第1章 专题探究 带电体的电场-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

专题探究1带电体的电场 黑题专题强化练 很时：35min 题型1割补法 有M、N两点，OM=ON=2R,已知N点的电场 1,(2023·广东培才高级中学质检)均匀带电球 强度大小为E,静电力常量为k,则M点的电 体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、 场强度大小为 电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所 示，半径为R的球体上均匀分布着正电荷，在 过球心O的直线上有A、B、C三个点，OB= BA=R,CO=2R.若以OB为直径在球内挖一球 B. 形空腔，球的体积公式为号，则A,C两 4R2 kq-E C. D. 点的电场强度大小之比为 ( 4R2 A.9:25 B.25:9 题型2对称法 C.175:207 D.207:175 4.如图，有一带电荷量为+g的点电荷与表面均 匀带电圆形绝缘介质薄板相距为2d,此点电 荷到带电薄板的垂线通过板的圆心.若图中a 点处的电场强度为0，则图中b点处的电场强 (第1题》 (第2题) 度大小是 ( 2.如图所示，用金属丝AB弯成半径为r的圆弧， A.0 B. 8q 但在A、B之间留出宽度为d的小间隙（相对t "9d 而言很小)，通过接触起电的方式将电荷量为 C.9 D. 10g Q的正电荷均匀分布在金属丝上，则圆心0 9d 处的电场强度为 ( A.号，方向由圆心指向间隙 B.k方向由间隙指向圆心 d d (第4题) (第5题) (2-)P,方向由间隙指向圆心 kOd C 5.如图所示，边长为L的正六边形ABCDEF的5 2mr-d)P,方向由圆心指向间隙 条边上分别放置5根长度都为L的相同绝缘 D. kOd 细棒，每根细棒均匀带上相同的正电荷，现将 3.(2024·广东深圳月考)均匀带电的球壳在球 电荷量为+Q的点电荷置于BC中点，此时正 外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处 六边形几何中心0点的场强为零，若移走+Q 产生的电场.如图所示，在半球面AB上均匀分 及AB边上的细棒，则O点电场强度大小为(k 布着正电荷，总电荷量为g,球面半径为R,CD 为静电力常量，不考虑绝缘细棒之间及绝缘细 为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上 棒与+Q的相互影响】 ( 第一章黑白题011 B. 2/3kQ L C.方向垂直于金属板向左，大小为2侧 3 C. 43k0 D. 3k0 3L2 3L2 D、方向垂直于金属板向左，大小为2P- 6.如图所示，x0y平面是无穷大 8.(2023·河南鹤壁质检)硒鼓是激光打印机的 导体的表面，该导体充满z<0 核心部件，主要由感光鼓、充电辊、显影装置、 的空间，>0的空间为真空.将 粉仓和清洁装置构成，工作中充电辊表面的导 电荷量为q的点电荷置于：轴上z=h处，则在 电橡胶给感光鼓表面均匀地布上一层负电荷. xOy平面上会产生感应电荷空间任意一点处 我们可以用下面的模型模拟上述过程：电荷量 的电场皆是由点电荷g和导体表面上的感应 均为-g的点电荷，对称均匀地分布在半径为 电荷共同产生的.已知静电平衡时导体内部场 R的圆周上，若某时刻圆周上P点的一个点电 强处处为0，则在：轴上= 处的场强大小为 荷的电荷量突变成+q,则圆心0点处的电场 强度为 ( ) (k为静电力常量) ( 充电棍 A.k49 B. C.432, 40g 0 汽流由 D.k 光 9h3 9h2 9h2 0 0 力接地 题型3等效法 0000 7.MN为足够大的不带电的金属板，在其右侧距 A. 物，方向沿半径指向P点 R 离为d的位置放一个电荷量为+g的点电荷 B. 2kq O,金属板右侧空间的电场分布如图甲所示，P ,方向沿半径背离P点 R 是金属板表面上与点电荷O距离为r的一点 已知图甲所示的电场分布与图乙中等量异种 C. k R ,方向沿半径指向P点 点电荷的部分电场线分布是一样的.由此对图 甲P点的电场强度方向和大小做出的以下判 是，方向沿半径背离P点 D. 断，其中正确的是 ) 题型4微元法 9.如图所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q,半 径为R,圆心为O,P为垂直于圆环平面的对 称轴上的一点，OP=L,试求P点的电场强度. A.方向沿P点和点电荷的连线向左，大小 聘 B.