江西省上饶市横峰中学物理 静电场及其应用精选测试卷专题练习
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静电场及其应用精选试卷测试与练习(word解析版)一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,a、b、c、d四个质量均为m的带电小球恰好构成“三星拱月”之形,其中a、b、c三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕O点做半径为R的匀速圆周运动,三小球所在位置恰好将圆周等分.小球d位于O点正上方h处,且在外力F作用下恰处于静止状态,已知a、b、c三小球的电荷量均为q,d球的电荷量为6q,2h R=.重力加速度为g,静电力常量为k,则( )A.小球d一定带正电B.小球b2R mRq kπC.小球c23kqD.外力F竖直向上,大小等于226kqmgR+【答案】CD【解析】【详解】A.a、b、c三小球所带电荷量相同,要使三个做匀速圆周运动,d球与a、b、c三小球一定是异种电荷,由于a球的电性未知,所以d球不一定带正电,故A错误。
BC.设db连线与水平方向的夹角为α,则223cosh Rα==+226sinh Rα==+对b球,根据牛顿第二定律和向心力得:()22222264cos2cos302cos30q q qk k m R mah R TRπα︒︒⋅-==+解得:23R mRTq kπ=23kqa=则小球c的加速度大小为2233kq mR;故B 错误,C 正确。
D .对d 球,由平衡条件得:2226263sin qq kq F k mg mg h R α=+=++ 故D 正确。
2.在电场强度为E 的匀强电场中固定放置两个小球1和2,它们的质量相等,电荷量分别为1q 和2q (12q q ≠).球1和球2的连线平行于电场线,如图所示.现同时放开球1和球2,于是它们开始在电场力的作用下运动.如果球1和球2之间的距离可以取任意有限值,则两球刚被放开时,它们的加速度可能是( ).A .大小不等,方向相同B .大小不等,方向相反C .大小相等,方向相同D .大小相等,方向相反【答案】ABC 【解析】 【详解】AC .当两球的电性相同时,假定都带正电,则两球的加速度分别为:12121kq q Eq l a m +=12222kq q Eq l a m-=由于l 可任意取值,故当12kq E l >时,加速度1a 、2a 方向都是向右,且1a 、2a 的大小可相等,也可不相等,故AC 正确;B .再分析1a 和2a 的表达式可知,当12kqE l<时,1a 和2a 方向相反,大小则一定不相等,故B 正确;D .将小球1和小球2视作为一个整体,由于12q q ≠,可判断它们在匀强电场中受到的电场力必然是不为零的。
江西省横峰中学高二物理上学期精选试卷检测题一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,A、B两点有等量同种正点电荷,AB连线的中垂线上C、D两点关于AB对t 时刻,一带正电的点电荷从C点以初速度v0沿CD方向射入,点电荷只受电场称,0力。
则点电荷由C到D运动的v-t图象,以下可能正确的是A.B.C.D.【答案】BD【解析】【分析】【详解】由于AB是同种电荷,所以连线中点的场强为零,无穷远处场强也为零,其间有一点电场强度最大,所以粒子从C点向中点运动过程中,加速度可能一直减小,也可能先减小后增大,选项AC错误,BD正确。
故选BD。
2.如图所示,带电小球a由绝缘细线PM和PN悬挂而处于静止状态,其中PM水平,地面上固定一绝缘且内壁光滑的圆弧细管道GH,圆心P与a球位置重合,管道底端H与水平地面相切,一质量为m可视为质点的带电小球b从G端口由静止释放,当小球b运动到H端时对管道壁恰好无弹力,重力加速度为g。
在小球b由G滑到H过程中,下列说法中正确的是()A.小球b机械能保持不变B.小球b所受库仑力大小始终为2mgC .细线PM 的拉力先增大后减小D .小球b 加速度大小一直变大 【答案】ACD 【解析】 【详解】A .小球b 所受库仑力和管道的弹力始终与速度垂直,即只有重力做功,所以小球b 机械能守恒,故A 正确;B .小球b 机械能守恒,从G 滑到H 过程中,有:212mgR mv =H 处有:2-库m F mg =Rv则有:F 库=3mg故B 错误;C .设PN 与竖直方向成α角,对球a 受力分析,将其分解: 竖直方向上有:F PN cos α=mg +F 库sin θ水平方向上有:F 库cos θ+F PN sin α=F PM 。
解得:(3)PM mgcos F mgtan cos θααα-=+下滑时θ从0增大90°,细线PM 的拉力先增大后减小,故C 正确;D .设b 与a 的连线与水平方向成θ角,则有:任意位置加速度为向心加速度和切向加速度合成,即为:a ===可知小球的加速度一直变大,故D 正确。
高中物理 静电场及其应用 静电场及其应用精选测试卷专题练习(word 版一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上,带电量为q A 的小球a 固定于圆心O 的正下方半圆上A 点;带电量为q ,质量为m 的小球b 静止于B 点,其中∠AOB =30°。
由于小球a 的电量发生变化,现发现小球b 沿容器内壁缓慢向上移动,最终静止于C 点(未标出),∠AOC =60°。
下列说法正确的是( )A .水平面对容器的摩擦力向左B .容器对小球b 的弹力始终与小球b 的重力大小相等C .出现上述变化时,小球a 的电荷量可能减小D .出现上述变化时,可能是因为小球a 的电荷量逐渐增大为32(23)A q【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .对整体进行受力分析,整体受到重力和水平面的支持力,两力平衡,水平方向不受力,所以水平面对容器的摩擦力为0,故A 错误;B .小球b 在向上缓慢运动的过程中,所受的外力的合力始终为0,如图所示小球的重力不变,容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心,无论小球a 对b 的力如何变化,由矢量三角形可知,容器对小球的弹力大小始终等于重力大小,故B 正确; C .若小球a 的电荷量减小,则小球a 和小球b 之间的力减小,小球b 会沿半圆向下运动,与题意矛盾,故C 错误;D .小球a 的电荷量未改变时,对b 受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形,此时静电力为22sin15Aqq mg kL ︒= a 、b 的距离为2sin15L R =︒当a 的电荷量改变后,静电力为2Aqq mg kL '='a 、b 之间的距离为L R '=由静电力122'q q F kL = 可得3223A A q q -=-'() 故D 正确。
