内容正文:
专题01 静电场及其应用
考点一 电荷
1.(23•吐鲁番期中)如图所示,不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触,带正电的小球C靠近A,以下说法中正确的是( )
A.A、B带等量同种电荷
B.B带负电,A带正电
C.若先将A、B分开,再把C移走,A带负电,B带正电
D.若先将C移走,再把A、B分开,B带正电,A带负电
2.(2023•安康期中)下列有关说法正确的是( )
A.质子或电子均是元电荷
B.任何带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍
C.摩擦起电、感应起电、接触起电的起电本质不同
D.法国物理学家库伦最早测出了元电荷的数值
3.(2023•无锡期中)下列说法正确的是( )
A.两个带异种电荷的金属球接触时,正电荷从一个球转移到另一个球
B.相互作用的两个点电荷,电荷量大的受到的库仑力也大
C.根据,当r→0时,F→∞
D.如图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态,则感应电荷在A、B两点产生的附加电场的电场强度大小EA>EB
考点二 库仑定律
4.(2023•武威期中)两个分别带有电荷量-Q和+5Q的相同金属小球(均可视为点电荷)固定在间距为r的两处,它们之间库仑力的大小为F,现将两球接触后再放回原处,则两球间库仑力的大小为( )
A. B. C. D.
5.(2023•合肥期中)如图,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体(边长为l)的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点,若将另一点电荷Q放置在a点,则( )
A.Q受到的库仑力方向可能由a指向b
B.Q受到的库仑力方向可能由b指向a
C.Q受到的库仑力大小为
D.Q受到的库仑力大小为
6.(2023•天津期中)电荷量分别为q1、q2的两个点电荷,相距r时,相互作用力为F。下列说法正确的是( )
A.如果它们的电荷量都不变,当距离变为时,作用力将变为4F
B.如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时,作用力变为
C.如果它们的电荷量和距离都加倍,作用力将变为2F
D.如果它们的电荷量都加倍,距离变为,作用力将不变
7.(2023•赤峰期中)如图所示,点电荷甲固定在正方形的O点,将另一点电荷乙从正方形的a点移动到b点,点电荷乙在a、b两点所受的静电力大小之比是( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.3∶2
8.(2023•河北期中)(多)如图所示,光滑绝缘细杆竖直固定放置,与以电荷量为的点电荷为圆心、半径为的圆交于B、C两点,质量为m、带电荷量也为的有孔小球,从杆上的A点无初速度滑下,一直加速向下运动。已知的中点为D,静电力常量为k,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小球在A、D两点均处于完全失重状态
B.小球在B点受到的库仑力与竖直杆的夹角为
C.在B点杆对小球的弹力大小为
D.小球在C点的加速度大小为
9.(2023•重庆期中)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ,一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A。 细线与斜面平行,小球A的质量为m,电荷量为q。小球A的右侧固定放置带电小球B,两球心的高度相同,间距为d。.静电力常量为k,,重力加速度为g。两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上。求:
(1)若B球带正电且细线对A球的拉力刚好为0,则B球电量大小是多少;
(2)若B球带负电且斜面对A球的支持力刚好为0,则B球电量大小是多少。
10.(2023•唐山期中)如图甲所示,倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平面上,斜面底端固定一个带正电的小球A,另有一质量的带正电小球B静止在距离斜面底端10cm处,小球半径可以忽略,重力加速度取,静电常数。(结果保留一位有效数字)
(1)若小球B带电量为,求小球A所带电荷量;
(2)若将A球撤去,加一水平方向的匀强电场,仍使B球静止在斜面上,如图乙所示,求匀强电场的电场强度大小及方向。(结果保留1位有效数字)
考点三 电场 电场强度
11.(23郑州·期中)在电场中的某点A放一电荷量为+q的试探电荷,它所受到的电场力大小为F,方向水平向右,则A点的场强大小,方向水平向右。下列说法正确的是( )
A.若A点不放试探电荷,则A点的场强为零
B.在A点放置一个电荷量为+2q的试探电荷,则A点的场强变为2EA
C.在A点放置一个电荷量为-q的试探电荷,A点的场强方向变为水平向左
D.在A点放置一个电荷量为+2q的试探电荷,它所受的电场力大小变为2F
12.(2023•上海期中)关于电场和电场线,下列说法中正确的是( )
A.电场是人们建立的一种理想模型
B.电场是电荷周围空间实际存在的物质
C.电荷周围分布的电场线就是电场
D.电场线是客观存在的直线或曲线
13.(2023•宿迁期中)四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中、两点,则该检验电荷在、两点所受的电场力可能相同的是( )
