人教版高中物理 静电场及其应用精选试卷易错题(Word版 含答案)
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高中物理 静电场及其应用精选测试卷易错题(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,竖直平面内有半径为R 的半圆形光滑绝缘轨道ABC ,A 、C 两点为轨道的最高点,B 点为最低点,圆心处固定一电荷量为+q 1的点电荷.将另一质量为m 、电荷量为+q 2的带电小球从轨道A 处无初速度释放,已知重力加速度为g ,则()A .小球运动到B 2gR B .小球运动到B 点时的加速度大小为3gC .小球从A 点运动到B 点过程中电势能减少mgRD .小球运动到B 点时对轨道的压力大小为3mg +k 122q q R 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A.带电小球q 2在半圆光滑轨道上运动时,库仑力不做功,故机械能守恒,则:212B mgR mv =解得:2B v gR 故A 正确;B.小球运动到B 点时的加速度大小为:22v a g R==故B 错误;C.小球从A 点运动到B 点过程中库仑力不做功,电势能不变,故C 错误;D.小球到达B 点时,受到重力mg 、库仑力F 和支持力F N ,由圆周运动和牛顿第二定律得:2122BN q q v F mg k m R R--=解得:1223N q q F mg kR=+ 根据牛顿第三定律,小球在B 点时对轨道的压力为:1223q qmgkR+方向竖直向下,故D正确.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。
高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷检测题(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,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,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 。
现将球A 从弹簧原长位置由静止释放,运动距离x 0到达最低点,此时未与球B 相碰。
高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷(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 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°)。
高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷训练(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.如图所示,在圆心为O 、半径为R 的圆周上等间距分布着三个电荷量均为q 的点电荷a 、b 、c ,其中a 、b 带正电,c 带负电。
已知静电力常量为k ,下列说法正确的是( )A .a 受到的库仑力大小为2233kq RB .c 受到的库仑力大小为2233kqRC .a 、b 在O 3kq,方向由O 指向c D .a 、b 、c 在O 点产生的场强为22kqR,方向由O 指向c 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】AB .根据几何关系得ab 间、bc 间、ac 间的距离3r R =根据库仑力的公式得a 、b 、c 间的库仑力大小22223q q F k k r R==a 受到的两个力夹角为120︒,所以a 受到的库仑力为223a q F F k R==c 受到的两个力夹角为60︒,所以c 受到的库仑力为233c kq F F == 选项A 错误,B 正确;C .a 、b 在O 点产生的场强大小相等,根据电场强度定义有02q E kR = a 、b 带正电,故a 在O 点产生的场强方向是由a 指向O ,b 在O 点产生的场强方向是由b 指向O ,由矢量合成得a 、b 在O 点产生的场强大小2q E k R=方向由O →c ,选项C 错误;D .同理c 在O 点产生的场强大小为02qE k R=方向由O →c运用矢量合成法则得a 、b 、c 在O 点产生的场强22qE k R'=方向O →c 。
选项D 正确。
故选BD 。
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。
人教版高中物理第十章 静电场中的能量精选试卷易错题(Word 版 含答案)一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优(难)1.在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板,板长为l ,两板间距离为d ,在两极板间加一交变电压如图乙,质量为m ,电荷量为e 的电子以速度v 0 (v 0接近光速的1/20)从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间.若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计,不考虑电子间的相互作用和相对论效应,则( )A .当U m <222md v el 时,所有电子都能从极板的右端射出 B .当U m >222md v el 时,将没有电子能从极板的右端射出C .当2222m md v U el =时,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1:2D .