内容正文:
专题01 静电场及其应用
5大高频考点
1. 电荷
2. 库仑定律
3. 电场 电场强度
4. 静电的防止与利用
5. 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
考点1 电荷
1.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)在物理学发展历程中,众多科学家通过开创性研究推动了人类对自然规律的认知。有关科学家与其成就的叙述中,下列说法错误的是( )
A. 亚里士多德认为重的物体下落与轻的物体一样快
B. 牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因
C. 卡文迪什通过扭秤实验测出万有引力常量的数值
D. 密立根通过油滴实验最早测定了元电荷的数值
2.(2025-2026高二上·四川成都石室中学·期中)“富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型,当与丝绸摩擦过的玻璃棒靠近金属钉甲时,铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”,下列关于“富兰克林铃”的说法正确的是( )
A. 与丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
B. 玻璃棒靠近金属钉甲时,金属钉甲左侧感应出电荷、右侧带等量的异种电荷
C. 玻璃棒靠近金属钉甲时,金属钉甲吸引铝箔小球,说明电荷可以创生
D. 铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”,说明能量可以创生
考点2 库仑定律
1.(2025-2026高二上·山东青岛崂山区青岛第二中学·期中)如图所示,在真空中,两个放在绝缘架上的相同金属小球A和B,相距为d,球的半径比d小得多,A带电荷量为+4Q,B带电荷量为-2Q,相互作用的静电力为F.现将小球A和B互相接触后,再移回至原来各自的位置,这时A和B之间相互作用的静电力为.则F与之比为
A.
B.
C.
D.
2.(2025-2026高二上·浙江杭州西湖区杭师大附中·期中)如图所示是定性探究电荷间相互作用力与两电荷的电荷量,以及两电荷之间的距离关系的实验装置。该实验的研究方法是( )
A. 理想实验法
B. 等效替代法
C. 微小量放大法
D. 控制变量法
3.(2025-2026高二上·广东东莞五校·期中)如图所示,带正电的小球A固定不动,质量为m的带电小球B通过绝缘丝线悬挂在铁架台上,小球B静止时,丝线与竖直方向的夹角为,两球球心在同一水平线上。若小球A的电荷量为,小球B的电荷量为,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球B带负电
B. 小球B受到的静电力大小为
C. 小球受到丝线的拉力大小为
D. 小球B所在位置的电场强度大小为
4.(2025-2026高二上·河北衡水枣强中学-12月·期中)真空中两个完全相同的金属球,所带电荷量之比为5∶1。它们均可视为点电荷,它们在相距r时相互之间的吸引力大小为F;现将它们充分接触后再放到相距为2r的位置,此时两球间的库仑力大小为( )
A.
B.
C.
D.
5.(2025-2026高二上·湖南岳阳汨罗市第一中学-12月·期中)真空中有两个完全相同的带电金属小球(皆可视为点电荷),在相距一定距离时相互之间的排斥力大小为F,现让两小球接触后再回到各自原来的位置,此时两金属球间的斥力变为。已知在接触前,其中一个小球所带电荷量为q,则接触前另一个小球所带电荷量可能为( )
A. 2q
B. 3q
C. 4q
D. 5q
6.(2025-2026高二上·黑龙江大庆实验中学-11月·期中)如图所示,真空中A、B两个质量均为m的带电小球分别用等长绝缘细线悬挂于绝缘天花板的点,平衡时、间细线竖直且小球与光滑竖直绝缘墙壁接触,、间细线偏离竖直方向。已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 两个小球带异种电荷
B. 小球B所受静电力大小为
C. 细线与细线上的拉力大小之比为2:3
D. 竖直墙壁对小球的作用力大小为
7.(2025-2026高二上·陕西安康-11月·期中)如图所示,将相距为的、两点电荷放置在绝缘斜面上,点电荷、的电荷量分别为、。现引入第三个点电荷,恰好使三个点电荷都处于平衡状态,点电荷、、的重力不计,则点电荷的电荷量可能为( )
A.
B.
C.
D.
