第26讲 静电场中力的性质(专项训练)(福建专用)2026年高考物理一轮复习讲练测
2025-10-30
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 电场力的性质 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 福建省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.06 MB |
| 发布时间 | 2025-10-30 |
| 更新时间 | 2025-08-05 |
| 作者 | 紫竹林 |
| 品牌系列 | 上好课·一轮讲练测 |
| 审核时间 | 2025-07-03 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52872918.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第26讲 静电场中力的性质
目录
01 课标达标练 2
题型01 库仑力作用下的平衡问题 2
题型02 库仑力作用下的加速运动问题 4
题型03 点电荷周围电场强度的计算 6
题型04 多个点电荷电场强度的叠加 8
题型05 电场强度的求解四法 9
题型06 电场线的应用 12
题型07 电场线与轨迹的运动分析 14
15
19
01 库仑力作用下的平衡问题
1.如图,带电小球A置于绝缘底座上,带电小球B通过绝缘细线悬挂于支架上处于静止状态。已知A球的电荷量小于B球的电荷量,则( )
A.两球一定都带正电 B.两球一定都带负电
C.两球受到的静电力大小一定相等 D.A球受到的静电力一定小于B球受到的静电力
2.(2024·福建龙岩·三模)如图所示,带电小球P固定在绝缘竖直墙面上,用绕过固定在竖直墙上O点的小定滑轮的细线拉着带电小球Q。小球Q静止时P、Q间的距离为r,O、P间的距离为h,。现用拉力F缓慢拉动绳端,使小球Q缓慢移动,在小球Q从图示位置缓慢移动到O点的过程中( )
A.拉力F先增大后减小
B.小球P、Q间的库仑力逐渐减小
C.小球P、Q系统的电势能先不变后减小
D.小球Q在P球位置产生的电场强度大小不变
3.如图所示,电荷量为q的带电小球A用长为l的绝缘细线悬挂于O点,带有电荷量为2q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上,小球A平衡时与小球B位于同一竖直平面内,此时悬线与竖直方向夹角,已知带电小球A、B均可视为点电荷,静电力常量为k,重力加速度为g,则( )
A.小球A的质量为 B.小球A的质量为
C.细线拉力大小为 D.细线拉力大小为
02 库仑力作用下的加速运动问题
4.如图,真空中三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为、、,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°和30°。P处的电场强度为零,,则( )
A. B. C. D.
5.如图所示,空间中的A点固定一个带负电、电荷量为的点电荷,B点固定一个带正电、电荷量为的点电荷,P点为AB上方的一点,且。罗同学和邓同学一起讨论P点的电场方向,下列说法正确的是( )
A.P点的电场可能沿着图中的方向
B.P点的电场可能沿着图中的方向
C.如果P点的电场方向与AB平行,且,则
D.如果P点的电场方向与AB平行,且,则
6.(2025·福建·三模)如图所示,在倾角为的光滑斜面上点和点固定有两个带电小球,两小球所带电荷量绝对值均为Q,M、两点间距为L,O点为的中点,点为中点,点为中点。将一个质量为的带正电小球轻放在点时恰好可以静止。小球大小均不计,静电力常量为,重力加速度为。关于两小球形成的电场,下列判断正确的是( )
A.、两点处的小球带同种电荷
B.点处小球所带的电荷量为
C.点处不放置带电小球时, A、、三点处的电势关系为
D.点处不放置带电小球时, A、、三点处的电场强度大小之比为
03 点电荷周围电场强度的计算
7.如图,a、b、c、d、e、f为真空中边长为L的正六边形的六个顶点,O为正六边形的中心,在a、d两点分别固定电荷量为和的两个点电荷,静电力常量为k,则( )
A.O点场强大小为0 B.O点场强大小为
C.b、c两点电场强度相同 D.b、e两点电场强度相同
8.如图所示,边长为l的等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,两点电荷固定在A、B两点,电荷量均为Q,电性未知,O是AB的中点。若质量为m的带电小球恰好能悬浮在C点,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A.A、B处两点电荷电性相反
B.小球的带电量为
C.从C点沿直线到O点,两点电荷形成电场的电势一直升高
D.将小球从C点沿直线移至O点,静电力对小球做负功
04 多个点电荷电场强度的叠加
9.如图所示,水平直线上有A、O、B三点,,空间存在着水平向左的匀强电场E。若将一个带正电的点电荷放在A点,则O点的场强大小为;若将这个点电荷放在B点,则O点的场强为( )
A. 向右 B. 向左 C. 向左 D. 向右
10.如图所示,在水平向右、大小为E的匀强电场中,在O点固定一电荷量为Q的正点电荷,A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点,B、D连线与电场线平行,A、C连线与电场线垂直。则( )
A.A点的电场强度大小为
B.B点的电场强度大小为
C.D点的电场强度大小不可能为0
D.A、C两点的电场强度相同
05 电场强度的求解四法
11.如图所示,在x轴相距为L的两点固定两个等量正负点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是( )
A.b、d两点处的电场强度相同
B.a点的电场强度大于c点的电场强度
C.将一带正电的试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,电荷+q的电势能减小
D.将一带负电的试探电荷-q沿圆周由b点移至c点,电荷-q的电势能减小
12.在等腰梯形的三个顶点上固定三个点电荷,,三个点电荷的电荷量关系及电性如图所示,静电力常量为k。E点为BC中点,则E点的场强大小为( )
A.0 B. C. D.
