专题20 电场力的性质-【好题汇编】备战2025年高中学业水平合格考物理真题分类汇编(全国通用)
2024-12-02
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内容正文:
专题20 电场力的性质
考点01:库仑定律的理解与应用
1.(2023高二上·山东·学业考试)真空中两个静止的点电荷,相距为r时库仑力大小为F,若保持r不变,使电荷量均变为原来的2倍,则库仑力大小变为( )
A. B. C.4F D.16F
2.(2023高二·山西·学业考试)下列说法正确的是( )
A.摩擦起电的实质是摩擦使质子从一个物体转移到了另一个物体上
B.库仑通过库仑扭秤实验得出电荷间相互作用规律
C.密立根通过油滴实验验证了电荷守恒定律
D.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
3.(2024高二上·广东·学业考试)关于点电荷,下列说法正确的是( )
A.点电荷仅仅是一种理想化模型
B.点电荷就是电荷量为的电荷
C.只有体积很小的带电体才能看成是点电荷
4.(2022高二·广东·学业考试)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.4:1
5.(22-23高二上·广东广州·期中)有两个相同的带电小球,各带电量为+2Q、-Q。当两球距离为r时(二者可视为点电荷),两球间的库仑力大小为F。现使用绝缘工具让两球接触后并放回原处,则两球间的库仑力大小变为( )
A. B. C. D.
6.(2024高二下·广东·学业考试)图为库仑扭秤实验装置,可视为点电荷的两个带电小球之间距离是r,电荷量分别是和,库仑据此装置发现真空中两个点电荷之间的静电力F的规律,下列比例关系式正确的是( )
A. B. C. D.
7.(2023高二上·江苏徐州·学业考试)如图所示,足够大的光滑绝缘水平面上有两个带正电的小球,从图示位置由静止释放后,它们间的库仑斥力( )
A.保持不变 B.逐渐减小
C.逐渐增大 D.先减小后增大
8.(2022高二下·贵州·学业考试)在氢原子内,氢原子核与电子之间的距离为r,电量均为e,静电力常量为k。则它们之间的库仑力为( )
A. B. C. D.
9.(2023高二·湖南·学业考试)如图,在真空中用两根同样长的绝缘细线,把两个带同种电荷的可视为质点的小球A、B悬挂在一点。两小球的质量分别为mA、mB,带电量不相等。两小球静止时,细线与竖直方向的偏角相等。则( )
A.mA>mB B.mA<mB
C.mA=mB D.不能确定mA、mB的大小关系
10.(2022高二上·天津红桥·学业考试)下述说法正确的是( )
A.元电荷就是质子
B.物体所带的电量只能是某些值的整数倍
C.元电荷是电量的主单位
D.由库仑定律可知,当两个带电体间距离r→0时,F→∞
11.(2023高三·广东·学业考试)如图,带电量为的点电荷,固定在光滑绝缘的水平面上,带等量异种电荷的小球和,固定在绝缘细棒的两端,小球均可视为点电荷。现将细棒静止放置在水平面上,、、在同一条直线上。则细棒将( )
A.不会移动 B.绕–Q转动 C.向左移动 D.向右移动
12.(2023高二下·广东·学业考试)如图所示,光滑绝缘的水平桌面的同一直线上,放置三个可视为点电荷的小球M、N和P,其中M和N固定,带电量分别为和,若小球P能保持静止,则( )
A.P一定带正电, B.P一定带正电,
C.P可能带正电, D.P可能带正电,
13.(2022高二·山东济南·学业考试)如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离l是球体半径的3倍。若使它们带上等量同种电荷,其电荷量均为Q,下列关于a、b之间的万有引力和库仑力的表达式中正确的是( )
A. B.
C. D.
14.(2024高三·河北·学业考试)如图所示,水平地面上固定一光滑绝缘斜面,P和Q为两个可视为质点的带电小球,P带正电,电荷量为,质量为,Q电性未知。P和Q处在同一水平线上,间距为。现将小球Q固定,小球P在斜面上处于静止状态,已知静电力常量为,重力加速度为,则( )
A.Q带正电
B.Q所带电荷量的绝对值为
C.迅速将小球Q竖直向上移动一小段距离,P仍可能静止
D.迅速将小球Q竖直向下移动一小段距离,P仍可能静止
15.(2022高二·浙江杭州·学业考试)如图所示完全相同的三个金属小球均固定在绝缘棒一端,其中球心间距离为,分别带和的电荷量,小球不带电。现在用小球先后去触碰小球,问触碰前后A、B间的库仑力之比( )