8.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)如图所示,两个带正电小球A、B的质量均为,且未知),A用长为的绝缘细线悬于点,B放在固定绝缘光滑斜面上且正好在悬点的正下方,A、B在同一水平线上且均处于静止状态,细线与竖直方向的夹角为,两球均可视为质点,已知重力加速度为,静电力常量为,求:
(1)细线对A球的拉力大小。
(2)斜面倾角为多少。
(3)A球的带电量为多少。
9.(2025-2026高二上·湖北武汉外国语学校·期中)(多选)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为,一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面项端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行。小球A的质量为m、电荷量为q,小球A的右侧固定放置带电小球B,两球心的高度相同、间距为d,静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上,且仅受三个力作用,求细线的拉力大小和B小球的带电量。
考点3 电场 电场强度
1.(2025-2026高二上·湖北武汉外国语学校·期中)在“未来科技体验馆”中,小华通过VR设备观察到一种“智能电场模拟器”、它能动态显示电场线并实时分析电场特性,讲解员提到:“现代科技如量子计算机、无线充电等都依赖对电场的精准操控,而电场的可视化模型最早源于物理学家的开创性思想”,结合所学知识。下列说法正确的是( )
A. 库仑通过扭秤实验提出了“电场线”的概念,用于描述电场的分布
B. 电场的概念是法拉第首先提出来的,电荷A对电荷B的作用力就是电荷A产生的电场对B的作用
C. 电场强度的定义式表明,电场强度与试探电荷的电荷量成反比
D. 麦克斯韦最早通过实验验证了真空中点电荷的场强满足平方反比规律
2.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)法拉第首先提出用电场线形象描绘电场,如图所示为点电荷a、b形成电场的电场线分布图,则( )
A. a一定带正电
B. a、b为异种电荷
C. a、b为等量同种电荷
D. a所带电荷量比b多
3.(2025-2026高二上·北京第十四中学·期中)某区域静电场的电场线分布如图所示,a、b、c是电场中的三个点。下列说法错误的是( )
A. a、b、c三点电场强度大小关系为
B. a、b、c三点电势关系为
C. 质子在b点受静电力方向与b点场强方向相同
D. 电子在a、b、c三点的电势能关系为
4.(2025-2026高二上·广东汕头金山中学·期中)下面说法中正确的是( )
A. 根据 知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B. 根据 可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量有关
C. 根据电可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比
D. 根据 可知,带电荷量为1C的正电荷,从A 点移动到B 点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差
5.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)比值定义法是定义物理概念常用的方法,下列哪个表达式不属于比值定义式( )
A. 电场强度
B. 电动势
C. 电阻
D. 电容
6.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)如图是某电场区域的电场线分布,A、B、C是电场中的三个点,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度最大
B. C点的电势最高
C. 把一个点电荷依次放在这三点,它在C点受到的静电力最大
D. 带负电的点电荷在B点所受静电力的方向与B点的场强方向相同
7.(2025-2026高二上·陕西安康-11月·期中)如图所示,实线是某电场的电场线,、、是电场中的三点,则下列说法不正确的是( )
A. 、、三点的电场强度的大小关系为
B. 、、三点的电势的高低关系为
C. 同一试探电荷在、、三点受到的电场力的大小关系为
D. 同一试探电荷在、、三点的电势能的大小关系为
8.(2025-2026高二上·湖南常德第七中学·期中)如图所示,A、B两个点电荷固定在空间,实线为两点电荷电场中的部分电场线,弯曲虚线为一个带电粒子仅在静电力作用下运动的轨迹,a、b为轨迹上两点,下列说法正确的是( )
A. A、B带同种电荷
B. a点电场强度比b点电场强度大
C. A、B带电荷量的绝对值不相等
D. 带电粒子在a点加速度比在b点加速度大
9.(2025-2026高二上·山东青岛崂山区青岛第二中学·期中)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)
A. B.
C. D.
10.(2025-2026高二上·湖南岳阳汨罗市第一中学-12月·期中)下列关于电场强度的两个表达式和的叙述,正确的是( )
A. 是电场强度的定义式,是放入电场中的电荷所受的力,q是产生电场的电荷的电荷量
B. 是点电荷电场强度的计算式,Q是产生电场的电荷的带电量,它不适用于匀强电场
C. 是电场强度的定义式,是放入电场中的电荷所受的静电力,q是放入电场中的电荷的电荷量,它只适用于点电荷的电场
D. 分析库仑定律的表达式,式中是点电荷产生的电场在点电荷处的电场强度
考点4 静电的防止与利用
1.(2025-2026高二上·浙江杭州西湖区杭师大附中·期中)(多选)接地导体球壳外固定放置着一个点电荷,空间电场线的分布如图所示,、为点电荷与球壳球心连线上的两点,点在点电荷左侧,点在点电荷右侧,、两点到点电荷的距离相等。下列说法正确的是( )
A. 点的电场强度比点的小
B. 该点电荷带负电
C. 点的电势小于零
D. 导体球壳内的电场强度等于零
2.(2025-2026高二上·广东东莞五校·期中)关于下列四幅图画的说法,正确的是( )
A. 甲图中,将带正电的小球靠近不带电的导体,再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后,A所带电荷量小于B所带电荷量
B. 乙图为两个等量异种点电荷周围等势面分布
C. 丙图为负点电荷周围的电场线分布情况
D. 丁图中,将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针,利用的是尖端放电原理
3.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)把一个架在绝缘座上的导体放在负电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,导体表面上感应电荷的分布如图所示,这时导体( )