13.如图所示,边长为l的等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,两点电荷固定在A、B两点,电荷量均为Q,电性未知,O是AB的中点。若质量为m的带电小球恰好能悬浮在C点,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A.A、B处两点电荷电性相反
B.小球的带电量为
C.从C点沿直线到O点,两点电荷形成电场的电势一直升高
D.将小球从C点沿直线移至O点,静电力对小球做负功
06 电场线的应用
14.如图为真空中两点电荷形成的电场中的电场线,该电场线关于虚线对称,点为、两点电荷连线的中点,为其连线的中垂线上关于点对称的两点,则下列说法正确的是( )
A.可能带等量异种电荷
B.可能带不等量的正电荷
C.两点处无电场线,故其电场强度为零
D.同一试探电荷在两点处所受电场力大小相等,方向相反
15.有一负电荷自电场中的A点自由释放,只受电场力作用,沿电场线运动到点,它运动的速度图像如图所示,则A、B所在电场区域的电场线分布可能是下图中的( )
A. B. C. D.
07 电场线与轨迹的运动分析
16.电力电缆在正常运行电压作用下,电场是均匀分布的,但电缆终端处的电场不再是均匀分布,电缆终端周围的电场分布情况如图所示,图中虚线为等势线,实线为电场线,下列说法正确的是( )
A.电场中a点的电场强度小于b点的电场强度
B.一个电子由b点移到a点,需克服电场力做功为20eV
C.一带负电的粒子由b点经a点移至c点,电势能先减小后增大
D.一带正电的粒子从a点静止释放,仅在电场力作用下将沿电场线运动
17.如图所示的实线为某静电场的电场线,虚线是仅在电场力作用下某带正电粒子的运动轨迹,A、B、C、D 是电场线上的点,其中 A、D 两点在粒子的轨迹上,下列说法正确的是
A.该电场可能是正点电荷产生的
B.B 点的电势一定高于 C 点的电势
C.粒子在 A 点的加速度一定大于在 D 点的加速度
D.将该粒子在 C 点由静止释放,它可能一直沿电场线运动
18.如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中点以相同速度飞出、两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,则( )
A.此电场线是由带正电的点电荷产生的
B.两个粒子的电势能都减小
C.点的电场强度大于点的电场强度,而点没有电场线,所以点的电场强度为零
D.的加速度减小,的加速度增加
19如图所示是静电除尘装置的原理图,两个收集尘土的集尘板带正电,放电极带负电,当带有尘埃的气体进入静电除尘装置后,尘埃吸附放电极放出的电子而带上负电,在极板间电场的作用下被集尘板收集,从而达到除尘净化空气的效果,A、B为电场中的两点,则( )
A.A点电场强度比B点的大,方向与B点的相同
B.尘埃带电后,一定沿着电场线运动到达集尘板
C.A点电势高于B点电势
D.带负电的尘埃在A点的电势能高于在B点的电势能
20.(2024·新福建·高考改编)如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q;小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则( )
A.两绳中的张力大小一定相等
B.P的质量一定大于Q的质量
C.P的电荷量一定小于Q的电荷量
D.P的电荷量一定大于Q的电荷量
二、多选题
21.如图所示,边长为l的等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,两点电荷固定在A、B两点,电荷量均为Q,电性未知,O是AB的中点。若质量为m的带电小球恰好能悬浮在C点,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A.A、B处两点电荷电性相反
B.小球的带电量为
