寒假作业(一) 静电场及其应用-【步步维赢·优练必刷】2024-2025学年高二物理寒假作业

高二物理寒假作业（一）静电场及其应用 3.静电的应用和防止 知-识点记 (1)静电的应用. 1.库仑定律与万有引力定律的比较 利用静电的性质 应用举例 物理量 静电复印、静电喷漆、 万有引力定律 库仑定律 利用静电能吸引较小 静电喷雾、激光打印、 比较内容 物体 静电除尘 公式 F=Gmim2 r2 F=k192 只要有质量就有 存在于电荷间， 静电保鲜、静电灭菌、 利用高压产生的电场 引力，因此称为万 两带电体的库仑 农作物种子处理 产生原因 有引力，两物体间 力既有引力，也 臭氧防止紫外线、氮 的万有引力总是 有斥力，由电荷 利用放电产生物 合成氨 引力 的性质决定 吸引力与它们质 库仑力与它们电 (2)静电的防止 相互作用 量的积成正比 荷量的积成正比 防止静电危害的基本办法是尽快把产生 遵从牛顿第三定律 的静电导走，避免越积越多 相似 与距离的关系为平方反比 防止静电的途径主要有： 都有一个常量 ①避免产生静电，如在可能情况下选用 2.E=E与E=k9的对比 不易产生静电的材料. ②避免静电的积累，产生的静电要设法 F=F 9 E-k3 导走，如增加空气湿度、接地等. 本质区别 定义式 决定式 指明了点电荷 精典=题练 意义及 给出了一种量度电 场强大小的决 用途 场强弱的方法 1.如图所示，把一个带电小球 定因素 A固定在光滑的水平绝缘 真空中点电荷 适用范围 一切电场 的电场 桌面上，在桌面的另一处放置带电小球 q表示引入电场的检 Q表示产生电 B,现给B一个沿垂直于AB方向的速度 Q或g的 验（或试探）电荷的 场的点电荷的 (平行于桌面)，可知 () 意义 电荷量 电荷量 A.若A、B为异种电荷，B球可能做加速 E用F与g的比值 E不仅用Q、r 度变大、速度变小的曲线运动 关系理解 来表示，但E的大小 来表示，且E B.若A、B为异种电荷，B球一定做圆周 与F,q的大小无关 运动 C.若A、B为同种电荷，B球一定做远离 4.两个半径为R的带电小球所带电荷量分 A的变加速曲线运动 别为q1和92，当两球球心相距3R时，相 D.若A、B为同种电荷，B球的动能一定 互作用的静电力大小为 ( ) 会减小 A.F-=k992 B.F>k919 2.如图所示，空间正四棱锥形的底面边长 (3R)2 (3R)9 和侧棱长均为a,水平底面的四个顶点处 C.F<k99型 (3R)2 D.无法确定 均固定着电荷量为十q的小球，顶点P处 有一个质量为m的带电小球，在库仑力 5.在电场中的A、B两处分别引入不同的试 和重力的作用下恰好处于静止状态.若 探电荷q,得到试探电荷所受的电场力随 将P处小球的电荷量减半，同时加竖直 电荷量变化的关系如图所示，则() 方向的匀强电场强度E,此时P处小球 仍能保持静止.重力加速度为g,静电力 常量为k,则所加匀强电场强度的大小为 A.E>E B.E<EB D C.EA=EB D.不能判定EA、EB的大小 A. B. 6.A、B是一条电场线上的两个 2q Aq C.②g D.22g 点，一带负电的微粒仅在静 电力作用下以一定的初速度从A点沿电场 3.三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝 线运动到B点，其v一t图象如图所示.则此 缘支架上，各球之间的距离远大于小球 电场的电场线分布可能是 的直径.球1的带电荷量为q,球2的带 电荷量为q,球3不带电且离球1和球2 很远，此时球1、2之间作用力的大小为 F.现使球3先与球2接触，再与球1接 7.AB和CD是圆上两条相 触，然后将球3移至远处，此时1、2之间 互垂直的直径，圆心为O. 作用力的大小仍为F,方向不变，由此 将电荷量分别为+q和 可知 ( 一q的两点电荷放在圆周 A.n=3 B.n=4 上，其位置关于AB对称且距离等于圆的 C.n=5 D.n=6 半径，如图所示.要使圆心处的电场强度 ·2 为零，可在圆周上再放一个适当的点电 (1)匀强电场场强E的大小、方向如何？ 