2019新人教版高中物理必修三第九章 静电场及其应用练习题(含答案及详解).pdf

静电场及其应用静电场及其应用一、单选题（本大题共 1212小题，共 48.048.0分）1.如图所示，两个不带电的导体A和 B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接B下部的金属箔都张开，触 把一带正电荷的物体C置于 A附近，贴在 A、则()A.此时 A 带正电，B 带负电B.此时 A电势低，B电势高C.移去 C，贴在 A、B 下部的金属箔都闭合D.先分开 A、B，再移去 C，贴在 A、B下部的金属箔都闭合2.相距为 L的点电荷 A，B带电荷量分别为+4和，如图所示，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是()A.-，在 A 左侧距 A为 L处B.-2，在 A左侧距 A 为/2处+4，在 B右侧距 B 为 L处C.D.+2，在 B 右侧距 B为3/2处3.两个质量分别是1、2的小球(可视为质点)，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为1、2时，两丝线张开一定的角度1、2，如图所示，此时两个小球处于同一水平面上，若1 2则一定A.1 2C.1 2D.1 2A.电场中某点的场强方向即为试探电荷在该点的受力方向B.沿电场线方向电场强度一定越来越小C.在匀强电场中公式=中的 d是沿电场方向两点间的距离D.公式=和=2对于任意静电场都是适用的5.下列说法正确的是()A.库仑定律适用于点电荷，也适用于一切带电体B.根据=122，当两个电荷的距离趋近于零时，静电力将趋向于无穷大C.若点电荷1的电荷量大于2的电荷量，则1对2的静电力大于 q2对 q1 的静电力D.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍6.真空中两个完全相同、带等量异种电荷的金属小球A 和(可视为点电荷)，分别固定在两处，它们之间的静电力为 F。用一个不带电的同样金属球C先后与 A，B 球接触，然后移开球C，此时A，B 球间的静电力为A.8B.4C.83D.27.有关电场强度的理解，下述说法正确的是()A.由=可知，电场强度 E 跟放入的电荷 q所受的电场力 F 成正比B.当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度C.由=2可知，在离点电荷很近的地方，r 接近于零，电场强度为无穷大D.电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关8.如图所示的各电场中，A、B 两点电场强度相同的是()A.B.C.D.9.如图所示，真空中 xOy平面直角坐标系上的ABC三点构成等边三角形，边长L，将电荷量均为q的两个正点电荷分别固定在 A、B 点，已知静电力常量为k，则大小为23C.2D.A.3B.222210.如图，xOy平面直角坐标系所在空间有沿x 轴负方向的匀强电场(图中未画出)，电场强度大小为E。坐标系上的A、B、C三点构成边长为 L的等边三角形。若将两电荷量相等的正点电荷分别固定在A、B 两点时，C点处的电场强度恰好为零。则 A处的点电荷在 C点产生的电场强度大小为()A.EB.EC.ED.E11.如图，通过绝缘线将质量均为m的三个小球 A、B、C连接在一起并悬于 O点，其中A、B球带电，且带电荷量均为+，C球不带电。整个空间存在方向竖直向下的匀强场强大小为=电场，。当把 OA 段细线剪断的瞬间()A.A 球的加速度小于 2 g和 B 球之间的绳子拉力为0B.B 球的加速度大于 2 gD.B球和C球之间的绳子拉力为0C.A球12.如图所示，一均匀带电荷量为+的细棒。在过中点c垂直于细棒的直线上有 a、b、d三点，a和 b，b 和 c，c 和 d之间的距离均为L，在 a处有一电荷量为+的固定点电荷，已知 b 点处的电场强2度为零，则 d点处的电场强度大小为(为静电力常量)()A.229B.23C.223D.925二、多选题（本大题共6 6 小题，共 24.024.0分）13.如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是()A.A，B 两点电场强度相等，且都为零B.A，B两点的电场强度不相等C.