C.从C点沿直线到O点,两点电荷形成电场的电势一直升高
D.将小球从C点沿直线移至O点,静电力对小球做负功
22.在电场强度大小的匀强电场中,以O点为圆心,r为半径作一圆,a、b、c、d为圆周上四点,如图所示,在O点固定一带电荷量为-Q的点电荷,则a、b、c、d各点的合电场强度大小为( )
A.Ea=0 B.Eb=2E C.Ed=0 D.Ec=2E
23.中国茶文化是中国制茶、饮茶的文化,在世界享有盛誉。在茶叶生产过程中有道茶叶、茶梗分离的工序,如图所示,A、B两个带电球之间产生非匀强电场,茶叶茶梗都带正电荷,且茶叶的比荷大于茶梗的比荷,两者通过静电场便可分离,并沿光滑绝缘分离器落入小桶。假设有一茶梗P电荷量为4 × 10−8 C,质量为2×10−4 kg,以1m/s的速度离开A球表面O点,最后落入桶底,O点电势为1×104 V,距离桶底高度为1.0 m,桶底电势为零。不计空气阻力、茶叶茶梗间作用力及一切碰撞能量损失,重力加速度g取10m/s2,则( )
A.M处比N处的电场强度大
B.M处的电势低于N处的电势
C.茶叶落入右桶,茶梗落入左桶
D.茶梗P落入桶底速度为5m/s
24.某电场的电场线分布如图所示,则( )
A.电荷P带正电
B.c点的电势低于d点的电势
C.正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力
D.a点的电场强度大于b点的电场强度
25.(2025·福建·高考真题)某种静电分析器简化图如图所示,在两条半圆形圆弧板组成的管道中加上径向电场。现将一电子a自A点垂直电场射出,恰好做圆周运动,运动轨迹为ABC,半径为r。另一电子b自A点垂直电场射出,轨迹为弧APQ,其中PBO共线,已知BP电势差为U,|CQ|=2|BP|,a粒子入射动能为Ek,则( )
A.B点的电场强度
B.P点场强大于C点场强
C.b粒子在P点动能小于Q点动能
D.b粒子全程的克服电场力做功小于2eU
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第26讲 静电场中力的性质
目录
01 课标达标练 2
题型01 库仑力作用下的平衡问题 2
题型02 库仑力作用下的加速运动问题 4
题型03 点电荷周围电场强度的计算 6
题型04 多个点电荷电场强度的叠加 8
题型05 电场强度的求解四法 9
题型06 电场线的应用 12
题型07 电场线与轨迹的运动分析 14
15
19
01 库仑力作用下的平衡问题
1.如图,带电小球A置于绝缘底座上,带电小球B通过绝缘细线悬挂于支架上处于静止状态。已知A球的电荷量小于B球的电荷量,则( )
A.两球一定都带正电 B.两球一定都带负电
C.两球受到的静电力大小一定相等 D.A球受到的静电力一定小于B球受到的静电力
【答案】C
【详解】AB.由图可知两球相互排斥,两球带同种电荷,可能都带正电,可能都带负电,故AB错误;
CD.两球间的静电力是一对相互作用力,等大反向,故两球受到的静电力大小一定相等,故C正确,D错误。
故选C。
2.(2024·福建龙岩·三模)如图所示,带电小球P固定在绝缘竖直墙面上,用绕过固定在竖直墙上O点的小定滑轮的细线拉着带电小球Q。小球Q静止时P、Q间的距离为r,O、P间的距离为h,。现用拉力F缓慢拉动绳端,使小球Q缓慢移动,在小球Q从图示位置缓慢移动到O点的过程中( )
A.拉力F先增大后减小
B.小球P、Q间的库仑力逐渐减小
C.小球P、Q系统的电势能先不变后减小
D.小球Q在P球位置产生的电场强度大小不变
【答案】C
【详解】AB.设小球Q的质量为m,O、Q间距离为L,在小球Q到达竖直墙之前,对小球Q受力分析,小球受重力、拉力、库仑力,如图
根据力的矢量三角形与几何三角形相似可得
在小球Q从图示位置到与墙壁接触的过程中,mg、h、qP、qQ均不变,L变小,r不变,因此这个过程小球Q绕小球P做圆周运动,当小球Q与墙壁接触后受重力、拉力、向上的库仑力,在拉力作用下沿墙壁直线上升,库仑力变小,小球在竖直方向受力平衡,所以F变大,所以拉力F先减小后增大;小球P、Q间的库仑力先不变,再逐渐减小故AB错误;
