摘要:
**基本信息**
以“电荷守恒-库仑力-电场强度-特殊电场-静电平衡”为逻辑主线,通过基础、重难、真题三级演练,系统培养静电场力性质的物理观念与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|模拟·基础演练|5题型25题|聚焦概念辨析与基础应用,如范德格拉夫起电机、静电飞花实验|从带电本质(电荷守恒)到相互作用(库仑力),再到场的描述(电场强度),构建递进式概念链|
|重难·创新演练|5题|综合力学平衡、非对称电场等,如椭圆旋转椭球壳电场分析|通过复杂情境深化场强叠加、静电平衡等规律的科学推理与模型建构|
|真题·实战演练|5题|精选高考真题,涵盖坐标轴电场、静电探测技术应用|对接高考命题趋势,强化从实际问题中提取物理模型的能力|
内容正文:
专题25 静电场中力的性质(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 物体带电方式 电荷守恒定律 1
⏳题型02 库仑力 库仑力下的平衡 库仑力下的加速 4
⏳题型03 电场强度的计算和叠加 9
⏳题型04 等量同种(异种)电荷的电场线 13
⏳题型05 静电平衡 17
重难·创新演练 20
真题·实战演练 23
模拟·基础演练
考查重点:物体带电方式 电荷守恒定律 库仑力 库仑力下的平衡 库仑力下的加速 电场强度的计算和叠加 等量同种(异种)电荷的电场线 静电平衡
⏳题型01 物体带电方式 电荷守恒定律
1. 关于起电,以下说法正确的是( )
A.不论是摩擦起电还是感应起电,都是因为自由电荷的转移
B.摩擦起电是因为自由电荷的转移,感应起电是因为创生了电荷
C.接触起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为创生了电荷
D.不论是摩擦起电还是感应起电,都是因为创生了电荷
【答案】A
【详解】摩擦起电:当两个不同的物体相互摩擦时,束缚电子能力弱的物体失去电子而带正电,束缚电子能力强的物体得到电子而带负电,其实质是自由电荷的转移。
感应起电:当一个带电体靠近导体时,导体中的自由电荷会在带电体电场的作用下重新分布,使得导体两端出现等量异种电荷,这也是自由电荷的转移。
接触起电:一个带电体与另一个不带电的物体接触时,电荷会从带电体转移到不带电的物体上,同样是电荷的转移。
在整个过程中,电荷既不会凭空产生,也不会凭空消失,遵循电荷守恒定律,所以不存在创生电荷的情况。
故选A。
2. (2026·浙江杭州·二模)如图所示,在带正电的带电体C附近,将带绝缘底座的导体A、B相碰一下后分开,然后分别接触小电动机的两个接线柱,电动机会开始转动。在电动机转动还未停下时,重复上述操作,电动机便能持续转动。关于以上现象,下列说法正确的是( )
A.电动机能够转动是因为A、B带同种电荷
B.第一次将A、B相碰后分开,A带负电、B带正电
C.以上操作将导致带电体C的电荷量逐渐减少
D.小电动机不停转动成为永动机,违背能量守恒定律
【答案】B
【详解】B.在正的带电体C附近,绝缘的导体A、B相碰时,由于静电感应,A、B带上等量异种电荷,相碰一下后分开,A带负电、B带正电,故 B正确;
A.因为B带正电,A带负电,当A 、B分别接触小电动机的两个接线柱时,有电流流过电动机,所以电动机能够转动,故A错误;
C.以上操作是因为静电感应,使电荷重新分布,C的电荷并没有发生转移,所以带电体C 的电荷量不会变化,故C错误;
D.上述过程在把A、B分开的过程中要克服A、B之间的静电力做功,这是把机械能转化为电能,然后再把电能转化为机械能,上述过程是能量不断转化的过程,不违背能量守恒定律;图中的小电动机不停地转动,也是因为消耗了人的内能,并不是所谓的永动机,故D错误。
故选B。
3. (多选)第一台简易版范德格拉夫起电机是美国科学家范德格拉夫于1929年发明的。它的主要部件是一个金属球壳F,一条橡胶皮带,一个金属滚轮C,一个塑料滚轮B,两个金属刷以及一个电动机。电动机驱动下方的B滚轮和皮带摩擦,滚轮带负电荷,皮带将正电荷输运至C滚轮,通过静电感应使得上方金属刷A带负电并电离空气,使得金属球壳F带正电。关于如图所示的范德格拉夫起电机,下列说法正确的是( )
A.电荷在球内表面积累成高压 B.下方金属刷D带正电
C.起电机能持续产生电荷,故电荷量不守恒 D.接地O处电流方向向上
【答案】BD
【详解】A.静电平衡时,电荷只能分布在导体外表面,不会在球内表面积累,故A错误;
B.下方滚轮带负电荷,使得下方金属刷感应出正电,故B正确;
C.电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分。起电机的本质是“分离和转移已有电荷”(摩擦起电、感应起电都是电荷转移),并非“产生电荷”,总电荷量始终守恒,故C错误;
D.下方金属刷附近空气电离,会使得接地导线产生向上的电流,故D正确。
故选BD。
4. (多选)橡胶板置于绝缘水平桌面上,某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩擦橡胶板,使橡胶板带负电,然后手握绝缘手柄将铝板靠近橡胶板,铝板的下表面与橡胶板上凸起的接地铁钉接触(接地铁钉与橡胶板不接触),并在其上表面撒上细纸屑,迅速上抬铝板至某一位置后,可以看到细纸屑从铝板上飞溅出来,这就是“静电飞花”实验。下列说法正确的是( )
A.铝板未与橡胶板接触所以始终不带电
B.铝板与铁钉接触时,电子从铝板通过铁钉流向大地
C.铝板与铁钉接触时,铝板下表面带正电荷
D.纸屑是因为带负电相互排斥而不断飞散
【答案】BC
【详解】ABC.橡胶板带负电,铝板靠近后,根据静电感应现象可知铝板的下表面带正电,上表面带负电,当下表面与接地铁钉接触后,上表面的电子会流向大地,只有下表面带正电,故A错误,BC正确;
D.上抬铝板过程中,下表面的正电荷减小,上表面正电荷增加,纸屑因为与金属板带同种电荷(正电荷)而不断飞散,故D错误。
故选BC。
5. (24-25浙江温州·期中)某同学采用如图装置做静电感应的实验:在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置,原先M、N都不带电,先让开关S1、S2均断开,现在将一个带正电小球P放置在M左侧,则下列说法正确的是( )
A.若开关S1、S2均断开,导体M左端带正电,导体N右端带负电
B.若开关S1、S2均闭合,则导体M和导体N均不带电
C.若只闭合开关S1,接着将MN分开,再移走带电小球,则导体N不带电
D.若只闭合开关S2,接着移走带电小球,最后将MN分开,则导体M带负电