故选BD 。
2.真空中,在x 轴上的坐标原点O 和x =50cm 处分别固定点电荷A 、B ,在x =10cm 处由静止释放一正点电荷p ,点电荷p 只受电场力作用沿x 轴方向运动,其速度与在x 轴上的位置关系如图所示。
高中物理 静电场及其应用 静电场及其应用精选试卷测试卷(含答案解析)一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,a 、b 、c 、d 四个质量均为 m 的带电小球恰好构成“三星拱月”之形,其中 a 、b 、c 三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕 O 点做半径为 R 的匀速圆周运动,三小球所在位置恰好将圆周等分。
小球 d 位于 O 点正上方 h 处,且在外力 F 作用下恰处于静止状态,已知 a 、b 、c 三小球的电荷量大小均为 q ,小球 d 的电荷量大小为 6q ,h =2R 。
重力加速度为 g ,静电力常量为 k 。
则( )A .小球 a 一定带正电B .小球 c 的加速度大小为2233kq mRC .小球 b 2R mRq kπD .外力 F 竖直向上,大小等于mg +226kq R【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .a 、b 、c 三小球所带电荷量相同,要使三个做匀速圆周运动,d 球与a 、b 、c 三小球一定是异种电荷,由于d 球的电性未知,所以a 球不一定带正电,故A 错误。
BC .设 db 连线与水平方向的夹角为α,则223cos 3R h α==+ 226sin 3R h α=+=对b 球,根据牛顿第二定律和向心力得:22222264cos 2cos302cos30()q q q k k mR ma h R R Tπα⋅-︒==+︒ 解得23RmRT q kπ=2233kq a mR= 则小球c 的加速度大小为233kq mR,故B 正确,C 错误。
D .对d 球,由平衡条件得2226263sin q q kq F k mg mg h R Rα⋅=+=++ 故D 正确。
故选BD 。
2.如图所示,一带电小球P 用绝缘轻质细线悬挂于O 点。
带电小球Q 与带电小球P 处于同一水平线上,小球P 平衡时细线与竖直方向成θ角(θ<45°)。
高中物理静电场及其应用静电场及其应用精选测试卷综合测试卷(word含答案)一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,一带电小球P用绝缘轻质细线悬挂于O点。
带电小球Q与带电小球P处于同一水平线上,小球P平衡时细线与竖直方向成θ角(θ<45°)。
现在同一竖直面内向右下方缓慢移动带电小球Q,使带电小球P能够保持在原位置不动,直到小球Q移动到小球P位置的正下方。
对于此过程,下列说法正确的是()A.小球P受到的库仑力先减小后增大B.小球P、Q间的距离越来越小C.轻质细线的拉力先减小后增大D.轻质细线的拉力一直在减小【答案】AD【解析】【分析】【详解】画出小球P的受力示意图,如图所示当小球P位置不动,Q缓慢向右下移动时,Q对P的库仑力先减小后增大,根据库仑定律可得,QP间的距离先增大后减小;轻质细线的拉力则一直在减小,当Q到达P的正下方时,轻质细线的拉力减小为零,故选AD。
2.如图所示,A、B两点有等量同种正点电荷,AB连线的中垂线上C、D两点关于AB对t 时刻,一带正电的点电荷从C点以初速度v0沿CD方向射入,点电荷只受电场称,0力。
则点电荷由C到D运动的v-t图象,以下可能正确的是A.B.C.D.【答案】BD【解析】【分析】【详解】由于AB是同种电荷,所以连线中点的场强为零,无穷远处场强也为零,其间有一点电场强度最大,所以粒子从C点向中点运动过程中,加速度可能一直减小,也可能先减小后增大,选项AC错误,BD正确。
故选BD。
3.如图所示,竖直绝缘墙上固定一带电小球A,将带电小球B用轻质绝缘丝线悬挂在A的正上方C处,图中AC=h。
当B静止在与竖直方向夹角θ=30°方向时,A对B的静电力为B 所受重力的0.5倍,则下列说法中正确的是(两球均可看作点电荷)()A.此时丝线长度为2 2LB.以后由于A漏电,B在竖直平面内缓慢运动,到θ=0°处A的电荷尚未漏完,在整个漏电过程中,丝线上拉力大小保持不变C.若保持悬点C位置不变,缓慢缩短丝线BC的长度,B球运动轨迹在最初阶段为圆弧D.若A对B的静电力为B所受重力的33倍,要使B球依然在θ=30°处静止,则丝线BC的长度应调整为3h或23h【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A.当A对B的静场力为B所受重力的0.5倍,B静止时丝线BC与竖直方向夹角θ=30°,处于平衡,根据几何关系可知此时AB与BC互相垂直,此时丝线长度为3h,选项A错误;B.而由三角形相似可知G F Th AB BC==则在整个漏电过程中,丝线上拉力T大小保持不变,选项B正确;C.以C点为原点,以CA方向为y轴,垂直CA方向向右为x轴建立坐标系,设B点坐标为(x,y),则由几何关系cos sinx hθθ=⋅tanxy θ=消掉θ角且整理可得2222(cos)x y h BC+==θ缓慢缩短丝线BC的长度,最初阶段BC的长度变化较小,B球运动轨迹在最初阶段为圆弧,选项C正确;D.若A对B的静电力为B所受重力的33倍,则B静止在与竖直方向夹角仍为θ=30°时,对B受力分析,G、F与T,将F与T合成,则有G FAC AB=解得3F AB h h G == 根据余弦定理可得 22232cos303h h BC BC h =+-⨯⨯︒() 解得 BC =33h 或233h 选项D 正确。
