物理新教材必修静电场及其应用附答案

2020--2021物理新教材必修第三册第9章静电场及其应用附答案（新教材）必修第三册第九章静电场及其应用1、如图所示，图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定有三个点电荷＋q、＋q、－q，则该三角形中心O点处的场强为()\f(\r(3)kq,a2)，方向由C指向O\f(\r(3)kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由C指向O2、现代理论认为，反质子的质量与质子的质量相同，约为电子质量的1836倍，若me＝×10－30kg，e＝×10－19C，求反质子的比荷eq\f(q,m)。3、在光滑绝缘桌面上，带电小球A固定，带电小球B在A、B间库仑力作用下以速率v0绕小球A做半径为r的匀速圆周运动，若使其绕小球A做匀速圆周运动的半径变为2r，则小球B的速率大小应变为()\f(\r(2),2)v0 \r(2)v0C．2v0 \f(v0,2)4、如图，在光滑绝缘水平桌面上，三个带电小球a、b和c分别固定于正三角形顶点上。已知a、b带电荷量均为＋q，c带电荷量为－q，则()A．ab连线中点电场强度为零B．三角形中心处电场强度为零C．a所受库仑力方向垂直于ab连线D．a、b、c三处带电小球所受库仑力大小之比为1∶1∶eq\r(3)5、如图所示，一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为EA。在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为EB。当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为()A．EB B．EA＋EBC．|EA－EB| D．以上说法都不对6、（双选）如图所示，可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电，B球固定，其正下方的A球静止在绝缘斜面上，则A球受力个数可能为()A．可能受到2个力作用B．可能受到3个力作用C．可能受到4个力作用D．可能受到5个力作用7、[多选]如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷8、下列关于点电荷的说法正确的是()A．任何带电球体都可以看成电荷全部集中于球心的点电荷B．球状带电体一定可以看成点电荷C．点电荷就是元电荷D．一个带电体能否看成点电荷应以具体情况而定9、如图所示，O为半径为R的正六边形外接圆的圆心，在正六边形的一个顶点放置一带电荷量为＋q的点电荷，其余顶点分别放置带电荷量均为－q的点电荷。则圆心O处的场强大小为()\f(kq,R2) \f(2kq,R2)\f(kq,2R2) D．010、如图所示，在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间，对称地放着两个相同的导体ab、cd，当用导线将a、d连接起来时，下列判断正确的是()A．有自由电子沿导线从a流向dB．有自由电子沿导线从d流向aC．导线中没有电流通过D．达到静电平衡后，a端和d端均不带电*11、如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是()A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QAB．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝QAC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QAD．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关12、在边长为a的正方形的每个顶点上都放置一个电荷量为q的点电荷，如果保持它们的位置不变，每个电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力是多大？13、如图所示，以O为圆心，r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有与x轴正方向相同的匀强电场，同时在O点固定一个电荷量为＋Q的点电荷。如果把一个电荷量为－q的试探电荷放在c点，则恰好平衡，那么匀强电场的电场强大小为多少？a、d两点的实际场强大小为多少？2020--2021物理新教材必修第三册第9章静电场及其应用附答案（新教材）必修第三册第九章静电场及其应用1、如图所示，图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定有三个点电荷＋q、＋q、－q，则该三角形中心O点处的场强为()\f(\r(3)kq,a2)，方向由C指向O\f(\r(3)kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由C指向O解析：选CO点是三角形的中心，到三个电荷的距离为r＝eq\f(2,3)asin60°＝eq\f(\r(3),3)a，三个电荷在O处产生的场强大小均为E0＝eq\f(kq,r2)，根据对称性和几何知识得知：两个＋q在O处产生的合场强为E1＝eq\f(kq,r2)，再与－q在O处产生的场强合成，得到O点的合场强为E＝E0＋E1＝eq\f(6kq,a2)，方向由O指向C，故C正确。2、现代理论认为，反质子的质量与质子的质量相同，约为电子质量的1836倍，若me＝×10－30kg，e＝×10－19C，求反质子的比荷eq\f(q,m)。解析：反质子的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(e,m)＝eq\f×10－19C,1836××10－30kg)＝×107C/kg。答案：×1073、在光滑绝缘桌面上，带电小球A固定，带电小球B在A、B间库仑力作用下以速率v0绕小球A做半径为r的匀速圆周运动，若使其绕小球A做匀速圆周运动的半径变为2r，则小球B的速率大小应变为()\f(\r(2),2)v0 \r(2)v0C．2v0 \f(v0,2)解析：选A半径为r时，对B：keq\f(qAqB,r2)＝mBeq\f(v02,r)；半径为2r时，对B：keq\f(qAqB,2r2)＝mBeq\f(v2,2r)，解得v＝eq\f(\r(2),2)v0，则选项A正确。4、如图，在光滑绝缘水平桌面上，三个带电小球a、b和c分别固定于正三角形顶点上。已知a、b带电荷量均为＋q，c带电荷量为－q，则()A．ab连线中点电场强度为零B．三角形中心处电场强度为零C．a所受库仑力方向垂直于ab连线D．a、b、c三处带电小球所受库仑力大小之比为1∶1∶eq\r(3)解析：选D在ab连线的中点处，a、b两点处的带电小球在该点的合电场强度为零，则该点的电场强度等于c处带电小球在该点形成的电场强度，大小不为零，选项A错误；在三角形的中心处，a、b两点处的带电小球在该点的电场强度大小相等，方向夹120°角，则合电场强度竖直向下，c处的带电小球在该点的电场强度也是竖直向下，则三角形中心处电场强度不为零，选项B错误；a处小球受到b处小球的排斥力沿ba方向，受到c处小球的吸引力沿ac方向，则其合力方向斜向左下方与ab连线成60°角，选项C错误；a、b两点处的小球受库仑力大小相等，均为Fa＝Fb＝2eq\f(kq,l2)cos60°＝eq\f(kq,l2)；c处小球受库仑力：Fc＝2eq\f(kq,l2)cos30°＝eq\f(\r(3)kq,l2)，则a、b、c三处带电小球所受库仑力大小之比为1∶1∶eq\r(3)，选项D正确。