A. 导体内部场强为零
B. A 端的电势比 B 端的电势高
C. A 端的电势与 B 端的电势低
D. 导体内部电场线从 A 端指向 B 端
4.(2025-2026高二上·广东省名校联考·期中)相传,汉武帝时期,长安宫殿的屋脊上就安装了名为“鸱尾”的金属饰物,用于避免雷击伤害。下列四个选项中用到的原理和“鸱尾”相同的是( )
A. 静电除尘
B. 静电喷涂
C. 静电复印
D. 钉尖形的电子点火器
5.(2025-2026高二上·北京第十四中学·期中)如图所示,用金属网把验电器罩起来,使带电金属球靠近验电器,发现验电器的箔片没有张开。下列说法正确的是( )
A. 金属网上A点的电势高于B点的电势
B. 电梯中手机信号微弱,其原理与该实验相同
C. 带电金属球在金属网内部产生的电场强度为0
D. 箔片没有张开,是因为感应出的负电荷都集中在验电器的金属小球上
6.(2025-2026高二上·广东汕头金山中学·期中)(多选)如图是某款空气净化器的工作原理图,负极针附近能生成大量负离子,使得流经负极针的尘埃带上负电后被格栅板吸附,下列说法正确的有( )
A. 格栅板应接电源正极
B. 负极针附近的电势比格栅板附近低
C. 尘埃被吸附到格栅板上的过程中速度不变
D. 尘埃被吸附到格栅板上的过程中电势能增加
7.(2025-2026高二上·陕西安康-11月·期中)防疫口罩中使用的熔喷布经驻极处理后,可增加静电吸附功能。其原理如图甲所示,针状电极P与平板金属电极MN分别接高压直流电源的正、负极,形成了图乙所示的电场分布,为正方形,为正方形中心,带电粒子在电场力作用下运动,熔喷布捕获带电粒子带上静电,熔喷布带电后对电场的影响忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 熔喷布上表面因捕获带电粒子而带负电
B. 因为垂直,故、、三点的电势相等
C. 带负电的试探电荷从点移到点的过程中电势能增加
D. 、两点间的电势差等于、两点间的电势差
考点5 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
1.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)(多选)如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,半径为R。电荷量均为Q的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称,+Q与O点的连线和OC间夹角为30°。静电力常数为,下列说法正确的是( )
A. O点的场强大小为
B. O点的场强大小为
C. B、D两点的电势关系是φB=φD
D. 电荷量为q的正电荷在A点的电势能等于在C点的电势能
2.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)(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
3.(2025-2026高二上·河北衡水枣强中学-12月·期中)如图所示,A、B、C三个点位于以O点为圆心的圆上,直径AB与弦BC间的夹角为37°。A、B两点分别放有电荷量大小为、的点电荷时,C点的电场强度方向恰好由C点指向圆心O,,则等于( )
A.
B.
C.
D. 1
试卷第1页,共3页
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专题01 静电场及其应用
5大高频考点
1. 电荷
2. 库仑定律
3. 电场 电场强度
4. 静电的防止与利用
5. 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
考点1 电荷
1.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)在物理学发展历程中,众多科学家通过开创性研究推动了人类对自然规律的认知。有关科学家与其成就的叙述中,下列说法错误的是( )
A. 亚里士多德认为重的物体下落与轻的物体一样快
B. 牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因
C. 卡文迪什通过扭秤实验测出万有引力常量的数值
D. 密立根通过油滴实验最早测定了元电荷的数值
【答案】A
【详解】A.亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落得更快,伽利略认为重的物体下落与轻的物体一样快,故A错误;B.牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,故B正确;C.卡文迪什通过扭秤实验测出万有引力常量的数值,故C正确;D.密立根通过油滴实验最早测定了元电荷的数值,故D正确。本题选错误的,故选A。
2.(2025-2026高二上·四川成都石室中学·期中)“富兰克林铃”可以简化成如图所示的模型,当与丝绸摩擦过的玻璃棒靠近金属钉甲时,铝箔小球就会在塑料管内“左右横跳”,下列关于“富兰克林铃”的说法正确的是( )
A. 与丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
B. 玻璃棒靠近金属钉甲时,金属钉甲左侧感应出电荷、右侧带等量的异种电荷
C. 玻璃棒靠近金属钉甲时,金属钉甲吸引铝箔小球,说明电荷可以创生
D. 铝箔小球会在塑料管内“左右横跳”,说明能量可以创生
【答案】B
【详解】A.与丝绸摩擦过的玻璃棒,电子从玻璃棒转移到丝绸,玻璃棒失去电子带正电荷,A错误;B.玻璃棒靠近金属钉甲时,金属钉甲电子被吸引到左侧,左侧多电子带负电荷,右侧少电子带正电荷,根据电荷守恒定律,两侧电荷量相等,B正确; C.玻璃棒靠近金属钉甲时,金属钉甲吸引铝箔小球,说明带电物体具有吸引轻小物体的性质,根据电荷守恒定律,电荷既不能创生也不能凭空消失,C错误;D.根据能量守恒定律,能量既不会创生也不会消失,只会从一个物体转移到另一个物体,或者从一种形式转变为另一种形式,D错误。故选B。
考点2 库仑定律
1.(2025-2026高二上·山东青岛崂山区青岛第二中学·期中)如图所示,在真空中,两个放在绝缘架上的相同金属小球A和B,相距为d,球的半径比d小得多,A带电荷量为+4Q,B带电荷量为-2Q,相互作用的静电力为F.现将小球A和B互相接触后,再移回至原来各自的位置,这时A和B之间相互作用的静电力为.则F与之比为
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】由库仑定律可得,没接触前AB之间的静电力为F,则而两球接触后再分开,它们的电荷量是先中和,在平分,故分开后,若两球带的是同种电荷,则两球的带电量均为Q,则库仑力所以F与F′之比为8:1 A.与分析不符,故A项错误;B.与分析相符,故B项正确;C.与分析不符,故C项错误;D. 与分析不符,故D项错误.