高中物理 静电场及其应用 静电场及其应用精选测试卷测试题(Word 版 含解析)一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,a 、b 、c 、d 四个质量均为 m 的带电小球恰好构成“三星拱月”之形,其中 a 、b 、c 三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕 O 点做半径为 R 的匀速圆周运动,三小球所在位置恰好将圆周等分。
小球 d 位于 O 点正上方 h 处,且在外力 F 作用下恰处于静止状态,已知 a 、b 、c 三小球的电荷量大小均为 q ,小球 d 的电荷量大小为 6q ,h =2R 。
重力加速度为 g ,静电力常量为 k 。
则( )A .小球 a 一定带正电B .小球 c 23kq C .小球 b 2R mRq kπD .外力 F 竖直向上,大小等于mg 226kq 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .a 、b 、c 三小球所带电荷量相同,要使三个做匀速圆周运动,d 球与a 、b 、c 三小球一定是异种电荷,由于d 球的电性未知,所以a 球不一定带正电,故A 错误。
BC .设 db 连线与水平方向的夹角为α,则223cos 3R h α==+ 226sin 3R h α=+=对b 球,根据牛顿第二定律和向心力得:22222264cos 2cos302cos30()q q q k k mR ma h R R Tπα⋅-︒==+︒ 解得23RmRT q kπ=2233kqamR=则小球c的加速度大小为233kqmR,故B正确,C错误。
D.对d球,由平衡条件得2226263sinq q kqF k mg mgh R Rα⋅=+=++故D正确。
故选BD。
2.如图所示,用两根等长的绝缘细线各悬挂质量分别m A和m B的小球,分别带q A和q B的正电荷,悬点为O,当小球由于静电力作用张开一角度时,A球悬线与竖直线夹角为α,B 球悬线与竖直线夹角为β,则()A.sinsinABmmβα=B.sinsinA BB Am qm qβα=C.sinsinABqqβα=D.两球接触后,再静止下来,两绝缘细线与竖直方向的夹角变为α'、β',有sin sinsin sinααββ'='【答案】AD【解析】【分析】【详解】AB.如下图,对两球受力分析,根据共点力平衡和几何关系的相似比,可得A m g OP F PA =库,B m g OPF PB=库 由于库仑力相等,联立可得A B m PBm PA= 由于sin cos OA PA αθ⋅=,sin cos OB PB βθ⋅=,代入上式可得sin sin A B m m βα= 所以A 正确、B 错误;C .根据以上分析,两球间的库仑力是作用力与反作用力,大小相等,与两个球带电量的多少无关,所以不能确定电荷的比例关系,C 错误;D .两球接触后,再静止下来,两绝缘细线与竖直方向的夹角变为α'、β',对小球A 、B 受力分析,根据上述的分析,同理,仍然有相同的关系,即sin sin A B m m βα'='联立可得sin sin sin sin ααββ'='D 正确。
一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,一带电小球P用绝缘轻质细线悬挂于O点。
带电小球Q与带电小球P处于同一水平线上,小球P平衡时细线与竖直方向成θ角(θ<45°)。
现在同一竖直面内向右下方缓慢移动带电小球Q,使带电小球P能够保持在原位置不动,直到小球Q移动到小球P位置的正下方。
对于此过程,下列说法正确的是()A.小球P受到的库仑力先减小后增大B.小球P、Q间的距离越来越小C.轻质细线的拉力先减小后增大D.轻质细线的拉力一直在减小【答案】AD【解析】【分析】【详解】画出小球P的受力示意图,如图所示当小球P位置不动,Q缓慢向右下移动时,Q对P的库仑力先减小后增大,根据库仑定律可得,QP间的距离先增大后减小;轻质细线的拉力则一直在减小,当Q到达P的正下方时,轻质细线的拉力减小为零,故选AD。
2.如图所示,带电量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底端C点,斜面上有A、B、D三点,A和C相距为L,B为AC中点,D为A、B的中点。
现将一带电小球从A 点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度恰好为零。
已知重力加速度为g,带电小球在A 点处的加速度大小为4g,静电力常量为k 。
则( )A .小球从A 到B 的过程中,速度最大的位置在D 点 B .小球运动到B 点时的加速度大小为2g C .BD 之间的电势差U BD 大于DA 之间的电势差U DA D .AB 之间的电势差U AB =kQ L【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .带电小球在A 点时,有2sin A Qqmg kma L θ-= 当小球速度最大时,加速度为零,有'2sin 0Qqmg θkL-= 联立上式解得'22L L =所以速度最大的位置不在中点D 位置,A 错误; B .带电小球在A 点时,有2sin A Qqmg kma Lθ-= 带电小球在B 点时,有2sin 2BQq k mg θma L -=() 联立上式解得2B g a =B 正确;C .根据正电荷的电场分布可知,B 点更靠近点电荷,所以BD 段的平均场强大小大于AD 段的平均场强,根据U Ed =可知,BD 之间的电势差U BD 大于DA 之间的电势差U DA ,C 正确;D .由A 点到B 点,根据动能定理得sin 02AB Lmg θqU ⋅+= 由2sin A Qqmg kma Lθ-=可得 214Qq mg k L= 联立上式解得AB kQU L=-D 错误。