A. B.
C. D.
14.(2023•宁波期中)下列有关电场线的说法正确的是( )
A.电场线是用来形象的描述电场而引进的,是实际存在的
B.电场线的疏密程度表示电场的强弱,电场线上的箭头方向表示场强的方向
C.电场线从正电荷(或无穷远)出发,终止于负电荷(或无穷远)
D.在场强大的地方,由于电场线很密,两条电场线有可能相交
15.(2023•重庆期中)如图所示,空间中A点固定一个负点电荷,B点固定一个正点电荷,则空间M点的电场强度可能是图中的( )
A. B. C. D.
16.(2023•宿迁期中)A、B是一条电场线上的两个点,一正点电荷仅在静电力作用下由静止释放,从A点沿电场线运动到B点,其v-t图像如图所示.则此电场的电场线分布可能是( )
A.B.C. D.
17.(2023•淮安期中)电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两点。则( )
A.E、F两点电场强度不同 B.A、D两点电场强度不同
C.B、O、C三点中,O点电场强度最小 D.从C点向O点运动的电子加速度逐渐增大
18.(2023•乌鲁木齐期中)下列说法正确的是( )
A.公式和适用条件相同
B.根据公式,当r趋近于0时,E趋于无限大
C.电场强度的方向与试探电荷所受电场力方向一致
D.电场强度是反映电场本身特性的物理量,与是否存在试探电荷无关
19.(2023•无锡期中)真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m。在A点放一个带正电的试探电荷,在B点放一个带负电的试探电荷,A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同,静电力的大小F跟试探电荷的电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示。忽略A、B间的作用力。下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度大小为4N/C B.A、B点与电荷Q位置间距之比为4:1
C.点电荷Q应为正电荷 D.点电荷Q的位置坐标为0.3 m
20.(2023•河北期中)如图所示,边长为L的等边三角形三个顶点固定三个等量电荷,电量的大小均为Q,其中A、B带负电,C带正电,О、M、N为AB边的四等分点,E、F分别为AC边和BC边的中点,静电力常量为k。下列说法正确的是( )
A.M、N两点电场强度相同 B.O点电场强度大小为
C.E、F两点电场强度相同 D.E点电场强度小于O点电场强度
21.(2023•淮安期中)如图所示,电荷量为的点电荷与均匀带电薄板相距,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心,图中,A点的电场强度为零。求:
(1)电荷量为的点电荷产生的电场在A点的电场强度大小;
(2)B点的电场强度大小。
考点四 静电的防止与利用
22.(22023•杭州·中)下列对各图所涉及物理知识的说法中正确的是( )
A.图甲中,油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用高压尖端放电原理将运输中产生的静电导走
B.图乙中,用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号
C.图丙中,高压输电线上方的两根接地导线具有避雷保护线路的作用
D.图丁中,燃气灶中针尖形点火器是利用静电平衡原理进行点火的
23.(23-24高一下·江苏南通·期中)下列有关电学知识的相关说法正确的是( )
A.图甲中,静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电极B上
B.图乙中,家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的
C.图丙中,在加油站给汽车加油前需要触摸静电释放器是为了利用静电
D.图丁中,工作人员在超高压带电作业时,穿绝缘橡胶服比金属丝编制的更安全
24.(2023•重庆期中)(多)如图所示,用起电机使金属鸟笼带电,站在金属架上的鸟安然无恙,其原因是( )
A.鸟的脚爪与金属架绝缘
B.起电机使笼带电,笼的电场强度不会很高
C.鸟笼内部场强为零,电荷分布在笼的外表面
D.金属鸟笼起静电屏蔽的作用
25.(2023•河北期中)如图所示,A、B两小球带同种电荷。一轻质光滑定滑轮固定于О点。一根绝缘轻绳跨过轻质滑轮,绳一端连接小球A,另一端施加拉力T。B球位于О点正下方且被固定在绝缘轻杆上,两球稳定时位于同一高度,轻绳与竖直方向夹角为60°。已知两球质量均为m,重力加速度为g,静电力常量为k。则下列说法正确的是( )
A.A、B两球之间静电力大小为
B.拉力T的大小为
C.B球对轻杆的作用力大小为mg
D.缓慢拉动轻绳一端,使滑轮右绳缩短少许,则AB间距离不变
26.(2023•辽宁期中)电荷量大小均为的四个点电荷分别固定在圆心为、半径为的圆周处,电性如图所示,为圆的三等分点,为圆弧的中点,已知静电力常是为,则圆心处电场强度的大小为( )