感应电荷产生的附加电场强度大小是|2B.1是正电荷，2是负电荷，且1 2C.1是负电荷，2是正电荷，且 1 2D.1、2都是负电荷，且 1 215.真空中两个相距为 r的相同金属小球(可视为点电荷)，带电荷量之比为1:7，两球相互接触后再放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的()A.4/7B.3/7C.9/7D.16/716.如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电质点a、b 和 c 分别位于边长为 L的正三角形的三个顶点上，质点 a、b 均带正电荷且带电荷量均为q，整个系统置于水平方向的匀强电场中。已知静电力常量为 k，若三个质点均处于静止状态，则下列说法正确的是()A.质点 c一定带正电荷B.匀强电场的电场强度大小为32C.质点 c 带电荷量的绝对值为 2qD.匀强电场的方向与 ab边垂直且指向 c17.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2B.C 处电场强度大小为2C.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18.已知均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，一个均匀带正电的金属球壳的球心位于x 轴上的 O 点，球壳与 x 轴相交于 A、B 两点，球壳半径为 r，带电量为Q。现将球壳A 处开有半径远小于球半径的小孔，减少的电荷量为q，不影响球壳上电荷的分布。已知球壳外侧两点C、D到 A、B两点的距离均为 r，则此时2A.O 点的电场强度大小为零点的电场强度大小为点的电场强度大小为(4)42B.CC.CD.D()42点的电场强度大小为(94)362三、计算题（本大题共3 3 小题，共 40.040.0分）19.在真空中 O点放一个点电荷=+1.0 109，直线 MN通过 O点，OM的距离=30，M点放一个点电荷=1.0 1010(产生的电场忽略不计)，如图所示.求：(1)在 M点受到的作用力;(2)点的电场强度；(3)拿走 q 后 M 点的电场强度；(4)、N 两点的电场强度哪点大20.如图所示，一带电量为q的小球用绝缘绳悬挂，匀强电场方向水平向右。小球的重力为G，平衡时小球偏离竖直方向的夹角为=30。求：(1)带点小球的电性是(正或负)。(2)求出小球受到的电场力F的大小。(3)求电场强度 E。21.如图所示，一根绝缘细线悬挂着一个带电小球，小球的质量为m，电荷量大小为 q，现让小球处于方向为水平向右的匀强电场中，平衡时绝缘细线与竖直方向成角。求：(1)该匀强电场的场强 E的大小是多少？(2)如果将该电场方向沿顺时针方向旋转角、场强大小变为后，小球再次达到平衡时，绝缘细线仍与竖直方向成角，则此时的场强的大小又是多少？答案和解析1.【答案】C【解析】A.物体 C 靠近 A附近时，由于静电感应，A 端带上负电，B 端带上正电，故A 错误；B.此时 AB为等势体，两端电势相等，故B错误；C.移去 C 后，由于电荷间相互作用，重新中和，达电中性状态，两金属箔均闭合，故C正确；D.先把 AB分开，则A带负电，B 带正电，移去C后，电荷不能再进行中和，此时A 所带电荷量仍然等于 B的带电量，故两金属箔仍然张开，故D错误。故选 C。2.【答案】C【解析】设 C所在位置与 B 的距离为 r，则 C所在位置与 A的距离为+，要能处于平衡状态，所=2解得：=，以 A 对 C的电场力大小等于B 对 C的电场力大小，设 C 的电量为.则有：(+)2对点电荷 A，其受力也平衡，则：(+)2=右侧距 B 为 L 处。故选 C。4424解得：=4，即 C 带正电，电荷量为 4q，在 B的3.【答案】C【解析】小球在同一水平面上，则有如下解：1、2受力如图所示，由平衡条件可知，1=tan1，2=tan21因=，则=22tan1可见由于1 2，则1 2.1、2的关系与两电荷所带电量无关故C正确，ABD均错误。故选 C。4.【答案】C【解析】A.电场中某点的场强方向即为正试探电荷在该点的受力方向，故A错误；B.沿电场线方向电场强度无法确定大小，故B错误；C.在匀强电场中公式=中的 d 是沿电场方向两点间的距离，故C正确。