内容正文:
河北辛集中学2023级高三物理专题系列
静电场
专题一 电场力的性质
1.(2025广西高考真题)用带电玻璃棒接触验电器的金属球,移走玻璃棒,验电器内的两片金属箔张开,稳定后如图。图中a、b、c、d四点电场强度最强的是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
2.(2023海南高考真题)如图所示,一光滑绝缘轨道水平放置,直径上有A、B两点,AO = 2cm,OB = 4cm,在AB固定两个带电量分别为Q1、Q2的正电荷,现有一个带正电小球静置于轨道内侧P点(小球可视为点电荷),已知AP:BP = n:1,试求Q1:Q2是多少( )
A.2n2:1 B.4n2:1
C.2n3:1 D.4n3:1
3.(2025湖北高考真题)如图所示,在xOy平面内有一以O点为中心的正五边形,顶点到O点的距离为R。在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q、4q、5q的正点电荷,且电荷量为3q的电荷在y轴正半轴上。静电力常量为k,则O点处的电场强度( )
A.方向沿x轴负方向
B.方向与x轴负方向成夹角斜向下
C.大小为 D.大小为
4.(2022山东高考真题)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于延长线上距O点为的D点,O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,q为( )
A.正电荷, B.正电荷,
C.负电荷, D.负电荷,
5.(2025山东高考真题)球心为O,半径为R的半球形光滑绝缘碗固定于水平地面上,带电量分别为和的小球甲、乙刚好静止于碗内壁A、B两点,过O、A、B的截面如图所示,C、D均为圆弧上的点,OC沿竖直方向,,,A、B两点间距离为,E、F为AB连线的三等分点。下列说法正确的是( )
A.甲的质量小于乙的质量 B.C点电势高于D点电势
C.E、F两点电场强度大小相等,方向相同
D.沿直线从O点到D点,电势先升高后降低
【题意分析】
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$高三物理答案专题一电场力的性质
1.【答案】D
【详解】bC两点分别在金属外壳内部和金属杆
的内部,则两点的场强均为零:在金属箔上的
最下端电荷分布比金属球上更密集,且☑点距
离金箔的下端较近,可知d点的场强比a点大,
则电场强度最大的点在d点。
2.
【答案】C
【详解】对小球受力分析如图所示
由正弦定理有
F
Fa
sin∠CPH sin∠CHP
其中
∠CPH=∠OPB,∠CHP=∠HPD=∠APO
其中△APO中
AP
A0
sin(π-∠POB)sin∠APO
同理有
BP
BO
sin∠POB sin∠BPO
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其中
F=k
F=k99
AP2,
BP2
联立有
Q1:Q=2m3:1
3.
【答案】AD
【详解】由题意可知,如图
3q
(3q-q)2q
4q(3q+q)
(3q-2q)9
5q(3q+2q)
将五个点电荷等效成
0
-9
36°
18
0
0
2E
-2q
2q
kq
五个点电荷与0点距离为R,设B,=
则O点场强大小为
E=2×2 E cos54°+2E。cos18°
代入可得E-20(2c0s54+os180)】
R2
方向沿x轴负方向;
4.
【答案】C
【详解】取走A、B处两段弧长均为△L的小圆
弧上的电荷,根据对称性可知,圆环在O点产
生的电场强度为与A在同一直径上的A,和与B
在同一直径上的B,产生的电场强度的矢量和,
如图所示,因为两段弧长非常小,故可看成点
电荷,则有
Q△L
E=k 27R=k OAL
R2
2πR3
由图可知,两场强的夹角为120°,则两者的合
场强为
E=E=kO△L
2πR3
根据O点的合场强为O,则放在D点的点电荷
带负电,大小为
E'=E=k
Q△L
2πR3
根据
E'=k9
(2R)
联立解得
2Q△L
πR
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B
5.【答案】BD
【详解】A.对甲、乙两小球受力分析如图所
示,甲、乙两小球分别受到重力、支持力、库
仑力作用保持平衡。
45o
甲
D
设OC与AB线段交点为G点,由几何关系
2RcoS∠OAB=V3R
解得∠OAB=∠OBA=30°
因此有∠OGA=105°,∠OGB=75°
m8g_F电
根据正弦定理,对甲有sin30。sin45o
mig
'
对乙有sin30°sin75
因为sin45°<sin75o
F与F是一对相互作用力,可得>m
A错误;
B,根据点电荷场强公式E=但
2,由场强叠加
知识,可知C到D之间的圆弧上各点场强方向
都向右下方,若有一正试探电荷从C运动到D
的过程中,电场力做正功,电势能减小,故可
判断C点电势高于D点电势,B正确:
C.两带电小球连线上的电场分布可以等效成
一对等量异种点电荷的电场和在A点带电量为
3q
的正点电荷的电场相互叠加的电场。在等量
异种点电荷的电场中E、F两点电场强度大小
相等,方向相同。但是A点带电量为39的正点
电荷在E、F两点的电场强度不同。E、F两点
电场强度大小不同,C错误;
D.电势是标量,OD与AB线段的交点距离两
带电小球最近,所以该点电势最大,那么沿直
线从O点到D点,电势先升高后降低,D正确。
故选BD。
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