【答案】C
【详解】A.若开关S1、S2均断开,由静电感应,导体M左端(近端)带负电,导体N右端(远端)带正电,A错误;
B.、均闭合时,导体M端(近端)会感应异种电荷,带负电;N端通过接地线使金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以金属导体左端带负电,右端不再带有电荷。B错误;
C.开关闭合,断开,由于静电感应的作用,金属导体右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,接着将MN分开,再移走带电小球,金属导体M带的负电荷流向大地,故MN不再带有电荷,C正确;
D.当闭合开关,由于静电感应的作用,金属导体N右端带的正电荷会被从大地上来的负电荷中和,所以导体N右端不再带有电荷,接着移走带电小球,M端的负电荷被中和不带电,最后将MN分开,则M和N均不带电,D错误。
故选C。
⏳题型02 库仑力 库仑力下的平衡 库仑力下的加速
6. (2025·浙江·一模)如图所示,B、C、D三个小球固定在绝缘水平地面上,四个小球所在位置恰在一个边长为a的正四面体的四个顶点上,其中小球B、C、D带正电,四个小球的带电量均为q;A球质量未知,设重力加速度为g,静电力常量为k,则A球的电性与质量为( )
A.正电, B.负电,
C.正电, D.负电,
【答案】A
【详解】设正四面体的四个顶点为ABCD,作底边三角形BCD中点O,连结OD,AO,如图所示
由几何关系可知
B点小球在A点产生的场强为
同理C、D两点小球在A点产生的场强也为
这三个场强水平分量互成120°且大小相等,最终抵消所以A 的合场强为
则A点电荷受静电力大小为
若小球在A保持静止则所受电场力方向向上,所以小球A带正电,又由于
解得
故选A。
7. 如图所示,三根光滑绝缘细杆固定且汇交于点O,三者与竖直方向的夹角均相等且绕过O点的竖直线均匀分布。一带正电小球A固定在O点,另外三个完全相同且带电量均为+q的小球B、C、D分别穿在三根杆上。增加小球A所带的电荷量,可使上面三个小球同时升高并维持在同一高度,形成“鲜花盛开”之势。当小球A带电量为时,上面三个小球B、C、D所在位置组成的三角形边长为l,小球A到上面任一小球的距离为,此时,图中小球B受到的静电力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】依题意,,
分析A给B的力的大小
由库仑定律,有
得
分析C给B的力的大小
由库仑定律,有
其中
得
同理D给B的力的大小
依题意,小球B、C、D构成等边三角形
则C和D给B的力的大小
得
依题意,B、C、D构成等边三角形的中心的投影为A球
设等边三角形的中心为,如图所示
则
设细杆与过O点的竖直线的夹角为,如图所示
有
得
则与的夹角为
则B球所受的静电力大小为
解得,A正确。
故选A。
8. (2026·广东深圳·模拟预测)(多选)如图,在水平面上有A、B、C三个质量均为m的小球,A带正电,B带负电,C不带电,A、B带电量的绝对值均为Q,B、C两个小球用绝缘细绳连接在一起,当用外力F拉着A使得A静止,B、C也处于静止状态,已知其中一个球粗糙,其他两个球光滑,则( )
A.A球一定受到四个力的作用
B.B球一定受到四个力的作用
C.C球一定受到两个力的作用
D.C球可能受到四个力作用
【答案】ABD
【详解】A.由于B球受到A球对其水平向右的库仑力作用,所以B球和C球组成的系统一定受到水平向左的摩擦力作用,故粗糙的球必在B或C中,B、C才能静止,因此A球受到F、库仑力、重力和支持力四个力作用,故A正确;
BCD.若B球粗糙,则B球受到库仑力,摩擦力,重力和支持力四个力作用,C球受到重力和支持力两个力作用;若C球粗糙,则B球受到库仑力、拉力、重力和支持力四个力作用,C球受到拉力、摩擦力、重力和支持力四个力作用,故BD正确,C错误。
故选ABD。
9. (多选)如图所示,沿水平光滑绝缘细杆建立坐标系,把带电量为4q的带电小球固定在坐标原点,令一个带电量为-q的小球固定在处。另外两个可沿杆自由移动的圆环甲和乙分别带少量的正电荷和负电荷。已知带电体均可视为点电荷,且电荷量保持不变。则下列说法正确的是( )
A.甲环套在处由静止释放,甲可以处于静止状态
B.乙环套在处由静止释放,乙可以处于静止状态
C.甲环套在处由静止释放,甲将做往复运动
D.乙环套在处由静止释放,乙将做往复运动
【答案】AD
【详解】A.设带电圆环电荷量为,在区域距离原点处受力平衡,根据库仑定律,两个固定电荷对圆环的库仑力大小相等、方向相反
解得
即处为所有电荷的共同平衡位置,与圆环带电性质无关。甲环带正电,在处受力平衡,细杆光滑无摩擦力,因此可以保持静止状态,故A正确;
B.乙环带负电,在处,原点处对其吸引力向右,大小为
处的对其排斥力向左,大小为
合力向右,乙环无法静止,故B错误;
C.区域的电场沿轴负向,区域电场沿轴正向,甲带正电,由处释放,将沿着轴负向运动,由处释放,将一直沿轴正向运动,无法做往复运动,故C错误;
D.乙带负电,由处释放,将沿着轴正向运动,根据能量守恒,小环越过处运动一段距离后速度为零,接下来将向x轴负向运动,可知圆环乙将做往复运动,故D正确。
故选AD。
10. 如图所示,质量为m、电荷量为Q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点,另一个带电荷量也为Q的小球B固定于O点的正下方绝缘支架上。已知绳长OA为2l,O到B点的距离为l,平衡时A、B带电小球处于同一高度,重力加速度为g,静电力常量为k。则( )
A.A、B间库仑力大小为
B.A、B间库仑力大小为2mg
C.细线拉力大小为mg
D.细线拉力大小为
【答案】D
【详解】A.根据题述和图中几何关系可知,A、B间的距离为
根据库仑定律,可得库仑力大小为,故A错误;
BC.设OA与竖直方向OB的夹角,满足
得
对小球A受力分析,如图所示,竖直方向平衡
得
水平方向平衡,故B错误,C错误;
D.将代入
得 ,故 D正确。
故选D。
⏳题型03 电场强度的计算和叠加
11. 如图所示,在平面内有一以点为中心的正五边形,顶点到点的距离为。在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为、、、、的正点电荷,且电荷量为的电荷在轴正半轴上。静电力常量为,则点的电场强度( )
A.方向沿与轴正方向成夹角斜向下
B.方向沿与轴正方向成夹角斜向下
C.大小为
D.大小为
【答案】C
【详解】正五边形中心到顶点距离为,相邻顶点与中心连线夹角
由几何关系对应极角(与轴正半轴夹角),对应极角,对应极角,对应极角,对应极角
