侧
C.C点一定在A、B之间
D.C点的场强一定不为零
答案:A
解析:因为A带正电,B带负电,只要放入的电荷受到的合力为0即可,QA与QB的大小之比是4:1,通过受力分析,并由库仑定律可知,对C点则有rA>rB,而且保证两个力的方向相反,所以应将C置于AB线段上连线的B点的外侧,且C点的场强为零,故A正确,B、C、D错误.
2.[来源:Zxxk.Com]
如图所示,一带电粒子在两个固定的等量正点电荷的电场中运动,图中的实线为等势面,虚线ABC为粒子的运动轨迹,其中B点是两点电荷连线的中点,A、C位于同一等势面上.下列说法正确的是( )
A.该粒子可能带正电
B.该粒子经过B点时的速度最大[来源:Z|xx|k.Com]
C.该粒子经过B点时的加速度一定为零
D.该粒子在B点的电势能大于在A点的电势能
答案:C
解析:从该带电粒子的运动轨迹看,固定电荷对它有吸引力,由固定电荷带正电可知,该粒子一定带负电,故A错误;B点是两点电荷连线的中点,合场强为零,故粒子受力为零,则加速度为零,C正确;因为离正电荷越远,电势越低,则由题图知粒子从A运动到B的过程中,电势先增大后减小且φA<φB,因粒子带负电,由Ep=φq得,由A到B过程中,电势能先减小后增大,即动能先增大后减小且EpA>EpB,故B、D均错误.
3.
如图所示,虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线,且相邻等势面之间的电势差相等.实线为一带正电荷粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,M、N是这条轨迹上的两点,则下列说法中正确的是( )
A.三个等势面中,a的电势最高
B.对于M、N两点,带电粒子通过M点时电势能较大
C.对于M、N两点,带电粒子通过M点时动能较大
D.带电粒子由M点运动到N点时,加速度减小[来源:Zxxk.Com]
答案:C
解析:由于带电粒子做曲线运动,所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧,且和等势面垂直,所以电场线方向是由c指向b再指向a.根据电场线的方向指向电势降低的方向,故φc>φb>φa,选项A错误;正电荷在电势高处电势能大,M点的电势比N点电势低,故在M点电势能小,选项B错误;根据能量守恒定律,电荷的动能和电势能之和保持不变,故粒子在M点的动能较大,选项C正确;由于相邻等势面之间电势差相等,且N点等势面较密,则EN>EM,即qEN>qEM,由牛顿第二定律知,带电粒子从M点运动到N点时,加速度增大,选项D错误.
4.如图所示,三个点电荷固定在平面内正三角形三个顶点上,电荷量分别为+q、+q、-q,A、B、C三点分别是三边的中点,O为正三角形的中心,下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度为零
B.A、C两点的电场强度大小不相等
C.将一正点电荷从A点移到C点,电势能减少
D.B点的电势高于O点的电势
答案:D
解析:两正点电荷在O点产生的电场强度矢量和指向负点电荷,故三个点电荷在O点的电场强度矢量和指向负点电荷,不为零,A错误;如图所示,根据电场叠加原理可知,A、C两点电场强度大小相等,B错误;电场左右对称,则A、C两点电势一定相等,正点电荷在A、C两点的电势能相等,C错误;将正点电荷从O点沿OB移到B点,两正点电荷对所移动的正点电荷做负功,负点电荷对所移动的正点电荷做负功,因此三个点电荷对所移动的正点电荷做负功,正点电荷的电势能增大,则B点的电势高于O点的电势,D正确.
5.
(多选)用细绳拴一个质量为m带正电的小球B,另一带正电小球A固定在绝缘竖直墙上,A、B两球与地面的高度均为h,小球B在重力、拉力和库仑力的作用下静止不动,如图所示.现将细绳剪断后( )
A.小球B在细绳剪断瞬间开始做平抛运动
B.小球B在细绳剪断瞬间加速度大于g
C.小球B落地的时间小于
D.小球B落地的速度小于
答案:BC
解析:将细绳剪断瞬间,小球受到重力和库仑力的共同作用,合力斜向右下方,因此剪断瞬间开始,小球B的初速度为零,不可能做平抛运动,小球的加速度大于g,故选项A错误,B正确;小球在落地过程中,除受到重力外,还受到库仑斥力,那么竖直方向的加速度大于g,因此球落地的时间小于,故选项C正确,D错误.,落地的速度大于
6.
(多选)现有一组方向平行于x轴的电场线,若从x轴的坐标原点由静止释放一个带电粒子,仅在电场力的作用下,该粒子沿着x轴的正方向从x1=0处运动到x2=1.2 cm处,其电势φ随位置x坐标变化的情况如图所示.下列有关说法正确的是( )