A. B. C. D.
16.(2024高二下·湖南岳阳·学业考试)如图所示,一电荷量的带正电小球A用轻质绝缘细线悬挂于O点,另一带电量的小球B固定在O点正下方绝缘柱上(A、B均可视为点电荷)。当小球A平衡时,恰好与B处在同一水平线上,且相距,已知静电力常量,求:
(1)小球B带何种电荷;
(2)小球B给小球A的库仑力方向;
(3)A、B两球之间库仑力的大小。
17.(2024高二上·江苏盐城·学业考试)如图所示,一带正电的导体球M放在绝缘支架上,把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上,当小球N静止时,丝线与竖直方向成角,由此推断小球N带 (填“正”或“负”)电荷。
考点02:电场强度的理解与应用
1.(2023高二·陕西·学业考试)将电荷量为的试探电荷放在某电场中的点时所受电场力为,若将该试探电荷电荷量变为时,则电场中点的电场强度为( )
A. B. C. D.
2.(2023高二下·河北·学业考试)电场中某点放置一带负电的试探电荷,所受静电力的方向水平向西。则该点的电场强度方向( )
A.水平向西 B.水平向北 C.水平向东 D.水平向南
3.(2021高二上·吉林·学业考试)电量为的点电荷,放在场强为的匀强电场中,所受电场力大小为( )
A. B. C. D.
4.(2024高二·山西·学业考试)真空中一静止点电荷,在距离该点电荷为R的一点处引入试探电荷q,若试探电荷所受静电力为F,则距该点电荷为r处的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
5.(2023高二下·广东·学业考试)如图所示,M、N和P三点共线且,点处固定有一个点电荷,带电量为。若想让P点处电场强度E为0,可在M点处固定一个点电荷,其带电量为( )
A. B. C. D.
6.(2023高一下·湖北十堰·学业考试)用一电荷量为+q(q>0)的试探电荷测定电场中某点电场强度的大小和方向,测量结果记录在笔记本上, 移走+q, 再换用一电荷量为-q的试探电荷测定电场中该点的电场强度的大小和方向,测量的结果将是( )
A.电场强度大小改变
B.电场强度方向反向
C.电场强度大小和方向均不变
D.电场强度大小不变, 但方向反向
7.(2022高二·江苏盐城·学业考试)如图所示,带正电的点电荷周围有五个点,它们的电场强度大小可能相等的是( )
A.Ⅰ和Ⅱ B.Ⅱ和Ⅲ C.Ⅲ和Ⅴ D.Ⅰ和Ⅳ
8.(2022高三下·海南·学业考试)M、N两点相距为d,各固定一正点电荷,两电荷所带电量分别为Q1和Q2,且Q1=2Q2,在M、N连线上A点(未画出)场强为零,则A、N之间的距离为( )
A. B. C. D.
9.(2021高二下·贵州·学业考试)在真空中点固定一负点电荷,虚线是以为圆心的圆,圆上、两点在同一直径上,如图所示。将另一正点电荷先后放在、两点,设其所受库仑力的大小分别为、。下列判断正确的是( )
A.,方向相反 B.,方向相同
C.,方向相反 D.,方向相同
10.(多选)(2023高二上·河北·学业考试)将一带正电的检查电荷q放在电场中P点,该电荷所受静电力大小为F,方向水平向右,如图所示。下列说法对的的是( )
A.P点的电场强度大小为,方向水平向右 B.P点的电场强度大小为,方向水平向左
C.若将检查电荷移走,P点的电场强度变为0 D.若将检查电荷移走,P点的电场强度不变
11.(多选)(2024高三下·海南省直辖县级单位·学业考试)如图所示,真空中有三个点电荷、和,和()分别固定在的顶点O(,)和顶点A(,)上。若B点的电场强度为零,,则可能为( )
A.,位于点(,) B.,位于点(,)
C.,位于点(,) D.,位于点(,)
12.(2024高二下·湖南娄底·学业考试)在真空中A点有一正点电荷,把负检验电荷置于B点,它们相距r=2m,如图所示。已知静电力常数,求:
(1)q受到的电场力大小;
(2)q所在点的电场强度大小。
13.(2024高二下·北京·学业考试)如图所示,将电荷量的试探电荷放在电场中的A点,该试探电荷受到静电力。
(1)求A点的电场强度大小E。
(2)若把该试探电荷取走,A点的电场强度是否发生变化?请说明理由。
14.(2023高二上·天津河北·学业考试)如图所示,光滑绝缘斜面足够长,倾角为,固定于水平向右的匀强电场中。一质量为m、电荷量为q的带电小物块恰能静止在斜面上,已知小物块的体积和电荷量均很小。
(1)判断带电小物块的电性;
(2)求该匀强电场的电场强度大小E;
(3)若某时刻将小物块取走,匀强电场的电场强度是否发生变化?请简述理由。
15.(2023高二上·浙江绍兴·学业考试)如图所示是库仑扭秤的原理图,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的两端分别固定带电量为的带正电小球和不带电小球;把另一个带电量为的金属小球靠近,、两球相互排斥至距离为,已知静电力常量为,忽略球的大小。则球带 电(填“正”或“负”),A、C两球间库仑力大小为 。若,则A、两球连线中点处的场强方向是 (填“A指向C”或“C指向A”);若将一个不带电的相同金属小球先与C球接触一下,再与球接触一下……经过无数个来回后,调节、两球间距离仍为,则、两球间的库仑力变为最初的 倍。
考点03:电场线的应用
1.(2022高二·湖南·学业考试)如图所示为一点电荷产生的电场,则( )
A.该点电荷带正电 B. C. D.