当2222m md v U el=时,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为12【答案】A 【解析】A 、B 、当由电子恰好飞出极板时有:l =v 0t ,2122d at =,m eU a md=由此求出:222m md v U el =,当电压大于该最大值时电子不能飞出,故A 正确,B 错误;C 、当2222m md v U el =,一个周期内有12的时间电压低于临界电压222md v el ,因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1:1,故C 错误,D 、若2222m md v U el=,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为21121=-,则D 选项错误.故选A . 【点睛】该题考查了带电粒子的类平抛运动,和平抛运动具有相同规律,因此熟练掌握平抛运动规律是解决这类问题的关键.2.如图所示,两个可视为点电荷的带正电小球A 和B ,A 球系在一根不可伸长的绝缘细线一端,绕过定滑轮,在细绳的另一端施加拉力F ,B 球固定在绝缘座上,位于定滑轮的正下方。
高中物理静电场及其应用静电场及其应用精选测试卷练习(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,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.电荷量相等的两点电荷在空间形成的电场有对称美.如图所示,真空中固定两个等量异种点电荷A、B,AB连线中点为O.在A、B所形成的电场中,以O点为圆心半径为R的圆面垂直AB连线,以O为几何中心的边长为2R的正方形平面垂直圆面且与AB连线共面,两个平面边线交点分别为e、f,则下列说法正确的是( )A.在a、b、c、d、e、f六点中找不到任何两个场强和电势均相同的点B.将一电荷由e点沿圆弧egf移到f点电场力始终不做功C.将一电荷由a点移到圆面内任意一点时电势能的变化量相同D.沿线段eOf移动的电荷,它所受的电场力先减小后增大【答案】BC【解析】图中圆面是一个等势面,e、f的电势相等,根据电场线分布的对称性可知e、f的场强相同,故A错误.图中圆弧egf是一条等势线,其上任意两点的电势差都为零,根据公式W=qU可知:将一正电荷由e点沿圆弧egf移到f点电场力不做功,故B正确.a点与圆面内任意一点时的电势差相等,根据公式W=qU可知:将一电荷由a点移到圆面内任意一点时,电场力做功相同,则电势能的变化量相同.故C正确.沿线段eof移动的电荷,电场强度先增大后减小,则电场力先增大后减小,故D错误.故选BC.【点睛】等量异种电荷连线的垂直面是一个等势面,其电场线分布具有对称性.电荷在同一等势面上移动时,电场力不做功.根据电场力做功W=qU分析电场力做功情况.根据电场线的疏密分析电场强度的大小,从而电场力的变化.3.如图所示,在竖直放置的半径为R的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,已知重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.小球在B2gRB.小球在B2gRC.固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为3mg/qD.小球不能到达C点(C点和A在一条水平线上)【答案】AC【解析】试题分析:由A 到B ,由动能定理得:0102mgr mv =-,解得2v gr =,A 正确,B 错误,在B 点,对小球由牛顿第二定律得:2qE mg v m r-=,将B 点的速度带入可得3mgE q=,C 正确,从A 到C 点过程中电场力做功为零,所以小球能到达C 点,D 错误, 考点:动能定理和牛顿定律综合的问题点评:小球沿细管滑到最低点B 时,对管壁恰好无压力.并不是电场力等于重力,而是电场力与重力提供向心力去做圆周运动.当是点电荷的电场时,由于电场力与支持力均于速度方向垂直,所以只有重力做功.4.如图所示,粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC 放置在水平面上,角CAB = 30°,斜面内部O 点(与斜面无任何连接)固定有一正点电荷,一带负电的小物体(可视为质点)可以分别静止在M 、N 点和MN 的中点P 上,OM =ON , OM //AB 则下列判断正确的是( )A .小物体静止在三处静止时所受力个数一定都是4个.B .小物体静止在P 点时受到的摩擦力最大C .小物体静止在P 点时受到的支持力最大,静止在M ,N 点时受到的支持力相等D .当小物体静止在M 点时,地面给斜面的摩擦力水平向左 【答案】CD 【解析】 【详解】对小物体分别在三处静止时所受力分析如图:A.结合平衡条件,由图,小物体在P 、N 两点时一定受四个力的作用,故A 错误;B.小物体静止在P 点时,摩擦力f =mg sin30°静止在N 点时sin30cos30f mg F '=︒+'︒静止在M 点时sin30cos30f mg F "=︒-'︒可见静止在N点时所受摩擦力最大,故B错误;C.小物体静止在P点时,设库仑力为F,受到的支持力N=mg cos30°+F在M、N点时:cos30sin30N mg F'=︒+'︒由库仑定律知F F>',故N N>',即小物体静止在P点时受到的支持力最大,静止在M、N点时受到的支持力相等,故C正确;D.以小物体和斜面整体为研究对象,当小物体静止在M点时,斜面内部O点正电荷对其库仑力斜向右,即有向右的分力,则斜面有向右运动的趋势,受水平向左的摩擦力,故D正确。