A. B. C. D.
27.(2023•成都期中)将一电荷量为+Q的点电荷固定在空中某一位置O处,有两个电荷量相等的带负电小球A、B分别在O点下方不同高度的水平面内做匀速圆周运动,且运动轨迹处在以O点为球心的同一球面上,如图所示。小球A、B之间的作用力忽略不计,则下列说法正确的是( )
A.小球A的质量大于小球B的质量
B.小球A、B做圆周运动时受到的库仑力相同
C.小球A的角速度大于小球B的角速度
D.小球A的线速度小于小球B的线速度
28.(2023•芜湖期中)如图所示,已知带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB,A球固定,B球用长为L的绝缘细线悬挂在O点,静止时A、B相距为d。若A球电荷量保持不变,B球缓慢漏电,不计两小球半径,则下列说法正确的是( )
A.细线对B球的拉力逐渐变大
B.A、B球靠近,它们间的库仑力逐渐变大
C.当A、B间距离减小为时,B球的电荷量减小为原来的
D.当A、B间距离减小为时,B球的电荷量减小为原来的
29.(2023•南阳期中)如图所示,半径为的带电荷量为的绝缘圆环,圆心为,电荷量均匀分布。为圆环的三等分点,。现将两处长为的电荷取走,点放置一电荷量为的点电荷,处电场强度恰好为0,则( )
A.处的点电荷一定带正电 B.点电场强度为零
C.的绝对值为 D.两点电场强度相同
30.(2023•莆田期中)如图所示,真空中A、B两个可视为点电荷的带电小球电荷量分别为和,放在光滑的绝缘水平面上,A、B之间用绝缘的轻弹簧连接,弹簧的劲度系数为。当系统平衡时,弹簧的伸长量为。已知弹簧的形变均在弹性限度内,k为静电力常量,则( )
A.保持Q不变,将q变为,平衡时弹簧的伸长量等于
B.保持q不变,将Q变为,平衡时弹簧的伸长量小于
C.保持Q不变,将q变为,平衡时弹簧的缩短量等于
D.保持q不变,将Q变为,平衡时弹簧的缩短量小于
31.(2023•重庆期中)一带电荷量为+q的滑块放在粗糙水平地面上,空间存在水平向右、电场强度大小为E的匀强电场,给滑块一向右的初速度,滑块恰好做匀速直线运动。突然在空间施加沿纸面与水平方向成60°角、斜向右下方、电场强度大小也为E的另一匀强电场,滑块仍然做匀速直线运动,关于滑块在两个叠加电场中的运动,下列说法正确的是( )
A.滑块对地面的压力大小为
B.滑块与地面间的动摩擦因数为
C.滑块受到地面的滑动摩擦力大小为
D.滑块在两个叠加电场中运动时受到的电场力与受到的重力大小相等
32.(2023•杭州期中)如图所示,真空中有两个固定的正点电荷A、B,一带电微粒质量为m,电荷量为,在两正电荷库仑力作用下恰好可沿一垂直于AB连线的平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知带电微粒与两正电荷连线和AB连线所成的夹角分别为37°和53°。(带电微粒的重力忽略不计)
(1)求A、B两电荷的电荷量之比;
(2)若A的电荷量为5q,求负电荷做圆周运动的线速度大小。
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专题01 静电场及其应用
考点一 电荷
1.(23•吐鲁番期中)如图所示,不带电的金属导体A和B放在绝缘支柱上并相互接触,带正电的小球C靠近A,以下说法中正确的是( )
A.A、B带等量同种电荷
B.B带负电,A带正电
C.若先将A、B分开,再把C移走,A带负电,B带正电
D.若先将C移走,再把A、B分开,B带正电,A带负电
【答案】C
【详解】ABC.带正电的小球C靠近A端,由于感应起电,等量异种电荷,A端带负电,B端带正电,将A、B分开,再移走C,则A整体带负电,B整体带正电,故AB错误,C正确;
D.将C移走,A、B上的电荷又马上中和,不再带电,再把A、B分开,A、B都不带电,故D错误。
故选C。
2.(2023•安康期中)下列有关说法正确的是( )
A.质子或电子均是元电荷
B.任何带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍
C.摩擦起电、感应起电、接触起电的起电本质不同
D.法国物理学家库伦最早测出了元电荷的数值
【答案】B
【详解】A.电子和质子的电荷量大小等于元电荷,故A错误;
B.任何带电体的带电量一定是元电荷电量的整数倍,故B正确;
C.根据电荷守恒定律可知,摩擦起电、感应起电、接触起电并没有创造电荷,摩擦起电、感应起电、接触起电只是发生了电荷的转移,起电本质相同,故C错误;
D.元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的,其值为1.6×10-19C,故D错误。
故选B。
3.(2023•无锡期中)下列说法正确的是( )
A.两个带异种电荷的金属球接触时,正电荷从一个球转移到另一个球
B.相互作用的两个点电荷,电荷量大的受到的库仑力也大
C.根据,当r→0时,F→∞