C.当小球Q与墙壁接触前,库仑力不做功,小球P、Q系统的电势能不变;当小球Q与墙壁接触后库仑力做正功,小球P、Q系统的电势能减小;所以小球P、Q系统的电势能先不变后减小,故C正确;
D.小球Q在P球位置产生的电场强度由可知先大小不变后减小,故D错误。
故选C。
3.如图所示,电荷量为q的带电小球A用长为l的绝缘细线悬挂于O点,带有电荷量为2q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上,小球A平衡时与小球B位于同一竖直平面内,此时悬线与竖直方向夹角,已知带电小球A、B均可视为点电荷,静电力常量为k,重力加速度为g,则( )
A.小球A的质量为 B.小球A的质量为
C.细线拉力大小为 D.细线拉力大小为
【答案】AD
【详解】以小球为研究对象,受力情况如图所示
由共点力平衡条件得
由库仑定律得
联立解得
,
故选AD。
02 库仑力作用下的加速运动问题
4.如图,真空中三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为、、,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°和30°。P处的电场强度为零,,则( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【详解】根据电场的叠加原理可知,和在P点产生的合场强方向与Q2在P点产生的场强方向等大反向,根据三角形法则可知,Q1和Q3均带负电
设间距为L,其中
解得
结合点电荷场强公式,有
,
解得
,
故选BC。
5.如图所示,空间中的A点固定一个带负电、电荷量为的点电荷,B点固定一个带正电、电荷量为的点电荷,P点为AB上方的一点,且。罗同学和邓同学一起讨论P点的电场方向,下列说法正确的是( )
A.P点的电场可能沿着图中的方向
B.P点的电场可能沿着图中的方向
C.如果P点的电场方向与AB平行,且,则
D.如果P点的电场方向与AB平行,且,则
【答案】AC
【详解】AB.、在P点的场强如图所示,根据矢量的合成可知,P点的场强方向可能沿图中方向,不可能沿方向,A正确,B错误;
CD.如果P点的电场方向与AB平行,且,可知,则有
故B点的点电荷的电荷量大于A点的点电荷的电荷量,即
C正确,D错误。
故选AC。
6.(2025·福建·三模)如图所示,在倾角为的光滑斜面上点和点固定有两个带电小球,两小球所带电荷量绝对值均为Q,M、两点间距为L,O点为的中点,点为中点,点为中点。将一个质量为的带正电小球轻放在点时恰好可以静止。小球大小均不计,静电力常量为,重力加速度为。关于两小球形成的电场,下列判断正确的是( )
A.、两点处的小球带同种电荷
B.点处小球所带的电荷量为
C.点处不放置带电小球时, A、、三点处的电势关系为
D.点处不放置带电小球时, A、、三点处的电场强度大小之比为
【答案】BD
【详解】A.带正电小球轻放在点时恰好可以静止,根据受力平衡可得,点处合电场强度应沿斜面向上,故点处小球应该带正电,点处小球应该带负电,故A错误;
B.设点处小球所带电荷量为,由受力平衡有
得,故B正确;
C.点处不放置带电小球时,在等量异种点电荷产生的电场中,根据沿电场线方向电势降低可得A、B、三点处的电势关系为,故C错误;
D.点处的合电场强度大小
A、B点处的合电场强度大小
所以,故D正确。
故选BD。
03 点电荷周围电场强度的计算
7.如图,a、b、c、d、e、f为真空中边长为L的正六边形的六个顶点,O为正六边形的中心,在a、d两点分别固定电荷量为和的两个点电荷,静电力常量为k,则( )
A.O点场强大小为0 B.O点场强大小为
C.b、c两点电场强度相同 D.b、e两点电场强度相同
【答案】BD
【详解】AB.根据场强叠加原则可知O点场强大小为
故A错误,B正确;
CD.根据等量异种点电荷场强分布特点,结合对称性可知,b、c两点电场强度大小相等,方向不同;b、e两点电场强度大小相等,方向相同,故C错误,D正确。