高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷易错题(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,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,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【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'2L 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 L θ-= 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 L θ-=可得 214Qq mg k L= 联立上式解得AB kQU L=-D 错误。
静电场及其应用精选试卷易错题(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,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 L θ-=可得 214Qq mg k L= 联立上式解得AB kQU L=-D 错误。
故选BC 。
2.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°。
静电场及其应用精选试卷试卷(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,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,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22sin15A qq mg kL︒= a 、b 的距离为2sin15L R =︒当a 的电荷量改变后,静电力为2A qq 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。
高中物理必修第3册静电场及其应用试卷易错题(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.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 BA BQ q Q qk kr 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。
2.质量分别为Am和Bm的两小球带有同种电荷,电荷量分别为Aq和Bq,用绝缘细线悬挂在天花板上。
人教版高中物理 静电场及其应用精选试卷检测题(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,空间有竖直方向的匀强电场,一带正电的小球质量为m ,在竖直平面内沿与水平方向成30º角的虚线以速度v 0斜向上做匀速运动.当小球经过O 点时突然将电场方向旋转一定的角度,电场强度大小不变,小球仍沿虚线方向做直线运动,选O 点电势为零,重力加速度为g ,则A .原电场方向竖直向下B .改变后的电场方向垂直于ONC .电场方向改变后,小球的加速度大小为gD .电场方向改变后,小球的最大电势能为204mv【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】开始时,小球沿虚线做匀速运动,可知小球受向下的重力和向上的电场力平衡Eq=mg ,小球带正电,则电场竖直向上,选项A 错误;改变电场方向后,小球仍沿虚线做直线运动,可知电场力与重力的合力沿着NO 方向,因Eq=mg ,可知电场力与重力关于ON 对称,电场方向与NO 成600,选项B 错误;电场方向改变后,电场力与重力夹角为1200,故合力大小为mg ,小球的加速度大小为g ,选项C 正确;电场方向改变后,小球能沿ON 运动的距离为202m v x g = ,则克服电场力做功为:220011cos 60224m v W Eq x mg mv g ==⨯= ,故小球的电势能最大值为2014mv ,选项D 正确;故选CD.2.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 LB.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3倍,要使B球依然在θ=30°处静止,则丝线BC的长度应调整为33h或233h【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32h,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 sin x h θθ=⋅tan xyθ=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 F AC AB= 解得3F AB h h G == 根据余弦定理可得22232cos30h h BC BC h =+-⨯⨯︒() 解得BC =33h 或233h 选项D 正确。