D.如图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态,则感应电荷在A、B两点产生的附加电场的电场强度大小EA>EB
【答案】D
【详解】A.两个带异种电荷的金属球接触时,负电荷从一个球转移到另一个球,故A错误;
B.相互作用的两个点电荷,根据牛顿第三定律可知,两个点电荷受到的库仑力大小相等,故B错误;
C.当r→0时,库仑力表达式不再适用,不能得到F→∞的结论,故C错误;
D.如图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态,导体内部的合场强处处为0,则感应电荷在A、B两点产生的附加电场与正点电荷在A、B两点产生的场强大小相等,由于A点离正点电荷较近,所以感应电荷在A、B两点产生的附加电场的电场强度大小EA>EB,故D正确。
故选D。
考点二 库仑定律
4.(2023•武威期中)两个分别带有电荷量-Q和+5Q的相同金属小球(均可视为点电荷)固定在间距为r的两处,它们之间库仑力的大小为F,现将两球接触后再放回原处,则两球间库仑力的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】小球接触前,有
小球接触后,电量均分,两个小球所带的电荷量相等,为
则两球接触后的库仑力大小为
故选B。
5.(2023•合肥期中)如图,电荷量分别为q和-q(q>0)的点电荷固定在正方体(边长为l)的两个顶点上,a、b是正方体的另外两个顶点,若将另一点电荷Q放置在a点,则( )
A.Q受到的库仑力方向可能由a指向b
B.Q受到的库仑力方向可能由b指向a
C.Q受到的库仑力大小为
D.Q受到的库仑力大小为
【答案】C
【详解】AB.Q可能带正电,可能带负电,受力情况如图所示:
Q受到的库仑力方向不可能指向ab方向,故AB错误;
CD.Q受到的库仑力大小为故C正确,D错误。
故选C。
6.(2023•天津期中)电荷量分别为q1、q2的两个点电荷,相距r时,相互作用力为F。下列说法正确的是( )
A.如果它们的电荷量都不变,当距离变为时,作用力将变为4F
B.如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时,作用力变为
C.如果它们的电荷量和距离都加倍,作用力将变为2F
D.如果它们的电荷量都加倍,距离变为,作用力将不变
【答案】A
【详解】根据库仑定律及题意可知,;
A.如果恒定,当距离变为时,作用力将变为,故A正确;
B.如果其中一个电荷的电荷量和它们的距离都减半时,作用力将变为,故B错误;
C.如果每个电荷的电量和它们的距离都加倍时,作用力不变,故C错误;
D.如果将它们的电荷量都加倍,距离变为时,作用力将变为2F,故D错误。
故选A。
7.(2023•赤峰期中)如图所示,点电荷甲固定在正方形的O点,将另一点电荷乙从正方形的a点移动到b点,点电荷乙在a、b两点所受的静电力大小之比是( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.3∶2
【答案】B
【详解】设正方形的边长为L,则根据库仑定律可知,点电荷乙在a、b两点所受的静电力大小之比为
故选B。
8.(2023•河北期中)(多)如图所示,光滑绝缘细杆竖直固定放置,与以电荷量为的点电荷为圆心、半径为的圆交于B、C两点,质量为m、带电荷量也为的有孔小球,从杆上的A点无初速度滑下,一直加速向下运动。已知的中点为D,静电力常量为k,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.小球在A、D两点均处于完全失重状态
B.小球在B点受到的库仑力与竖直杆的夹角为
C.在B点杆对小球的弹力大小为
D.小球在C点的加速度大小为
【答案】BD
【详解】A.小球在A点时,受到的库仑力斜向上,有竖直向上的分量,则其向下的加速度小于重力加速度,不是出于完全失重状态,故A错误;
B.根据几何关系
小球在B点受到的库仑力与竖直杆的夹角为
故B正确;
C.在B点,根据水平方向的平衡条件,杆对小球的弹力与受到的库仑力的水平分力等大反向,有
故C错误;
D.在C点,根据牛顿第二定律
解得
故D正确。
故选BD。
9.(2023•重庆期中)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ,一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A。 细线与斜面平行,小球A的质量为m,电荷量为q。小球A的右侧固定放置带电小球B,两球心的高度相同,间距为d。.静电力常量为k,,重力加速度为g。两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上。求:
(1)若B球带正电且细线对A球的拉力刚好为0,则B球电量大小是多少;
(2)若B球带负电且斜面对A球的支持力刚好为0,则B球电量大小是多少。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)由题意,细线拉力为零,则