高中物理 静电场及其应用精选测试卷检测题(WORD 版含答案)一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上,带电量为q A 的小球a 固定于圆心O 的正下方半圆上A 点;带电量为q ,质量为m 的小球b 静止于B 点,其中∠AOB =30°。
由于小球a 的电量发生变化,现发现小球b 沿容器内壁缓慢向上移动,最终静止于C 点(未标出),∠AOC =60°。
下列说法正确的是( )A .水平面对容器的摩擦力向左B .容器对小球b 的弹力始终与小球b 的重力大小相等C .出现上述变化时,小球a 的电荷量可能减小D .出现上述变化时,可能是因为小球a 的电荷量逐渐增大为32(23)A q【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .对整体进行受力分析,整体受到重力和水平面的支持力,两力平衡,水平方向不受力,所以水平面对容器的摩擦力为0,故A 错误;B .小球b 在向上缓慢运动的过程中,所受的外力的合力始终为0,如图所示小球的重力不变,容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心,无论小球a 对b 的力如何变化,由矢量三角形可知,容器对小球的弹力大小始终等于重力大小,故B 正确; C .若小球a 的电荷量减小,则小球a 和小球b 之间的力减小,小球b 会沿半圆向下运动,与题意矛盾,故C 错误;D .小球a 的电荷量未改变时,对b 受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形,此时静电力为22sin15Aqq mg kL ︒= a 、b 的距离为2sin15L R =︒当a 的电荷量改变后,静电力为2Aqq mg kL '='a 、b 之间的距离为L R '=由静电力122'q q F kL = 可得3223A A q q -=-'() 故D 正确。
故选BD 。
2.如图所示,竖直平面内固定一倾斜的光滑绝缘杆,轻质绝缘弹簧上端固定,下端系带正电的小球A ,球A 套在杆上,杆下端固定带正电的小球B 。
江西省上饶市横峰中学物理第十章 静电场中的能量精选测试卷专题练习一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优(难)1.如图所示,分别在M 、N 两点固定放置两个点电荷+Q 和-2Q ,以MN 连线的中点O 为圆心的圆周上有A 、B 、C 、D 四点,COD 与MN 垂直,规定无穷远处电势为零,下列说法正确的是( )A .A 点场强与B 点场强相等B .C 点场强与D 点场强相等C .O 点电势等于零D .C 点和D 点电势相等【答案】D【解析】【分析】【详解】A 、由于2Q >Q ,A 点处电场线比B 点处电场线疏,A 点场强小于B 点场强;故A 错误. B 、由于电场线关于MN 对称,C 、D 两点电场线疏密程度相同,则C 点场强等于D 点场强,但方向与两个电荷的连线不平行,故电场强度的方向不同,故电场强度大小相等,但方向不相同;故B 错误.C 、根据等量异种电荷的对称性可知过O 点的中垂线与电场线垂直,中垂线为等势线,O 点的电势为零,现在是不等量的异种电荷,过O 点中垂线不再是等势线,O 点电势不为零,由U E d =⋅可知左侧的平均场强小,电势降低的慢,则零电势点在O 点右侧;C 错误.D 、沿着电场线电势逐渐降低,结合电场分布的上下对称可知0C D ϕϕ=>;D 正确. 故选D .【点睛】本题考查判断电势、场强大小的能力,往往画出电场线,抓住电场线分布的特点进行判断.2.如图所示,真空中有一个边长为L 的正方体,正方体的两个顶点M 、N 处分别放置电荷量都为q 的正、负点电荷.图中的a 、b 、c 、d 是其他的四个顶点,k 为静电力常量.下列表述正确是( )A .a 、b 两点电场强度大小相等,方向不同B .a 点电势高于b 点电势C .把点电荷+Q 从c 移到d ,电势能增加D .同一个试探电荷从c 移到b 和从b 移到d ,电场力做功相同【答案】D【解析】A 、根据电场线分布知,a 、b 两点的电场强度大小相等,方向相同,则电场强度相同.故A 错误.B 、ab 两点处于等量异种电荷的垂直平分面上,该面是一等势面,所以a 、b 的电势相等.故B 错误.C 、根据等量异种电荷电场线的特点,因为沿着电场线方向电势逐渐降低,则c 点的电势大于d 点的电势.把点电荷+Q 从c 移到d ,电场力做正功,电势能减小,故C 错误.D 、因cb bd U U 可知同一电荷移动,电场力做功相等,则D 正确.故选D .【点睛】解决本题的关键知道等量异种电荷周围电场线的分布,知道垂直平分线为等势线,沿着电场线方向电势逐渐降低.3.空间某一静电场的电势φ在x 轴上的分布如图所示,图中曲线关于纵轴对称。
上饶市高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷检测题一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图,真空中x 轴上关于O 点对称的M 、N 两点分别固定两异种点电荷,其电荷量分别为1Q +、2Q -,且12Q Q >。
取无穷远处电势为零,则( )A .只有MN 区间的电场方向向右B .在N 点右侧附近存在电场强度为零的点C .在ON 之间存在电势为零的点D .MO 之间的电势差小于ON 之间的电势差 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .1Q +在N 点右侧产生的场强水平向右,2Q -在N 点右侧产生的场强水平向左,又因为12Q Q >,根据2QE kr=在N 点右侧附近存在电场强度为零的点,该点左右两侧场强方向相反,所以不仅只有MN 区间的电场方向向右,选项A 错误,B 正确;C .1Q +、2Q -为两异种点电荷,在ON 之间存在电势为零的点,选项C 正确;D .因为12Q Q >,MO 之间的电场强度大,所以MO 之间的电势差大于ON 之间的电势差,选项D 错误。
故选BC 。