高中物理必修第3册 静电场及其应用测试卷易错题(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.电荷量相等的两点电荷在空间形成的电场有对称美.如图所示,真空中固定两个等量异种点电荷A 、B ,AB 连线中点为O.在A 、B 所形成的电场中,以O 点为圆心半径为R 的圆面垂直AB 连线,以O 为几何中心的边长为2R 的正方形平面垂直圆面且与AB 连线共面,两个平面边线交点分别为e 、f ,则下列说法正确的是( )A .在a 、b 、c 、d 、e 、f 六点中找不到任何两个场强和电势均相同的点B .将一电荷由e 点沿圆弧egf 移到f 点电场力始终不做功C .将一电荷由a 点移到圆面内任意一点时电势能的变化量相同D .沿线段eOf 移动的电荷,它所受的电场力先减小后增大 【答案】BC 【解析】图中圆面是一个等势面,e 、f 的电势相等,根据电场线分布的对称性可知e 、f 的场强相同,故A 错误.图中圆弧egf 是一条等势线,其上任意两点的电势差都为零,根据公式W=qU 可知:将一正电荷由e 点沿圆弧egf 移到f 点电场力不做功,故B 正确.a 点与圆面内任意一点时的电势差相等,根据公式W=qU 可知:将一电荷由a 点移到圆面内任意一点时,电场力做功相同,则电势能的变化量相同.故C 正确.沿线段eof 移动的电荷,电场强度 先增大后减小,则电场力先增大后减小,故D 错误.故选BC .【点睛】等量异种电荷连线的垂直面是一个等势面,其电场线分布具有对称性.电荷在同一等势面上移动时,电场力不做功.根据电场力做功W=qU 分析电场力做功情况.根据电场线的疏密分析电场强度的大小,从而电场力的变化.3.如图所示,空间有竖直方向的匀强电场,一带正电的小球质量为m ,在竖直平面内沿与水平方向成30º角的虚线以速度v 0斜向上做匀速运动.当小球经过O 点时突然将电场方向旋转一定的角度,电场强度大小不变,小球仍沿虚线方向做直线运动,选O 点电势为零,重力加速度为g ,则A .原电场方向竖直向下B .改变后的电场方向垂直于ONC .电场方向改变后,小球的加速度大小为gD .电场方向改变后,小球的最大电势能为204mv【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】开始时,小球沿虚线做匀速运动,可知小球受向下的重力和向上的电场力平衡Eq=mg ,小球带正电,则电场竖直向上,选项A 错误;改变电场方向后,小球仍沿虚线做直线运动,可知电场力与重力的合力沿着NO 方向,因Eq=mg ,可知电场力与重力关于ON 对称,电场方向与NO 成600,选项B 错误;电场方向改变后,电场力与重力夹角为1200,故合力大小为mg ,小球的加速度大小为g ,选项C 正确;电场方向改变后,小球能沿ON 运动的距离为202m v x g = ,则克服电场力做功为:220011cos 60224m v W Eq x mg mv g ==⨯= ,故小球的电势能最大值为2014mv ,选项D 正确;故选CD.4.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。
2023人教版带答案高中物理必修三第九章静电场及其应用微公式版重点易错题单选题1、如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,在外力作用下,斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体与斜面体始终相对静止。
则下列说法中正确的是()A.物体所受支持力一定做正功B.物体所受摩擦力一定做正功C.物体所受摩擦力一定不做功D.物体所受摩擦力一定做负功答案:AA.由功的定义式W=Flcosθ可知,物体所受支持力方向垂直斜面向上,与位移方向的夹角小于90°,支持力一定做正功,故A正确;BCD.摩擦力的方向不确定,当摩擦力F f沿斜面向上,摩擦力做负功;当摩擦力F f沿斜面向下,摩擦力做正功;当摩擦力不存在,不做功,故BCD错误。
故选A。
2、在地球表面将甲小球从某一高度处由静止释放,在某行星表面将乙小球也从该高度处由静止释放,小球下落过程中动能E k随时间平方t2的变化关系如图所示。
已知乙球质量为甲球的2倍,该行星可视为半径为R的均匀球体,地球表面重力加速度为g,引力常量为G,则()A.乙球质量为2bg2a B.该行星表面的重力加速度为√22gC.该行星的质量为gR22G D.该行星的第一宇宙速度为√gR2答案:CA.小球在地球表面下落过程中任一时刻的速度大小为v=gt 小球的动能为E k=12mg2t2由图可知b a =12mg2解得甲球质量为m=2b g2a则乙球质量为m乙=4b g2a故A错误;B.同理在行星表面有b 2a =12×2mg′2解得g ′=12g故B 错误;C .设该行星的质量为M ′,则有2mg ′=GM ′⋅2mR 2解得M ′=gR 22G故C 正确; D .由mg ′=m v 2R得v =√g ′R可得该行星的第一宇宙速度为v =√gR 2故D 错误。
故选C 。
3、如图中a 、b 所示,是一辆质量m =6×103kg 的公共汽车在t =0和t =4s 末两个时刻的两张照片。
高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷易错题(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,竖直平面内有半径为R 的半圆形光滑绝缘轨道ABC ,A 、C 两点为轨道的最高点,B 点为最低点,圆心处固定一电荷量为+q 1的点电荷.将另一质量为m 、电荷量为+q 2的带电小球从轨道A 处无初速度释放,已知重力加速度为g ,则()A .小球运动到B 2gR B .小球运动到B 点时的加速度大小为3gC .小球从A 点运动到B 点过程中电势能减少mgRD .小球运动到B 点时对轨道的压力大小为3mg +k 122q q R 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A.带电小球q 2在半圆光滑轨道上运动时,库仑力不做功,故机械能守恒,则:212B mgR mv =解得:2B v gR 故A 正确;B.小球运动到B 点时的加速度大小为:22v a g R==故B 错误;C.小球从A 点运动到B 点过程中库仑力不做功,电势能不变,故C 错误;D.小球到达B 点时,受到重力mg 、库仑力F 和支持力F N ,由圆周运动和牛顿第二定律得:2122BN q q v F mg k m R R--=解得:1223N q q F mg kR=+ 根据牛顿第三定律,小球在B 点时对轨道的压力为:1223q q mg kR + 方向竖直向下,故D 正确.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 L θ-= 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 L θ-=可得 214Qq mg k L= 联立上式解得AB kQU L=-D 错误。