2.(2025-2026高二上·浙江杭州西湖区杭师大附中·期中)如图所示是定性探究电荷间相互作用力与两电荷的电荷量,以及两电荷之间的距离关系的实验装置。该实验的研究方法是( )
A. 理想实验法
B. 等效替代法
C. 微小量放大法
D. 控制变量法
【答案】D
【详解】定性探究电荷间相互作用力与两电荷的电荷量,以及两电荷之间的距离关系的实验装置。该实验的研究方法是先保持一个物理量不变(如两电荷的电荷量,或两电荷之间的距离),探究另一个物理量跟电荷间相互作用力之间的关系,该实验的研究方法是控制变量法。故选D。
3.(2025-2026高二上·广东东莞五校·期中)如图所示,带正电的小球A固定不动,质量为m的带电小球B通过绝缘丝线悬挂在铁架台上,小球B静止时,丝线与竖直方向的夹角为,两球球心在同一水平线上。若小球A的电荷量为,小球B的电荷量为,重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 小球B带负电
B. 小球B受到的静电力大小为
C. 小球受到丝线的拉力大小为
D. 小球B所在位置的电场强度大小为
【答案】B
【详解】A.对B球受力分析,电场力水平向右,属于排斥力,由于A球带正电,所以B球带正电,故A错误;BC.小球B受力如图所示 根据平衡条件,可得小球B受到的静电力大小为小球受到丝线的拉力大小为故B正确,C错误;D.根据电场强度的定义式,可得小球B所在位置的电场强度大小为故D错误。故选B。
4.(2025-2026高二上·河北衡水枣强中学-12月·期中)真空中两个完全相同的金属球,所带电荷量之比为5∶1。它们均可视为点电荷,它们在相距r时相互之间的吸引力大小为F;现将它们充分接触后再放到相距为2r的位置,此时两球间的库仑力大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】初始时两球相互吸引,故两球带异种电荷,电荷量大小之比为 5:1,设小电荷量为 ,则大电荷量为,相距时,库仑力大小接触后总电荷代数和为因两球相同,电荷均分,各带电荷 ,移至相距时,库仑力大小 比较得,故选C。
5.(2025-2026高二上·湖南岳阳汨罗市第一中学-12月·期中)真空中有两个完全相同的带电金属小球(皆可视为点电荷),在相距一定距离时相互之间的排斥力大小为F,现让两小球接触后再回到各自原来的位置,此时两金属球间的斥力变为。已知在接触前,其中一个小球所带电荷量为q,则接触前另一个小球所带电荷量可能为( )
A. 2q
B. 3q
C. 4q
D. 5q
【答案】B
【详解】设接触前另一小球电荷量为。根据库仑定律,原斥力接触后两球电荷均分,电荷量均为,此时斥力为,则有整理可得解得或故选B。
6.(2025-2026高二上·黑龙江大庆实验中学-11月·期中)如图所示,真空中A、B两个质量均为m的带电小球分别用等长绝缘细线悬挂于绝缘天花板的点,平衡时、间细线竖直且小球与光滑竖直绝缘墙壁接触,、间细线偏离竖直方向。已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. 两个小球带异种电荷
B. 小球B所受静电力大小为
C. 细线与细线上的拉力大小之比为2:3
D. 竖直墙壁对小球的作用力大小为
【答案】C
【详解】 A.由于两个小球之间的静电力为斥力,故带同种电荷,A错误;B.分析B小球受力,由对称性可知,,所受静电力 ,B错误;C.,解得,C正确;D.竖直墙壁对A小球的作用力大小为,D错误。故选C。
7.(2025-2026高二上·陕西安康-11月·期中)如图所示,将相距为的、两点电荷放置在绝缘斜面上,点电荷、的电荷量分别为、。现引入第三个点电荷,恰好使三个点电荷都处于平衡状态,点电荷、、的重力不计,则点电荷的电荷量可能为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】点电荷、带异种电荷,且点电荷A的电荷量小于点电荷B的电荷量,三个点电荷都处于平衡状态,可知点电荷C应带负电,且电荷量大于,应放在A、B外侧靠近点电荷A的某位置,设点电荷C与点电荷A的距离为x,根据点电荷C受力平衡有解得根据点电荷A受力平衡有解得因点电荷C带负电,则故选A。
8.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)如图所示,两个带正电小球A、B的质量均为,且未知),A用长为的绝缘细线悬于点,B放在固定绝缘光滑斜面上且正好在悬点的正下方,A、B在同一水平线上且均处于静止状态,细线与竖直方向的夹角为,两球均可视为质点,已知重力加速度为,静电力常量为,求:
(1)细线对A球的拉力大小。
(2)斜面倾角为多少。
(3)A球的带电量为多少。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 设细线的拉力为,对小球A,竖直方向,根据平衡条件可得细线的拉力大小