各电荷在点产生的场强大小为 ,方向沿径向向外。将各场强分解为、分量有
,
,
,
,
,
代入解得合成分量
分量
故合场强沿轴正方向,大小为
故选C。
12. (多选)边长为L的正方体顶点A固定一个电荷量为的正点电荷,顶点B处固定一个电荷量为的负点电荷,下列说法正确的是( )
A.D点的场强和G点的场强等大同向
B.D点的场强和G点的场强等大反向
C.在顶点F处放置一电子,同时施加一场强大小为的匀强电场可能使电子保持静止
D.在顶点F处放置一电子,同时施加一场强大小为的匀强电场可能使电子保持静止
【答案】AC
【详解】AB.在平面中,根据等量异种电荷的电场分布可知,D点的场强和G点的场强等大同向,故A正确,B错误;
CD.A点点电荷在顶点F处的电场强度大小为
方向由A指向F;点点电荷在顶点F处的电场强度大小为
方向由F指向B,则A、B两点电荷在顶点F处的合电场为
为使电子保持静止,则顶点F处的合电场为0,即需施加一场强与等大反向的匀强电场,即施加电场的大小为,故C正确,D错误。
故选AC。
13. 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.负电荷, B.正电荷,
C.正电荷, D.负电荷,
【答案】A
【详解】取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷,根据对称性可知,圆环在O点的电场强度为与A在同一直径上的对称点A1和与B在同一直径上的对称点B1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
由图可知,两场强的夹角为,则两者的合场强为
根据O点的合场强为0,则放在D点的点电荷在O点产生的电场沿半径指向OC,则电荷带负电,大小为
根据点电荷电场强度公式可得
联立解得
故选A。
14. 如图,平面直角坐标系的第一象限内存在沿轴正方向的匀强电场,电场强度大小为,第一象限的点坐标为,在以点为圆心、半径为的圆上某点放置一负点电荷,图中没有画出,要使点的合电场强度方向沿方向且放置的点电荷电荷量最小,静电力常量为,,,则关于该点电荷的放置位置坐标和电荷量的绝对值,下列正确的是( )
A. ,
B.,
C.,
D.,
【答案】B
【详解】OP连线与x轴正方向夹角为,则有
解得
题意可知点的合电场强度方向沿方向且放置的点电荷电荷量最小,则点电荷产生的场强方向需与OP连线垂直,如图
几何关系可知方向与x轴负方向夹角为
则点电荷横坐标、纵坐标分别为,
因此点电荷坐标为(15L,30L)。
几何关系可知
根据
联立解得点电荷电荷量
故选B。
15. 如图所示,一半径为R的橡胶圆环,固定在绝缘支架上,圆环上均匀分布着同种电荷。现从圆环上截去长为s的一小段圆弧,剩余部分在圆环中心处产生的场强大小为E,再从圆环上截去长为2s的一小段圆弧,剩余部分在圆环中心产生的场强大小为,不考虑因截取导致的电荷分布变化,则( )
A.的最大值小于3E B.的最大值等于3E
C.的最小值等于E D.的最小值大于E
【答案】A
【详解】因截取一段圆弧后,剩余的部分在圆心处产生的场强与截取的部分在圆心处产生的场强等大反向,截去长为s的一小段圆弧,剩余部分在圆环中心处产生的场强大小为E1=E;故长为s的一小段圆弧在圆环中心处产生的场强大小为E;
把后截取的长为2s的小段圆弧平均分为两份,由于这两部分在圆环上的位置之间存在夹角关系(不能当成同一位置的两个点电荷处理),故截取的2s部分在圆环中心产生的场强大小E2应小于2E大于等于E;而应该是E1和E2两部分场强的矢量和,由于两场强不能共线,则最大值小于3E,最小值小于E。
故A正确
故选A
⏳题型04 等量同种(异种)电荷的电场线
16. 点电荷和无限大接地金属平板之间的电场分布与等量异种点电荷连线的中垂面间的电场分布完全相同。如图所示,电荷量为的点电荷到接地的无限大金属板距离为,已知静电力常量为,则金属板上距点电荷处的点处的电场强度为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】金属板接地,点电荷和无限大接地金属平板之间的电场分布与等量异种点电荷连线的垂直平分线的电场分布完全相同,则点处的场强为
故选B。
17. (多选)电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A.E、F两点电场强度相同
B.A、D两点电场强度不同
C.B、O、C三点,O点电场强度最小
D.从E点向O点运动的电子所受静电力逐渐减小
【答案】AC
【详解】A.等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线,电场强度方向与等势线垂直,因此E、F两点电场强度方向相同,由于E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,则其电场强度大小也相等,故A正确;
B.根据对称性可知,A、D两点处电场线疏密程度相同,则A、D两点电场强度大小相同,由题图甲看出,A、D两点电场强度方向相同,故B错误;
C.由题图甲看出,B、O、C三点比较,O点的电场线最稀疏,电场强度最小,故C正确;
D.由题图甲可知,电子从E点向O点运动过程中,电场线逐渐变密,则电场强度逐渐增大,电子所受静电力逐渐增大,故D错误。
故选AC。
18. 如图所示,等量异种点电荷 A、B 固定在光滑绝缘水平面上,一个带电小球(可视为点电 荷)在两点电荷连线上从靠近负点电荷的 P 点由静止释放,小球沿着两点电荷的连线向正点电荷运动的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.小球带正电
B.小球向右运动的加速度先变小后变大
C.小球向右运动的速度先变大后变小
D.小球向右运动的速度先变小后变大
【答案】B
【详解】A.等量异种电荷连线上的场强方向指向负电荷,静止释放的小球向正电荷运动,受到指向正电荷的电场力,故小球带负电,A错误;
B.根据等量异种电荷电场分布特点可知,连线上的场强先减小后增大,故小球受到的电场力先减小后增大,加速度先减小后增大,B正确;
CD.小球在靠近正电荷的过程中,所受的电场力的方向始终指向正电荷,电场力对小球做正功,小球的速度增大,C错误,D错误。
故选B。
19. 如图所示,在光滑的水平面上、两点分别固定电荷量为、的异种电荷,点为、连线中点。在同一水平面内有一粗糙绝缘的直杆位于、连线的中垂线上。现将一个电荷量为的小圆环穿在直杆上,由点静止释放后,沿直杆向点运动,到点时速度减小为零。关于带电圆环的运动,以下说法正确的是( )