B球电量大小为
(2)由题意,支持力为零,则
B球电量大小为
10.(2023•唐山期中)如图甲所示,倾角为的光滑绝缘斜面固定在水平面上,斜面底端固定一个带正电的小球A,另有一质量的带正电小球B静止在距离斜面底端10cm处,小球半径可以忽略,重力加速度取,静电常数。(结果保留一位有效数字)
(1)若小球B带电量为,求小球A所带电荷量;
(2)若将A球撤去,加一水平方向的匀强电场,仍使B球静止在斜面上,如图乙所示,求匀强电场的电场强度大小及方向。(结果保留1位有效数字)
【答案】(1);(2),水平向右
【详解】(1)对B球受力分析有,沿斜面方向有
解得
(2)对B球受力分析,B球处于平衡状态,所以电场力水平向右,又因为B球带正电,所以该匀强电场方向水平向右。沿斜面方向平衡
解得
考点三 电场 电场强度
11.(23郑州·期中)在电场中的某点A放一电荷量为+q的试探电荷,它所受到的电场力大小为F,方向水平向右,则A点的场强大小,方向水平向右。下列说法正确的是( )
A.若A点不放试探电荷,则A点的场强为零
B.在A点放置一个电荷量为+2q的试探电荷,则A点的场强变为2EA
C.在A点放置一个电荷量为-q的试探电荷,A点的场强方向变为水平向左
D.在A点放置一个电荷量为+2q的试探电荷,它所受的电场力大小变为2F
【答案】D
【详解】AC.电场的电场强度是电场的固有属性,与放不放试探电荷无关,与试探电荷的正负和大小无关,故A点场强的大小和方向都不变,故AC错误;
BD.A点的场强大小和方向不变,根据
可知,电荷量为+2q时
即电场力变为原来的2倍,而A点的场强仍然为,故B错误,D正确。
故选D。
12.(2023•上海期中)关于电场和电场线,下列说法中正确的是( )
A.电场是人们建立的一种理想模型
B.电场是电荷周围空间实际存在的物质
C.电荷周围分布的电场线就是电场
D.电场线是客观存在的直线或曲线
【答案】B
【详解】AB.电场是电荷周围空间实际存在的客观物质,电场线是人们为描述电场建立的一种理想模型,选项A错误,B正确;
CD.电场线是电荷周围假想的曲线,电场线不是电场,选项CD错误;
故选B。
13.(2023•宿迁期中)四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中、两点,则该检验电荷在、两点所受的电场力可能相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.A图中,与正点电荷等距离的a、b两点场强大小相等,但是方向不同,则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同,故A错误;
B.B图中,两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点,由对称可知,两点的场强大小和方向均相同,则检验电荷所受的电场力相同,故B正确;
C.C图中,两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点的场强大小相同,但是方向不同,则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同,故C错误;
D.D图中,某负点电荷的电场中同一条电场线上的a、b两点的场强方向相同,但大小不同,则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同,故D错误。
故选B。
14.(2023•宁波期中)下列有关电场线的说法正确的是( )
A.电场线是用来形象的描述电场而引进的,是实际存在的
B.电场线的疏密程度表示电场的强弱,电场线上的箭头方向表示场强的方向
C.电场线从正电荷(或无穷远)出发,终止于负电荷(或无穷远)
D.在场强大的地方,由于电场线很密,两条电场线有可能相交
【答案】C
【详解】A.电场线是用来形象的描述电场而引进的,是假想的,不是实际存在的,选项A错误;
B.电场线的疏密程度表示电场的强弱,电场线上的切线方向表示场强的方向,选项B错误;
C.电场线从正电荷(或无穷远)出发,终止于负电荷(或无穷远),选项C正确;
D.在场强大的地方,虽然电场线很密,但是两条电场线永远不可能相交,选项D错误。
故选C。
15.(2023•重庆期中)如图所示,空间中A点固定一个负点电荷,B点固定一个正点电荷,则空间M点的电场强度可能是图中的( )
A. B. C. D.
【答案】D
【难度】0.65
【知识点】点电荷与均匀球体(球壳)周围的场强、电场强度的叠加法则
【详解】空间中A点固定一个负点电荷,在空间M点产生的电场强度,B点固定一个正点电荷,在空间M点产生的电场强度,由电场强度的叠加原理,可得合电场强度,如图所示。
故选D。
16.(2023•宿迁期中)A、B是一条电场线上的两个点,一正点电荷仅在静电力作用下由静止释放,从A点沿电场线运动到B点,其v-t图像如图所示.则此电场的电场线分布可能是( )
A.B.C. D.