(2) 根据力的合成可得A、B间的库仑力B球对斜面的作用力大小为,方向与斜面垂直根据解得
(3) A、B间的库仑力大小结合解得
9.(2025-2026高二上·湖北武汉外国语学校·期中)(多选)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为,一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面项端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行。小球A的质量为m、电荷量为q,小球A的右侧固定放置带电小球B,两球心的高度相同、间距为d,静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷。小球A静止在斜面上,且仅受三个力作用,求细线的拉力大小和B小球的带电量。
【答案】当AB是同种电荷时,;当AB是异种电荷时,
【详解】当AB是同种电荷时,设B电荷量为Q,由库仑定律得,库仑力为对A受力分析,如图所示 沿斜面和垂直于斜面两个方向正交分解,沿斜面方向上垂直于斜面方向小球A静止在斜面上,且仅受三个力作用,A所受重力、库仑力和支持力不可能为0,则可知拉力为0,即则B小球的带电量Q为当AB是异种电荷时,对A受力分析,如图所示 沿斜面和垂直于斜面两个方向正交分解,沿斜面方向上垂直于斜面方向小球A静止在斜面上,且仅受三个力作用,A所受重力、拉力和库仑力不可能为0,则支持力为0,则解得则
考点3 电场 电场强度
1.(2025-2026高二上·湖北武汉外国语学校·期中)在“未来科技体验馆”中,小华通过VR设备观察到一种“智能电场模拟器”、它能动态显示电场线并实时分析电场特性,讲解员提到:“现代科技如量子计算机、无线充电等都依赖对电场的精准操控,而电场的可视化模型最早源于物理学家的开创性思想”,结合所学知识。下列说法正确的是( )
A. 库仑通过扭秤实验提出了“电场线”的概念,用于描述电场的分布
B. 电场的概念是法拉第首先提出来的,电荷A对电荷B的作用力就是电荷A产生的电场对B的作用
C. 电场强度的定义式表明,电场强度与试探电荷的电荷量成反比
D. 麦克斯韦最早通过实验验证了真空中点电荷的场强满足平方反比规律
【答案】B
【详解】A.库仑通过扭秤实验发现了库仑定律,但“电场线”是法拉第为直观描述电场而提出的假想曲线,故A错误;B.电场的概念是法拉第首先提出来的,电荷间的相互作用是通过电场发生的,电荷A对电荷B的作用力就是电荷A产生的电场对B的作用,故B正确;C.电场强度是电场本身的属性,定义式仅体现测量方法,场强与试探电荷q无关,故C错误;D.库仑通过扭秤实验验证了静电力满足平方反比规律,而麦克斯韦的主要贡献是建立电磁场理论方程组,故D错误。故选B。
2.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)法拉第首先提出用电场线形象描绘电场,如图所示为点电荷a、b形成电场的电场线分布图,则( )
A. a一定带正电
B. a、b为异种电荷
C. a、b为等量同种电荷
D. a所带电荷量比b多
【答案】D
【详解】电场线是从正电荷(或无穷远)出发,负电荷(或无穷远)终止,由电场线的分布图可知a、b为同种电荷,但是正、负不确定。又由公式可知场源的电荷量越大距离场源相同距离的位置场强越大,所以a所带电荷量比b多。故选D。
3.(2025-2026高二上·北京第十四中学·期中)某区域静电场的电场线分布如图所示,a、b、c是电场中的三个点。下列说法错误的是( )
A. a、b、c三点电场强度大小关系为
B. a、b、c三点电势关系为
C. 质子在b点受静电力方向与b点场强方向相同
D. 电子在a、b、c三点的电势能关系为
【答案】D
【详解】A.电场线越密集的地方,电场强度越大,则,故A正确,不符合题意;B.沿着电场线方向,电势逐渐降低,所以a、b、c三点电势关系为,故B正确,不符合题意;C.质子带正电,在b点受静电力方向与b点场强方向相同,故C正确,不符合题意;D.电子带负电,根据可知,故D错误,符合题意;本题选择错误选项;故选D。
4.(2025-2026高二上·广东汕头金山中学·期中)下面说法中正确的是( )
A. 根据 知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B. 根据 可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量有关
C. 根据电可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比
D. 根据 可知,带电荷量为1C的正电荷,从A 点移动到B 点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差