A.小圆环最终一定停在点
B.从点到点的过程中,小圆环的加速度一定先增大后减小
C.从点到点的过程中,小圆环的电势能一定先减小后增大
D.小圆环经过点时的动能一定最大
【答案】C
【详解】C.直杆上点上方的电场分布情况如题图剖析所示,小圆环从点到点的过程中受力如图1所示,同理,小圆环从点到点的过程中受力如图2所示
由此可知小圆环从点到点,竖直方向的电场力先做正功,后做负功,电势能先减小后增大,点电势能最小,电势最高,C正确。
ABD.由以上分析可知,在竖直方向的电场强度为
令
则有
两边求导,则有
由数学知识可得
解得
即
有极大值,此时也为极大值,同理
有极小值,此时也为极小值,而在点处。水平方向的电场强度为
因为在 内为增函数,所以从点到点在轴方向的合场强先增大后减小,根据平衡条件可得
摩擦力为
也先增大后减小。小圆环自点静止释放后向点运动,说明小圆环在点受到的电场力大于绝缘的直杆对小圆环的摩擦力,根据牛顿第二定律有
题目没有给出动摩擦因数的具体数值加上两个方向的场强不断变化,所以无法确定小圆环从点到点的过程中合力变化情况,也就无法确定加速度变化情况,合外力变化情况不确定,合外力做功情况也就不能确定,所以不能确定小圆环停下的位置和动能最大的位置,ABD错误。
故选C。
20. (多选)太极图的含义丰富而复杂,它体现了中国古代哲学的智慧。如图所示,O为大圆的圆心,O1为上侧阳半圆的圆心,O2为下侧阴半圆的圆心,O、O1,O2在同一直线上,AB为大圆的直径且与O1O2连线垂直,C、D为关于О点对称的两点,在,两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷,整个空间只有,处点电荷产生的电场。下列说法正确的是( )
A.C、D两点电场强度相同
B.把电子由A沿直线移到B的过程中,电子的电势能先增加后减小
C.把质子由A沿直线移到B的过程中,质子所受电场力先增加后减小
D.将一电子(不计重力)从A点由静止释放,电子可以沿直线在AB间做往返运动
【答案】AC
【详解】A.在O1,O2两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷,设O1处为正点电荷,O2处为负点电荷,C点,D点电场强度大小相等、方向相同,故A正确;
B.AB为等量异种电荷连线的中垂线,根据等量异种电荷电势分布特点可知,中垂线为一等势线,所以把电子由A沿直线移到B的过程中,电子的电势能保持不变,故B错误;
C.根据等量异种电荷中垂线电场分布特点可知,O点为中垂线上场强最大的点,则把质子由A沿直线移到B的过程中,场强先变大后变小,质子所受电场力先增加后减小,故C正确;
D.由于等量异种电荷中垂线上的场强方向与中垂线垂直,所以将一电子(不计重力)从A点由静止释放,在A处受到的电场力与AB直线垂直,电子不可能沿直线在AB间做往返运动,故D错误。
故选AC。
⏳题型05 静电平衡
21. (2026·江苏常州·二模)在真空中原来不带电的金属块abcd附近固定一带正电的点电荷,其截面如图所示,e、f为金属块内的两点。则达到静电平衡后( )
A.ad面上各点电场强度方向相同 B.e点的电势大于f点的电势
C.bc面不带电 D.e点的电场强度大于f点的电场强度
【答案】A
【详解】A.静电平衡时,导体表面是等势面,电场强度方向一定垂直于导体表面。面是水平平面,因此面上所有点的电场强度方向都垂直于面(竖直向下),方向相同,故A正确。
BD.金属块达到静电平衡后,整个导体是等势体,导体内部合场强处处为零。、都在金属块内部,因此两点场强都为0,电势相等,故BD错误;
C.静电感应时,带正电的点电荷会将金属内的自由电子吸引到近端,因此靠近点电荷的面感应出负电荷,远端的面感应出正电荷,面带电,故C错误;
故选A。
22. 关于生活中的静电防止和利用,下列说法正确的是( )
A.静电复印是利用正负电荷之间相互吸引的原理制成的,属于静电的利用
B.夏天下雨时一般会有雷电,低矮的建筑没有安装避雷针一定被雷电击毁
C.常见的静电防止有静电除尘、静电喷涂、静电植绒等
D.飞机起落架的轮胎必须用绝缘橡胶制成避免造成危害,属于防止静电积聚
【答案】A
【详解】A.静电复印是利用正负电荷之间相互吸引的原理制成的,属于静电的利用,故A正确;
B.夏天下雨时一般会有雷电,如果在高大建筑物顶端装上避雷针,通过避雷针与大地相连,就能及时把电荷导入大地,从而避免建筑物被雷电击坏,如果没有安装会有危险,但对低矮的建筑不至于一定被雷电击毁,故B错误;
C.常见的静电利用有静电除尘、静电喷涂、静电植绒等,故C错误;
D.飞机轮胎是用导电橡胶制成的,这是为了飞机在降落时,将飞行的过程中产生的静电导走,避免对飞机造成危害,故D错误。
故选A。
23. (多选)如图所示,静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成,A、B分别接高压电源的正、负两极,它们之间有很强的电场,空气分子被电离成正离子和电子,电子在向着正极A运动的过程中,遇到烟气中的粉尘,使粉尘带负电,粉尘被吸附到正极A上,以达到除尘的目的。下列说法正确的是( )
A.带电后的粉尘向板状收集器运动过程中所受的电场力越来越小
B.B附近的空气分子比A附近的空气分子更容易被电离
C.带电粉尘沿电场线运动
D.带电后的粉尘向板状收集器运动过程中电势能逐渐增大
【答案】AB
【详解】B.两个板状收集器之间的电场分布如图所示(俯视图),B附近的场强大,气体分子更容易被电离,选项B正确;
ACD.由图可知带电后的粉尘向板状收集器运动过程中所受的电场力越来越小,电场力做正功,电势能减小,电场线为曲线,带电粉尘不会沿电场线运动,选项CD错误,A正确。
故选AB。
24. 两个相同的带正电导体球甲、乙,甲球所带电荷量大于乙球电荷量,现将两球接触后不再分开,如图所示a是两球接触点,b是甲球表面离a最远的点,则a、b两处的电场强度大小、和电势、的关系是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】AB.两个导体处于静电平衡状态,b点处于导体外表面,场强不为零,而a点属于导体内部,场强为零,则,故AB错误;
CD.整个导体是一个等势体,故,故C错误,D正确。
故选D。
25. (多选)对于表面电荷均匀分布的球壳,球壳内部任意一点的电场强度的矢量和均为零,而球壳外部的电场强度分布与将球壳总电荷视为集中于球心的等效点电荷所激发的电场强度一致。一个半径为R、电荷量为+Q的金属球,其内部有一个与其同心且半径为的球形空腔。现在其球心位置放一电荷量为+q的点电荷,当金属球达到静电平衡时,电场线的分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.金属球内表面上的负电荷的电荷量为
