专题7静电场题目.pdf
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1、 专题专题专题专题专题静电场静电场静电场静电场静电场7 7 7 7 7 1 (福建卷) 如图, 在点电荷 产生的电场中, 将两个带正电的试探电荷2012.Q1q、2q分 别置于 、 两点,虚线为等势线 取无穷远处为零电势点,若将AB.1q、2q移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是 AAB 点电势大于 点电势 BAB 、 两点的电场强度相等C1q的电荷量小于2q的电荷量 D1q 在 点的电势能小于A2q 在 点的电势能B 答案:C 解析:由题意知点电荷 带负电,所以有QAB |UB ,移动两试探电荷| 克服电场力做功相等, 有 q1|UA|=q2|UB , 所以|q1
2、EB ,B.选项 错误 根据电场力做功与电势能变化的关系,q1 在 点的电势能等于Aq2 在 点的电势能,选项 错误BD. 2 (江苏卷) 真空中,2012A、B两点与点电荷Q的距离分别为r 和 3r则A、B两点的电场强度大小之比为 A 31 :B 13 :C 91 :D 19 :答案:C 解析:根据库仑定律,选 C. 221rqkq F 3 (江苏卷) 一充电后的平行板电容器保持两板间的正对面积、间距和电荷量不变,2012在两板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是 AC和U 均增大 BC增大,U减小 CC减小,U 增大 DC和U均减小 答案:B 解析:根据,电容 增大,根
3、据减小, 正确C,UB. kdSC4CQ U 4 (上海卷) 、 、 三点在同一直线上, 点位于 、 之间,在2012ABCAB:BC1:2BACB处固定一电荷量为Q 的点电荷 当在 处放一电荷量为.Aq的点电荷时,它所受到的电场力为F ;移去 处电荷,在 处放一电荷量为AC2q 的点电荷,其所受电场力为() ( )AF/2 B( )F /2 C( )F D( )F 答案:B 解析:设间距离为 ,则间距离为根据库仑定律有 ABxBC2x,F=kQq/x2 ,在 处放一电荷C 量为的点电荷, 其所受电场力为2qF=k2qQ/(2x)2 =F/2, 考虑电场力方向易知正确B. 52012.(天津卷
4、) 两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带 负电的粒子以某一速度从图中 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场, 粒子A只受静电力作用,则粒子在电场中 A 做直线运动,电势能先变小后变大 B 做直线运动,电势能先变大后变小 C 做曲线运动,电势能先变小后变大 D 做曲线运动,电势能先变大后变小 答案 C. 解析 : 两个固定的的等量异号点电荷产生电场的等势面与电场线垂直, 且沿电场线电势减小, 所以等量异号点电荷和它们间的直线电场线如图所示 当带负电的粒子进入电场受到与其速. 度垂直的电场力而偏转做曲线运动 电子在斜向左的电场力作用下向左偏转,电场力做正功.粒子
5、的动能增加,电势能减小. 6 (浙江卷) 用金属做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上 小明同学用绝2012.缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距 离约为是圆环被吸引到笔套上,如图所示 对上述现象的判断与分析,下列说法正确0.5cm.的是( ) A. 摩擦使笔套带电 B. 笔套靠近圆环时,圆环上、下都感应出异号电荷 C. 圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D. 笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和答案:ABC 解析 :因金属箔圆环原来不带电,笔套与头发摩擦后带电,故笔套碰到圆环后,笔套所带的 电荷没有全部被中和
6、,则选项 错误D. 7(2012).全国新课标如图,平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度,两极板与一 直流电源相连 若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子. A. 所受重力与电场力平衡 B. 电势能逐渐增加 C. 动能逐渐增加 D. 做匀变速直线运动答案:BD 解析 :要使粒子在电场中直线运动,必须使合力与运动方向在一直线上,由题意可受力分析 可知,受重力竖直向下,电场力垂直极板向上,合力水平向左 故 错 因电场力做负功,故.A. 电势能增加正确 合力做负功,故动能减少错 因合力为定值且与运动方向在一直线上,.B.C. 故 正确D. 8 (上海卷) 如图,质量分
