高中物理电场-静电学-附答案和详细解析.docx

此文档收集于网络，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除高中物理电场，静电学一般难度一、单选题（本大题共11小题，共44.0分）1. 如图所示，真空中A、B两个点电荷的电荷量分别为+Q和+q，放在光滑绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻弹簧连接.当系统平衡时，弹簧的伸长量为x0.若弹簧发生的均是弹性形变，则()A. 保持Q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量等于2x0B. 保持q不变，将Q变为2Q，平衡时弹簧的伸长量小于2x0C. 保持Q不变，将q变为q，平衡时弹簧的缩短量等于x0D. 保持q不变，将Q变为Q，平衡时弹簧的缩短量小于x02. 如图，真空中一条直线上有四点A、B、C、D，AB=BC=CD，只在A点放一电量为+Q的点电荷时，B点电场强度为E，若又将等量异号的点电荷Q放在D点，则()A. B点电场强度为34E，方向水平向右B. B点电场强度为54E，方向水平向左C. BC线段的中点电场强度为零D. B、C两点的电场强度相同3. 关于静电场，下列说法正确的是()A. 电势等于零的物体一定不带电B. 电场强度为零的点，电势一定为零C. 同一电场线上的各点，电势一定相等D. 负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加4. 甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为+q和q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向右的匀强电场，上下两根绝缘细线张力的大小分别为()A. T1=2mg，T2=(mg)2+(qE)2B. T12mg，T2=(mg)2+(qE)2C. T12mg，T2(mg)2+(qE)2D. T1=2mg，T2vaC. 粒子动能EkaEpc三、填空题（本大题共1小题，共4.0分）15. 两个点电荷甲和乙同处于真空中(1)甲的电量是乙的4倍，则甲对乙的作用力是乙对甲的作用力的_ 倍. (2)若把每个电荷的电量都增加为原来的2倍，那么它们之间的相互作用力变为原来的_ 倍；(3)保持其中一电荷的电量不变，另一个电荷的电量变为原来的4倍，为保持相互作用力不变，则它们之间的距离应变为原来的_ 倍.四、实验题探究题（本大题共1小题，共9.0分）16. 法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机-法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕.法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连.当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则电刷A的电势_电刷B的电势(填高于、低于或等于)；若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将_；(填增大、减小或不变)；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将_(填增大、减小或不变)五、计算题（本大题共1小题，共10.0分）17. 在场强为E的匀强电场中，取O点为圆心，r为半径作一圆周，在O点固定一电荷量为+Q的点电荷，a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点.当把一试探电荷+q放在d点恰好平衡(如图所示，不计重力) (1)匀强电场场强E的大小、方向如何？(2)试探电荷+q放在点c时，受力Fc的大小、方向如何？(3)试探电荷+q放在点b时，受力Fb的大小、方向如何？六、简答题（本大题共1小题，共8.0分）18. 电场中某区域的电场线分布如图所示，A、B是电场中的两点.