故选BD。
8.如图所示,边长为l的等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,两点电荷固定在A、B两点,电荷量均为Q,电性未知,O是AB的中点。若质量为m的带电小球恰好能悬浮在C点,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A.A、B处两点电荷电性相反
B.小球的带电量为
C.从C点沿直线到O点,两点电荷形成电场的电势一直升高
D.将小球从C点沿直线移至O点,静电力对小球做负功
【答案】BD
【详解】AB.小球悬浮在C点,受到竖直向上的静电力,说明A、B处的点电荷电性相同,在C点的合场强大小
根据
可得小球的带电量大小为
故A错误,B正确;
C.因两点电荷电性不确定,所以电场的电势变化不确定,故C错误;
D.将小球从C点沿直线移至O点,小球一直受到向上的电场力作用,与位移方向相反,则静电力做负功,故D正确。
故选BD。
04 多个点电荷电场强度的叠加
9.如图所示,水平直线上有A、O、B三点,,空间存在着水平向左的匀强电场E。若将一个带正电的点电荷放在A点,则O点的场强大小为;若将这个点电荷放在B点,则O点的场强为( )
A. 向右 B. 向左 C. 向左 D. 向右
【答案】B
【详解】当带正电的点电荷放在A点,电场向左,根据点电荷产生的电场公式
又O点的场强大小为,所以
若将这个点电荷放在B点,则电场向右,大小为
所以,此时O点的场强为
方向水平向左。
故选B。
10.如图所示,在水平向右、大小为E的匀强电场中,在O点固定一电荷量为Q的正点电荷,A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点,B、D连线与电场线平行,A、C连线与电场线垂直。则( )
A.A点的电场强度大小为
B.B点的电场强度大小为
C.D点的电场强度大小不可能为0
D.A、C两点的电场强度相同
【答案】A
【详解】A.正点电荷Q在A点激发的电场强度大小
匀强电场在A点的电场强度大小为,因方向相互垂直,根据矢量的合成法则,有A点的电场强度大小为,故A正确;
B.点电荷Q在B点的电场强度的方向与匀强电场方向相同,因此B点的电场强度大小为,故B错误;
C.点电荷Q在D点激发的电场强度的方向与匀强电场方向相反,当两者大小相等时,D点的电场强度大小为零,故C错误;
D.根据矢量的合成法则,结合点电荷电场与匀强电场的方向可知,A、C两点的电场强度大小相等,方向不同,故D错误。
故选A。
05 电场强度的求解四法
11.如图所示,在x轴相距为L的两点固定两个等量正负点电荷+Q、-Q,虚线是以+Q所在点为圆心、为半径的圆,a、b、c、d是圆上的四个点,其中a、c两点在x轴上,b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是( )
A.b、d两点处的电场强度相同
B.a点的电场强度大于c点的电场强度
C.将一带正电的试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,电荷+q的电势能减小
D.将一带负电的试探电荷-q沿圆周由b点移至c点,电荷-q的电势能减小
【答案】C
【详解】A.根据等量异种电荷的电场线分布特点可知,b、d两点处的电场强度方向不同,故A错误;
B.根据点电荷电场强度的计算公式可得,a、c点的电场强度分别为
故B错误;
C.根据等量异种电荷电势分布特点,a点电势为正值,c点电势为零,则将一带正电的试探电荷+q沿圆周由a点移至c点,电势降低,电荷+q的电势能减小,故C正确;
D.同C选项,b点电势为正值,将一带负电的试探电荷-q沿圆周由b点移至c点,电势降低,电荷-q的电势能增大,故D错误。
故选C。
12.在等腰梯形的三个顶点上固定三个点电荷,,三个点电荷的电荷量关系及电性如图所示,静电力常量为k。E点为BC中点,则E点的场强大小为( )
A.0 B. C. D.