2.(2023高二下·江苏·学业考试)如图所示为等量同种电荷的电场线分布规律,则A、B两点的场强关系为( )
A.EA<EB B.EA>EB C.EA=EB D.无法判断
3.(2022高二上·江苏·学业考试)如图所示的电场线,描绘的是两个点电荷形成的电场,则( )
A.两个点电荷都是正电荷 B.两个点电荷都是负电荷
C.左边点电荷为负,右边为正 D.左边点电荷为正,右边为负
4.(2023高二下·新疆·学业考试)某电场的电场线分布如图所示,电场中A、B两点的电场强度的大小分别为、,A、B两点的电势分别为、,则( )
A. B. C. D.
5.(2024高二·广东·学业考试)关于电场和磁场,下列说法错误的是( )
A.电场和磁场都是客观存在的物质
B.电场线和磁感线都是闭合的曲线
C.电场线越密的地方电场越强;磁感线越密的地方磁场越强
6.(2023高二·山西·学业考试)如图所示为描述某静电场的电场线,a、b、c是同一条电场线上的三个点,这三个点的电场强度大小分别为、、,电势分别为、、。把一个正检验电荷先后放在a、b、c三点,它受到的静电力大小分别为、、,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
7.(2023高二上·广东揭阳·学业考试)静电场的电场线可能( )
A.闭合 B.平行 C.相交
8.(2023高二上·广西·学业考试)如图所示,在带负电的点电荷电场中,P点的电场强度方向是( )
A.方向1 B.方向2 C.方向3 D.方向4
9.(2024高二上·湖北·学业考试)下列电场线分布正确的是( )
A.正点电荷 B.负点电荷
C.等量同种点电荷 D.等量异种点电荷
10.(2023高一·贵州·学业考试)如图所示,M、N是两个等量异号点电荷,O是两电荷连线的中点,则带正电的检验电荷q在O点受到的静电力( )
A.为零 B.方向沿方向
C.方向沿方向 D.大小为M电荷单独存在时的4倍
11.(2024高二上·江苏泰州·学业考试)以下关于电场线的说法,正确的是( )
A.电场线是电荷移动的轨迹 B.电场线是实际存在的曲线
C.电场线一定是直线 D.电场线是起始于正电荷,终止于负电荷
12.(2023高二下·全国·学业考试)如图所示的实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场中的电场线,若带负电的粒子由a 运动到b,电场力做正功。带电粒子在a、b两点所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是( )
A.Q为正电荷, B.Q为正电荷,
C.Q为负电荷, D.Q为负电荷,
13.(多选)(2024高三下·海南省直辖县级单位·学业考试)如图所示,真空中有三个点电荷、和,和()分别固定在的顶点O(,)和顶点A(,)上。若B点的电场强度为零,,则可能为( )
A.,位于点(,) B.,位于点(,)
C.,位于点(,) D.,位于点(,)
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专题20 电场力的性质
考点01:库仑定律的理解与应用
1.(2023高二上·山东·学业考试)真空中两个静止的点电荷,相距为r时库仑力大小为F,若保持r不变,使电荷量均变为原来的2倍,则库仑力大小变为( )
A. B. C.4F D.16F
【答案】C
【详解】根据库仑定律,有
则
故选C。
2.(2023高二·山西·学业考试)下列说法正确的是( )
A.摩擦起电的实质是摩擦使质子从一个物体转移到了另一个物体上
B.库仑通过库仑扭秤实验得出电荷间相互作用规律
C.密立根通过油滴实验验证了电荷守恒定律
D.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
【答案】B
【详解】A.摩擦起电的实质是摩擦使电子从一个物体转移到另一个物体上,故A错误;
B.库仑通过库仑扭秤实验得到电荷间相互作用规律,故B正确;
C.密立根通过油滴实验精确测定了元电荷的电荷量,没有验证电荷守恒定律,故C错误;
D.如果在研究的问题中,带电体的形状、大小以及电荷分布可以忽略不计,即可将它看作是一个带电的点,则这样的带电体就是点电荷,而不是指体积和带电荷量都很小。故D错误。
故选B。
3.(2024高二上·广东·学业考试)关于点电荷,下列说法正确的是( )
A.点电荷仅仅是一种理想化模型
B.点电荷就是电荷量为的电荷
C.只有体积很小的带电体才能看成是点电荷
【答案】A