一个电荷量q1=4.0108的负点电荷，放在电场中的A点时所受电场力为F1=2.0104N. (1)求A点电场强度的大小EA；(2)将q2=2.0108C的正点电荷放入电场中的A点，求q2受到的电场力F2的大小和方向；(3)如果将点电荷q1从电场中的A点移到B点，电场力做功WAB=8.0107J，求A、B两点间的电势差UAB答案和解析【答案】1. B2. D3. D4. D5. D6. C7. B8. D9. C10. D11. C12. ACD13. AD14. AD15. 1；4；216. 低于；增大；减小17. 解：(1)由题意：检验电荷+q放在d点恰好平衡，则有：Q对+q的库仑力F1=kQqr2 匀强电场对+q的电场力F2=qE 由平衡条件得F1=F2，所以qE=kQqr2，得：E=kQr2，匀强电场方向沿db方向(竖直向下)(2)检验电荷放在c点：匀强电场的作用力大小为F2=qE，方向竖直向下；Q对+q的库仑力大小为F1，方向水平向左，则：所以Fc=2qE=2kQqr2，方向与ac方向成45角斜向下(3)检验电荷放在b点：同理可得，Eb=E2+E=2E=2kQr2，所以Fb=qEb=2kQqr2，方向沿db方向答：(1)匀强电场场强E的大小为kQr2，方向沿do方向向下；(2)试探电荷+q放在点c时，受力Fc的大小为2kQqr2，方向斜向左下方与ac成45角；(3)试探电荷+q放在点b时，受力Fb的大小为2kQqr2，方向沿ob方向向下18. 解：(1)A点电场强度的大小为：EA=F1q1=2.01044.0108N/C=5.0103N/C，(2)q2受到的电场力为：F2=q2EA=2.01085.0103N=1.0104N，方向沿场强向左，(3)A、B两点间的电势差为：UAB=WABq1=8.01074.0108V=20.0V 答：(1)A点电场强度的大小为5.0103N/C；(2)q2受到的电场力F2的大小为1.0104N，方向沿场强向左；(3)A、B两点间的电势差为20V【解析】1. 解：设弹簧的劲度系数为K，原长为x.当系统平衡时，弹簧的伸长量为x0，则有：Kx0=kQq(x+x0)2 A、保持Q不变，将q变为2q时，平衡时有：Kx1=k2Qq(x+x1)2 由解得：x12x0，故A错误；B、同理可以得到保持q不变，将Q变为2Q，平衡时弹簧的伸长量小于2x0，故B正确；C、保持q不变，将Q变为Q，如果缩短量等于x0，则静电力大于弹力，故会进一步吸引，故平衡时弹簧的缩短量大于x0，故C错误；D、保持Q不变，将q变为q，如果缩短量等于x0，则静电力大于弹力，故会进一步吸引，故平衡时弹簧的缩短量大于x0，故D错误故选：B 根据库仑定律及胡克定律列式分析，电荷量变化，库仑力变化，两球的距离变化，弹力变化，根据平衡条件列方程计算即可本题主要考查了库仑定律及胡克定律的直接应用，要知道，电荷量变化后库仑力要变化，距离变化后弹簧弹力会变化2. 解：AB、只在A点放正电荷时，B点的场强为：E=kQr2 又将等量异号的点电荷Q放在D点后，B点场强为：EB=kQr2+kQ(2r)2=5kQ4r2=54E，方向水平向右，故A错误，B也错误；C、BC线段的中点电场强度：E=kQ(3r2)2+kQ(3r2)20，故C错误；D、C点场强为：EC=kQ(2r)2+kQr2=5kQ4r2=54E，方向水平向右，与B点的电场强度相同，故D正确；故选：D根据点电荷场强公式E=kQr2分析计算，有两个场源就根据矢量合成求合场强本题关键根据点电荷的场强公式，然后根据矢量合成的法则合成各点的场强，当然，也可以根据等量异种电荷的电场线快速判断3. 解：A、静电场中，电势具有相对性，电势为零的物体不一定不带电，故A错误；B、静电场中，电势具有相对性，电场强度为零的点电势不一定为零，故B错误；C、沿场强方向电势减小，电场线的切线方向表示电场强度的方向，故沿电场线电势一定降低，故C错误；D、电场线的切线方向表示电场强度的方向，负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，故D正确；故选D静电场中，电势具有相对性，电场强度为零的点电势不一定为零，沿电场线电势一定降低本题关键抓住电场力电场强度与电势的概念，同时要注意电势具有相对性，电场强度为零的点电势不一定为零4. 【分析】对甲、乙两球整体进行受力分析，由共点力的条件可得出上端细线的张力；再对下面小球受力分析，由共点力的平衡条件可求得下端细线的张力。本题采用整体法与隔离法进行分析，要注意不能漏力，特别是库仑力是正确解题的关键。