【答案】C
【详解】连接AE,如图所示
根据几何知识可知
则A点的点电荷在E点产生的场强大小为
B点的点电荷在E点产生的场强大小为
方向水平向左,C点的点电荷在E点产生的场强大小为
方向水平向右,故B、C两处点电荷在E点产生的电场的合场强为
方向水平向右,根据平行四边形定则,可知E点的合场强大小为
故选C。
13.如图所示,边长为l的等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,两点电荷固定在A、B两点,电荷量均为Q,电性未知,O是AB的中点。若质量为m的带电小球恰好能悬浮在C点,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A.A、B处两点电荷电性相反
B.小球的带电量为
C.从C点沿直线到O点,两点电荷形成电场的电势一直升高
D.将小球从C点沿直线移至O点,静电力对小球做负功
【答案】BD
【详解】AB.小球悬浮在C点,受到竖直向上的静电力,说明A、B处的点电荷电性相同,在C点的合场强大小
根据
可得小球的带电量大小为
故A错误,B正确;
C.因两点电荷电性不确定,所以电场的电势变化不确定,故C错误;
D.将小球从C点沿直线移至O点,小球一直受到向上的电场力作用,与位移方向相反,则静电力做负功,故D正确。
故选BD。
06 电场线的应用
14.如图为真空中两点电荷形成的电场中的电场线,该电场线关于虚线对称,点为、两点电荷连线的中点,为其连线的中垂线上关于点对称的两点,则下列说法正确的是( )
A.可能带等量异种电荷
B.可能带不等量的正电荷
C.两点处无电场线,故其电场强度为零
D.同一试探电荷在两点处所受电场力大小相等,方向相反
【答案】D
【详解】AB.根据电场线起始于正电荷(或无穷远)终止于无穷远处(或负电荷),且电场线关于虚线对称知,A、B带等量的正电荷,AB错误;
C.由等量同种正电荷电场分布规律,且为其连线的中垂线上关于点对称的两点可知,a、b两点处电场强度不是零,C错误;
D.由对称性可知,a、b两点处场强大小相等,方向相反,则同一试探电荷在a、b两点所受电场力大小相等,方向相反,D正确。
故选D
15.有一负电荷自电场中的A点自由释放,只受电场力作用,沿电场线运动到点,它运动的速度图像如图所示,则A、B所在电场区域的电场线分布可能是下图中的( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据图像可知,负电荷从A到B做加速度逐渐增大的加速运动,则从A到B过程场强越来越大,电场线越来越密集,负电荷受到的电场力向右,则电场方向向左。
故选B。
07 电场线与轨迹的运动分析
16.电力电缆在正常运行电压作用下,电场是均匀分布的,但电缆终端处的电场不再是均匀分布,电缆终端周围的电场分布情况如图所示,图中虚线为等势线,实线为电场线,下列说法正确的是( )
A.电场中a点的电场强度小于b点的电场强度
B.一个电子由b点移到a点,需克服电场力做功为20eV
C.一带负电的粒子由b点经a点移至c点,电势能先减小后增大
D.一带正电的粒子从a点静止释放,仅在电场力作用下将沿电场线运动
【答案】B
【详解】A.由图发现,电场中a点处电场线比b点处电场线密集,电场强度更大,故A错误;
B.一个电子由b点移到a点,电势降低,电场力做负功,根据功能关系,需克服电场力做功
故B正确;
C.一带负电的粒子由b点经a点移至c点,电势先减小后增大,则电势能先增大后减小,故C错误;
D.一带正电的粒子从a点静止释放,其受电场力方向沿电场线的切线方向,不会沿电场线运动,故D错误。
故选B。
17.如图所示的实线为某静电场的电场线,虚线是仅在电场力作用下某带正电粒子的运动轨迹,A、B、C、D 是电场线上的点,其中 A、D 两点在粒子的轨迹上,下列说法正确的是
A.该电场可能是正点电荷产生的
B.B 点的电势一定高于 C 点的电势
C.粒子在 A 点的加速度一定大于在 D 点的加速度
D.将该粒子在 C 点由静止释放,它可能一直沿电场线运动
【答案】C
【详解】A、正电荷产生的电场线是发自正电荷的直线,该静电场的电场线是曲线,故A错误;
B、带正电粒子的运动轨迹是曲线,物体做曲线运动,合外力指向凹的一侧,如图所示:
故在电场线由C指向B上,沿着电场线的方向,电势越来越低,故C点的电势高于B点的电势,故B错误;
C、电场线越密集的地方,电场强度越大,故A点的电场强度大于D点的电场强度,故粒子在 A 点的加速度一定大于在 D 点的加速度,故C正确.