高中物理必修三第九章静电场及其应用重点易错题单选题1、下列关于电场的说法中正确的是()A.电荷周围有的地方存在电场,有的地方没有电场B.电场只能存在于真空中,不可能存在于物体中C.电场看不见、摸不着,因此电场不是物质D.电荷间的作用是通过电场传递的答案:D电荷的周围空间的任何地方都存在电场,电场是一种看不见,摸不着的特殊物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西,在真空中、物体中都能存在。
电场的基本性质是对处于其中的电荷有力的作用,电荷间的作用是通过电场传递的。
故选D。
2、小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。
如图所示,小明使验电器带了负电荷,经过一段时间后,他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。
关于此问题,他跟学习小组讨论后形成了下列观点,你认为正确的是()A.小球上原有的负电荷逐渐消失了B.在此现象中,正电荷从金属球转移到金属箔中,中和了负电荷C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D.该现象是由于电子的转移引起的,不再遵循电荷守恒定律答案:C带负电的验电器在潮湿的空气中,经过一段时间后,小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过程中仍然守恒,故C正确,ABD错误。
故选C。
3、下面关于物理学史的说法正确的是()A.卡文迪许利用扭秤实验得出万有引力与距离平方成反比的规律B.开普勒通过观测天体运动,积累下大量的数据,总结出行星运动三大定律C.牛顿若能得到月球的具体运动数据,就能通过“地月检验”测算出地球的质量D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律答案:DA.卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量,故A错误;B.开普勒通过研究第谷的行星观测数据,总结出行星运动三大定律,故B错误;C.牛顿若能得到月球的具体运动数据,可以通过“地月检验”测算月球运动的向心加速度,但由于在当时他不测算出地球的质量,故C错误;知道引力常量的值,所以无法根据公式a=GMr2D.库仑发现了点电荷间的相互作用规律,即库仑定律,故D正确。
人教版高中物理 静电场及其应用精选试卷测试题(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,在圆心为O 、半径为R 的圆周上等间距分布着三个电荷量均为q 的点电荷a 、b 、c ,其中a 、b 带正电,c 带负电。
已知静电力常量为k ,下列说法正确的是( )A .a 受到的库仑力大小为2233kq RB .c 受到的库仑力大小为2233kqRC .a 、b 在O 3kq,方向由O 指向c D .a 、b 、c 在O 点产生的场强为22kqR,方向由O 指向c 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】AB .根据几何关系得ab 间、bc 间、ac 间的距离3r R =根据库仑力的公式得a 、b 、c 间的库仑力大小22223q q F k k r R==a 受到的两个力夹角为120︒,所以a 受到的库仑力为223a q F F k R==c 受到的两个力夹角为60︒,所以c 受到的库仑力为233c kq F F == 选项A 错误,B 正确;C .a 、b 在O 点产生的场强大小相等,根据电场强度定义有02q E kR = a 、b 带正电,故a 在O 点产生的场强方向是由a 指向O ,b 在O 点产生的场强方向是由b 指向O ,由矢量合成得a 、b 在O 点产生的场强大小2q E k R=方向由O →c ,选项C 错误;D .同理c 在O 点产生的场强大小为02qE k R=方向由O →c运用矢量合成法则得a 、b 、c 在O 点产生的场强22qE k R'=方向O →c 。
选项D 正确。
故选BD 。
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 。
高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷检测题(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,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°)。