荷Q,则该点电荷Q (2)试探电荷十q放在点c时，其受力F。 A.应放在A点，Q=2q 的大小、方向如何？ B.应放在B点，Q=一2g (3)试探电荷十g放在点b时，其受力F C.应放在C点，Q=-q 的大小、方向如何？ D.应放在D点，Q=一q 8.(多选)如图所示，带箭头 的线表示某一电场中的 电场线的分布情况.一带 电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线 所示.若不考虑其他力，则下列判断中正 确的是 A.若粒子是从A点运动到B点，则粒子 10.如图所示，点电荷 带正电；若粒子是从B点运动到A A和B带电荷量分 点，则粒子带负电 别为q1=3.0×10-8C和g2=-2.4× B.不论粒子是从A点运动到B点，还是从 10-8C,彼此相距6cm.若在两点电荷 B点运动到A点，粒子必带负电 连线中点O处放一个半径为1cm的金 C.若粒子是从B点运动到A点，则其加 属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产 速度减小 生的电场强度.（静电力常量k=9× D.若粒子是从B点运动到A点，则其速度 109N·m2/C2) 减小 9.如图所示，在场强为E的匀强电场中，取 O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点 固定一电荷量为十Q的点电荷，a、b、c、d 为相互垂直且过圆心的两条直线与圆周 的交点.当把一试探电荷十g放在d点时 恰好平衡. ·3·参考答案 高二物理寒假作业（一）静电场及其应用 斥，分布于最远的两侧，距离大于3R:当q1、q 1.C若A、B为异种电荷，则A、B之间的库仑力 是异种电荷时会相互吸引，分布于最近的一侧， 为吸引力，当A、B之间的库仑力大于需要的向 距离小于3R,如下图(a)(b)所示，因此静电力 心力时，B球做近心运动，速度和加速度都变 可能小于k 大：当A、B之间的库仑力小于需要的向心力 器：也可能大于 (3R)2 时，B球做离心运动，速度和加速度都减小：当 D正确。 A对B的引力恰好等于B球所需要的向心力 时，B球做圆周运动，选项A、B错误.若A、B为 同种电荷，则A、B之间的库仑力为排斥力，并 n>3R 且力的方向和速度的方向不在一条直线上，所 以B球一定做曲线运动，由于A、B之间的距离 5.A 根据电场强度的定义式E= 号电场强度与 越来越大，它们之间的库仑力越来越小，所以B 题图中图线的斜率相对应，故E>Ea,A项 球的加速度减小，而库仑力做正功，故B球的动 正确， 能不断变大，选项C正确，选项D错误， 6.A负点电荷在静电力的作用下由A运动到B,由 2.D设P处的带电小球电荷量为Q,根据库仑定 一t图象知：负点电荷做加速度逐渐增大的减 律可知，P处小球受到各个顶点电荷的库仑力 速运动.由F-m得静电力越来越大，即A→B 大小为：F=;根据几何关系，可知正四棱锥 电场强度越来越大，电场线分布越来越密，又由 a 于负电荷所受静电力方向与速度方向相反，故 形的侧棱与竖直线的夹角为45°；再由力的分解 场强方向为由A到B,故A选项正确 法则，可有：4×9X号=mg:若将P处小球 a 2 7.C根据平行四边形定则，求出十9和一9在O 点产生的合场强，大小等于其中一个点电荷在 的电荷量减半，则4个顶点的电荷对P处小球 O点产生的场强的大小，方向水平向右，要使圆 的库仑力合力为：F=2kgQ,当外加匀强电场 心处的电场强度为零，应在C点放一个电荷量 a 后，再次平商，则有：②Q+号E=mg:解得 Q=一q的点电荷或在D点放一个电荷量Q= 十q的点电荷，C选项正确. 8.BC根据做曲线运动的物体所受合外力指向曲 E=2V2g,故D正确，ABC错误：故选D. 线内侧可知，粒子所受电场力与电场线的方向 相反，所以不论粒子是从A运动到B,还是从B BD设球12距离为R,则F=?,球3与球2 运动到A,粒子必带负电，故A错误，B正确：电 接触后，它们的电荷量均为受，再将球3与琼1 场线密的地方电场强度大，所以粒子在B,点受 到的电场力大，在B点时的加速度较大，若粒子 接触后，它们的电荷量均为m十2)9，最后F= 4 是从B运动到A,则其加速度减小，故C正确： 6”加+2)4，由以上两式得n=6,D选项正确. 