B.金属球外表面上的正电荷的电荷量为
C.距离球心为处的某点,该处电场强度大小为0
D.距离球心为2R处的某点,该处电场强度大小为
【答案】BD
【详解】AB.由题意可知,金属球壳内部的电场强度处处为零,所以金属球内表面的电荷量为,金属球原来的电荷量为+Q,所以此时外表面的电荷量为,选项A错误,选项B正确;
C.金属球上的电荷量对空腔无影响,所以距离球心为处的某点,此处电场强度大小不为0,选项C错误;
D.距离球心为2R处的某点,该处电场强度大小为,选项D正确。
故选BD。
重难·创新演练
26. (2026·湖北荆州·三模)如图所示,带电小球A用绝缘轻绳悬挂于O点,现把另一带电小球B从无穷远处沿水平方向缓慢移至A球原来所在的位置,此时轻绳偏角为。已知A球重力为,轻绳长度为,下列说法正确的是( )
A.绳子拉力大小为
B.AB两球之间的作用力为
C.AB两球之间的作用力为
D.AB两球之间的作用力为
【答案】D
【详解】当轻绳偏角为60°时,小球A受力如图
由力学的相似三角形可知
几何关系可知
解得
可知绳子拉力大小与AB两球之间的作用力大小均为mg。
故选D。
27. (2026·山东·模拟预测)(多选)如图所示,在倾角为的光滑绝缘斜面底端固定一个挡板,在挡板上连接一根与斜面平行的劲度系数为的绝缘轻质弹簧,弹簧另一端与小物块C相连接。A、B、C三个小物块的质量均为,三个小物块均带电且,当系统处于静止状态时,三个小物块等间距排列。已知静电力常量为,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.
B.弹簧压缩量为
C.相邻两物块间距为
D.物块B受到的库仑力大小为
【答案】BC
【详解】AC.设三个物块间距为,根据平衡条件可知物块A应带正电,有
对物块B受力分析,根据平衡条件有
两式联立可解得,,故A错误,C正确;
B.将A、B、C三个物块作为整体进行受力分析,根据平衡条件有
解得弹簧压缩量,故B正确;
D.对物块B受力分析,根据平衡条件有
解得物块B受到的库仑力合力为,故D错误。
故选BC。
28. (2026·陕西榆林·模拟预测)(多选)如图所示,AB是圆的直径,O为圆心,在A、B两点各固定一个点电荷,圆周上C点的电场强度方向与圆相切,AC与AB的夹角为,下列说法正确的是( )
A.A、B两点固定异种电荷 B.A、B两点固定同种电荷
C.A、B两点电荷电量之比为 D.A、B两点电荷电量之比为
【答案】AC
【详解】AB.由于C点的电场强度方向与圆相切,根据电场强度叠加原理可知,A、B两点固定异种电荷,故A正确,B错误;
CD.根据点电荷的电场强度公式可得,
根据几何关系可得
联立可得,故C正确,D错误。
故选AC。
29. (2026·江西·模拟预测)如图,两根完全相同的细杆A、B平行放置,A、B两杆上分别均匀分布有电荷量为+Q和-Q(Q>0)的电荷,M、N、P为两杆中垂线上的三点,N为M、P连线的中点,M、N关于杆A对称,P、N关于杆B对称。已知M点的电场强度大小为E1,N点的电场强度大小为E2。现取走B杆,则P点的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设单根带电杆在距离其处产生的场强大小为,在距离其处产生的场强大小为。根据对称性,A杆在M、N两点产生的场强大小均为,B杆在N、P两点产生的场强大小均为。在N点,A杆产生的场强方向向右,B杆产生的场强方向向右,合场强
解得
在M点,A杆产生的场强方向向左,B杆产生的场强方向向右,合场强
解得
故选B。
30. 如图所示,椭圆绕x轴旋转形成一个椭球面,有一个金属椭球壳带正电荷,球壳的外表面有M、N两点,在N点周围取一个面积极小微元,该微元在N点产生的场强沿+x方向,大小为E。关于带电金属椭球形成的电场,下列说法正确的是( )
A.N点的场强大小为2E B.M点的电势高于N点的电势
C.M点的场强比N点的场强大 D.M、N两点电场强度方向互相平行
【答案】A
【详解】A.微元可视为带正电的点电荷,在球壳的外表面N点产生的场强沿+x方向,大小为E,则在内部产生的场强沿-x方向,大小为E,带正电金属椭球壳静电平衡,内部场强处处为零,根据电场叠加原理,除微元外其他部分在N点产生的场强沿+x方向,大小为E,则N点的合场强大小为2E,故A正确;
B.金属椭球壳静电平衡,是个等势体,则M点的电势等于N点的电势,故B错误;
C.场强大小与电荷密度相关,根据导体表面电荷分布特点,N点电荷密度更高,故M点的场强比N点的小,故C错误;
D.电场线与等势面相互垂直,故M、N点的电场强度垂直于椭圆过M、N点的切面,因两切面相互垂直,则M、N点的电场强度也相互垂直,故D错误。
故选A。
真题·实战演练
31. (2026·河南·高考真题)在 坐标轴上放置电荷量为和的两点电荷,其坐标分别为,。电荷量为()的试探电荷沿 轴移动,所受静电力 随 变化的图像如图所示。取 轴的正向为 的正方向,则( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【详解】由图像可知在间存在一点,设坐标为,试探电荷在此处受到的静电力为零,可知两点电荷带同种电荷,根据库仑定律有
由于,故可得;
根据图像可知在处时,试探电荷受到的静电力沿 轴的正向,根据前面分析由于,在处时,试探电荷到两点电荷间的距离相等,可知试探电荷在此处受到的静电力的合力方向与点电荷对试探电荷的静电力的方向相同,故可知
故选A。
32. (2026·河北·高考真题)河北雄安新区融合静电探测技术构建起“天空之网”,实现了对低空飞行器的全天候实时监测。当飞行器靠近时,固定在地面上的静电探测器探头感应出了正电荷。在感应电荷产生的静电场中。电场线( )
A.是闭合曲线 B.从感应正电荷出发
C.在无电荷区域相交 D.终止于感应正电荷
【答案】B
【详解】本题考查静电场电场线的基本性质,结合性质逐一判断选项:
A.感应电荷产生的静电场的电场线为非闭合曲线,故A错误;
B.静电场电场线起始于正电荷或无穷远,探测器探头感应出正电荷,因此电场线从感应正电荷出发,故B正确;
C.电场中某点的场强方向唯一,因此无电荷区域电场线不可能相交,故C错误;
D.静电场电场线终止于负电荷或无穷远,正电荷是电场线的起点而非终点,故D错误。
故选B。