【解答】对整体受力分析可知，整体在竖直方向受重力和绳子的拉力，水平方向两电场力大小相等方向相反，故在竖直方向上，拉力等于重力，则T1=2mg；对下面小球进行受力分析，小球受重力、电场力、库仑力及绳子的拉力而处于平衡，由图可知：绳子的拉力及库仑力的合力应等于电场力与重力的合力qE2+mg2，故绳子的拉力T2qE2+mg2，故D正确，ABC错误。故选D。5. 解：A、x图象的斜率的绝对值大小等于电场强度，由几何知识得知，斜率先增大后减小，则电场强度先增大后减小，但斜率一直是负，场强方向没有改变。故AB错误。C、由图看出，电势逐渐降低，若一负电荷从O点运动到x2点，电势能逐渐升高。故C错误。D、从O点静止释放一仅受电场力作用的正电荷，受到的电场力方向与速度方向相同，做加速运动，即该电荷在Ox2间一直做加速运动。故D正确。故选：D。根据x图象的斜率的绝对值大小等于电场强度，分析场强的变化，由图看出，电势逐渐降低，可判断出负电荷的电势能变化本题从数学的角度理解t图象的斜率等于场强，由电势的高低判断出电场线的方向，来判断电场力方向做功情况6. 解：由点电荷的场强公式可知，各点电荷在O点产生的场强大小为E=kqr2，电场强度是矢量，求合场强应用平行四边形定则，由对称性可知，B、C、D、E四个点电荷的合场强大小为E=kqr2，方向沿OA方向，则A、B、C、D、E五个点电荷的合场强大小为：E合=E+E=kqr2+kqr2=2kqr2，方向沿OA方向；故选C根据点电荷的场强公式求出点电荷产生的场强，然后由平行四边形定则求出各点电荷场强的合场强，然后求出O点的场强大小与方向本题考查了电场强度问题，熟练应用点电荷的场强公式及平行四边形定则是正确解题的关键7. 解：A、根据对称性看出，B、C两处电场线疏密程度相同，则B、C两点场强大小相同.这两点场强的方向均由BC，方向相同.故A正确 B、根据对称性看出，A、D两处电场线疏密程度相同，则A、D两点场强大小相同.由图看出，A、D两点场强方向相同.故B错误 C、由图看出，E、F两点中，电场线疏密程度相同，两点场强方向相同.故C正确 D、由图看出，电场线先变密，再变疏，所以场强先增大后减小.故D正确本题选错误的故选：B根据电场线的疏密判断场强的大小，电场线越密，场强越大；电场线越疏，场强越小.根据等量异种点电荷形成电场的电场线分布的对称性分析对称点场强的大小关系.等量异种点电荷连线的中垂线是一条等势线对于等量异种点电荷和等量同种点电荷的电场线、等势线的分布是考试的热点，要抓住对称性进行记忆8. 解：A、由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，与电场强度方向相反，故粒子带负电，故A错误B、B点电场线密集，故电场强度大，电场力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直增大，故B错误；C、由于带电粒子是从A到B，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，故电场力做负功，动能减小，电势能增大，故C错误，D正确故选：D 解这类题的思路：根据带电粒子运动轨迹判定电场力方向，然后根据电性和电场线的疏密程度，判断电场力方向，根据电场力做功判断电势能的变化解决这类带电粒子在电场中运动问题的关键是根据轨迹判断出电场力方向，利用电场中有关规律求解；明确电场力做功与电势能和动能间的关系9. 解：金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直，小球所受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，电场力方向与位移方向垂直，对小球不做功，根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动.故ABD错误，C正确故选：C金属板在Q的电场中产生静电感应现象，达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直.分析小球的受力情况，可确定其运动情况本题关键抓住静电平衡导体的特点：整体导体是一个等势体，表面是一个等势面，知道电场线与等势面垂直，并能运用这些知识来分析实际问题10. 