人教版高中物理静电场及其应用精选试卷(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,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,竖直平面内有半径为R的半圆形光滑绝缘轨道ABC,A、C两点为轨道的最高点,B点为最低点,圆心处固定一电荷量为+q1的点电荷.将另一质量为m、电荷量为+q2的带电小球从轨道A处无初速度释放,已知重力加速度为g,则()A .小球运动到B 2gR B .小球运动到B 点时的加速度大小为3gC .小球从A 点运动到B 点过程中电势能减少mgRD .小球运动到B 点时对轨道的压力大小为3mg +k 122q q R 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A.带电小球q 2在半圆光滑轨道上运动时,库仑力不做功,故机械能守恒,则:212B mgR mv =解得:2B v gR 故A 正确;B.小球运动到B 点时的加速度大小为:22v a g R==故B 错误;C.小球从A 点运动到B 点过程中库仑力不做功,电势能不变,故C 错误;D.小球到达B 点时,受到重力mg 、库仑力F 和支持力F N ,由圆周运动和牛顿第二定律得:2122BN q q v F mg k m R R--=解得:1223N q q F mg kR =+ 根据牛顿第三定律,小球在B 点时对轨道的压力为:1223q q mg kR + 方向竖直向下,故D 正确.3.如图所示,粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC 放置在水平面上,角CAB = 30°,斜面内部O 点(与斜面无任何连接)固定有一正点电荷,一带负电的小物体(可视为质点)可以分别静止在M 、N 点和MN 的中点P 上,OM =ON , OM //AB 则下列判断正确的是( )A .小物体静止在三处静止时所受力个数一定都是4个.B .小物体静止在P 点时受到的摩擦力最大C .小物体静止在P 点时受到的支持力最大,静止在M ,N 点时受到的支持力相等D .当小物体静止在M 点时,地面给斜面的摩擦力水平向左 【答案】CD 【解析】 【详解】对小物体分别在三处静止时所受力分析如图:A.结合平衡条件,由图,小物体在P 、N 两点时一定受四个力的作用,故A 错误;B.小物体静止在P 点时,摩擦力f =mg sin30°静止在N 点时sin30cos30f mg F '=︒+'︒静止在M 点时sin30cos30f mg F "=︒-'︒可见静止在N 点时所受摩擦力最大,故B 错误;C.小物体静止在P 点时,设库仑力为F ,受到的支持力N =mg cos30°+F在M 、N 点时:cos30sin30N mg F '=︒+'︒由库仑定律知F F >',故N N >',即小物体静止在P 点时受到的支持力最大,静止在M 、N 点时受到的支持力相等,故C 正确;D.以小物体和斜面整体为研究对象,当小物体静止在M 点时,斜面内部O 点正电荷对其库仑力斜向右,即有向右的分力,则斜面有向右运动的趋势,受水平向左的摩擦力,故D 正确。
高中物理必修第3册 静电场及其应用试卷易错题(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,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 +2226kq 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。
人教版高中物理 静电场及其应用精选试卷易错题(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,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 L θ-=可得 214Qq mg k L= 联立上式解得AB kQU L=-D 错误。
故选BC 。
2.质量分别为A m 和B m 的两小球带有同种电荷,电荷量分别为A q 和B q ,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1θ与()212θθθ>。
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A v 和B v ,最大动能分别为kA E 和kB E 。
则( )A .A m 一定大于B m B .A q 一定小于B qC .A v 一定大于B vD .kAE 一定大于kB E【答案】CD 【解析】 【分析】 【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1A tan F m gθ=故A 1tan Fm g θ=⋅同理,有B 2tan Fm g θ=⋅由于12θθ>,故A B m m <,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111(1)cos cos h h h h θθ∆=-=- 小球摆动过程机械能守恒,有212mg h mv ∆=解得2v g h =⋅∆由于12θθ>,A 球摆到最低点过程,下降的高度A B h h ∆>∆,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k mg h E ∆=故k (1cos )(1cos )tan FLE mg h mgL θθθ=∆=-=- 其中cos L θ相同,根据数学中的半角公式,得到k 1cos (1cos )cos ()cos tan tan sin 2FL E FL FL θθθθθθθ-=-==⋅ 其中cos FL θ相同,故θ越大,动能越大,故kA E 一定大于kB E ,故D 正确。
故选CD 。