D、电场中的带电粒子受力的方向沿电场线的切线方向,由于C点所在的电场线为曲线,所以将该粒子在C点由静止释放,它一定不能沿电场线运动,故D错误.
18.如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中点以相同速度飞出、两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,则( )
A.此电场线是由带正电的点电荷产生的
B.两个粒子的电势能都减小
C.点的电场强度大于点的电场强度,而点没有电场线,所以点的电场强度为零
D.的加速度减小,的加速度增加
【答案】BD
【详解】A.由于不知道电场线的方向,两个带电粒子的电性也不知道,故不能确定此电场线是由带正电的点电荷产生的,还是由带负电的点电荷产生的,A错误;
B.两个带电粒子受到的电场力方向如图所示
可知电场力方向与速度方向的夹角均小于,电场力对两粒子均正功,故两个粒子的电势能都减小,B正确;
C.根据电场线的疏密程度可知,点的电场强度大于点的电场强度,但点的电场强度不为零,C错误;
D.从粒子运动轨迹可知,电场强度越来越小,电场力越来越小,故加速度越来越小,从粒子运动轨迹可知,电场强度越来越大,电场力越来越大,故加速度越来越大,D正确。
故选BD。
19如图所示是静电除尘装置的原理图,两个收集尘土的集尘板带正电,放电极带负电,当带有尘埃的气体进入静电除尘装置后,尘埃吸附放电极放出的电子而带上负电,在极板间电场的作用下被集尘板收集,从而达到除尘净化空气的效果,A、B为电场中的两点,则( )
A.A点电场强度比B点的大,方向与B点的相同
B.尘埃带电后,一定沿着电场线运动到达集尘板
C.A点电势高于B点电势
D.带负电的尘埃在A点的电势能高于在B点的电势能
【答案】D
【详解】A.由图可知,A点电场线比B点密集,因此A点电场强度比B点的大,而A点与B点的切线方向不同,即两点的电场强度方向不同,故A错误;
B.尘埃带电后带负电,受与场强方向相反的电场力,将向集尘板运动,除沿过放电极竖直方向运动的带电尘埃受到的电场力与速度方向相同而沿电场线运动外,其它方向的带电尘埃由于受到电场力方向时刻变化,与速度方向不同,因此尘埃不会沿电场线运动到达集尘板,故B错误;
CD.沿着电场线方向电势减低,可知A点电势低于B点电势,由于尘埃带电后带负电,负电荷在电势越高的地方电势能越低,因此带负电的尘埃在A点的电势能高于在B点的电势能,故C错误,D正确。
故选D。
20.(2024·新福建·高考改编)如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q;小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则( )
A.两绳中的张力大小一定相等
B.P的质量一定大于Q的质量
C.P的电荷量一定小于Q的电荷量
D.P的电荷量一定大于Q的电荷量
【答案】B
【详解】由题意可知设Q和P两球之间的库仑力为F,绳子的拉力分别为T1,T2,质量分别为m1,m2;与竖直方向夹角为θ,对于小球Q有
对于小球P有
联立有
所以可得
又因为
可知,即P的质量一定大于Q的质量;两小球的电荷量则无法判断。
故选B。
二、多选题
21.如图所示,边长为l的等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,两点电荷固定在A、B两点,电荷量均为Q,电性未知,O是AB的中点。若质量为m的带电小球恰好能悬浮在C点,静电力常量为k,下列说法正确的是( )
A.A、B处两点电荷电性相反
B.小球的带电量为
C.从C点沿直线到O点,两点电荷形成电场的电势一直升高
D.将小球从C点沿直线移至O点,静电力对小球做负功
【答案】BD
【详解】AB.小球悬浮在C点,受到竖直向上的静电力,说明A、B处的点电荷电性相同,在C点的合场强大小
根据
可得小球的带电量大小为
故A错误,B正确;
C.因两点电荷电性不确定,所以电场的电势变化不确定,故C错误;
D.将小球从C点沿直线移至O点,小球一直受到向上的电场力作用,与位移方向相反,则静电力做负功,故D正确。
故选BD。