方向沿P点和点电荷的连线向左，大小 为2gvP- 必修第三册：JK黑白题012探电荷同为引力，所以P,Q为等量同种电荷，故A正确，B惜误： 乙的作用力，乙不可能只受两个力的作用，故AD错误：B.甲带负电， CD.,时刻，试探电荷速度最大，所以合力做功最多，所以试探电荷 受力如图所示，在重力、地面支持力、杆的作用力和电场力作用下，甲 位于0点.，时刻，试探电荷速度为零，到达C点关于0的对称点，故 可能处于平衡状态，故地面对甲不一定有摩擦力，故B错误：C.甲。 C正确.D错误故选AC. 乙和轻杆所构成的整体保持静止，整体竖直方向受到重力和支持力， 5.B解析：A.根据库仑定律，分析A点电场强度如图所示，A点电场隅 根据平衡条件可知地面对甲的支持力一定等于甲，乙的重力之和，故 C正确.故选C 度为0，根据电场叠加原理，可知匀强电场的电场强度￡=， 4a21 故A错误：B.分析B点电场强度如图所示，由对称性，三个点电荷在 B点的合场强大小为E,沿0B方向，则B点的总电场强度Em=5E, 故B正确：C.同理C点电场强度大小与B相同，但方向不同，故C错 误：D.三个点电荷在0点的合场强大小为0，故E,=E= 3E,故 10.B解析：由电场的叠加原理可知，两个等量异种点电荷形成的电 D错误故选B 场，若以两电荷连线为x轴，在两电荷连线中点的场强不为零，连线 中点的场强在两电荷连线上场强最小：若以两电荷连线中垂线为x 轴，在中垂线上连线中点处场强最大，而从连线中点沿中垂线向两 边一直诚小，故A错误，B正确：两个等量同种点电荷形成的电场. 若以博电荷连线为x轴，在两电荷连线的中点场强为零，从连线中 4n 点向两边场强逐渐增大到无穷大，再由无穷大逐渐减小到零：若以 两电荷连线中垂线为x轴，在两电荷连线中垂线上从连线中点向两 6.C解析：ABC.在水平向左的匀强电场中，物体静止在绝缘斜而上， 边场强从零开始先增大后诚小，故CD错误.故选B. 对物体受力分析如图，由于物块重力与电场力大小关系无法确定，摩 压轴挑战 11.BC解析：AB.对A分析可知，A受重 擦力可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下，也可能为零，故在匀强电 力，绳子的拉力，向左的电场力以及B 场中的物体是否受摩擦力作用以及摩擦力方向均无法确定，撤去电 场后，根据受力分析可知摩擦力沿斜面向上，故撤去电场后与撤去电 向右的库仑力而处于平衡，由平衡条无 场前相比较，摩擦力大小可能增大也可能减小，摩擦力方向可能发生 、E2 件可知E41=一，解得？=，对2 改变，故AB错误，C正确：D.撤去电场前物体对斜面的压力为N,= +C 受力分析如图所示，由图可知，B受重 Fina+mgeos a,辙去电场后物体对斜面的压力为N,=mg©os.可知 力、绳子的拉力、向右的电场力以及向左的库仑力而处于平衡，由于 物体对斜面的压力减小了，故D错误故选C 小球向右偏说明8受到的电场力大于库仑力.则有>心，则 方g,<,则说明4，l<2故A精误，B正确：CD.若北球A缓海 放电，由E,= :可知，只要E和9，不变，A球受力仍可以平衡： 7.BC解析：由于不知道电子速度变化，由运动轨迹图不能判断电子 先假设AB间的距高不变，B受到A的吸引力变小，则B球受到的水 向哪个方向运动，放A错误：若“，>，则A点离点电荷Q更近即Q 平方向上的合力变大，则水平方向合力与重力的合力变大，且合力 靠近M端：又由运动轨迹可知，电场力方向指向凹的一侧即左侧，所 的方向与竖直方向上的夹角变大，散根据平衡条件可知，α变大，轻 以.在MN上电场方向向右.那么Q靠近M端且为正电荷，故B正 绳对B的拉力变大，故C正确，D错误故选BC 确：由B可知，电子所受电场力方向指向左侧.那么，若电子从A向B 专题探究1带电体的电场 运动，则电场力做负功：若电子从B向A运动，则电场力敬正功，该过 程与Q所带电荷无关，只与电场线方向相关，故C正确：由B可知， 黑题 专题强化练 电场线方向由M指向N,故D错误.故选BC 1.C解析：设原来半径为R的整个均匀带电球体的电荷量为Q.由于 8.A解析：由-4图像可知.速度在逐渐减小，图像的斜率在逐新增 大，故此带负电的微粒做加速度越来越大的减速直线运动，所受电场 均匀带电，可知被挖的球形空驼都分的电荷量为Q=十Q 力越来越大，受力方向与运动方向相反故选A 9.C解析：AD.杆一端用较链与带电物体甲相连，杆对乙的作用力只 0= 3 h 8Q、可知以B为直径在球内挖一球形空腔 能沿杆，若乙带负电，不论杆对乙的作用力沿杆向上还是向下，乙都 不可能处于平衡状态所以乙只能带正电，受到电场力，重力和杆对 后，AC两点的电场强度等于整个均匀带电球体在A,C两点的电场 参考答案与解析黑白题05 强度破去被挖的球形在A,C两点的电场强度，则有B,=0 7,C解析：据题意，从乙图可以看出，P点电场方向为水平向左：由图 (2R)2 乙可知，设P点与+？