【答案】B
【详解】A.根据但是这是电场强度的定义公式,场强只与场源电荷及在电场中的位置有关,与试探电荷的电荷量无关,A错误;B.根据这是点电荷的场强公式,是决定式,则电场中某点电场强度和场源电荷的电荷量有关,B正确;C.根据这是电容器的电容的定义公式,平行板电容器电容大小的决定式为可见,电容的大小只与本身性质有关,与所带电荷量和两极板间的电压无关,C错误;D.根据可知带电荷量为1C的正电荷,从电场中的A点移动到B点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差为-1V, D错误。故选B。
5.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)比值定义法是定义物理概念常用的方法,下列哪个表达式不属于比值定义式( )
A. 电场强度
B. 电动势
C. 电阻
D. 电容
【答案】C
【详解】A.电场强度,通过力与电荷的比值定义电场强度,由电场本身决定,与 和无关,属于比值定义式,A不符合题意。B.电动势,通过非静电力做功与电荷的比值定义电动势,由电源本身决定,与和无关,属于比值定义式,B不符合题意。C.电阻,此式为电阻的决定式,其中是电阻率(材料属性),和S是几何尺寸,并非通过比值定义,故不属于比值定义式,C符合题意。D.电容,通过电荷与电压的比值定义电容,由电容器本身决定,与和 无关,属于比值定义式,D不符合题意。故选C。
6.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)如图是某电场区域的电场线分布,A、B、C是电场中的三个点,下列说法正确的是( )
A. A点的电场强度最大
B. C点的电势最高
C. 把一个点电荷依次放在这三点,它在C点受到的静电力最大
D. 带负电的点电荷在B点所受静电力的方向与B点的场强方向相同
【答案】C
【详解】A.电场线的疏密程度可以表示场强的大小,所以图中C点的电场强度最大,故A错误;B.沿着电场线的方向电势降低,所以A点的电势最高,故B错误;C.带电粒子在静电场中受到的静电力公式为由于C点的电场强度最大,所以点电荷在C点受到的静电力最大,故C正确;D.带负电的电荷在电场中受到的静电力与电场强度方向相反,故D错误。故选C。
7.(2025-2026高二上·陕西安康-11月·期中)如图所示,实线是某电场的电场线,、、是电场中的三点,则下列说法不正确的是( )
A. 、、三点的电场强度的大小关系为
B. 、、三点的电势的高低关系为
C. 同一试探电荷在、、三点受到的电场力的大小关系为
D. 同一试探电荷在、、三点的电势能的大小关系为
【答案】D
【详解】AC.电场线越密集的位置电场强度越大,由图可知,B点的电场线最密集,C点的电场线最稀疏,故根据可知,同一试探电荷在、、三点受到的电场力的大小关系为,故AC正确,不符合题意;BD.沿着电场线方向,电势逐渐降低,所以、、三点电势关系为根据可知,若试探电荷为正电荷,则若试探电荷为负电荷,则,故B正确,不符合题意,D错误,符合题意。故选D。
8.(2025-2026高二上·湖南常德第七中学·期中)如图所示,A、B两个点电荷固定在空间,实线为两点电荷电场中的部分电场线,弯曲虚线为一个带电粒子仅在静电力作用下运动的轨迹,a、b为轨迹上两点,下列说法正确的是( )
A. A、B带同种电荷
B. a点电场强度比b点电场强度大
C. A、B带电荷量的绝对值不相等
D. 带电粒子在a点加速度比在b点加速度大
【答案】C
【详解】A.电场线起始于A终止于B,说明A、B带异种电荷,故A错误;B.电场线的疏密反映电场强度的大小,由图可知b点处电场线比a点处密集,则,故B错误;C.若A、B带电荷量的绝对值相等,电场线分布应关于A、B连线的中垂线对称,图中电场线分布明显不对称,说明A、B带电荷量的绝对值不相等,故C正确;D.根据牛顿第二定律有,因为,所以带电粒子在b点的加速度比在a点加速度大,故D错误。故选C。
9.(2025-2026高二上·山东青岛崂山区青岛第二中学·期中)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A、电荷做曲线运动,电场力与速度方向不在同一直线上,应指向轨迹弯曲的内侧,不可能沿轨迹的切线方向,则场强也不可能沿轨迹的切线方向.故A错误.B、负电荷所受的电场力方向与场强方向相反,图中电场力方向与速度方向的夹角为锐角,电场力做正功,电荷的速率增大,与题不符.故B错误.C、图中场强方向指向轨迹的内侧,则电场力指向轨迹的外侧,电荷的轨迹应向上弯曲,不可能沿如图的轨迹运动.故C错误.D、图中场强方向指向轨迹的外侧,则电场力指向轨迹的内侧,而且电场力方向与电荷的速度方向成钝角,电场力做负功,电荷的速率减小,符合题意.故D正确.