7、别为2012mA和mB的两小球带有同种电荷,电荷量分别为qA和qB ,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1与2(12 ) 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.vA和vB,最大动能分别为EkA和EkB . 则() ( )AmA一定小于mB B( )qA一定大于qB ( )CvA一定大于vB D( )EkA一定大于EkB 答案: 、 、ACD 解析:对于两球受力分析,由于两球所受电场力相等,同时注意到两球处于同一水平面上, 根据力的平衡有 mAgtan1=mBgtan2 ,根据几何关系有 LAcos1=LBcos2,因为12
8、,所以 mA 一定小于 mB,LALB ,AB但不能比较电荷量大小,所以 正确, 错误;根据机械 能守恒定律得 :,所以有 vAvB ,即 正C 1cos12AAgLv 2cos12BBgLv 确;EkA=mAgLA (1-cos1 )E,kB=mBgLB (1-cos2 ), 1D. ,所以 选项正确 1cos1costancos1costancos1tancos1tan2111222112BAKBKALLEE 9 (安徽卷) 如图所示, 在平面直角2012. 中, 有方向平行于坐标平面的匀强电场, 其中坐标原点O处的电 势为 0 V,点A 处的电势为 6 V, 点B 处的电势为 3 V,
9、则电场强度的大小为 ( ) 12 A BOx(cm)y(cm)A(6 0B (0,)3 A.200V/m B.2003 V/m Ox(cm)()A(6 0B (0,)3CE答案:A 解析:中点的电势为,连得等势线,作的垂线得电场线如图,由得:OAC3VBCBCdEU ,故 对A. 200v/mE 10 (重庆卷) 空中 、 两点处各固定一个点电荷,其中 点处为2012PQP 正点电荷, 、 两点附近电场的等势面分布如题图所PQ 示, 、 、 、 为电场中的四个点 则abcd. APQ 、 两点处的电荷等量同种 Bab 点和点的电场强度相同 Ccd 点的电热低于 点的电势 Dac 负电荷从 到
10、,电势能减少答案:D 解析:根据电场线与等势线垂直得:必有一条电场线与 、 连线重合, 为正电荷,故该PQP 电场线必从沿直线指向 ,因电场线总是由正电荷指向负电荷,故 、 电荷为等量异种PQPQ 电荷, 选项错误;电场强度是矢量, 、 两处电场强度方向不同, 选项错误;因越靠近AabB 正电荷,电势越高,故 点电势高于点电势, 选项错误;根据等势线的分布及 、 的cdCPQ 电性, 所在的等势线电势高于 所在等势线的电势,负电荷从 到 ,电场力做正功,电caac 势能减少, 选项正确D. 11.2012(海南卷)三个相同的金属小球分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大1.2.3. 于小球的直
11、径 球 的带电量为 ,球 的带电量为,球 不带电且离球 和球 很远,.1q2nq312 此时球 、12F.32之间作用力的大小为现使球 先与球 接触,再与球接触,然后将球 移13 至远处,此时 、 之间作用力的大小仍为 ,方向不变 由此可知 12F. A.n=3 B.n=4 C.n=5 D. n=6 答案:D 解析:设 、 距离为 ,则:, 与接触后,它们带的电的电量均为:,12R3222nqFR2nq 再 与 接触后,它们带的电的电量均为,最后有上两式得:31n=6 (2)4 nq22 (2)8 n nqFR 12(2012) 全国理综如图,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带
12、电小球,小球用一绝缘清线 悬挂于 点 先给电容器缓慢充电,使两级板所带电荷量分别为 和 ,此时悬线与竖直O.QQ 方向的夹角为再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到 ,且小球/6./3 与两极板不接触 求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量. 解析 : 根据力的平衡和力的合成,根据电场强度与电势差的关系及电容的6tan mgEq 定义得,所以;第二次充电后,所以第二次充电CdQ E qmgCdQ33qmgCdQ3 使电容器正极板增加的电荷量. QqmgCd QQQ2332 13 (广东卷) 图 是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平2012.5 匀强电场后,分落在