D.公式=对于任意静电场都是适用的，=2仅仅适用于点电荷的电场，故D 错误。故选 C。5.【答案】D【解析】A、库仑定律的公式适用于求解点电荷之间的静电力，不能直接求解任何两个带电体之间的静电力，故 A 错误。B、当两个点电荷距离趋于0时，两带电体已不能看出点电荷了，该公式=静电力并不是趋于无穷大，故B错误。C、两点电荷之间的作用力是相互的，根据牛顿第三定律，无论点电荷1的电荷量与2的电荷量大小如何，1对 2的静电力大小上总等于2对 1静电力。故 C 错误。D、根据带电本质可知，所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，任何带电体的电荷量都不是连续变化的，故 D正确。故选 D。122，不适用了，故6.【答案】A【解析】设 A、B 的电荷量都为 Q，原来它们之间的库仑力为：=2C先和 A接触，分开后 A和 C 的电量都为2，C 再与 B 接触后，B、C分电量均为：4，这时，A、B两球之间的相互作用力的大小为：=故选 A。11 2422111=F.故 BCD错误，A 正确。87.【答案】D【解析】A.电场强度 E可以根据定义式=来测量，电场强度就等于每单位正电荷所受的力，但场强与试探电荷无关，是由电场本身决定的，故A 错误；.电场强度是由电场本身决定的，是电场的一种性质，与试探电荷是否存在无关，故 B 错误，D正确；C.库仑力属于强相互作用，是一种远程力，点电荷电场的决定式=2，也不适用于 r 接近 0 的情况，故 C 错误。故选 D。8.【答案】C【解析】A.A、B 是同一圆上的两点，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同，故A 错误；B.A、B 场强大小不等，但方向相同，则电场强度不同，故B 错误；C.A、B 是匀强电场中的两点，电场强度相同，故C正确；D.电场线的疏密表示场强的大小，所以A、B场强不等，故 D 错误。故选 C。9.【答案】A【解析】AB点电荷在 C 点产生的场强大小相等，均为：1=2；AB两点电荷形成的电场在C 点的合场强大小为：=2130=31=3方向沿 y 轴正方向；2故 A 正确，BCD错误。故选 A。10.【答案】B【解析】解：C点三个电场方向如图所示：根据题意可知：130+230=，又知道：1=2，故解得：2=，故B 正确，ACD3错误。故选 B。311.【答案】D.剪断绳子 OA的瞬间，+【解析】假设 AB和 BC段的绳子均无作用力，对 A 受力分析有：2=，对 B：+2=，对 C：=，则有 2，=；结合轻绳的受力特点可知，AB段绳子绷紧，AB成为一个整体，BC段绳子松弛，故对AB整体有：+2=2，则=2，故 AB错误；C.对 A分析有：+2=，故=2，故 C错误；D.结合以上分析可知，BC段绳子松弛，故 BC段绳子拉力为 0，故 D正确。故选 D。12.【答案】D【解析】电荷量为2的点电荷在 b 处产生电场强度为=22，方向向右。在 b点处的场强为零，根据电场的叠加原理可知细棍与q在 b 处产生电场强度大小相等，方向相反，则知细棍在 b处产生的电场强度大小为22，方向向左。根据对称性可知细棍在d处产生的电场强度大小为22，方向向右。而电荷量为2的点电荷在 d处产生电场强度为=所 d点处场强的大小为=+=故选 D。592(3)22=182，方向向右。，方向向右。故 ABC错误，D正确。13.【答案】AD【解析】.枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，内部电场强度处处为零，.B 两点场强相等，且都为零，故 A 正确，B 错误；C.点电荷的产生电场在A点的场强大于在 B 点的场强，在枕形导体内部出现感应电荷的电场，正好与点电荷的电场叠加，叠加后电场为零，所以感应电荷产生的附加电场强度大小是|，故 C错误；D.当电键 S闭合时，电子从大地沿导线移向导体中和枕形导体右端的正电荷，相当于右端正电荷流向远端，故 D 正确。故选 AD。14.【答案】CD【解析】A、当两点电荷均为正电荷时，若电荷量相等，则它们在P点的电场强度方向沿 MN背离 N方向。当1 2时，则 b 点电荷在 p点的电场强度比 a 点弱，所以电场强度合成后，方向偏右。