22.在电场强度大小的匀强电场中,以O点为圆心,r为半径作一圆,a、b、c、d为圆周上四点,如图所示,在O点固定一带电荷量为-Q的点电荷,则a、b、c、d各点的合电场强度大小为( )
A.Ea=0 B.Eb=2E C.Ed=0 D.Ec=2E
【答案】BC
【详解】由点电荷的电场强度公式可得,-Q的点电荷在a、b、c、d四点处的场强大小均为
方向分别由a、b、c、d四点沿半径指向O点,所以在a、c两点,匀强电场的方向与-Q点电荷在a、c两点产生的电场强度方向垂直,所以a、c两点合电场强度大小均为
在b点,匀强电场E的方向与-Q点电荷的电场方向相同,该点的合电场强度大小为
在d点,匀强电场的方向与-Q点电荷的电场方向相反,该点的合电场强度大小为
故选BC。
23.中国茶文化是中国制茶、饮茶的文化,在世界享有盛誉。在茶叶生产过程中有道茶叶、茶梗分离的工序,如图所示,A、B两个带电球之间产生非匀强电场,茶叶茶梗都带正电荷,且茶叶的比荷大于茶梗的比荷,两者通过静电场便可分离,并沿光滑绝缘分离器落入小桶。假设有一茶梗P电荷量为4 × 10−8 C,质量为2×10−4 kg,以1m/s的速度离开A球表面O点,最后落入桶底,O点电势为1×104 V,距离桶底高度为1.0 m,桶底电势为零。不计空气阻力、茶叶茶梗间作用力及一切碰撞能量损失,重力加速度g取10m/s2,则( )
A.M处比N处的电场强度大
B.M处的电势低于N处的电势
C.茶叶落入右桶,茶梗落入左桶
D.茶梗P落入桶底速度为5m/s
【答案】CD
【详解】A.由于M点的电场线稀疏,N点的电场线密集,故M点的电场强度小于N点的电场强度,故A错误;
B.沿电场线的方向,电势逐渐降低,故M点的电势高于N点的电势,故B错误;
C.设该电场的电场强度为E,根据牛顿第二定律有
解得
由于茶叶的比荷大于茶梗的比荷,可知在任何同一位置茶叶的加速度大于茶梗的加速度,水平方向都做加速运动, 即在相等时间内,茶叶的水平位移大于茶梗的水平位移,可知,茶叶落入右桶,茶梗落入左桶,故C正确;
D.设茶梗P落入桶底速度大小为,题意初速度,茶梗P从O点到落入桶底过程中,由动能定理可知
代入数据解得
故D正确。
故选CD。
24.某电场的电场线分布如图所示,则( )
A.电荷P带正电
B.c点的电势低于d点的电势
C.正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力
D.a点的电场强度大于b点的电场强度
【答案】AC
【详解】A.电场线从正电荷出发,由电场线分布可知,电荷P带正电,故A正确;
B.由沿着电场线的方向电势逐渐降低,可知c点的电势高于d的电势,故B错误;
C.因c点的电场线较d点密集,可知c点的场强较大,正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力,故C正确;
D.a点的电场线比b点较稀疏,则a点的电场强度小于b点的电场强度,故D错误。
故选AC。
25.(2025·福建·高考真题)某种静电分析器简化图如图所示,在两条半圆形圆弧板组成的管道中加上径向电场。现将一电子a自A点垂直电场射出,恰好做圆周运动,运动轨迹为ABC,半径为r。另一电子b自A点垂直电场射出,轨迹为弧APQ,其中PBO共线,已知BP电势差为U,|CQ|=2|BP|,a粒子入射动能为Ek,则( )
A.B点的电场强度
B.P点场强大于C点场强
C.b粒子在P点动能小于Q点动能
D.b粒子全程的克服电场力做功小于2eU
【答案】D
【详解】A.a粒子入射动能为Ek,根据动能的表达式有,粒子恰好做圆周运动,则,联立解得,故A错误;
B.由图可知,P点电场线密度较稀疏,则场强小于C点场强,故B错误;
C.已知|CQ|=2|BP|,因为BC在同一等势线上,且沿电场方向电势降低,则Q点电势小于P点,电子在电势低处电势能大,则b粒子在Q点电势能大,根据能量守恒可知,b粒子在Q点动能较小,故C错误;
D.由电场线密度分布情况可知,沿径向向外电场强度减小,则BP之间平均电场强度大小大于CQ之间的平均电场强度大小,根据,则,则b粒子全程的克服电场力做功,故D正确。
故选 D。
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