2.如图所示,a 、b 、c 、d 四个质量均为 m 的带电小球恰好构成“三星拱月”之形,其中 a 、b 、c 三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕 O 点做半径为 R 的匀速圆周运动,三小球所在位置恰好将圆周等分。
小球 d 位于 O 点正上方 h 处,且在外力 F 作用下恰处于静止状态,已知 a 、b 、c 三小球的电荷量大小均为 q ,小球 d 的电荷量大小为 6q ,h =2R 。
重力加速度为 g ,静电力常量为 k 。
则( )A .小球 a 一定带正电B .小球 c 的加速度大小为2233kq mRC .小球 b 2R mRq kπD .外力 F 竖直向上,大小等于mg +22R【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .a 、b 、c 三小球所带电荷量相同,要使三个做匀速圆周运动,d 球与a 、b 、c 三小球一定是异种电荷,由于d 球的电性未知,所以a 球不一定带正电,故A 错误。
江西省横峰中学物理 静电场及其应用精选测试卷一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,内壁光滑的绝缘半圆容器静止于水平面上,带电量为q A 的小球a 固定于圆心O 的正下方半圆上A 点;带电量为q ,质量为m 的小球b 静止于B 点,其中∠AOB =30°。
由于小球a 的电量发生变化,现发现小球b 沿容器内壁缓慢向上移动,最终静止于C 点(未标出),∠AOC =60°。
下列说法正确的是( )A .水平面对容器的摩擦力向左B .容器对小球b 的弹力始终与小球b 的重力大小相等C .出现上述变化时,小球a 的电荷量可能减小D .出现上述变化时,可能是因为小球a 的电荷量逐渐增大为32(23)A q【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A .对整体进行受力分析,整体受到重力和水平面的支持力,两力平衡,水平方向不受力,所以水平面对容器的摩擦力为0,故A 错误;B .小球b 在向上缓慢运动的过程中,所受的外力的合力始终为0,如图所示小球的重力不变,容器对小球的弹力始终沿半径方向指向圆心,无论小球a 对b 的力如何变化,由矢量三角形可知,容器对小球的弹力大小始终等于重力大小,故B 正确; C .若小球a 的电荷量减小,则小球a 和小球b 之间的力减小,小球b 会沿半圆向下运动,与题意矛盾,故C 错误;D .小球a 的电荷量未改变时,对b 受力分析可得矢量三角形为顶角为30°的等腰三角形,此时静电力为22sin15Aqq mg kL ︒= a 、b 的距离为2sin15L R =︒当a 的电荷量改变后,静电力为2Aqq mg kL '='a 、b 之间的距离为L R '=由静电力122'q q F kL = 可得3223A A q q -=-'() 故D 正确。
故选BD 。
2.某老师用图示装置探究库仑力与电荷量的关系。
江西省上饶中学物理静电场及其应用专题试卷一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,y轴上固定有两个电荷量相等的带正电的点电荷,且关于坐标原点O对称。
某同学利用电场的叠加原理分析在两电荷连线的中垂线(x轴)上必定有两个场强最强的点A、'A,该同学在得到老师的肯定后又在此基础上作了下面的推论,你认为其中正确的是()A.若两个点电荷的位置不变,但电荷量加倍,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置B.如图(1),若保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置C.如图(2),若在yoz平面内固定一个均匀带正电圆环,圆环的圆心在原点O。
直径与(1)图两点电荷距离相等,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置D.如图(3),若在yoz平面内固定一个均匀带正电薄圆板,圆板的圆心在原点O,直径与(1)图两点电荷距离相等,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A.可以将每个点电荷(2q)看作放在同一位置的两个相同的点电荷(q),既然上下两个点电荷(q)的电场在x轴上场强最大的点仍然在A、A'两位置,两组点电荷叠加起来的合电场在x轴上场强最大的点当然还是在A、A'两位置,选项A正确;B.由对称性可知,保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置,选项B正确;C.由AB可知,在yOz平面内将两点电荷绕O点旋转到任意位置,或者将两点电荷电荷量任意增加同等倍数,在x轴上场强最大的点都在A、A'两位置,那么把带电圆环等分成一些小段,则关于O点对称的任意两小段的合电场在x轴上场强最大的点仍然还在A、A'两位置,所有这些小段对称叠加的结果,合电场在x轴上场强最大的点当然还在A、A'两位置,选项C正确;D.如同C选项,将薄圆板相对O点对称的分割成一些小块,除了最外一圈上关于O点对称的小段间距还是和原来一样外,靠内的对称小块间距都小于原来的值,这些对称小块的合电场在x轴上场强最大的点就不再在A、A'两位置,则整个圆板的合电场在x轴上场强最大的点当然也就不再在A、A'两位置,选项D错误。