故A 错误；B、当1是正电荷，2是负电荷时，b 点电荷在 p点的电场强度方向沿 bP连线指向 b点，而 a点电荷在 p 点的电场强度方向沿aP连线指向 P 点，则合电场强度方向偏右。不论电量大小关系，仍偏右。故 B 错误；C、当1是负电荷，2是正电荷时，b 点电荷在 p点的电场强度方向沿 bP连线指向 P点，而 a点电荷在 p 点的电场强度方向沿aP连线指向 a 点，则合电场强度方向偏左。不论它们的电量大小关系，仍偏左。故 C 正确；D、当1、2是负电荷时，b 点电荷在 p点的电场强度方向沿 bP连线指向 b点，而 a点电荷在 p点的电场强度方向沿 aP连线指向 a 点，由于|1|2|，则合电场强度方向偏左。故D 正确；故选 CD。15.【答案】CD【解析】由库仑定律可得：=2得，当两相同金属小球带同种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量变为 4：4，所以库仑力是原来的 16：7；当两相同金属小球带异种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量是先中和后平分，电量变为 3：3，所以库仑力是原来的9：7，故 CD正确，AB错误；故选 CD。16.【答案】BC【解析】A.三个质点均处于静止状态，合力为零。质点a、b 均带正电荷，要使质点a、b都静止，则质点 c一定带负电荷，A 项错误；.以质点 c为研究对象，如图所示，设质点 c带电荷量为 Q，则有c，B 项正确、D 项错误；C.由故选 BC。，得=2，电场方向与 ab边垂直且背离3，得=2，故 C项正确。17.【答案】AD【解析】A.根据对称关系，AD点电荷在 O点产生的合场强为零，所以O 处电场强度为 B 点电荷产生的场强，=22=222，故 A 正确；B.A 电荷在 C处的场强大小为1=2，方向指向 AC，D电荷在 C处的场强大小为2=2，方向指向 DC，B电荷在 C 处的场强大小为3=大小为21 3=221，故2222，方向指向CB，根据矢量的合成，C 处电场强度B 错误；.根据 AB选项分析，AD 点电荷在 O 点产生的合场强为零，从O到 C 的过程中 AD 点电荷合场强逐渐增大，而B点电荷产生的场强逐渐减小，且二者方向相反，根据矢量的合成，从O到 C的过程C错误。中一定有某一点场强为零，所以从 O 到 C的过程中电场强度大小先减小后增大，故 D 正确，故选 AD。18.【答案】BD【解析】A.均匀带电的球壳，由于电荷的对称性，故其在球心O 处产生的电场相互抵消，合矢量为0，当开孔后，由于电荷不再对称，故此时O 点的电场强度大小不再为零，故A 错误；.开孔前，带电球壳在C 点产生的场强由点电荷的场强表达式可得：1=22，减少的电荷在C点产生的场强大小为：2=2，由于二者方向相同，故由电场的叠加可得根据电场强度的合成可得 C 点的电场强度为：=442，故 B 正确，C错误；D.同理开孔前带电球壳在D 点产生的场强为：3=22，减少的电荷在 D 点产生的场强大小为：4=32，故由电场的叠加可得D点的电场强度为：=94362，故 D正确。故选 BD。19.【答案】解：1 根据库仑定律公式得：=2=9 1091.01091.010100.32=108，因为 Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向：由M 指向 或向左；2 根据电场强度定义式得：=1010/=100/，方向：由 M 指向 或向右；3 场强是反映电场力性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q 决定的，与试探电荷 q 的是否存在无关，故拿走 q后 M点的场强不变，故100/，方向：由 M指向 或向右；108(4)由点电荷的场强定义可知，2，故可得 M点电场强度大。120.【答案】解：(1)小球处于匀强电场，在电场力qE、拉力与重力 mg作用下处于平衡状态，如图，电场力方向应水平向右，与电场强度方向相同，所以小球带正电(2)结合受力示意图，根据平衡条件得：3小球受到的电场力 =30=G.3(3)由=，得：=3321.【答案】解：(1)对小球受力分析，受到重力、电场力和细线的拉力，如图由平衡条件得：=解得，=(2)将电场方向顺时针旋转角、大小变为后，电场力方向也顺时针转过角，大小为=，此时电场力与细线垂直，如图所示根据平衡条件得：=则得=