13、收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有 A. 带正电的矿粉落在右侧 B. 电场力对矿粉做正功 C. 带负电的矿粉电势能变大 D. 带正电的矿粉电势能变小答案:BD 解析:在水平方向上带正电的矿粉受到向左的电场力,应落在左侧, 错;电场力对两A 种矿粉都做正功,电势能均减小,所以只有 正确BD. 14 (北京高考卷) 2012“”约瑟夫森结 由超导体和绝缘体制成若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为的电磁波, 且与U成正比, 即=kU 已知比例系数k 仅与元电荷的 2倍和普朗克常数h有关,你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理比例系数的值可能为
14、 A B C2he D 2he2eh12he答案:B 解析 : 由, 又题目中提到元电荷 和普朗克常量 , 可联想到能量, 即列出相关等式=kUehqU=h ,进而比较,得出,再结合题意可知,故选项 对=kUk=q/hk=2e/hB. 15 (北京高考卷) 匀强电场的方向沿2012x轴正方向,电场强度E随x的分布如图所示,E0图中E0和d均为已知量将带正电的质点A在O点由静止释放A离开电场足够远后,再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放当B在电场中运动时,A、B间的相互作用力及相互作用能均为零;B离开电场后,A、B间的相互作用视为静电作用已知A的电荷量为Q,A和B的质量分别为m 和不计重力
15、 4m ( )求1A在电场中的运动时间t; ( )若2B的电荷量为q=Q,求两质点相互作用能的最大值Epm; 49 ( )为使3B离开电场后不改变运动方向,求B所带电荷量的最大值qm 解析:( )由牛顿第二定律,1A在电场中运动的加速度a = Fm0QEm A在电场中做匀变速直线运动 d=at2 12 解得运动时间t = 2da02dmQE 2( )设A、B离开电场时的速度分别为A0、B0,由动能定理,有 QE0d=m,QE0d = 1220A124m20B A、B相互作用过程中,动量和能量守恒A、B相互作用力为斥力,A受的力与其运动方向相同,B受的力与其运动方向相反,相互作用力对A做正功,对
16、B做负功A、B靠近的过程中,B的路程大于A的路程,由于相互作用力大小相等,相互作用力对B做功的绝对值大于对A做功的绝对值,因此相互作用力做功之和为负,相互作用能增加所以,当A、B最接近时相互作用能最大,此时两者速度相同,设为,有 (m +)= mA0+B0 4m4m Epm=(m +)-(m +)2 1220A124m20B124m =已知Q,由、式解得 49 相互作用能的最大值Epm=QE0d 145 3( )考虑A、B在x d区间的运动,由动量守恒、能量守恒,且在初态和末态均无相互作用,有 mA+B= mA0+B0 4m4m m +=m + 122A124m2B1220A124m20B 由
17、、解得B=-B0+A0 3585 因B不改变运动方向,故 B=-B0+A0 0 3585 由、解得qQ 169 即B所带电荷量的最大值qm=Q 169 16.2012.(山东卷) 图中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷.一 带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c 三点 是实线与虚线的交点 则该粒子. A 带负电 Bc 在 点受力最大 Cbc 在 点的电势能大于在 点的电势能 Dabbc 由 点到 点的动能变化大于有 点到 点的动能变化答案:CD 解析:由于带电粒子受到的电场力指向轨迹凹侧,说明带电粒子带正电,选项 错误;A 根据库仑定
18、律 F=kQq/r2 可知,选项 错误;粒子从 点运动到 点的过程中,电场力Bbc 对粒子做正功,粒子电势能减小,选项 正确;由动能定理可得CqU=Ek,因为UabUbc ,所以选项 正确 D. 17.2012(四川卷) (分)19 如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,AB段光滑水平,BC段为光滑圆弧,对应的圆心角= 370,半径r=2.5m,CD段平直倾斜且粗糙,各段轨道均平滑连接,倾斜轨道所在区域有场强大小为E=2l05 N/C.、方向垂直于斜轨向下的匀强电场 质量m=5l0-2kg、电荷量q=+110-6 C 的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后,沿水平轨道向左滑行,在C点以速度v