【详解】AC.点电荷是一种理想化模型,当带电体的形状和大小对研究问题可忽略时,可将带电体看成点电荷,和体积的大小无关,A正确,C错误;
B.是元电荷的电荷量,点电荷的电荷量不一定是,B错误。
故选A。
4.(2022高二·广东·学业考试)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.4:1
【答案】B
【详解】由库伦定律
知
故选B。
5.(22-23高二上·广东广州·期中)有两个相同的带电小球,各带电量为+2Q、-Q。当两球距离为r时(二者可视为点电荷),两球间的库仑力大小为F。现使用绝缘工具让两球接触后并放回原处,则两球间的库仑力大小变为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】开始时
将两球接触后再分开,每个球带的电荷为
则
故选C。
6.(2024高二下·广东·学业考试)图为库仑扭秤实验装置,可视为点电荷的两个带电小球之间距离是r,电荷量分别是和,库仑据此装置发现真空中两个点电荷之间的静电力F的规律,下列比例关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据库仑定律,两个点电荷之间的静电力为
故选B。
7.(2023高二上·江苏徐州·学业考试)如图所示,足够大的光滑绝缘水平面上有两个带正电的小球,从图示位置由静止释放后,它们间的库仑斥力( )
A.保持不变 B.逐渐减小
C.逐渐增大 D.先减小后增大
【答案】B
【详解】两个带正电的小球从图示位置由静止释放后,在库仑斥力作用下,相互远离,之间的距离逐渐增大,根据
可知它们间的库仑斥力逐渐减小。
故选B。
8.(2022高二下·贵州·学业考试)在氢原子内,氢原子核与电子之间的距离为r,电量均为e,静电力常量为k。则它们之间的库仑力为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据库仑定律可知,氢原子核与电子之间的库仑力为
故选B。
9.(2023高二·湖南·学业考试)如图,在真空中用两根同样长的绝缘细线,把两个带同种电荷的可视为质点的小球A、B悬挂在一点。两小球的质量分别为mA、mB,带电量不相等。两小球静止时,细线与竖直方向的偏角相等。则( )
A.mA>mB B.mA<mB
C.mA=mB D.不能确定mA、mB的大小关系
【答案】C
【详解】两球之间的库仑力等大反向,对小球A
同理对小球B
则
mA=mB
故选C。
10.(2022高二上·天津红桥·学业考试)下述说法正确的是( )
A.元电荷就是质子
B.物体所带的电量只能是某些值的整数倍
C.元电荷是电量的主单位
D.由库仑定律可知,当两个带电体间距离r→0时,F→∞
【答案】B
【详解】A.元电荷是带电量的最小单元,等于质子所带电荷量,A错误;
B.物体所带的电量只能是元电荷的整数倍,B正确;
C.元电荷是电量的一种单位而已,C错误;
D.当两个带电体间距离r→0时,库仑定律已不适用,F不会趋于无穷大,D错误。
故选B。
11.(2023高三·广东·学业考试)如图,带电量为的点电荷,固定在光滑绝缘的水平面上,带等量异种电荷的小球和,固定在绝缘细棒的两端,小球均可视为点电荷。现将细棒静止放置在水平面上,、、在同一条直线上。则细棒将( )
A.不会移动 B.绕–Q转动 C.向左移动 D.向右移动
【答案】C
【详解】根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引,可知带正电小球所受库仑向左,带负电小球所受库仑力向右,结合库仑定律公式
又由于正电小球距离较近,可知细棒整体受到向左的合力,所以将向左移动。
故选C。
12.(2023高二下·广东·学业考试)如图所示,光滑绝缘的水平桌面的同一直线上,放置三个可视为点电荷的小球M、N和P,其中M和N固定,带电量分别为和,若小球P能保持静止,则( )
A.P一定带正电, B.P一定带正电,
C.P可能带正电, D.P可能带正电,
【答案】D
【详解】根据题意可知,若小球P能保持静止,则小球M、N对P的作用力等大,反向,由同种电荷相互吸引,异种电荷相互排斥可知,由于小球M、N带异种电荷,无论P带何种电荷,小球M、N对P的作用力方向都相反,设小球P的带电量为,由库仑定律有
可得
故选D。