33. (2025·湖南·高考真题)如图,两带电小球的质量均为m,小球A用一端固定在墙上的绝缘轻绳连接,小球B用固定的绝缘轻杆连接。A球静止时,轻绳与竖直方向的夹角为,两球连线与轻绳的夹角为,整个系统在同一竖直平面内,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.A球静止时,轻绳上拉力为
B.A球静止时,A球与B球间的库仑力为
C.若将轻绳剪断,则剪断瞬间A球加速度大小为g
D.若将轻绳剪断,则剪断瞬间轻杆对B球的作用力变小
【答案】C
【详解】AB.根据题意A球静止时,对A球受力分析,如图所示
由平行四边形定则及几何关系,轻绳上拉力为
A球与B球间的库仑力
故AB错误;
C.若将轻绳剪断,则剪断瞬间A球受到轻绳的拉力消失,其它两力保持不变,根据三力平衡知识,此时A球的合外力大小为,则加速度大小为g,故C正确;
D.若将轻绳剪断,则剪断瞬间B球受到的库仑力、重力不变,小球仍然处在静止状态,则轻杆对B球的作用力不变,故D错误。
故选C。
34. (2025·安徽·高考真题)(多选)如图,两个倾角相等、底端相连的光滑绝缘轨道被固定在竖直平面内,空间存在平行于该竖直平面水平向右的匀强电场。带正电的甲、乙小球(均可视为质点)在轨道上同一高度保持静止,间距为L,甲、乙所带电荷量分别为q、,质量分别为m、,静电力常量为k,重力加速度大小为g。甲、乙所受静电力的合力大小分别为、,匀强电场的电场强度大小为E,不计空气阻力,则( )
A. B.
C.若将甲、乙互换位置,二者仍能保持静止 D.若撤去甲,乙下滑至底端时的速度大小
【答案】ABD
【详解】AB.如图,对两球进行受力分析,设两球间的库仑力大小为F,倾角为,对甲球根据平衡条件有,①
对乙球有,
联立解得②
故
同时有
解得
故AB正确;
C.若将甲、乙互换位置,若二者仍能保持静止,同理可得对甲有,
对乙有,
联立可得,无解
假设不成立,故C错误;
D.若撤去甲,对乙球根据动能定理
根据前面分析由①②可知
联立解得
故D正确。
故选ABD。
35. (2025·湖北·高考真题)(多选)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
【答案】AD
【详解】由题意可知,如图
将五个点电荷等效成
五个点电荷与O点距离为R,设
则O点场强大小为
代入可得
方向沿x轴负方向;
故选AD。
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专题25 静电场中力的性质(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 物体带电方式 电荷守恒定律 1
⏳题型02 库仑力 库仑力下的平衡 库仑力下的加速 3
⏳题型03 电场强度的计算和叠加 5
⏳题型04 等量同种(异种)电荷的电场线 6
⏳题型05 静电平衡 8
重难·创新演练 10
真题·实战演练 12
模拟·基础演练
考查重点:物体带电方式 电荷守恒定律 库仑力 库仑力下的平衡 库仑力下的加速 电场强度的计算和叠加 等量同种(异种)电荷的电场线 静电平衡
⏳题型01 物体带电方式 电荷守恒定律
1. 关于起电,以下说法正确的是( )
A.不论是摩擦起电还是感应起电,都是因为自由电荷的转移
B.摩擦起电是因为自由电荷的转移,感应起电是因为创生了电荷
C.接触起电是因为电荷的转移,摩擦起电是因为创生了电荷
D.不论是摩擦起电还是感应起电,都是因为创生了电荷
2. (2026·浙江杭州·二模)如图所示,在带正电的带电体C附近,将带绝缘底座的导体A、B相碰一下后分开,然后分别接触小电动机的两个接线柱,电动机会开始转动。在电动机转动还未停下时,重复上述操作,电动机便能持续转动。关于以上现象,下列说法正确的是( )
A.电动机能够转动是因为A、B带同种电荷
B.第一次将A、B相碰后分开,A带负电、B带正电
C.以上操作将导致带电体C的电荷量逐渐减少
D.小电动机不停转动成为永动机,违背能量守恒定律
3. (多选)第一台简易版范德格拉夫起电机是美国科学家范德格拉夫于1929年发明的。它的主要部件是一个金属球壳F,一条橡胶皮带,一个金属滚轮C,一个塑料滚轮B,两个金属刷以及一个电动机。电动机驱动下方的B滚轮和皮带摩擦,滚轮带负电荷,皮带将正电荷输运至C滚轮,通过静电感应使得上方金属刷A带负电并电离空气,使得金属球壳F带正电。关于如图所示的范德格拉夫起电机,下列说法正确的是( )
A.电荷在球内表面积累成高压 B.下方金属刷D带正电
C.起电机能持续产生电荷,故电荷量不守恒 D.接地O处电流方向向上
4. (多选)橡胶板置于绝缘水平桌面上,某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩擦橡胶板,使橡胶板带负电,然后手握绝缘手柄将铝板靠近橡胶板,铝板的下表面与橡胶板上凸起的接地铁钉接触(接地铁钉与橡胶板不接触),并在其上表面撒上细纸屑,迅速上抬铝板至某一位置后,可以看到细纸屑从铝板上飞溅出来,这就是“静电飞花”实验。下列说法正确的是( )
A.铝板未与橡胶板接触所以始终不带电
B.铝板与铁钉接触时,电子从铝板通过铁钉流向大地
C.铝板与铁钉接触时,铝板下表面带正电荷
D.纸屑是因为带负电相互排斥而不断飞散
5. (24-25浙江温州·期中)某同学采用如图装置做静电感应的实验:在绝缘支架上的金属导体M和金属导体N按图中方向接触放置,原先M、N都不带电,先让开关S1、S2均断开,现在将一个带正电小球P放置在M左侧,则下列说法正确的是( )
A.若开关S1、S2均断开,导体M左端带正电,导体N右端带负电
B.若开关S1、S2均闭合,则导体M和导体N均不带电
C.若只闭合开关S1,接着将MN分开,再移走带电小球,则导体N不带电
D.若只闭合开关S2,接着移走带电小球,最后将MN分开,则导体M带负电
⏳题型02 库仑力 库仑力下的平衡 库仑力下的加速
6. (2025·浙江·一模)如图所示,B、C、D三个小球固定在绝缘水平地面上,四个小球所在位置恰在一个边长为a的正四面体的四个顶点上,其中小球B、C、D带正电,四个小球的带电量均为q;A球质量未知,设重力加速度为g,静电力常量为k,则A球的电性与质量为( )
A.正电, B.负电,
C.正电, D.负电,
7. 如图所示,三根光滑绝缘细杆固定且汇交于点O,三者与竖直方向的夹角均相等且绕过O点的竖直线均匀分布。一带正电小球A固定在O点,另外三个完全相同且带电量均为+q的小球B、C、D分别穿在三根杆上。增加小球A所带的电荷量,可使上面三个小球同时升高并维持在同一高度,形成“鲜花盛开”之势。当小球A带电量为时,上面三个小球B、C、D所在位置组成的三角形边长为l,小球A到上面任一小球的距离为,此时,图中小球B受到的静电力大小为( )