19、0 =3m/s.冲上斜轨 以小物体通过C点时为计时起点, 0.1s.以后,场强大小不变,方向反向 已知斜轨与小物体间的动摩擦因数 =0.25. 设小物体的电荷量保持不变,取g=10m/s2sin370 =0.6cos37,0=0.8. (1) 求弹簧枪对小物体所做的功; (2)PCP. 在斜轨上小物体能到达的最高点为 ,求的长度解析: (1)设弹簧枪对小物体做功为Wf,由动能定理得Wf-mgr(l-cos)=mv02 12代人数据得Wf =0.475J 说明:式 分,式 分42. (2).Ca取沿平直斜轨向上为正方向 设小物体通过 点进入电场后的加速度为1, 由牛顿第二定律得 mgsin(mg
20、cos+qE)=ma 1 小物体向上做匀减速运动,经t1 =0.1s 后,速度达到v1,有 v1=v0+a1t1 由可知v1=2.1m/s,设运动的位移为s1,有 sl-v0t1+a1t1 2 12电场力反向后,设小物体的加速度为a2,由牛顿第二定律得 mgsin(mgcos-qE)=ma2 设小物体以此加速度运动到速度为 ,运动的时间为0t2,位移为s2,有 0=v1+a2t 2 s2=v1t2+a2t22 12 设的长度为CPs,有 s=s1+s 2 联立相关方程,代人数据解得 s=0.57m 18.2012. 1(安徽卷) 如图所示,半径为R均匀带电圆形平板,单位面积带电量为,其轴线上任
21、意一点P(坐标为x) 的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出 :E=2 21221xrx,方向沿x 轴 现考虑单位面积带电量为.0的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为r 的圆板,如图 所示 则圆孔轴线上任意一点2.Q(坐标为x)的电场强度为 ( ) A. 20 2122xrx B. 20 2122xrr C. 20rx ORxP图 1OQ图D. 20 xr 答案:A 解析:当时,则,当挖去半径为 的圆孔时,应在 中=0rER22xRx0k2E 减掉该圆孔对应的场强,即选项 正.A)(220rxrx-12E21220 xrx2E )(确. 19. 2013II18.ab(全国新课
22、标理综第题)如图,在光滑绝缘水平面上 三个带电小球 、 和 分别位于边长为 的正三角形的三个顶点上; 、 带正电,电荷量均为 , 带负电clabqc. 整个系统置于方向水平的匀强电场中 已知静电力常量为若三个小球均处于静止状态,则.k.匀强电场场强的大小为 A B C D 2 2 2 2 23 3 3 3 33 3 3 3 3l l l l lkqkqkqkqkq2 2 2 2 23 3 3 3 3l l l l lkqkqkqkqkq2 2 2 2 23 3 3 3 3l l l l lkqkqkqkqkq2 2 2 2 23 3 3 3 32 2 2 2 2l l l l lkqkqkqk
23、qkq答案:B 解析 设小球 带电量 ,由库仑定律可知小球 对小球 的库伦引力为, 小球对:cQacF=kb2 2 2 2 2qQqQqQqQqQl l l l l 小球 的库伦引力为, 二力合力为设水平匀强电场的大小为 , 对 球,cF=k2Fcos30.Ec2 2 2 2 2qQqQqQqQqQl l l l l 由平衡条件可得:解得:,选项 正确QE=2Fcos30.E=B. 2 2 2 2 23 3 3 3 3k k k k kq q q q ql l l l l 20. 2013115(全国新课标理综第题)如图,一半径为 的圆盘上均匀分布着电荷量为RQ 的电荷,在垂直于圆盘且过圆心
24、的轴线上有 、 、ca bd 三个点,ab和 、bc cd和 、和 间 的距离均为 ,在 点处有一电荷量为的固定点电荷 已知 点处的场强为零,则Raq (qO).bd 点处场强的大小为为静电力常量(k) A. k B. k 2 2 2 2 23 3 3 3 3R R R R Rq q q q q2 2 2 2 29 9 9 9 91010101010R R R R Rq q q q qC. k D. k 2 2 2 2 29 9 9 9 9R R R R R q q q q qQ Q Q Q Q 2 2 2 2 29 9 9 9 99 9 9 9 9R R R R R q q q q qQ Q
25、 Q Q Q 答案:B 解析 :根据题述 点处的场强为零,可知点处电荷量为的固定点电荷在 点产生的电场baqb 的场强与圆盘在点产生的电场的场强大小相等方向相反, 即圆盘在点产生的电场的场强bb 大小 EQ =k.dE= k+ E 根据点电荷电场强度公式和电场叠加原理, 点处的电场Q=k2 2 2 2 2R R R R Rq q q q q 2 2 2 2 23 3 3 3 3R R R R Rq q q q q ,选项 正确B. 2 2 2 2 29 9 9 9 91010101010R R R R Rq q q q q 21.2013116(全国新课标理综第题)一水平放置的平行板电容器的两
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