13.(2022高二·山东济南·学业考试)如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架上,两球心间的距离l是球体半径的3倍。若使它们带上等量同种电荷,其电荷量均为Q,下列关于a、b之间的万有引力和库仑力的表达式中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】AB.两个金属球壳质量分布均匀,计算万有引力时可以等效为质量集中于球心的质点,所以有
故A正确,B错误;
CD.带上等量同种电荷时,同种电荷互相排斥,电荷分布在两球壳外侧,电荷中心间的距离大于两球心间的距离,则
故CD错误。
故选A。
14.(2024高三·河北·学业考试)如图所示,水平地面上固定一光滑绝缘斜面,P和Q为两个可视为质点的带电小球,P带正电,电荷量为,质量为,Q电性未知。P和Q处在同一水平线上,间距为。现将小球Q固定,小球P在斜面上处于静止状态,已知静电力常量为,重力加速度为,则( )
A.Q带正电
B.Q所带电荷量的绝对值为
C.迅速将小球Q竖直向上移动一小段距离,P仍可能静止
D.迅速将小球Q竖直向下移动一小段距离,P仍可能静止
【答案】C
【详解】A.对小球P受力分析如图所示
可知P和Q之间的库仑力为引力,所以Q带负电,故A错误;
B.由受力分析可知
其中库仑力,表示小球Q的电荷量的绝对值,解得
故B错误;
C.如图所示
由三角形法则可知,迅速将小球Q竖直向上移动一小段距离时,若小球P要保持平衡,则P、Q间的作用力应减小,小球Q竖直向上移动时,P、Q间的距离增大,由库仑定律知库仑力减小,故P仍可能保持平衡,故C正确;
D.迅速将小球Q竖直向下移动一小段距离时,由三角形法则可知,若小球P要保持平衡,则P、Q间的作用力应增大,小球Q竖直向下移动时,P、Q间的距离增大,由库仑定律知库仑力减小,故P不可能保持平衡,故D错误。
故选C。
15.(2022高二·浙江杭州·学业考试)如图所示完全相同的三个金属小球均固定在绝缘棒一端,其中球心间距离为,分别带和的电荷量,小球不带电。现在用小球先后去触碰小球,问触碰前后A、B间的库仑力之比( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】用小球先与A触碰,两球所带电荷量为
用小球先与B触碰,两球所带电荷量分别为
触碰前A、B间的库仑力
触碰后A、B间的库仑力
触碰前后A、B间的库仑力之比
故选A。
16.(2024高二下·湖南岳阳·学业考试)如图所示,一电荷量的带正电小球A用轻质绝缘细线悬挂于O点,另一带电量的小球B固定在O点正下方绝缘柱上(A、B均可视为点电荷)。当小球A平衡时,恰好与B处在同一水平线上,且相距,已知静电力常量,求:
(1)小球B带何种电荷;
(2)小球B给小球A的库仑力方向;
(3)A、B两球之间库仑力的大小。
【答案】(1)正电;(2)水平向右;(3)
【详解】(1)对小球A进行受力分析,由受力平衡可知,A、B之间为库仑斥力,则A、B带同种电荷,由于小球A带正电,则小球B带正电。
(2)对小球A进行受力分析,由受力平衡可知,小球B给小球A的库仑力方向水平向右。
(3)根据库仑定律可得A、B两球之间库仑力的大小为
17.(2024高二上·江苏盐城·学业考试)如图所示,一带正电的导体球M放在绝缘支架上,把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上,当小球N静止时,丝线与竖直方向成角,由此推断小球N带 (填“正”或“负”)电荷。
【答案】正
【详解】对N球受力分析,根据受力平衡可知,N球受到M球的库仑斥力,两球带同种电荷,由于M球带正电,则N球带正电。
考点02:电场强度的理解与应用
1.(2023高二·陕西·学业考试)将电荷量为的试探电荷放在某电场中的点时所受电场力为,若将该试探电荷电荷量变为时,则电场中点的电场强度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据题意可知,点的电场强度为
该点的电场强度不会随着试探电荷的改变而变化,因而将试探电荷电荷量变为时,电场中点的电场强度仍为。
故选B。
2.(2023高二下·河北·学业考试)电场中某点放置一带负电的试探电荷,所受静电力的方向水平向西。则该点的电场强度方向( )
A.水平向西 B.水平向北 C.水平向东 D.水平向南
【答案】C
【详解】根据负电电荷受电场力方向与电场强度方向相反,可知该点电场强度方向水平向东。
故选C
3.(2021高二上·吉林·学业考试)电量为的点电荷,放在场强为的匀强电场中,所受电场力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】点电荷所受电场力大小
代入数据
故选B。