解：A、根据点电荷电场强度公式E=kQr2，可知，牛丙所处位置的电场强度不为零，故A错误；B、根据点电荷电场强度公式E=kQr2，可知，牛乙和牛丙两处电场强度大小相等，但方向不同，故B错误；C、沿着电场线的方向，电势是降低的，虽然牛丁与牛乙所站的位置不同，但由于点电荷的电性不知，因此无法判定两者的电势高低，故C错误；D、乙与丁两位置的前后脚与半径垂直，而甲与丙两位置的前后脚与半径平行，加之靠近点电荷的电势差越大，因此甲前后脚电势差最大，处于最危险的状态，故D正确；故选：D。依据点电荷的电场线与等势线垂直，电场线的分布平行于半径方向，沿着电场线的方向，电势是降低的，从而即可一一求解。考查点电荷电场强度公式的内容，掌握电势的高低与电场线方向关系，理解不同位置的电势差的大小不同，注意点电荷的正负是解题的关键。11. 解：A、沿着电场线电势逐渐降低，由图看出，D点电势比B点电势高，故A错误；B、电场线的疏密表示电场强度的大小，由图可知，B点的电场强度比D点的小.故B错误；C、沿着电场线电势逐渐降低，由图看出，C点电势比A点电势高，所以负电荷在C点的电势能低于在A点的电势能.故C正确；D、正电荷由D点静止释放，受电场力方向沿曲线的切线方向，所以运动的轨迹不会沿电场线的方向.故D错误故选：C 根据电场线的疏密判断场强的大小，根据沿着电场线电势逐渐降低判断电势高低；负电荷在电势高处的电势能小该题要掌握电场线的物理意义：电场线的疏密表示场强的大小，顺着电场线电势逐渐降低，难度不大，属于基础题12. 解：A、先把两球分开，两球由于感应起电带上异种电荷，再移走棒，能使两球都带电.故A正确 B、先移走棒，此时甲乙两球中的电荷又发生中和，不再带电，再把球分开，同样不再带电.故B错误 C、先使甲球瞬时接地后断开，这样甲球带电被中和，乙球带电，当移走棒后，则两球会带电.故C正确 D、使棒与甲球瞬时接触，这样两球都带同种电，当移走棒，两球仍带电，故D正确；故选：ACD将棒移近两个不带电的导体球，靠感应起电使物体带电，带电的实质是电荷的移动，总电荷量保持不变解决本题的关键知道摩擦起电、感应起电、接触带电的实质都是电荷的移动，电荷的总量保持不变13. 解：A、B、根据电场线的特点，从正电荷出发到负电荷终止可以判断，A、B是两个异种电荷.由于电场线的分布关于MN左右对称，可知两个电荷的电量相等，所以这两个点电荷一定是等量异种电荷，故A正确，B错误C、MN是两点电荷连线的中垂线，中垂线上每点的电场方向都水平向右，中垂线和电场线垂直，所以中垂线为一条等势线，所以C点的电势等于D点的电势.故C错误D、在两等量异号电荷连线的中垂线上，C点电场线最密，电场强度最大，所以C点的电场强度比D点的电场强度大，故D正确故选：AD根据电场线分布的对称性可判断出两个电荷电量的关系，并能判断出电荷电性的关系；两等量异号电荷连线的中垂线是一条等势线，其上各点的电势相等；从电场线的疏密判断场强的大小常见电场的电场线分布及等势面的分布要求我们能熟练掌握，并要注意沿电场线的方向电势是降低的，同时注意等量异号电荷形成电场的对称性.加强基础知识的学习，掌握住电场线的特点，即可解决本题14. 解：A：如图所示，轨迹向左弯曲，带电粒子所受的电场力方向向左，则带电粒子受到了排斥力作用.故A正确B：从a到b过程中，带电粒子受到了排斥力作用，电场力做负功，可知电势能增大，动能减小，粒子在b点的速度一定小于在a点的速度.故B错误C：a、c两点处于同一等势面上，从a到c，电场力为零，则a、c两点动能相等，故C错误D：从b到c过程中，电场力做正功，可知电势能减小，粒子在b点的电势能一定大于在c点的电势能，故D正确故选：AD 从粒子运动轨迹看出，轨迹向左弯曲，可知带电粒子受到了向左的力(排斥力)作用，从a到b过程中，电场力做负功，可判断电势能的大小和速度大小.a、c两点处于同一等势面上，由动能定理分析粒子在a、c两点的速度大小关系本题是轨迹问题，首先要根据弯曲的方向判断出带电粒子所受电场力方向，确定是排斥力还是吸引力.由动能定理分析动能和电势能的变化是常用的思路15. 解：(1)甲对乙的作用力和乙对甲的作用是一对作用力和反作用力，一定等大的(2)由库仑定律F=kq1q2r2，若把每个电荷的电量都增加为原来的2倍，那么它们之间的相互作用力变为F=k2q12q2r2=4kq1q2r2=4F，是原来的4倍(3)保持其中一电荷的电量不变，另一个电荷的电量变为原来的4倍，为保持相互作用力不变，由库仑定律