内容正文:
课时作业(23) 静电场及其应用
[基础应用]
1.(2021·黑龙江鸡泽一中模拟)如图所示,原来不带电的金属导体MN,在其两端下面都悬挂着金属验电箔;若使带负电荷的金属球A靠近导体的M端,可能看到的现象是( )
A.只有M端验电箔张开,且M端带正电
B.只有N端验电箔张开,且N端带正电
C.两端的验电箔都张开,且左端带负电,右端带正电
D.两端的验电箔都张开,且两端都带正电或负电
C 解析:由于电荷间的相互作用,所以会使M端带正电,N端带负电,MN两端的金箔都会张开,是感应起电.故C正确,A、B、D错误.
2.(2021·广东珠海二模)如图所示,在绝缘水平面上固定三个带电小球a、b和c,相互之间的距离ab=4 cm,bc=2 cm,bc垂直于ac.已知小球b所受库仑力的合力方向平行于ac边,设小球a和c的电荷量的比值为k,则( )
A.a和c带同种电荷,k=4 B.a和c带异种电荷,k=4
C.a和c带同种电荷,k=8 D.a和c带异种电荷,k=8
D 解析:假设a、c带同种电荷,则b受到的库仑力的合力不可能与ac平行,所以a、c带异种电荷;由几何关系得=,解得=8,故D正确.
3.一正电荷处于电场中,在只受静电力作用下从A点沿直线运动到B点,其速度随时间变化的图像如图所示,则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的( )
C 解析:由vt图像的斜率可知,正电荷做加速度逐渐增大的加速运动,因此该电荷沿电场线的方向移动,且所受静电力越来越大,即电场强度越来越大,又因电场线密的地方电场强度大,且正电荷受力与电场方向相同,故C正确.
4.如图所示,E、F、G、H为矩形ABCD各边的中点,O为EG、HF的交点,AB边的长度为d.E、G两点各固定一等量正点电荷,另一电荷量为Q的负点电荷置于H点时,F点处的电场强度恰好为零.若将H点的负电荷移到O点,则F点处场强的大小和方向为(静电力常量为k)( )
A.,方向向右 B.,方向向左
C.,方向向右 D.,方向向左
D 解析:当负点电荷在H点时,F点处电场强度恰好为零,根据公式E=k 可得负点电荷在F点产生的电场强度大小为E=k,方向水平向左,故两个正点电荷在F点的合场强大小为E=k,方向水平向右;负点电荷移到O点,在F点产生的电场强度大小为E1=k ,方向水平向左,所以F点的合场强为k-k=k,方向水平向左,故D正确.
5.(2019·全国卷Ⅰ)如图,空间中存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则( )
A.P和Q都带正电荷
B.P和Q都带负电荷
C.P带正电荷,Q带负电荷
D.P带负电荷,Q带正电荷
D 解析:细绳竖直,把P、Q看作整体,在水平方向不受力,对外不显电性,带异种电荷,A、B错误;如果P、Q带不同性质的电荷,受力如图所示,由图知,P带负电、Q带正电时符合题意,C错误,D正确.
6.(多选)如图所示,a、b、c三球分别用三根绝缘细线悬挂在同一点O,细线的长度关系为Oa=Ob<Oc,让三球带电后它们能静止在图中位置.此时细线Oc沿竖直方向,a、b、c连线恰能构成一等边三角形,则下列说法正确的是( )
A.a、b、c三球质量一定相等
B.a、b两球所带电荷量一定相等
C.细线Oa、Ob所受拉力大小相等
D.a、b、c三球所受库仑力大小一定相等
BC 解析:由于细线Oc沿竖直方向,而c所受重力及细线拉力均沿竖直方向,所以a对c的库仑力与b对c的库仑力关于Oc对称,即qa=qb,B正确;对a、b整体受力分析可得:因为a、b连线水平,则ma=mb,但与c的质量关系不能确定,A错误;因c对a、b的库仑力关于Oc对称,由受力分析知,细线Oa、Ob所受拉力大小相等,C正确;c所带电荷量与a、b所带电荷量不一定相等,所以a、b、c所受库仑力大小不一定相等,D错误.
[素养提升]
7.(2021·山东济南二模)如图所示,真空中两个等量带正电的点电荷分别固定在P、Q两点,O为P、Q的中点,MO垂直P、Q连线,a点位于P、Q连线上,b点位于连线的中垂线MO上,下列说法正确的是( )
A.若将一电子从a点由静止释放,则电子做往复运动
B.若将一电子从b点由静止释放,则电子做往复运动
C.若一质子从O点以某一初速度沿OM运动,质子可能回到原处
D.若一质子从b点以某一初速度垂直纸面向里运动,质子可能回到原处
B 解析:两等量同种电荷连线中点O的场强为0,沿连线向两侧的场强逐渐增大;由O点沿中垂线向外,场强先增大后减小.若将一电子从a点由静止释放,因为受力指向P,所以电子向P点运动,故A错误;若将一电子从b点由静止释放,则电子受力指向O点,电子先做加速运动,过O点后做减速运动,电子终将做往