【答案】A
【详解】正点电荷仅在静电力作用下由静止释放,从A点沿电场线运动到B点,由图可知,做加速度减小的加速运动,则电场线由A指向B,且B点的场强较A点小,可知A处电场线较B点密集,可知A正确,BCD错误。
故选A。
17.(2023•淮安期中)电场线能直观地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两点。则( )
A.E、F两点电场强度不同 B.A、D两点电场强度不同
C.B、O、C三点中,O点电场强度最小 D.从C点向O点运动的电子加速度逐渐增大
【答案】C
【详解】A.根据对称性,E、F两点电场强度大小相等、方向相同,E、F两点电场强度相同,A错误;
B.根据对称性,A、D两点电场强度大小相等、方向相同,A、D两点电场强度相同,B错误;
C.电场线越疏,电场强度越小,所以B、O、C三点中,O点电场强度最小,C正确;
D.电场线越疏,电场强度越小,电子所受的电场力越小,电子的加速度越小,所以从C点向O点运动的电子加速度逐渐减小,D错误。
故选C。
18.(2023•乌鲁木齐期中)下列说法正确的是( )
A.公式和适用条件相同
B.根据公式,当r趋近于0时,E趋于无限大
C.电场强度的方向与试探电荷所受电场力方向一致
D.电场强度是反映电场本身特性的物理量,与是否存在试探电荷无关
【答案】D
【详解】A.公式只适用于真空中点电荷产生的电场,公式适用于任何电场,故A错误;
B.当r趋近于0时,公式不再适用,故B错误;
C.电场方向由电场本身决定,试探电荷为正电荷时所受电场力的方向与电场方向相同,试探电荷为负电荷时所受电场力的方向与电场方向相反,故C错误;
D.电场强度是反映电场本身特性的物理量,与是否存在试探电荷无关,故D正确。
故选D。
19.(2023•无锡期中)真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m。在A点放一个带正电的试探电荷,在B点放一个带负电的试探电荷,A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同,静电力的大小F跟试探电荷的电荷量q的关系分别如图中直线a、b所示。忽略A、B间的作用力。下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度大小为4N/C B.A、B点与电荷Q位置间距之比为4:1
C.点电荷Q应为正电荷 D.点电荷Q的位置坐标为0.3 m
【答案】D
【详解】A.根据静电力公式
可知A点的电场强度大小为
故A错误;
BCD.正电荷受到的电场力方向与电场强度相同,故A点的电场强度的方向沿x轴正方向,负电荷受到的电场力方向与电场强度相反,故B点的电场强度的方向沿x轴负方向,根据点电荷电场强度分布,可知点电荷Q是负电荷,且放置于A、B两点之间的某位置。
A点的电场强度大小为
B点的电场强度大小为
设点电荷Q的位置坐标为x0,可得
解得
A、B点与电荷Q位置间距之比为
故BC错误,D正确。
故选D。
20.(2023•河北期中)如图所示,边长为L的等边三角形三个顶点固定三个等量电荷,电量的大小均为Q,其中A、B带负电,C带正电,О、M、N为AB边的四等分点,E、F分别为AC边和BC边的中点,静电力常量为k。下列说法正确的是( )
A.M、N两点电场强度相同 B.O点电场强度大小为
C.E、F两点电场强度相同 D.E点电场强度小于O点电场强度
【答案】B
【详解】ACD.画出电场线分布图,如图所示
根据电场线的疏密表示电场强度大小,可知M、N两点电场强度大小相同,E、F两点电场强度大小相同,E点电场强度大于O点电场强度。根据电场线上某点切线方向表示电场方向可知M、N两点电场强度方向不同,E、F两点电场强度方向不同。故ACD错误;
B.A与B电荷在O点电场强度大小相等,方向相反,合场强为0,C在O点场强方向竖直向下,大小根据点电荷场强公式可知为
故B正确。
故选B。
21.(2023•淮安期中)如图所示,电荷量为的点电荷与均匀带电薄板相距,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心,图中,A点的电场强度为零。求:
(1)电荷量为的点电荷产生的电场在A点的电场强度大小;
(2)B点的电场强度大小。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)电荷量为的点电荷产生的电场在A点的电场强度大小
(2)电荷量为的点电荷产生的电场在B点的电场强度大小
方向水平向左,A点的电场强度为零,则带电薄板在A点的电场强度与电荷量为的点电荷产生的电场在A点的电场强度等大反向,则