A. B. C. D.
8. (2026·广东深圳·模拟预测)(多选)如图,在水平面上有A、B、C三个质量均为m的小球,A带正电,B带负电,C不带电,A、B带电量的绝对值均为Q,B、C两个小球用绝缘细绳连接在一起,当用外力F拉着A使得A静止,B、C也处于静止状态,已知其中一个球粗糙,其他两个球光滑,则( )
A.A球一定受到四个力的作用
B.B球一定受到四个力的作用
C.C球一定受到两个力的作用
D.C球可能受到四个力作用
9. (多选)如图所示,沿水平光滑绝缘细杆建立坐标系,把带电量为4q的带电小球固定在坐标原点,令一个带电量为-q的小球固定在处。另外两个可沿杆自由移动的圆环甲和乙分别带少量的正电荷和负电荷。已知带电体均可视为点电荷,且电荷量保持不变。则下列说法正确的是( )
A.甲环套在处由静止释放,甲可以处于静止状态
B.乙环套在处由静止释放,乙可以处于静止状态
C.甲环套在处由静止释放,甲将做往复运动
D.乙环套在处由静止释放,乙将做往复运动
10. 如图所示,质量为m、电荷量为Q的带电小球A用绝缘细线悬挂于O点,另一个带电荷量也为Q的小球B固定于O点的正下方绝缘支架上。已知绳长OA为2l,O到B点的距离为l,平衡时A、B带电小球处于同一高度,重力加速度为g,静电力常量为k。则( )
A.A、B间库仑力大小为
B.A、B间库仑力大小为2mg
C.细线拉力大小为mg
D.细线拉力大小为
⏳题型03 电场强度的计算和叠加
11. 如图所示,在平面内有一以点为中心的正五边形,顶点到点的距离为。在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为、、、、的正点电荷,且电荷量为的电荷在轴正半轴上。静电力常量为,则点的电场强度( )
A.方向沿与轴正方向成夹角斜向下
B.方向沿与轴正方向成夹角斜向下
C.大小为
D.大小为
12. (多选)边长为L的正方体顶点A固定一个电荷量为的正点电荷,顶点B处固定一个电荷量为的负点电荷,下列说法正确的是( )
A.D点的场强和G点的场强等大同向
B.D点的场强和G点的场强等大反向
C.在顶点F处放置一电子,同时施加一场强大小为的匀强电场可能使电子保持静止
D.在顶点F处放置一电子,同时施加一场强大小为的匀强电场可能使电子保持静止
13. 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.负电荷, B.正电荷,
C.正电荷, D.负电荷,
14. 如图,平面直角坐标系的第一象限内存在沿轴正方向的匀强电场,电场强度大小为,第一象限的点坐标为,在以点为圆心、半径为的圆上某点放置一负点电荷,图中没有画出,要使点的合电场强度方向沿方向且放置的点电荷电荷量最小,静电力常量为,,,则关于该点电荷的放置位置坐标和电荷量的绝对值,下列正确的是( )
A. ,
B.,
C.,
D.,
15. 如图所示,一半径为R的橡胶圆环,固定在绝缘支架上,圆环上均匀分布着同种电荷。现从圆环上截去长为s的一小段圆弧,剩余部分在圆环中心处产生的场强大小为E,再从圆环上截去长为2s的一小段圆弧,剩余部分在圆环中心产生的场强大小为,不考虑因截取导致的电荷分布变化,则( )
A.的最大值小于3E B.的最大值等于3E
C.的最小值等于E D.的最小值大于E
⏳题型04 等量同种(异种)电荷的电场线
16. 点电荷和无限大接地金属平板之间的电场分布与等量异种点电荷连线的中垂面间的电场分布完全相同。如图所示,电荷量为的点电荷到接地的无限大金属板距离为,已知静电力常量为,则金属板上距点电荷处的点处的电场强度为( )
A. B. C. D.
17. (多选)电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是场中的一些点;O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称。则( )
A.E、F两点电场强度相同
B.A、D两点电场强度不同
C.B、O、C三点,O点电场强度最小
D.从E点向O点运动的电子所受静电力逐渐减小
18. 如图所示,等量异种点电荷 A、B 固定在光滑绝缘水平面上,一个带电小球(可视为点电 荷)在两点电荷连线上从靠近负点电荷的 P 点由静止释放,小球沿着两点电荷的连线向正点电荷运动的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.小球带正电
B.小球向右运动的加速度先变小后变大
C.小球向右运动的速度先变大后变小
D.小球向右运动的速度先变小后变大
19. 如图所示,在光滑的水平面上、两点分别固定电荷量为、的异种电荷,点为、连线中点。在同一水平面内有一粗糙绝缘的直杆位于、连线的中垂线上。现将一个电荷量为的小圆环穿在直杆上,由点静止释放后,沿直杆向点运动,到点时速度减小为零。关于带电圆环的运动,以下说法正确的是( )
A.小圆环最终一定停在点
B.从点到点的过程中,小圆环的加速度一定先增大后减小
C.从点到点的过程中,小圆环的电势能一定先减小后增大
D.小圆环经过点时的动能一定最大
20. (多选)太极图的含义丰富而复杂,它体现了中国古代哲学的智慧。如图所示,O为大圆的圆心,O1为上侧阳半圆的圆心,O2为下侧阴半圆的圆心,O、O1,O2在同一直线上,AB为大圆的直径且与O1O2连线垂直,C、D为关于О点对称的两点,在,两点分别固定电荷量大小相等的异种点电荷,整个空间只有,处点电荷产生的电场。下列说法正确的是( )
A.C、D两点电场强度相同
B.把电子由A沿直线移到B的过程中,电子的电势能先增加后减小
C.把质子由A沿直线移到B的过程中,质子所受电场力先增加后减小
D.将一电子(不计重力)从A点由静止释放,电子可以沿直线在AB间做往返运动
⏳题型05 静电平衡
21. (2026·江苏常州·二模)在真空中原来不带电的金属块abcd附近固定一带正电的点电荷,其截面如图所示,e、f为金属块内的两点。则达到静电平衡后( )
A.ad面上各点电场强度方向相同 B.e点的电势大于f点的电势
C.bc面不带电 D.e点的电场强度大于f点的电场强度
22. 关于生活中的静电防止和利用,下列说法正确的是( )
A.静电复印是利用正负电荷之间相互吸引的原理制成的,属于静电的利用
B.夏天下雨时一般会有雷电,低矮的建筑没有安装避雷针一定被雷电击毁
C.常见的静电防止有静电除尘、静电喷涂、静电植绒等
D.飞机起落架的轮胎必须用绝缘橡胶制成避免造成危害,属于防止静电积聚
23. (多选)如图所示,静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成,A、B分别接高压电源的正、负两极,它们之间有很强的电场,空气分子被电离成正离子和电子,电子在向着正极A运动的过程中,遇到烟气中的粉尘,使粉尘带负电,粉尘被吸附到正极A上,以达到除尘的目的。下列说法正确的是( )
A.带电后的粉尘向板状收集器运动过程中所受的电场力越来越小
B.B附近的空气分子比A附近的空气分子更容易被电离
C.带电粉尘沿电场线运动
D.带电后的粉尘向板状收集器运动过程中电势能逐渐增大
24. 两个相同的带正电导体球甲、乙,甲球所带电荷量大于乙球电荷量,现将两球接触后不再分开,如图所示a是两球接触点,b是甲球表面离a最远的点,则a、b两处的电场强度大小、和电势、的关系是( )