4.(2024高二·山西·学业考试)真空中一静止点电荷,在距离该点电荷为R的一点处引入试探电荷q,若试探电荷所受静电力为F,则距该点电荷为r处的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】在距离该点电荷为R的一点处引入试探电荷q,若试探电荷所受静电力为F,则有
距该点电荷为r处的电场强度大小为
联立可得
故选B。
5.(2023高二下·广东·学业考试)如图所示,M、N和P三点共线且,点处固定有一个点电荷,带电量为。若想让P点处电场强度E为0,可在M点处固定一个点电荷,其带电量为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据题意可知,点处固定的点电荷在点的场强为
方向向右,设在M点处固定的点电荷的电荷量为,在点的场强为
要使点场强为0,则有和大小相等,方向相反,解得
故选D。
6.(2023高一下·湖北十堰·学业考试)用一电荷量为+q(q>0)的试探电荷测定电场中某点电场强度的大小和方向,测量结果记录在笔记本上, 移走+q, 再换用一电荷量为-q的试探电荷测定电场中该点的电场强度的大小和方向,测量的结果将是( )
A.电场强度大小改变
B.电场强度方向反向
C.电场强度大小和方向均不变
D.电场强度大小不变, 但方向反向
【答案】C
【详解】电场中某点的电场强度大小和方向由电场本身决定,与该点放不放试探电荷,所放试探电荷的电性、电荷量均无关。
故选C。
7.(2022高二·江苏盐城·学业考试)如图所示,带正电的点电荷周围有五个点,它们的电场强度大小可能相等的是( )
A.Ⅰ和Ⅱ B.Ⅱ和Ⅲ C.Ⅲ和Ⅴ D.Ⅰ和Ⅳ
【答案】D
【详解】根据点电荷电场强度
可知,r相同时,电场强度大小才相等,由图可知,只有Ⅰ和Ⅳ到点电荷的距离可能相同,所以Ⅰ和Ⅳ的电场强度大小可能相等。
故选D。
8.(2022高三下·海南·学业考试)M、N两点相距为d,各固定一正点电荷,两电荷所带电量分别为Q1和Q2,且Q1=2Q2,在M、N连线上A点(未画出)场强为零,则A、N之间的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】设A、N之间的距离为x,根据点电荷场强公式则有
Q1=2Q2
联立解得
所以C正确;ABD错误;
故选C。
9.(2021高二下·贵州·学业考试)在真空中点固定一负点电荷,虚线是以为圆心的圆,圆上、两点在同一直径上,如图所示。将另一正点电荷先后放在、两点,设其所受库仑力的大小分别为、。下列判断正确的是( )
A.,方向相反 B.,方向相同
C.,方向相反 D.,方向相同
【答案】C
【详解】A、B两点是一负点电荷以O为圆心的圆上,根据
可知A、B两点的场强大小相等,方向不同,A点的电场强度方向水平向右,B点的电场强度方向水平向左,则另一正点电荷先后放在、两点,根据
可知电场力大小相等,方向相反,故C正确,ABD错误。
故选C。
10.(多选)(2023高二上·河北·学业考试)将一带正电的检查电荷q放在电场中P点,该电荷所受静电力大小为F,方向水平向右,如图所示。下列说法对的的是( )
A.P点的电场强度大小为,方向水平向右 B.P点的电场强度大小为,方向水平向左
C.若将检查电荷移走,P点的电场强度变为0 D.若将检查电荷移走,P点的电场强度不变
【答案】AD
【详解】将一带正电的检查电荷q放在电场中P点,该电荷所受静电力大小为F,方向水平向右,可知P点的电场强度大小为
方向水平向右;电场强度只由电场自身决定,试探电荷无关,所以将检查电荷移走,P点的电场强度不变。
故选AD。
11.(多选)(2024高三下·海南省直辖县级单位·学业考试)如图所示,真空中有三个点电荷、和,和()分别固定在的顶点O(,)和顶点A(,)上。若B点的电场强度为零,,则可能为( )
A.,位于点(,) B.,位于点(,)
C.,位于点(,) D.,位于点(,)
【答案】AC
【详解】如图所示
点电荷在B点产生的场强方向指向,大小为
点电荷在B点产生的场强方向指向,大小为
则有
则点电荷和在B点的合场强方向指向的中点,大小为
为了使B点的电场场强为0;若位于点(,),即图中点,则带正电,且
解得
若位于点(,),即图中点,则带负电,且
解得
故选AC。
12.(2024高二下·湖南娄底·学业考试)在真空中A点有一正点电荷,把负检验电荷置于B点,它们相距r=2m,如图所示。已知静电力常数,求:
(1)q受到的电场力大小;
(2)q所在点的电场强度大小。
【答案】(1)9N;(2)4.5×105N/C