从B到A过程中，电场力与速度方向成锐角，即 8R2 做正功，动能增大，速度增大，故D错误，故选 4.D因为两球心距离不比球的半径大很多，所以 B、C 小球不能看作点电荷，必须考虑电荷在球上的 9.解析：(1)对试探电荷进行受力分析如图所示， 实际分布情况.当q4是同种电荷时会相互排 由题意可知： ·45· F,-kQq.F:-qE. 正确，B错误；电场强度与电势没有直接的关 系，则电场强度大的位置电势不一定高，电场强 由于F1=F2,所以qE=k 0 度小的位置电势不一定低，电场强度为零的点， 2.E=9 +0 电势可能为零，也可能不为零，故C、D错误 3.A由电场线与等势面 0.6y 正电荷所受静电力方向与 E 0.4V 的关系可知，电场线一定 0.2 场强方向相同，故匀强电 E2 与等势面垂直，且从电势 场方向沿db方向. 较高的等势面指向电势 (2)试探电荷放在c点，有： 较低的等势面，作出相对 E√E+E=EE-2k8, 应的电场线分布，如图所 示，可知A、B两，点处的场强方向应与x轴同向，由 所以F,=qE,=V2kQ9,方向与ac方向成45°角 电场线的疏密可知，A,点处的场强E4小于B点处 斜向下 的场强EB,A正确. (3)试探电荷放在b点：E。=E2十E=2E= 4.B电势差是标量，其正、负号不表示方向，故A 269. 错误：两点间的电势差与被移动电荷的电荷量 无关，故C错误；若在两点间移动负电荷时，电 所以F。=qE。=2kg,方向沿db方向. 场力做正功，则这两，点间电势差为负值，故D错 误，只有B正确. 答案：(1)k9 方向沿dh方向 5.B由于电场力做功只与初、末位置的电势差有 关，与路径无关，所以从A到D,或从A经B、C (2)k 方向与ac方向成45°角斜向下 到D,电场力做功为W=qUD=1.6×10”C× (3)2kg (-40V+10V)=-4.8×10-8J,B正确 方向沿db方向 6.C从电场线的分布情况可以看出9A一9e>P 10.解析：在O点的场强大小为E,=k91 一9m,所以有9e<5V,C正确，A,B错误；因为 负电荷在电势高的地方电势能较小，所以D 3×10N/C,方向由O指向B:-q在O点的 错误. 场强大小为E,=k9:=2.4×10N/C,方 7.AC由公式W=gU可得，电势差U=W 5.0X10V=1.2×10V,选项A正确，选项 6.0×10 向由O指向B.设感应电荷在O,点处产生的场 强大小为E·由静电平衡条件知E=E,十E B错误：若移动2.5×108C的电荷，静电力做 =5.4×10N/C,方向由O指向A. 功W=qU=2.5×10×1.2×10°J=3.0× 答案：5.4×10N/C,方向由O指向A 103J,选项C正确；若移动1.0×10C的电 高二物理寒假作业（二）电势能、电势差、电势差 荷，静电力做功W,=gU=1.0×107×1.2× 与电场强度的关系 10J=1.2×10-2J,选项D错误. 1.A若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受 8.BD场强方向不能表示场强大小，A项错误： 电场力向右，则正电荷向B点运动，电场力做正 沿场强方向电势降低，B项正确：因为此电场不 功，电势能减少；若在C点无初速度地释放负电荷， 一定是匀强电场，C项错误：由电势差的定义知 负电荷所受电场力向左，则负电荷向A点运动，电 D项正确 场力做正功，电势能减少 9.解析：Wx=Ws十W=(-3×105+1.2X 2.A负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负 10)J=-1.8×105J. 功，电势能增加，由=可知电势降低，故A 可见电势能增加了1.8×105J.如果规定A点 q 的电势能为零，由公式得该电荷在B,点的电势 ·46