江西省横峰中学必修3物理全册全单元精选试卷检测题一、必修第3册静电场及其应用解答题易错题培优(难)1.在如图所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ=37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平面平行.劲度系数k=5 N/m的轻弹簧一端固定在O点,一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连,弹簧处于原长,轻绳恰好拉直,DM垂直于斜面.水平面处于场强E=5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中.已知A、B的质量分别为m A=0.1 kg和m B=0.2 kg,B所带电荷量q=+4×10-6 C.设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,B电荷量不变.取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.(1)求B所受静摩擦力的大小;(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6 m/s2开始做匀加速直线运动.A 从M到N的过程中,B的电势能增加了ΔE p=0.06 J.已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数μ=0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率.【答案】(1)f=0.4N (2)2.1336W【解析】试题分析:(1)根据题意,静止时,对两物体受力分析如图所示:由平衡条件所得:对A有:m A gsin θ=F T①对B有:qE+f0=F T②代入数据得f0=0.4 N ③(2)根据题意,A到N点时,对两物体受力分析如图所示:由牛顿第二定律得:对A有:F+m A gsin θ-F′T-F k sin θ=m A a ④对B有:F′T-qE-f=m B a ⑤其中f=μm B g ⑥F k=kx ⑦由电场力做功与电势能的关系得ΔE p =qEd ⑧ 由几何关系得x =-⑨A 由M 到N ,由v -v =2ax 得A 运动到N 的速度v =⑩拉力F 在N 点的瞬时功率P =Fv ⑪ 由以上各式,代入数据P =0.528 W ⑫考点:受力平衡 、牛顿第二定律、能量转化与守恒定律、功率【名师点睛】静止时,两物体受力平衡,列方程求解.A 从M 到N 的过程中做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律,可列出力的关系方程.根据能量转化与守恒定律可列出电场力做功与电势能变化的关系方程.根据匀加速直线运动速度位移公式,求出运动到N 的速度,最后由功率公式求出功率.2.“顿牟掇芥”是两千多年前我国古人对摩擦起电现象的观察记录,经摩擦后带电的琥珀能吸起小物体,现用下述模型分析研究。
江西省上饶市第二中学物理静电场及其应用精选测试卷一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图所示,y轴上固定有两个电荷量相等的带正电的点电荷,且关于坐标原点O对称。
某同学利用电场的叠加原理分析在两电荷连线的中垂线(x轴)上必定有两个场强最强的点A、'A,该同学在得到老师的肯定后又在此基础上作了下面的推论,你认为其中正确的是()A.若两个点电荷的位置不变,但电荷量加倍,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置B.如图(1),若保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置C.如图(2),若在yoz平面内固定一个均匀带正电圆环,圆环的圆心在原点O。
直径与(1)图两点电荷距离相等,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置D.如图(3),若在yoz平面内固定一个均匀带正电薄圆板,圆板的圆心在原点O,直径与(1)图两点电荷距离相等,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A.可以将每个点电荷(2q)看作放在同一位置的两个相同的点电荷(q),既然上下两个点电荷(q)的电场在x轴上场强最大的点仍然在A、A'两位置,两组点电荷叠加起来的合电场在x轴上场强最大的点当然还是在A、A'两位置,选项A正确;B.由对称性可知,保持两个点电荷的距离不变、并绕原点O旋转90°后对称的固定在z轴上,则x轴上场强最大的点仍然在A、'A两位置,选项B正确;C.由AB可知,在yOz平面内将两点电荷绕O点旋转到任意位置,或者将两点电荷电荷量任意增加同等倍数,在x轴上场强最大的点都在A、A'两位置,那么把带电圆环等分成一些小段,则关于O点对称的任意两小段的合电场在x轴上场强最大的点仍然还在A、A'两位置,所有这些小段对称叠加的结果,合电场在x轴上场强最大的点当然还在A、A'两位置,选项C正确;D.如同C选项,将薄圆板相对O点对称的分割成一些小块,除了最外一圈上关于O点对称的小段间距还是和原来一样外,靠内的对称小块间距都小于原来的值,这些对称小块的合电场在x轴上场强最大的点就不再在A、A'两位置,则整个圆板的合电场在x轴上场强最大的点当然也就不再在A、A'两位置,选项D错误。
高中物理 静电场及其应用 静电场及其应用精选测试卷训练(Word 版 含解析)一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图,真空中x 轴上关于O 点对称的M 、N 两点分别固定两异种点电荷,其电荷量分别为1Q +、2Q -,且12Q Q >。
取无穷远处电势为零,则( )A .只有MN 区间的电场方向向右B .在N 点右侧附近存在电场强度为零的点C .在ON 之间存在电势为零的点D .MO 之间的电势差小于ON 之间的电势差 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .1Q +在N 点右侧产生的场强水平向右,2Q -在N 点右侧产生的场强水平向左,又因为12Q Q >,根据2QE kr=在N 点右侧附近存在电场强度为零的点,该点左右两侧场强方向相反,所以不仅只有MN 区间的电场方向向右,选项A 错误,B 正确;C .1Q +、2Q -为两异种点电荷,在ON 之间存在电势为零的点,选项C 正确;D .因为12Q Q >,MO 之间的电场强度大,所以MO 之间的电势差大于ON 之间的电势差,选项D 错误。
故选BC 。
2.真空中,在x 轴上的坐标原点O 和x =50cm 处分别固定点电荷A 、B ,在x =10cm 处由静止释放一正点电荷p ,点电荷p 只受电场力作用沿x 轴方向运动,其速度与在x 轴上的位置关系如图所示。