【详解】(1)根据库仑定律,q受到的电场力大小为
(2)根据电场强度的定义,q所在点的电场强度大小为
13.(2024高二下·北京·学业考试)如图所示,将电荷量的试探电荷放在电场中的A点,该试探电荷受到静电力。
(1)求A点的电场强度大小E。
(2)若把该试探电荷取走,A点的电场强度是否发生变化?请说明理由。
【答案】(1);(2)不变,见解析
【详解】(1)根据电场强度的比值定义式
(2)若把试探电荷取走,电场强度不变。电场强度由电场本身性质决定,与试探电荷无关。
14.(2023高二上·天津河北·学业考试)如图所示,光滑绝缘斜面足够长,倾角为,固定于水平向右的匀强电场中。一质量为m、电荷量为q的带电小物块恰能静止在斜面上,已知小物块的体积和电荷量均很小。
(1)判断带电小物块的电性;
(2)求该匀强电场的电场强度大小E;
(3)若某时刻将小物块取走,匀强电场的电场强度是否发生变化?请简述理由。
【答案】(1)正电;(2);(3)不变,见解析
【详解】(1)小物块受到竖直向下重力、垂直斜面向上的支持力、电场力保持静止,若小物块受到电场力的方向水平向左,小物块不能保持静止,故小物块受到电场力的方向水平向右,小物块带正电。
(2)小物块受力平衡,根据平衡条件可知
该匀强电场的电场强度大小为
(3)电场强度与电场本身有关,与是否将小物块取走无关,故若某时刻将小物块取走,匀强电场的电场强度不变。
15.(2023高二上·浙江绍兴·学业考试)如图所示是库仑扭秤的原理图,细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的两端分别固定带电量为的带正电小球和不带电小球;把另一个带电量为的金属小球靠近,、两球相互排斥至距离为,已知静电力常量为,忽略球的大小。则球带 电(填“正”或“负”),A、C两球间库仑力大小为 。若,则A、两球连线中点处的场强方向是 (填“A指向C”或“C指向A”);若将一个不带电的相同金属小球先与C球接触一下,再与球接触一下……经过无数个来回后,调节、两球间距离仍为,则、两球间的库仑力变为最初的 倍。
【答案】 正 A指向C
【详解】[1][2][3][4]A、C相互排斥,带同种电荷,则C球带正电。A、C两球间库仑力大小为
若,根据
A球在中点的场强大于C球在中点的场强,则中点处的场强方向是A直线C。经过无数次接触,A、C两球电量均为q,则
,
则、两球间的库仑力变为最初的倍。
考点03:电场线的应用
1.(2022高二·湖南·学业考试)如图所示为一点电荷产生的电场,则( )
A.该点电荷带正电 B. C. D.
【答案】C
【详解】A.正点电荷产生的电场,其电场线由正点电荷向外指;负点电荷产生的电场,其电场线由无穷处指向负点电荷,故A错误;
BCD.电场线的疏密程度表示场强的大小,越密处电场强度越大,越稀疏处场强越小,故BD错误,C正确。
故选C。
2.(2023高二下·江苏·学业考试)如图所示为等量同种电荷的电场线分布规律,则A、B两点的场强关系为( )
A.EA<EB B.EA>EB C.EA=EB D.无法判断
【答案】A
【详解】电场线的疏密反映电场强度的大小,由于A处电场线比B处的电场线稀疏,所以
EA<EB
故选A。
3.(2022高二上·江苏·学业考试)如图所示的电场线,描绘的是两个点电荷形成的电场,则( )
A.两个点电荷都是正电荷 B.两个点电荷都是负电荷
C.左边点电荷为负,右边为正 D.左边点电荷为正,右边为负
【答案】C
【详解】根据电场线的分布和方向可知,右边的点电荷为正电荷,左边的为负电荷。
故选C。
4.(2023高二下·新疆·学业考试)某电场的电场线分布如图所示,电场中A、B两点的电场强度的大小分别为、,A、B两点的电势分别为、,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】AB.电场线的疏密程度表示电场强度的大小,故
故AB错误;
CD.沿电场线方向电势降低,故
故C错误,D正确。
故选D。
5.(2024高二·广东·学业考试)关于电场和磁场,下列说法错误的是( )
A.电场和磁场都是客观存在的物质
B.电场线和磁感线都是闭合的曲线
C.电场线越密的地方电场越强;磁感线越密的地方磁场越强
【答案】B
【详解】A.电场和磁场都是客观存在的物质,选项A正确,不符合题意;
B.磁感线是闭合的曲线,电场线不是闭合的,选项B错误,符合题意;
C.电场线越密的地方电场越强,磁感线越密的地方磁场越强,选项C正确,不符合题意。
故选B。