A. B. C. D.
25. (多选)对于表面电荷均匀分布的球壳,球壳内部任意一点的电场强度的矢量和均为零,而球壳外部的电场强度分布与将球壳总电荷视为集中于球心的等效点电荷所激发的电场强度一致。一个半径为R、电荷量为+Q的金属球,其内部有一个与其同心且半径为的球形空腔。现在其球心位置放一电荷量为+q的点电荷,当金属球达到静电平衡时,电场线的分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.金属球内表面上的负电荷的电荷量为
B.金属球外表面上的正电荷的电荷量为
C.距离球心为处的某点,该处电场强度大小为0
D.距离球心为2R处的某点,该处电场强度大小为
重难·创新演练
26. (2026·湖北荆州·三模)如图所示,带电小球A用绝缘轻绳悬挂于O点,现把另一带电小球B从无穷远处沿水平方向缓慢移至A球原来所在的位置,此时轻绳偏角为。已知A球重力为,轻绳长度为,下列说法正确的是( )
A.绳子拉力大小为
B.AB两球之间的作用力为
C.AB两球之间的作用力为
D.AB两球之间的作用力为
27. (2026·山东·模拟预测)(多选)如图所示,在倾角为的光滑绝缘斜面底端固定一个挡板,在挡板上连接一根与斜面平行的劲度系数为的绝缘轻质弹簧,弹簧另一端与小物块C相连接。A、B、C三个小物块的质量均为,三个小物块均带电且,当系统处于静止状态时,三个小物块等间距排列。已知静电力常量为,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.
B.弹簧压缩量为
C.相邻两物块间距为
D.物块B受到的库仑力大小为
28. (2026·陕西榆林·模拟预测)(多选)如图所示,AB是圆的直径,O为圆心,在A、B两点各固定一个点电荷,圆周上C点的电场强度方向与圆相切,AC与AB的夹角为,下列说法正确的是( )
A.A、B两点固定异种电荷 B.A、B两点固定同种电荷
C.A、B两点电荷电量之比为 D.A、B两点电荷电量之比为
29. (2026·江西·模拟预测)如图,两根完全相同的细杆A、B平行放置,A、B两杆上分别均匀分布有电荷量为+Q和-Q(Q>0)的电荷,M、N、P为两杆中垂线上的三点,N为M、P连线的中点,M、N关于杆A对称,P、N关于杆B对称。已知M点的电场强度大小为E1,N点的电场强度大小为E2。现取走B杆,则P点的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
30. 如图所示,椭圆绕x轴旋转形成一个椭球面,有一个金属椭球壳带正电荷,球壳的外表面有M、N两点,在N点周围取一个面积极小微元,该微元在N点产生的场强沿+x方向,大小为E。关于带电金属椭球形成的电场,下列说法正确的是( )
A.N点的场强大小为2E B.M点的电势高于N点的电势
C.M点的场强比N点的场强大 D.M、N两点电场强度方向互相平行
真题·实战演练
31. (2026·河南·高考真题)在 坐标轴上放置电荷量为和的两点电荷,其坐标分别为,。电荷量为()的试探电荷沿 轴移动,所受静电力 随 变化的图像如图所示。取 轴的正向为 的正方向,则( )
A., B.,
C., D.,
32. (2026·河北·高考真题)河北雄安新区融合静电探测技术构建起“天空之网”,实现了对低空飞行器的全天候实时监测。当飞行器靠近时,固定在地面上的静电探测器探头感应出了正电荷。在感应电荷产生的静电场中。电场线( )
A.是闭合曲线 B.从感应正电荷出发
C.在无电荷区域相交 D.终止于感应正电荷
33. (2025·湖南·高考真题)如图,两带电小球的质量均为m,小球A用一端固定在墙上的绝缘轻绳连接,小球B用固定的绝缘轻杆连接。A球静止时,轻绳与竖直方向的夹角为,两球连线与轻绳的夹角为,整个系统在同一竖直平面内,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( )
A.A球静止时,轻绳上拉力为
B.A球静止时,A球与B球间的库仑力为
C.若将轻绳剪断,则剪断瞬间A球加速度大小为g
D.若将轻绳剪断,则剪断瞬间轻杆对B球的作用力变小
34. (2025·安徽·高考真题)(多选)如图,两个倾角相等、底端相连的光滑绝缘轨道被固定在竖直平面内,空间存在平行于该竖直平面水平向右的匀强电场。带正电的甲、乙小球(均可视为质点)在轨道上同一高度保持静止,间距为L,甲、乙所带电荷量分别为q、,质量分别为m、,静电力常量为k,重力加速度大小为g。甲、乙所受静电力的合力大小分别为、,匀强电场的电场强度大小为E,不计空气阻力,则( )
A. B.
C.若将甲、乙互换位置,二者仍能保持静止 D.若撤去甲,乙下滑至底端时的速度大小
35. (2025·湖北·高考真题)(多选)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
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