下列说法正确的是( )A .x =10cm 处的电势比x =20cm 处的电势高B .从x =10cm 到x =40cm 的过程中,点电荷p 的电势能一定先增大后减小C.点电荷A 、B 所带电荷量的绝对值之比为9:4D .从x =10cm 到x =40cm 的过程中,点电荷p 所受的电场力先增大后减小 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】A .点电荷p 从x =10cm 处运动到x =30cm 处,动能增大,电场力对点电荷做正功,则点电荷所受的电场力方向沿+x 轴方向,因此,从x =10cm 到x =30cm 范围内,电场方向沿+x 轴方向,所以,x =10cm 处的电势比x =20cm 处的电势高,故A 正确;B .点电荷p 在运动过程中,只有电场力做功,电势能和动能之和保持不变,点电荷的动能先增大后减小,则其电势能先减小后增大,故B 错误;C .从x =10cm 到x =30cm 范围内,点电荷p 所受的电场力沿+x 轴方向,从x =30cm 到x =50cm 范围内,点电荷p 所受的电场力沿-x 轴方向,所以,点电荷p 在x =30cm 处所受的电场力为零,则点电荷A 、B 对点电荷p 的静电力大小相等,方向相反,故有22A B A B Q q Q qkk r r 其中r A =30cm ,r B =20cm ,所以,Q A :Q B =9:4,故C 正确;D .点电荷x =30cm 处所受的电场力为零,由电场力公式F =qE 可知:x =30cm 处的电场强度为零,所以从x =10cm 到x =40cm 的过程中,点电荷p 所受的电场力一定先减小后增大,故D 错误。
江西省上饶市横峰中学物理 静电场及其应用精选测试卷专题练习一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.如图,真空中x 轴上关于O 点对称的M 、N 两点分别固定两异种点电荷,其电荷量分别为1Q +、2Q -,且12Q Q >。
取无穷远处电势为零,则( )A .只有MN 区间的电场方向向右B .在N 点右侧附近存在电场强度为零的点C .在ON 之间存在电势为零的点D .MO 之间的电势差小于ON 之间的电势差 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .1Q +在N 点右侧产生的场强水平向右,2Q -在N 点右侧产生的场强水平向左,又因为12Q Q >,根据2QE kr=在N 点右侧附近存在电场强度为零的点,该点左右两侧场强方向相反,所以不仅只有MN 区间的电场方向向右,选项A 错误,B 正确;C .1Q +、2Q -为两异种点电荷,在ON 之间存在电势为零的点,选项C 正确;D .因为12Q Q >,MO 之间的电场强度大,所以MO 之间的电势差大于ON 之间的电势差,选项D 错误。
故选BC 。
2.真空中,在x 轴上的坐标原点O 和x =50cm 处分别固定点电荷A 、B ,在x =10cm 处由静止释放一正点电荷p ,点电荷p 只受电场力作用沿x 轴方向运动,其速度与在x 轴上的位置关系如图所示。
下列说法正确的是( )A .x =10cm 处的电势比x =20cm 处的电势高B .从x =10cm 到x =40cm 的过程中,点电荷p 的电势能一定先增大后减小C .点电荷A 、B 所带电荷量的绝对值之比为9:4D .从x =10cm 到x =40cm 的过程中,点电荷p 所受的电场力先增大后减小 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】A .点电荷p 从x =10cm 处运动到x =30cm 处,动能增大,电场力对点电荷做正功,则点电荷所受的电场力方向沿+x 轴方向,因此,从x =10cm 到x =30cm 范围内,电场方向沿+x 轴方向,所以,x =10cm 处的电势比x =20cm 处的电势高,故A 正确;B .点电荷p 在运动过程中,只有电场力做功,电势能和动能之和保持不变,点电荷的动能先增大后减小,则其电势能先减小后增大,故B 错误;C .从x =10cm 到x =30cm 范围内,点电荷p 所受的电场力沿+x 轴方向,从x =30cm 到x =50cm 范围内,点电荷p 所受的电场力沿-x 轴方向,所以,点电荷p 在x =30cm 处所受的电场力为零,则点电荷A 、B 对点电荷p 的静电力大小相等,方向相反,故有22A B A B Q q Q qkk r r 其中r A =30cm ,r B =20cm ,所以,Q A :Q B =9:4,故C 正确;D .点电荷x =30cm 处所受的电场力为零,由电场力公式F =qE 可知:x =30cm 处的电场强度为零,所以从x =10cm 到x =40cm 的过程中,点电荷p 所受的电场力一定先减小后增大,故D 错误。
故选AC 。
3.如图所示,竖直绝缘墙上固定一带电小球A ,将带电小球B 用轻质绝缘丝线悬挂在A 的正上方C 处,图中AC =h 。
当B 静止在与竖直方向夹角θ=30°方向时,A 对B 的静电力为B 所受重力的0.5倍,则下列说法中正确的是(两球均可看作点电荷)( )A .此时丝线长度为22L B .以后由于A 漏电,B 在竖直平面内缓慢运动,到θ=0°处A 的电荷尚未漏完,在整个漏电过程中,丝线上拉力大小保持不变C .若保持悬点C 位置不变,缓慢缩短丝线BC 的长度,B 球运动轨迹在最初阶段为圆弧D.若A对B的静电力为B所受重力的33倍,要使B球依然在θ=30°处静止,则丝线BC的长度应调整为3h或23h【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A.当A对B的静场力为B所受重力的0.5倍,B静止时丝线BC与竖直方向夹角θ=30°,处于平衡,根据几何关系可知此时AB与BC互相垂直,此时丝线长度为3h,选项A错误;B.而由三角形相似可知G F Th AB BC==则在整个漏电过程中,丝线上拉力T大小保持不变,选项B正确;C.以C点为原点,以CA方向为y轴,垂直CA方向向右为x轴建立坐标系,设B点坐标为(x,y),则由几何关系cos sinx hθθ=⋅tanxy θ=消掉θ角且整理可得2222(cos)x y h BC+==θ缓慢缩短丝线BC的长度,最初阶段BC的长度变化较小,B球运动轨迹在最初阶段为圆弧,选项C正确;D.若A对B的静电力为B所受重力的33倍,则B静止在与竖直方向夹角仍为θ=30°时,对B受力分析,G、F与T,将F与T合成,则有G FAC AB=解得3F AB h h G == 根据余弦定理可得22232cos303h h BC BC h =+-⨯⨯︒() 解得BC =33h 或233h 选项D 正确。