6.(2023高二·山西·学业考试)如图所示为描述某静电场的电场线,a、b、c是同一条电场线上的三个点,这三个点的电场强度大小分别为、、,电势分别为、、。把一个正检验电荷先后放在a、b、c三点,它受到的静电力大小分别为、、,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】ABC.电场线越密电场强度越大,则
又因为电场力
知
A正确,BC错误;
D.沿电场线方向电势逐渐降低,所以有
D错误;
故选A。
7.(2023高二上·广东揭阳·学业考试)静电场的电场线可能( )
A.闭合 B.平行 C.相交
【答案】B
【详解】静电场的电场线可能平行,不可能闭合,也不可能相交。
故选B。
8.(2023高二上·广西·学业考试)如图所示,在带负电的点电荷电场中,P点的电场强度方向是( )
A.方向1 B.方向2 C.方向3 D.方向4
【答案】A
【详解】负点电荷的电场强度方向在电荷与点的连线上,指向负电荷,故P点的电场强度方向是方向1。
故选A。
9.(2024高二上·湖北·学业考试)下列电场线分布正确的是( )
A.正点电荷 B.负点电荷
C.等量同种点电荷 D.等量异种点电荷
【答案】A
【详解】AB.电场线是从正电荷出发,终至于负电荷.所以正点电荷的电场线是以电荷为中心向四周发散,而负点电荷是向中心会聚,呈球体分布,故A正确,B错误;
C.等量同种电荷是相互排斥的,它们产生的电场线是沿电荷的连线对称的,并且电场线都是从正电荷发出,到负电荷终止的,故C错误;
D.真空中两个等量异种电荷是相互吸引的,它们产生的电场线是沿电荷的连线对称的,并且电场线都是从正电荷发出,到负电荷终止的,故D错误;
故选A。
10.(2023高一·贵州·学业考试)如图所示,M、N是两个等量异号点电荷,O是两电荷连线的中点,则带正电的检验电荷q在O点受到的静电力( )
A.为零 B.方向沿方向
C.方向沿方向 D.大小为M电荷单独存在时的4倍
【答案】C
【详解】正点电荷在点的电场强度水平向右,负点电荷在点的电场强度水平向右,根据场强的叠加可知点的电厂电场强度水平向右,即方向沿方向,大小为M电荷单独存在时的2倍,根据可知带正电的检验电荷q在O点受到的静电力方向沿方向,大小为M电荷单独存在时的2倍.
故选C。
11.(2024高二上·江苏泰州·学业考试)以下关于电场线的说法,正确的是( )
A.电场线是电荷移动的轨迹 B.电场线是实际存在的曲线
C.电场线一定是直线 D.电场线是起始于正电荷,终止于负电荷
【答案】D
【详解】A.电荷移动轨迹由初速度和受力决定,不一定沿电场线,故A错误;
B.为了形象的描述电场强弱和方向引入了电场线的概念,电场线是假想的线,不是真实存在的线,故B错误;
C.电场线可以是直线,也可以是曲线,故C错误;
D.电场线不闭合不相交,其方向规定为:从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷,故D正确。
故选D。
12.(2023高二下·全国·学业考试)如图所示的实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生的电场中的电场线,若带负电的粒子由a 运动到b,电场力做正功。带电粒子在a、b两点所受电场力分别为Fa、Fb,则下列判断正确的是( )
A.Q为正电荷, B.Q为正电荷,
C.Q为负电荷, D.Q为负电荷,
【答案】C
【详解】由于带负电的粒子由a 运动到b,电场力做正功,表明粒子所受电场力的方向由a 指向b,粒子带负电,表明电场方向由b指向a,即电场线指向场源点电荷,可知Q为负电荷,在电场中,电场线分布的疏密程度能够表示电场强弱,根据图像可知,a位置的电场线分布比b位置的密集一些,即a位置的电场强度大于b位置的电场强度,可知
综合上述可知,第三个选项判断正确。
故选C。
13.(多选)(2024高三下·海南省直辖县级单位·学业考试)如图所示,真空中有三个点电荷、和,和()分别固定在的顶点O(,)和顶点A(,)上。若B点的电场强度为零,,则可能为( )
A.,位于点(,) B.,位于点(,)
C.,位于点(,) D.,位于点(,)
【答案】AC
【详解】如图所示
点电荷在B点产生的场强方向指向,大小为
点电荷在B点产生的场强方向指向,大小为
则有
则点电荷和在B点的合场强方向指向的中点,大小为
为了使B点的电场场强为0;若位于点(,),即图中点,则带正电,且
解得
若位于点(,),即图中点,则带负电,且
解得
故选AC。
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