5、如图所示，一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为EA。在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为EB。当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为()A．EB B．EA＋EBC．|EA－EB| D．以上说法都不对解析：选D当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面。根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为EA。当把点电荷B放在A球球心与P点的连线上后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到再次达到静电平衡。这时，导体球上的电荷在P点产生的场强EA′不等于EA。由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为EB。当点电荷与导体球A同时存在时，P点的场强应由EA′与EB叠加而成，而不是由EA与EB叠加，这样就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的。6、（双选）如图所示，可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电，B球固定，其正下方的A球静止在绝缘斜面上，则A球受力个数可能为()A．可能受到2个力作用B．可能受到3个力作用C．可能受到4个力作用D．可能受到5个力作用解析：选AC首先小球A受重力和B球的引力，若重力和引力恰好相等，则A球可能平衡，所以A球可能受到2个力的作用；若向上的引力小于A球的重力，则A球会受到斜面的支持力，若要A球处于平衡状态，其必须还要受一沿斜面向上的摩擦力，所以A球有可能受4个力的作用。故A、C正确，B、D错误。7、[多选]如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷解析：选BD四个小球均带电，由d吸引a、d吸引b知a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c排斥a、c排斥b可知c与a、b带同种电荷，c与d带异种电荷，故选项A、C错误，B、D正确。8、下列关于点电荷的说法正确的是()A．任何带电球体都可以看成电荷全部集中于球心的点电荷B．球状带电体一定可以看成点电荷C．点电荷就是元电荷D．一个带电体能否看成点电荷应以具体情况而定解析：选D一个带电球体能否看成点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状及带电荷量的多少来判断，因此选项D正确，A、B错误；元电荷是电荷量，点电荷是带电体的抽象，两者的内涵不同，所以选项C错误。9、如图所示，O为半径为R的正六边形外接圆的圆心，在正六边形的一个顶点放置一带电荷量为＋q的点电荷，其余顶点分别放置带电荷量均为－q的点电荷。则圆心O处的场强大小为()\f(kq,R2) \f(2kq,R2)\f(kq,2R2) D．0解析：选B根据对称性，可知在正六边形对角处的两负电荷产生的场强大小相等、方向相反，相互抵消；最下面的负电荷和最上面的正电荷产生的场强叠加即为O点的场强，所以根据电场的叠加原理可知O处的场强大小为E＝E＋＋E－＝eq\f(kq,R2)＋eq\f(kq,R2)＝2eq\f(kq,R2)，故B正确。10、如图所示，在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间，对称地放着两个相同的导体ab、cd，当用导线将a、d连接起来时，下列判断正确的是()A．有自由电子沿导线从a流向dB．有自由电子沿导线从d流向aC．导线中没有电流通过D．达到静电平衡后，a端和d端均不带电解析：选B用导线将a、d连接起来，两个导体ab、cd组成一个新的导体，根据“近异远同”的特点，自由电子沿导线从d向a移动，导线中形成电流，B正确，A、C错误；达到静电平衡后，a端带负电，d端带正电，D错误。*11、如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是()A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QAB．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝QAC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QAD．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关解析：选D静电感应使得A端带正电，B端带负电，导体原来不带电，只是在C的正电荷的作用下，导体中的自由电子向B端移动，使B端带了多余的电子而带负电，A端少了电子，因而带正电。A端移去的电子数目和B端多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷总量是相等的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀，越靠近B端负电荷密度越大，越靠近A端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时，QA、QB的值是不同的，故只有D正确。12、在边长为a的正方形的每个顶点上都放置一个电荷量为q的点电荷，如果保持它们的位置不变，每个电荷受到的其他三个电荷的静电力的合力是多大？解析：假设第四个电荷q放在d点，则对角线上b点的电荷给它的库仑斥力为F1＝keq\f(q2,\r(2)a2)a点和c点的电荷给它的库仑斥力大小均为F2＝F3＝keq\f(q2,a2)根据力的合成法则，点电荷q所受的电场力大小为：F＝keq\f(q2,\r(2)a2)＋2keq\f(q2,a2)cos45°＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2)＋1,2)))eq\f(kq2,a2)。答案：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2)＋1,2)))eq\f(kq2,a2)13、如图所示，以O为圆心，r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有与x轴正方向相同的匀强电场，同时在O点固定一个电荷量为＋Q的点电荷。如果把一个电荷量为－q的试探电荷放在c点，则恰好平衡，那么匀强电场的电场强大小为多少？a、d两点的实际场强大小为多少？解析：空间存在匀强电场和点电荷形成