方向水平向右,A、B点关于带电薄板对称,则带电薄板在B点的电场强度大小
方向水平向左,则B点的电场强度大小
考点四 静电的防止与利用
22.(22023•杭州·中)下列对各图所涉及物理知识的说法中正确的是( )
A.图甲中,油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用高压尖端放电原理将运输中产生的静电导走
B.图乙中,用铜丝编织的管线包裹话筒线是利用静电吸收信号
C.图丙中,高压输电线上方的两根接地导线具有避雷保护线路的作用
D.图丁中,燃气灶中针尖形点火器是利用静电平衡原理进行点火的
【答案】C
【难度】0.65
【知识点】静电的利用和防止
【详解】A.图甲中,油罐车车尾下方拖着一根落地的软铁条是利用铁的导电性将运输中产生的静电导走,故A错误;
B.图乙中,用铜丝编织的管线包裹话筒线是为了防止外部信号干扰,故B错误;
C.图丙中,高压输电线上方的两根接地导线具有避雷保护线路的作用,故C正确;
D.图丁中,燃气灶中针尖形点火器是利用高压尖端放电原理进行点火的,故D错误。
故选C。
23.(23-24高一下·江苏南通·期中)下列有关电学知识的相关说法正确的是( )
A.图甲中,静电除尘装置将带负电的尘埃收集在中间的线状电极B上
B.图乙中,家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的
C.图丙中,在加油站给汽车加油前需要触摸静电释放器是为了利用静电
D.图丁中,工作人员在超高压带电作业时,穿绝缘橡胶服比金属丝编制的更安全
【答案】B
【难度】0.85
【知识点】静电的利用和防止
【详解】A.图甲中,静电除尘装置将带负电的尘埃收集在两个带正电的极板A上,故A错误;
B.图乙中,家用煤气灶的点火装置是根据尖端放电的原理制成的,故B正确;
C.图丙中,给汽车加油前要触摸一下静电释放器,其目的是导走人身的静电,防止发生静电危害,故C错误;
D.图丁中,超高压带电作业的工作人员,穿上金属丝制成的衣服,起到静电屏蔽的作用,可以保证安全,故D错误。
故选B。
24.(2023•重庆期中)(多)如图所示,用起电机使金属鸟笼带电,站在金属架上的鸟安然无恙,其原因是( )
A.鸟的脚爪与金属架绝缘
B.起电机使笼带电,笼的电场强度不会很高
C.鸟笼内部场强为零,电荷分布在笼的外表面
D.金属鸟笼起静电屏蔽的作用
【答案】CD
【详解】起电机使金属鸟笼带电,金属鸟笼起静电屏蔽的作用,鸟笼内部场强为零,电荷分布在笼的外表面且是等势体,所以站在金属架上的鸟安然无恙。
故选CD。
25.(2023•河北期中)如图所示,A、B两小球带同种电荷。一轻质光滑定滑轮固定于О点。一根绝缘轻绳跨过轻质滑轮,绳一端连接小球A,另一端施加拉力T。B球位于О点正下方且被固定在绝缘轻杆上,两球稳定时位于同一高度,轻绳与竖直方向夹角为60°。已知两球质量均为m,重力加速度为g,静电力常量为k。则下列说法正确的是( )
A.A、B两球之间静电力大小为
B.拉力T的大小为
C.B球对轻杆的作用力大小为mg
D.缓慢拉动轻绳一端,使滑轮右绳缩短少许,则AB间距离不变
【答案】D
【详解】AB.对A球分析,受重力mg、绳的拉力T和库仑力F,由平衡条件得
,
解得
,T=2mg
故AB错误;
C.对B球分析,受重力mg、库仑力F和轻杆的作用力N,由平衡条件得
根据牛顿第三定律可知B球对轻杆的作用力大小为2mg。故C错误;
D.根据平衡知识和相似三角形,可知
可知,AB间距离不变。故D正确。
故选D。
26.(2023•辽宁期中)电荷量大小均为的四个点电荷分别固定在圆心为、半径为的圆周处,电性如图所示,为圆的三等分点,为圆弧的中点,已知静电力常是为,则圆心处电场强度的大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】点电荷在处产生的电场强度如图所示,
根据矢量合成的规律可知处电场强度的大小为
故选C。
27.(2023•成都期中)将一电荷量为+Q的点电荷固定在空中某一位置O处,有两个电荷量相等的带负电小球A、B分别在O点下方不同高度的水平面内做匀速圆周运动,且运动轨迹处在以O点为球心的同一球面上,如图所示。小球A、B之间的作用力忽略不计,则下列说法正确的是( )
A.小球A的质量大于小球B的质量
B.小球A、B做圆周运动时受到的库仑力相同
C.小球A的角速度大于小球B的角速度
D.小球A的线速度小于小球B的线速度
【答案】C
【详解】A.设球半径为R,球与O点连线与竖直夹角为,则由图中大小关系可知,小球A的质量小于小球B的质量,A错误;