之何的连线与两电荷连线之间的夹角为，其 ko' 7k0 (】 36r,E 0 Q” (2R)2 230.可得 E R 中cms0=从 ，正，负电荷在P点电场叠加，其大小为E=2站号· 2 +2 100R2 c 0sB=29.正=2k三，故选项C正确.故选C】 0),C正确，ABD错误赦选C 8.B解析：当P点的电荷量为-g时，根据电场的对称性，可得在O点 2.D解析：若将这个圆环缺口补上，并且补上部分的电荷密度与原有 的电场强度为0.当P点的电荷为+g时.由-g和+2g两个电荷等效替 缺口的环体上的电荷密度相等，这样就形成一个电荷分布均匀的完 代，故0点电场可以看作均匀带电圆环和+2产生的两个电场的叠 整带电圆环，则圆心0处的合场强为0.因此缺口环在圆心O处的场 强与补上部分在圆心)处的场强大小相等，方向相反，由题意，补上 加，故0点的电场强度为E=04电场方向为+29在0点的电场 部分可视为点电商，电背量为在口处的场温为 60d 方向，即方向沿半径背离P点，故B正确.，ACD错误，故选B, -9P,方 解析：设想将圆环等分为n个小段，当n相当大时，每 向由间隙指向圆心，侧缺口环在0处的场强为，。01 (2r-方向由侧 (L+R2) 心指向间隙 小段都可以看作点电荷，其所带电荷量为：9严。 3.A解析：假设在0点有一个完整的带电荷量为2g的带电球壳，设完 整球壳在M点产生的场强大小为。，左半球壳在M点产生的电场 强度大小为E左，右半球壳在M点产生的电场强度大小为E,根据 电场叠加原理E+6告=七，根据题意。：.根搭对称性可得 由点电荷场强公式可求得每一点电荷在P处的场强为： =5,解得后=是-6，故选入 "m2n(R2+P) 由对称性可知，各小段带电环在P处的场强E的分量￡，相互抵消， 4D解析：切在：处产生的场强大小为E=名方向水平向左据 面分量￡之和即为带电圆环在P处的场强E,如图.故： 题，a点处的电场强度为0，+g与带电薄板在a点产生的场强大小相 Er=nE,=n× (e+2T(2+R) 尊，方向相反。侧带电薄板在和点产生的场强大小为=k是方向水 第1~3节综合训练 平向右.根据对称性可知，带电薄板在b点产生的场强大小为E= (3)7,方向 《子，方向水平向左9在6处产生的场强大小为E= 白题 单元达标测 1,D解析：AB.若AB带同种电荷，则A对B有斥力作用，且斥力方向 水平向左，则6点处的电场强度大小是：，=？，？=0赦选D 和速度方向夹角越米越小，速度增大，两球间距离越来越大，静电力 9P292 越来越小，所以加速度越来越小.故AB错误：C,若A,B带异种电荷。 5.C解析：根据对称性的特点可知，AB棒与DE棒在0点的合场强为 B受到的静电力指向A球，力的大小和方向至少有一个发生变化，加 0.AF棒与DC棒在0点的合场强也为0，所以EF棒与点电荷+Q的 速度一定变化，不可能做匀变速曲践运动，故G错误：D.当静电力恰 合场强也为0，则有F棒的场强大小与点电荷+Q在)点的场强大 好等于B绕A做匀速圆周运动需要的向心力，B球做匀速圆周运动， 小相等，所以有E=E。= Q 46Q 若移走+Q及AB边上的 所以B球可能做速度大小和加速度大小福不变的曲线运动.故D正 3 32 确.故选D. 2.A解析：四个电荷的电荷量相等，两条对角线的电荷都是一对等量 细棒，则O点电场强度大小为EF棒与DE棒的合场强大小，有 异种点电荷，在交点处的电场强度的方向指向负电荷，且大小相等， E=2Erms30°=4y3 ,所以C正确，ABD错误故选C 31.2 侧合场强的方向水平向左，根据对称性可知，电场强度的大小为 2k0 6。D解析：根据题设：轴上2处的合场强为0，说明感应电荷在 E合=2X 【2245=,赦选A 该处激发的电场与点电荷q在该处激发的电场等大反向，点电荷9 20 3.D解析：AB.粒子的运动执迹向左弯曲，说明粒子在a,6两点受到 ,人处微 在该处激发的场强大小E=k,故感应电荷在：轴上：二士7 的电场力沿电场线向左，由于电场线方向不明，所以无法确定粒子的 电性，也无法确定电场强度的方向，放AB错误：C.由图可知，a点的 发的场强大小电为是，在：销上= ?处的合场强大小为积+ 9h2 电场线比b点的更密，根据电场线越密，电场强度越大，可知：，b两 专名-6器放D正角AC错误放选D 点的电场强度a处较大，故C错误：D.根据电场线的硫密与电场强 度的强弱的关系，判断出a点的电场强度大，故带电粒子在点受到 必修第三册·JK黑白题06