10.(2025-2026高二上·湖南岳阳汨罗市第一中学-12月·期中)下列关于电场强度的两个表达式和的叙述,正确的是( )
A. 是电场强度的定义式,是放入电场中的电荷所受的力,q是产生电场的电荷的电荷量
B. 是点电荷电场强度的计算式,Q是产生电场的电荷的带电量,它不适用于匀强电场
C. 是电场强度的定义式,是放入电场中的电荷所受的静电力,q是放入电场中的电荷的电荷量,它只适用于点电荷的电场
D. 分析库仑定律的表达式,式中是点电荷产生的电场在点电荷处的电场强度
【答案】B
【详解】A.是电场强度的定义式,其中是放入电场中的试探电荷的电荷量,而非产生电场的电荷量,故A错误;B.是点电荷电场强度的计算式,为场源电荷量,该公式仅适用于点电荷电场,不适用于匀强电场,故B正确;C.是电场强度的定义式,适用于所有电场(包括非点电荷电场),而非仅适用于点电荷电场,故C错误;D.库仑定律中,是点电荷在处产生的场强,而非,故D错误。故选B。
考点4 静电的防止与利用
1.(2025-2026高二上·浙江杭州西湖区杭师大附中·期中)(多选)接地导体球壳外固定放置着一个点电荷,空间电场线的分布如图所示,、为点电荷与球壳球心连线上的两点,点在点电荷左侧,点在点电荷右侧,、两点到点电荷的距离相等。下列说法正确的是( )
A. 点的电场强度比点的小
B. 该点电荷带负电
C. 点的电势小于零
D. 导体球壳内的电场强度等于零
【答案】AD
【详解】A.根据电场线的分布情况可知,点的电场强度比点的小,故A正确;B.由图可知,点电荷周围的电场线由点电荷向外辐射,则点电荷带正电,故B错误;C.因球壳接地,则球壳处的电势为零,沿电场线方向电势降低,则b点的电势大于零。故C错误;D.由静电屏蔽可知,导体球壳内的电场强度处处为零。故D正确。故选AD。
2.(2025-2026高二上·广东东莞五校·期中)关于下列四幅图画的说法,正确的是( )
A. 甲图中,将带正电的小球靠近不带电的导体,再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后,A所带电荷量小于B所带电荷量
B. 乙图为两个等量异种点电荷周围等势面分布
C. 丙图为负点电荷周围的电场线分布情况
D. 丁图中,将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针,利用的是尖端放电原理
【答案】D
【详解】A.根据电荷守恒定律,甲图中,将带正电的小球C靠近不带电的导体,再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后,A所带电荷量等于B所带电荷量,故A错误;B.根据电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或负电荷,可知乙图中的是电场线分布,等量异种点电荷的等势面是一系列曲面,与电场线垂直,故B错误;C.根据电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或负电荷,丙图中电场线是向外辐射的,说明这是正点电荷周围的电场线分布,故C错误;D.避雷针的工作原理是尖端放电,即尖锐的金属棒容易聚集电荷,使空气电离,从而将云层中的电荷导入大地,避免建筑物被雷击,故D正确。故选D。
3.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)把一个架在绝缘座上的导体放在负电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,导体表面上感应电荷的分布如图所示,这时导体( )
A. 导体内部场强为零
B. A 端的电势比 B 端的电势高
C. A 端的电势与 B 端的电势低
D. 导体内部电场线从 A 端指向 B 端
【答案】A
【详解】AD.枕形导体在点电荷附近,出现静电感应现象,导致导体内部电荷重新分布,在导体两端出现如图所示等量异种电荷,静电平衡时在枕形导体内部出现感应电荷的电场,正好与点电荷的电场叠加,使得导体内部电场强度处处为零,导体内部无电场线可言,故A正确,D错误;CD.处于静电平衡的导体是等势体,表面是等势面,所以A 端的电势等于 B 端的电势。故BC错误。故选A。
4.(2025-2026高二上·广东省名校联考·期中)相传,汉武帝时期,长安宫殿的屋脊上就安装了名为“鸱尾”的金属饰物,用于避免雷击伤害。下列四个选项中用到的原理和“鸱尾”相同的是( )
A. 静电除尘
B. 静电喷涂
C. 静电复印
D. 钉尖形的电子点火器
【答案】D
【详解】A.“鸱尾”是古代避雷装置,核心原理为尖端放电,静电除尘的原理是带电尘埃在电场力作用下向电极偏转吸附,不属于尖端放电应用,故A错误;B.静电喷涂利用异种电荷相互吸引的规律,使带电涂料吸附在带相反电荷的工件表面,不属于尖端放电应用,故B错误;C.静电复印利用静电吸附墨粉的原理工作,不属于尖端放电应用,故C错误;D.钉尖形电子点火器利用尖端电场极强的特点,通过尖端放电产生电火花点燃燃料,与“鸱尾”原理相同,故D正确。故选D。
5.(2025-2026高二上·北京第十四中学·期中)如图所示,用金属网把验电器罩起来,使带电金属球靠近验电器,发现验电器的箔片没有张开。下列说法正确的是( )
A. 金属网上A点的电势高于B点的电势
B. 电梯中手机信号微弱,其原理与该实验相同
C. 带电金属球在金属网内部产生的电场强度为0
D. 箔片没有张开,是因为感应出的负电荷都集中在验电器的金属小球上
【答案】B