故选BCD 。
4.某老师用图示装置探究库仑力与电荷量的关系。
A 、B 是可视为点电荷的两带电小球,用绝缘细线将A 悬挂,实验中在改变电荷量时,移动B 并保持A 、B 连线与细线垂直。
用Q 和q 表示A 、B 的电荷量,d 表示A 、B 间的距离,θ(θ不是很小)表示细线与竖直方向的夹角,x 表示A 偏离O 点的水平距离,实验中( )A .d 可以改变B .B 的位置在同一圆弧上C .x 与电荷量乘积Qq 成正比D .tan θ与A 、B 间库仑力成正比【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A .因实验要探究库仑力与电荷量的关系,故两电荷间距d 应保持不变,选项A 错误;B .因要保持A 、B 连线与细线垂直且A 、B 距离总保持d 不变,可知B 到O 点的距离不变,故B 的位置在同一圆弧上,选项B 正确;C .对A 球由平衡知识可知2sin qQ x kmg mg d Lθ== 可知x 与电荷量乘积Qq 成正比,选项C 正确; D .因为2tan=qQkd dL mgxθ=由于x变化,所以不能说tanθ与A、B间库仑力成正比,故D错误。
故选BC。
5.如图所示,带电小球a由绝缘细线PM和PN悬挂而处于静止状态,其中PM水平,地面上固定一绝缘且内壁光滑的圆弧细管道GH,圆心P与a球位置重合,管道底端H与水平地面相切,一质量为m可视为质点的带电小球b从G端口由静止释放,当小球b运动到H端时对管道壁恰好无弹力,重力加速度为g。
在小球b由G滑到H过程中,下列说法中正确的是()A.小球b机械能保持不变B.小球b所受库仑力大小始终为2mgC.细线PM的拉力先增大后减小D.小球b加速度大小一直变大【答案】ACD【解析】【详解】A.小球b所受库仑力和管道的弹力始终与速度垂直,即只有重力做功,所以小球b机械能守恒,故A正确;B.小球b机械能守恒,从G滑到H过程中,有:212mgR mv=H处有:2-库mF mg=Rv则有:F库=3mg故B错误;C.设PN与竖直方向成α角,对球a受力分析,将其分解:竖直方向上有:F PN cos α=mg+F库sin θ水平方向上有:F 库cos θ+F PN sin α=F PM 。
解得:(3)PM mgcos F mgtan cos θααα-=+下滑时θ从0增大90°,细线PM 的拉力先增大后减小,故C 正确;D .设b 与a 的连线与水平方向成θ角,则有:任意位置加速度为向心加速度和切向加速度合成,即为:()2222212()5322v cos a a a gcos g R θθ-=+=+=可知小球的加速度一直变大,故D 正确。
故选ACD 。
6.在电场强度为E 的匀强电场中固定放置两个小球1和2,它们的质量相等,电荷量分别为1q 和2q (12q q ≠).球1和球2的连线平行于电场线,如图所示.现同时放开球1和球2,于是它们开始在电场力的作用下运动.如果球1和球2之间的距离可以取任意有限值,则两球刚被放开时,它们的加速度可能是( ).A .大小不等,方向相同B .大小不等,方向相反C .大小相等,方向相同D .大小相等,方向相反【答案】ABC 【解析】 【详解】AC .当两球的电性相同时,假定都带正电,则两球的加速度分别为:12121kq q Eq l a m +=12222kq q Eq l a m-=由于l 可任意取值,故当12kq E l >时,加速度1a 、2a 方向都是向右,且1a 、2a 的大小可相等,也可不相等,故AC 正确;B .再分析1a 和2a 的表达式可知,当12kqE l<时,1a 和2a 方向相反,大小则一定不相等,故B 正确;D .将小球1和小球2视作为一个整体,由于12q q ≠,可判断它们在匀强电场中受到的电场力必然是不为零的。
由牛顿第二定律可知,它们的合加速度也必然是不为零的,即不可能出现两者的加速度大小相等、方向相反的情况,故D错误。
故选ABC.7.如图,质量分别为m A和m B的两小球带有同种电荷,电荷量分别为q A和q B,用绝缘细线悬挂在天花板上。
平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为θ1与θ2(θ1>θ2)。
两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别为v A和v B,最大动能分别为E k A和E k B。
则()A.m A一定大于m BB.q A一定小于q BC.v A一定大于v BD.E k A一定大于E k B【答案】CD【解析】【详解】A.对小球A受力分析,受重力、静电力、拉力,如图所示:根据平衡条件,有:1tanAFm gθ=故:1tanAFmgθ=⋅同理,有:2tanBFmgθ=⋅由于θ1>θ2,故m A<m B,故A错误;B.两球间的库仑力是作用力与反作用力,一定相等,与两个球是否带电量相等无关,故B错误;C .设悬点到AB 的竖直高度为h,则摆球A 到最低点时下降的高度:1111(1)cos cos h h h h θθ∆=-=- 小球摆动过程机械能守恒,有212A A A A m g h m v ∆=解得:2A A v g h =⋅∆由于θ1>θ2,A 球摆到最低点过程,下降的高度△h A >△h B ,故A 球的速度较大,故C 正确;D .小球摆动过程机械能守恒,有mg △h =E K故(1cos )(1cos )tan k FLE mg h mgL θθθ=∆=-=- 其中L cos θ相同,根据数学中的半角公式,得到:1cos (1cos )cos ()cos tan tan sin 2k FL E FL FL θθθθθθθ-=-==⋅ 其中FL cos θ相同,故θ越大,动能越大,故E kA 一定大于E kB ,故D 正确。