3.如图所示,两个带电小球A 、B 分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上,且在同一竖直平面内,用水平向左的推力F 作用于B 球,两球在图示位置静止,现将B 球沿斜面向下移动一小段距离,发现A 球随之向上移动少许,两球在新位置重新平衡,重新平衡后与移动前相比,下列说法正确的是( )A .推力F 变小B .斜面对B 的弹力不变C .墙面对A 的弹力不变D .两球之间的距离减小【答案】AB 【解析】 【详解】CD .先对小球A 受力分析,受重力、支持力、静电力,如图所示:根据共点力平衡条件,有:mgF cos =库α,N F mgtan =α 由于α减小,可知墙面对A 的弹力变小,库仑力减小,故两球间距增加,选项CD 错误; AB .对AB 整体受力分析,受重力、斜面支持力N 、墙壁支持力F N 、推力F ,如图所示:根据共点力平衡条件,有NNsin F FNcos m M g+==+()ββ解得()F mgtan m M gtanM m gNcos=-++=()αββ由于α减小,β不变,所以推力F减小,斜面对B的弹力N不变,选项AB正确。
故选AB。
4.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 。
5.有固定绝缘光滑挡板如图所示,A 、B 为带电小球(可以近似看成点电荷),当用水平向左的力F 作用于B 时,A 、B 均处于静止状态.现若稍改变F 的大小,使B 向左移动一段小距离(不与挡板接触),当A 、B 重新处于平衡状态时与之前相比( )A .A 、B 间距离变小 B .水平推力力F 减小C .系统重力势能增加D .系统的电势能将减小 【答案】BCD 【解析】 【详解】A .对A 受力分析,如图;由于可知,当B 向左移动一段小距离时,斜面对A 的支持力减小,库仑力减小,根据库仑定律可知,AB 间距离变大,选项A 错误;B.对AB 整体,力F等于斜面对A的支持力N的水平分量,因为N减小,可知F减小,选项B正确;C.因为AB距离增加,则竖直距离变大,则系统重力势能增加,选项C正确;D.因为AB距离增加,电场力做正功,则电势能减小,选项D正确;故选BCD.6.如图所示,竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘,两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面上,且处于同一竖直平面内,若用图示方向的水平推力F作用于小球B,则两球静止于图示位置,如果将小球B向左推动少许,待两球重新达到平衡时,则两个小球的受力情况与原来相比()A.竖直墙面对小球A的弹力减小B.地面对小球B的弹力一定不变C.推力F将增大D.两个小球之间的距离增大【答案】ABD【解析】【分析】【详解】整体法可知地面对小球B的弹力一定不变,B正确;假设A球不动,由于A、B两球间距变小,库仑力增大,A球上升,库仑力与竖直方向夹角变小,而其竖直分量不变,故库仑力变小A、B两球间距变大,D正确;但水平分量减小,竖直墙面对小球A的弹力减小,推力F将减小,故A正确,C错误。
故选ABD。
7.如图所示,轻质弹簧一端系在墙上,另一端系在三根长度相同的轻绳上,轻绳的下端各系质量与电荷量均相同的带正电小球,且三个小球均处于静止状态,已知重力加速度为g 。
四种情形下每个小球受到的电场力大小与轻绳长度、小球质量、小球电荷量的关系如表所示,以下说法正确的是( )情形 轻绳长度 小球质量 小球电荷量 小球受到的电场力大小1Lm①33mg 2 2L m ②33mg 3 L 2m ③ 233mg 4Lm④3mgA 2倍B 2倍C 32倍 D .情形④下弹簧的伸长量最大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由于三个小球质量和电荷量均相等,由对称性可知,三个小球必构成等边三角形,且每个小球受到的电场力相等,设绳的拉力为T ,与竖直方向夹角为θ,两小球之间的距离为r 、一个小球受到另外两个小球的电场力的合力为F ,对其中一个小球受力分析可得sin T mg θ=22cos kq T θF r==解得22tan kq mgF r θ==由几何关系可知,tan 3θr ==整理得22kq F r == A .对比①和②可知,并应用上式可得21121kq F r ===222223kq F r ===解得1r=2r =故电荷量之间的关系为112212q r q r == 故A 错误; B.由③可知,23323kq F r ===解得3r =故322q q ==故B 错误; C.由④可知24424kq F r ===解得432r L =故443333222q r q r == 故C 正确;D .以三个小球为整体可知,小球受到的弹力应该等于其重力,故小球质量越大,弹簧弹力越大,故情形③下弹簧的伸长量最大,故D 错误; 故选C 。
8.如图所示:在光滑绝缘水平面上,ABCD 分布在边长为L 的正方形四个顶点。
在A 和D 处分别固定电荷量为Q 的正点电荷,B 处固定电荷量为Q 的负点电荷,O 点为两对角线的交点,静电力常量为k 。
关于三个点电荷形成的静电场,下列说法中正确的是( )A .O 处电场强度大小为22kQ LB .C 处电场强度大小为2kQ LC .从O 到C 的过程中电场强度大小逐渐增大D .从O 到C 的过程中电场强度大小先减小后增大 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A .A 、D 两点点电荷在O 点的场强相互抵消,故O 点的场强大小等于B 点的负点电荷Q 在O 点产生的场强,即2222()2O kQE kL L == 故A 正确;B .A 、D 两点点电荷在C 处的合场强为12222C Q kQE kL L== 方向OC 方向,B 点的负点电荷Q 在C 点产生的场强为2222(2)C kQE kLL ==方向沿CO 方向,故C 处的场强为1222221(2)22C C C kQ kQ kQE E E L L L=-=-=- 方向沿OC 方向,故B 错误;CD .从O 到C 的过程中电场强度大小先减小后增大再减小,故CD 错误。