B.小球A、B做圆周运动时受到的库仑力大小相等,方向不同,B错误;
C.根据又得则小球A的角速度大于小球B的角速度,C正确;
D.根据得小球A的线速度大于小球B的线速度,D错误。
故选C。
28.(2023•芜湖期中)如图所示,已知带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB,A球固定,B球用长为L的绝缘细线悬挂在O点,静止时A、B相距为d。若A球电荷量保持不变,B球缓慢漏电,不计两小球半径,则下列说法正确的是( )
A.细线对B球的拉力逐渐变大
B.A、B球靠近,它们间的库仑力逐渐变大
C.当A、B间距离减小为时,B球的电荷量减小为原来的
D.当A、B间距离减小为时,B球的电荷量减小为原来的
【答案】D
【难度】0.4
【知识点】带电小球的平衡问题、动态平衡问题
【详解】AB.根据题意,对B受力分析,受重力、细线拉力和库仑力,如图所示
由相似三角形可得根据库仑定律可知,由于B球缓慢漏电,则F减小,由于G、OA、OB均不变,则d逐渐减小,FT不变,故AB错误;
CD.根据AB分析可知,当AB间距离减为时,库仑力减小到原来的,根据
可知,B球的电荷量减小为原来的,故C错误、D正确。
故选D。
29.(2023•南阳期中)如图所示,半径为的带电荷量为的绝缘圆环,圆心为,电荷量均匀分布。为圆环的三等分点,。现将两处长为的电荷取走,点放置一电荷量为的点电荷,处电场强度恰好为0,则( )
A.处的点电荷一定带正电 B.点电场强度为零
C.的绝对值为 D.两点电场强度相同
【答案】C
【详解】AC.圆环上的电荷在点产生的电场强度为0,取走两处电荷后,两点关于点对称的两点分别为,产生的电场强度矢量和水平向右,与点处的在空间叠加后,点电场强度为0,所以一定为负电荷解得A错误,C正确;
B.处的点电荷一定带负电,故点电场强度一定向左,B错误;
D.两点电场强度方向不同,D错误。
故选C。
30.(2023•莆田期中)如图所示,真空中A、B两个可视为点电荷的带电小球电荷量分别为和,放在光滑的绝缘水平面上,A、B之间用绝缘的轻弹簧连接,弹簧的劲度系数为。当系统平衡时,弹簧的伸长量为。已知弹簧的形变均在弹性限度内,k为静电力常量,则( )
A.保持Q不变,将q变为,平衡时弹簧的伸长量等于
B.保持q不变,将Q变为,平衡时弹簧的伸长量小于
C.保持Q不变,将q变为,平衡时弹簧的缩短量等于
D.保持q不变,将Q变为,平衡时弹簧的缩短量小于
【答案】B
【详解】AB.设弹簧的原长为l,由库仑定律、胡克定律平衡可得,当电荷量为q时
当保持Q不变,将q变为,或保持q不变,将Q变为时,设弹簧的伸长量为,有解得由于所以
故A错误 ,B正确。
CD.当保持Q不变,将q变为,或保持q不变,将Q变为时,设弹簧的压缩量为,有
解得所以
故CD错误。
故选B。
31.(2023•重庆期中)一带电荷量为+q的滑块放在粗糙水平地面上,空间存在水平向右、电场强度大小为E的匀强电场,给滑块一向右的初速度,滑块恰好做匀速直线运动。突然在空间施加沿纸面与水平方向成60°角、斜向右下方、电场强度大小也为E的另一匀强电场,滑块仍然做匀速直线运动,关于滑块在两个叠加电场中的运动,下列说法正确的是( )
A.滑块对地面的压力大小为
B.滑块与地面间的动摩擦因数为
C.滑块受到地面的滑动摩擦力大小为
D.滑块在两个叠加电场中运动时受到的电场力与受到的重力大小相等
【答案】BCD
【详解】ABC.只有水平电场时滑块匀速运动,则
再加沿纸面与水平方向成60°角、斜向右下方、电场强度大小也为E的另一匀强电场时滑块也做匀速运动,则
解得
故A错误,BC正确;
D.滑块在叠加电场中运动时受到的电场力
故D正确。
故选BCD。
32.(2023•杭州期中)如图所示,真空中有两个固定的正点电荷A、B,一带电微粒质量为m,电荷量为,在两正电荷库仑力作用下恰好可沿一垂直于AB连线的平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知带电微粒与两正电荷连线和AB连线所成的夹角分别为37°和53°。(带电微粒的重力忽略不计)
(1)求A、B两电荷的电荷量之比;
(2)若A的电荷量为5q,求负电荷做圆周运动的线速度大小。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)由题意可知,带电微粒受到两电荷水平方向的分力大小相等,即
解得
(2)若A的电荷量为,则B的电荷量为
库仑力的合力提供向心力
解得
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