河北唐山市第一中学高二物理上学期精选试卷检测题
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河北唐山市第一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,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。
故选ABC。
2.如图所示,在光滑水平面上相距x=6L的A、B两点分别固定有带正电的点电荷Q1、Q2,与B点相距2L的C点为AB连线间电势的最低点.若在与B点相距L的D点以水平向左的初速度v释放一个质量为m、带电荷量为+q的滑块(可视为质点),设滑块始终在A、B 两点间运动,则下列说法中正确的是()A.滑块从D→C运动的过程中,动能一定越来越大B.滑块从D点向A点运动的过程中,加速度先减小后增大C.滑块将以C点为中心做往复运动D.固定在A、B两点处的点电荷的电荷量之比为214:1Q Q=:【答案】ABD【解析】【详解】A.A和B两点分别固定正点电荷Q1与Q2,C点为连线上电势最低处;类比于等量同种点电荷的电场的特点可知,AC之间的电场强度的方向指向C,BC之间的电场强度指向C;滑块从D向C的运动过程中,电荷受到的电场力的方向指向C,所以电场力先做正功做加速运动,动能一定越来越大,故A正确;B.由同种正电荷的电场分布可知C点的场强为零,从D到A的场强先减小后增大,由qEam=可得加速度向减小后增大,B正确;D.x=4L处场强为零,根据点电荷场强叠加原理有22(4)(2)A BQ Qk kL L=,解得41ABQQ=,故D正确.C.由于两正电荷不等量,故滑块经过C点后向左减速到零的位移更大,往复运动的对称点在C点左侧,C错误。
故选ABD。
【点睛】本题考查场强的叠加与库仑定律的运用,在解题时合适地选择类比法和对称性,运用牛顿第二定律分析即可求解。
3.如图()a所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷.0t=时,甲静止,乙以6m/s的初速度向甲运动.此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v t -图像分别如图()b 中甲、乙两曲线所示.则由图线可知( )A .两电荷的电性一定相反B .甲、乙两个点电荷的质量之比为2:1C .在20t ~时间内,两电荷的静电力先减小后增大D .在30t ~时间内,甲的动能一直增大,乙的动能先减小后增大【答案】BD【解析】【详解】A .由图象0-t 1段看出,甲从静止开始与乙同向运动,说明甲受到了乙的排斥力作用,则知两电荷的电性一定相同,故A 错误.B .由图示图象可知:v 甲0=0m/s ,v 乙0=6m/s ,v 甲1=v 乙1=2m/s ,两点电荷组成的系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得:+=+m v m v m v m v 甲甲0乙乙0甲甲1乙乙1代入数据解得:m 甲:m 乙=2:1故B 正确;C .0~t 1时间内两电荷间距离逐渐减小,在t 1~t 2时间内两电荷间距离逐渐增大,由库仑定律得知,两电荷间的相互静电力先增大后减小,故C 错误.D .由图象看出,0~t 3时间内,甲的速度一直增大,则其动能也一直增大,乙的速度先沿原方向减小,后反向增大,则其动能先减小后增大,故D 正确.4.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 coshh h hθθ∆=-=-小球摆动过程机械能守恒,有212A A A Am g h m v∆=解得:2A Av 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(1cos )(1cos )tan k FL E 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。
5.真空中相距L 的两个固定点电荷E 、F 所带电荷量大小分别是Q E 和Q F ,在它们共同形成的电场中,有一条电场线如图中实线所示,实线上的箭头表示电场线的方向.电场线上标出了M 、N 两点,其中N 点的切线与EF 连线平行,且∠NEF >∠NFE .则( )A .E 带正电,F 带负电,且Q E > Q FB .在M 点由静止释放一带正电的检验电荷,检验电荷将沿电场线运动到N 点C .过N 点的等势面与EF 连线垂直D .负检验电荷在M 点的电势能大于在N 点的电势能【答案】C【解析】【分析】【详解】根据电场线的指向知E 带正电,F 带负电;N 点的场强是由E 、F 两电荷在N 点产生场强的叠加,电荷E 在N 点电场方向沿EN 向上,电荷F 在N 点产生的场强沿NF 向下,合场强水平向右,可知F 电荷在N 点产生的场强大于E 电荷在N 点产生的场强,而,所以由点电荷场强公式知,A 错误;只有电场线是直线,且初速度为0或初速度的方向与电场平行时,带电粒子的运动轨迹才与电场线重合.而该电场线是一条曲线,所以运动轨迹与电场线不重合.故在M 点由静止释放一带正电的检验电荷,不可能沿电场线运动到N 点,B 错误;因为电场线和等势面垂直,所以过N 点的等势面与过N 点的切线垂直,C 正确;沿电场线方向电势逐渐降低,,再根据,q 为负电荷,知,D 错误;故选C . 【点睛】只有电场线是直线,且初速度为0或初速度的方向与电场平行时,带电粒子的运动轨迹才与电场线重合.电场线和等势面垂直.N 点的切线与EF 连线平行,根据电场线的方向和场强的叠加,可以判断出E 、F 的电性及电量的大小.先比较电势的高低,再根据,比较电势能.6.一个带电量为+Q 的点电荷固定在空间某一位置,有一个质量为m 的带电小球(重力不能忽略)在+Q 周围作匀速圆周运动,半径为R ,向心加速度为3g (g 为重力加速度)。
关于带电小球带电情况,下列说法正确的是: A .小球带正电,电荷量大小为 283mgR B .小球带正电,电荷量大小为23mgR C .小球带负电,电荷量大小为 283mgR D .小球带负电,电荷量大小为233mgR kQ【答案】C【解析】【详解】由题意可知小球做匀速圆周运动,合力提供向心力,因中心电荷为+Q ,做出运动图像如图所示:可知要让小球做匀速圆周运动,即小球所受库仑力和重力的合力提供向心力,所以小球带负电;由向心力公式可知:33F ma mg ==向 设小球与点电荷连线与竖直方向夹角为θ,则有:333tan =3F mg mg θ==向所以θ=30°,根据几何关系有:cos30mg F =库sin 30R L=根据库仑定律有: 2qQ F kL =库 联立可得: 2833mgR q kQ= 故C 正确,ABD 错误。
7.如图所示,有两对等量异种电荷,放在正方形的四个顶点处,a 、b 、c 、d 为正方形四个边的中点,o 为正方形的中心,下列说法中正确的是A .o 点电场强度为零B .a 、c 两个点的电场强度大小相等方向相反C .将一带正电的试探电荷从b 点沿直线移动到d 点,电场力做功为零D .将一带正电的试探电荷从a 点沿直线移动到c 点,试探电荷具有的电势能增大【答案】C【解析】【详解】A. 两个正电荷在O 点的合场强水平向右,两个负电荷在O 点的合场强也水平向右,所以O 点电场强度不等于零,方向水平向右。
故A 不符合题意;B. 设正方形边长为L ,每个电荷的电量大小为Q ,对A 点研究,两个正电荷在A 点的合场强为零,根据平行四边形法则,两个负电荷在A 点的合场强方向水平向右。