【详解】A.关于金属网上A、B两点的电势。在静电平衡状态下,金属网是一个等势体,即其上各点的电势相等。因此A点的电势等于B点的电势,而非小于B点,故A错误;B.提到电梯中手机信号微弱与该实验原理相同。电梯对电磁波产生了屏蔽作用,这与本题中的静电屏蔽现象原理相似,故B正确;C.虽然金属网外部存在电场,但由于静电屏蔽作用,金属网内部(包括验电器所在位置)的合电场强度为零,是因为金属网产生电场的电场强度与外部电场的电场强度大小相等,方向相反,但这并不意味着带电金属球在金属网内部产生的电场强度本身为零,故C错误;D.由于金属网的静电屏蔽作用,验电器内部的电场强度几乎为零,验电器内金属里面的电子不会定向移动,呈电中性,因此箔片不会张开,故D错误。故选B。
6.(2025-2026高二上·广东汕头金山中学·期中)(多选)如图是某款空气净化器的工作原理图,负极针附近能生成大量负离子,使得流经负极针的尘埃带上负电后被格栅板吸附,下列说法正确的有( )
A. 格栅板应接电源正极
B. 负极针附近的电势比格栅板附近低
C. 尘埃被吸附到格栅板上的过程中速度不变
D. 尘埃被吸附到格栅板上的过程中电势能增加
【答案】AB
【详解】A.根据异种电荷相互吸引可知,格栅板接电源正极,故A正确;B.格栅板带正电,负极针带负电,故负极针附近的电势比格栅板附近低,故B正确;CD.带负电的尘埃被吸附到格栅板的过程中,电场力做正功,尘埃的速度增大,电势能减小,CD错误。故选AB。
7.(2025-2026高二上·陕西安康-11月·期中)防疫口罩中使用的熔喷布经驻极处理后,可增加静电吸附功能。其原理如图甲所示,针状电极P与平板金属电极MN分别接高压直流电源的正、负极,形成了图乙所示的电场分布,为正方形,为正方形中心,带电粒子在电场力作用下运动,熔喷布捕获带电粒子带上静电,熔喷布带电后对电场的影响忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 熔喷布上表面因捕获带电粒子而带负电
B. 因为垂直,故、、三点的电势相等
C. 带负电的试探电荷从点移到点的过程中电势能增加
D. 、两点间的电势差等于、两点间的电势差
【答案】C
【详解】A.由图可知,带正电粒子所受电场力向下,熔喷布上表面因捕获带电粒子而带正电,故A错误;B.等势面与电场线垂直,、、三点不在同一等势面上,电势不相等,故B错误;C.沿着电场线方向电势降低,a点电势高于e点电势,由可知带负电的试探电荷从点移到点的过程中电势能增加,故C正确;D.电场线的疏密表示电场的强弱,、两点间的电场强度大于、两点间的电场强度,由可知、两点间的电势差大于、两点间的电势差,故D错误。故选C。
考点5 电场强度矢量叠加的几种特殊方法
1.(2025-2026高二上·北京第一〇一中学·期中)(多选)如图所示,AC、BD为圆的两条互相垂直的直径,圆心为O,半径为R。电荷量均为Q的正、负点电荷放在圆周上,它们的位置关于AC对称,+Q与O点的连线和OC间夹角为30°。静电力常数为,下列说法正确的是( )
A. O点的场强大小为
B. O点的场强大小为
C. B、D两点的电势关系是φB=φD
D. 电荷量为q的正电荷在A点的电势能等于在C点的电势能
【答案】AD
【详解】AB.如图所示,+Q、-Q的点电荷在O点产生的电场强为E1、E2 则O点的场强为E1、E2的合场强,根据点电荷的电场强度可得E1、E2大小为则A正确,B错误;C.电势沿电场线的方向逐渐降低,所以B、D两点的电势关系是C错误;D.根据等量异号电荷产生的电场的特点可知,等量异号电荷连线的中垂线是一条等式线,且电势为零,所以电荷量为q的正电荷在A点的电势能等于在C点的电势能等于零,D正确。故选AD。
2.(2025-2026高二上·四川成都双流中学·期中)(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。
3.(2025-2026高二上·河北衡水枣强中学-12月·期中)如图所示,A、B、C三个点位于以O点为圆心的圆上,直径AB与弦BC间的夹角为37°。A、B两点分别放有电荷量大小为、的点电荷时,C点的电场强度方向恰好由C点指向圆心O,,则等于( )
A.
B.
C.
D. 1
【答案】C
【详解】设圆的半径为R,则A点、B点处的点电荷在C点处产生的电场强度大小分别为,合电场强度方向由C点指向圆心O,则有解得故选C。
试卷第1页,共3页
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专题01静电场及其应用
考点1电荷
1.【答案】A
2.【答案】B
考点2库仑定律
1.【答案】B
2.【答案】D
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】B
6.【答案】c
7.【答案】A
8.【答案】(1)2mg
(2)60
(3)▣
9.【答案】当AB是同种电荷时F,=0,Q=m9dan0,当AB是异种电荷时F,=mg。
kq
sin'
Q=、mgd2
kgtanθ
考点3电场电场强度
1.【答案】B
2.【答案】D
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3.【答案】D
4.【答案】B
5.【答案】c
6.【答案】c
7.【答案】D
8.【答案】c
9.【答案】D
10.【答案】B
考点4静电的防止与利用
1.【答案】AD
2.【答案】D
3.【答案】A
4.【答案】D
5.【答案】B
6.【答案】AB
7.【答案】C
考点5电场强度矢量叠加的几种特殊方法
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1.【答案】AD
2.【答案】AD
3.【答案】C
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