11静电场基础题答案解析.docx
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1、静电场基础题答案解析1C【解析】真空中两个静止点电荷间的静电力大小为:F=kQAQBr2=kQ2r2,不带电的同样的金属小球C先与A接触:QC=QA'=Q2,带电的同样的金属小球C再与B接触:QB'=QC'=QB+QC2=3Q4,则两点电荷间的静电力大小为:F'=kQA'QB'r2=3kQ28r2=38F,故C正确,ABD错误;故选C。【点睛】由库仑定律可知,在真空是必须确保电荷量不变,且电荷间距要大是能将带电量看成点来处理同时两球带同种电荷,所以当与A球接触后的小球C与B球接触时,则先出现电荷中和,然后再平分电荷。2CD【解析】由库仑定律可得:
2、F=kqQr2得,库仑力与电量的乘积成正比,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2:2,原来带电量之比为1:3,原来库仑力为F=kq3qr2,现在的库仑力为F=k2q2qr2,所以库仑力是原来的4/3。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,它们的电荷量变为3qq2q,所以库仑力Fkq2r2,是原来的1/3故CD正确,AB错误。故选CD。3ACD【解析】取小球为研究对象,它受到重力mg、丝线的拉力T和电场力Eq的作用因小球处于平衡状态,则它受到的合外力等于零,由平衡条件知,T和Eq的合力与mg是一对平衡力,根据力的平行四边形定
3、则可知,当电场力Eq的方向与丝线的拉力方向垂直时,电场力最小,如图所示,则Eqmgsin 得E,所以,该匀强电场的电场强度大小可能值为E,故A、C、D选项正确;故选ACD。4BD【解析】根据库仑定律可得小球A与B之间库仑力的大小为: ,当细线上的拉力为零时,小球A受重力、支持力及库仑斥力而平衡,在沿斜面方向上根据共点力平衡条件可得:mgsin=Fcos,联立解得: ,故A错误,B正确;当斜面对A球支持力刚好为零时,根据共点力平衡条件可得: ,联立可得: ,故D正确,C错误。所以BD正确,AC错误。5D【解析】A、B、C三个电荷要平衡,必须三个电荷的一条直线,外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外
4、侧两个电荷,所以外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷的拉力,必须外侧电荷电量大,中间电荷电量小,所以C必须为负电,在A的左侧。设C所在位置与A的距离为r,则C所在位置与B的距离为L+r,要能处于平衡状态,所以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q。则有:kqQr2=k9qQr+L2,解得:r=0.2m,故D正确,ABC错误。6D【解析】A、带电粒子A受重力、Q1对其库仑力、Q2对其库仑力作用,悬浮于空中不动,所以Q1与Q2一定为同种电荷,故A错误;BCD、Q1对其库仑力为F1=KQ1q(32d)2=4KQ1q3d2,Q2对其库仑力为F2=KQ2q(12d)2=4KQ2qd2,根
5、据平衡条件可得F1=mgcos600,F2=mgsin600,联立解得Q1=3Q2=3mgd28kq,故BC错误,D正确;故选D。7C【解析】以小球为研究对象,球受到重力G,A的斥力F1和线的拉力FT三个力作用,作出力图,如图。作出F1、FT的合力F,则由平衡条件得:F=G,根据FBF1OAB得:FOA=FTOB,得FT=OBOAF,在增大A球电量的过程中,OB、OA、G均不变,则线的拉力FT不变。故选C。【点睛】以小球B为研究对象,在增大A球电量的过程中,处于动态平衡状态小球受到重力G,A的斥力F1和线的拉力FT三个力作用,作出力图,根据相似三角形原理得到线的拉力FT与线长的关系分析求解8C
6、【解析】两球整体分析,如图所示,由于A带正电,受到水平向左的作用力,而B带负电,受到水平向右的电场力,因此匀强电场方向水平向左;以A、B整体作为研究对象,整体受向下重力、细线L1斜向右上方拉力,根据平衡条件可知,qAE>qBE,故qA>qB,C正确【点睛】本题要掌握整体分析的思想,要知道两电荷之间的库仑力可以看成是内力,同时知道A与B带电性,是解题的关键9A【解析】由电场的矢量叠加原理,可知矩形薄板在a处产生的场强与点电荷q在a处的场强等大反向,大小为E=Kqd2。由对称性可知,矩形薄板在b处产生的场强也为E=Kqd2,方向向右。故A正确。10D【解析】电荷量为q的点电荷在b处产生
7、电场强度为E=kqR2,而半径为R均匀分布着电荷量为Q的圆盘上电荷,与在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷,在b点处的场强为零,则圆盘在此处产生电场强度也为E=kqR2那么圆盘在此d产生电场强度则仍为E=kqR2而电荷量为q的点电荷在d处产生电场强度为E'=kq3R2=kq9R2,由于都在d处产生电场强度方向相同,即为两者大小相加所以两者这d处产生电场强度为E+E'=10kq9R2,方向水平向右,故选项D正确,ABC错误。点睛:考查点电荷与圆盘电荷在某处的电场强度叠加,紧扣电场强度的大小与方向关系,从而为解题奠定基础。11 4.0´10-6 -50【解析】电荷在
8、A点的电势能为:EPA=qA=2.0×108×2.0×102J=4×106J,AB间的电势差为:UAB=WABq=5×1062.0×108=250V,根据UAB=AB,解得:B=50V。【点睛】已知电势和电荷量,由Ep=q求电荷的电势能。根据电场力做功和电荷量,由U=Wq求得AB间的电势差,再求得B点的电势。12 1.2×105 V , -3.0×10-3 J;【解析】根据U=Wq可知UAB=6.0×1035.0×108=1.2×105V,因为UAB=AB,若B=0,则A=1.2
9、15;105V,该负电荷在A处的电势能为EP=qA=2.5×108×1.2×105=3.0×103J【点睛】在使用公式U=Wq、EP=q时一定要将公式中字母的正负号代入计算,不能忽略13AB【解析】A、虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,一电子经过a时的动能为10eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV,动能减小了6eV,电势能增加了6eV,因此等势面间的电势差为2V,因平面b上的电势为2V,由于电子的电势能增加,等势面由a到f是降低的,因此平面c上的电势为零,故A正确。B、由上分析可知,当电子由a向f方向运动,则电子到达平
10、面f的动能为2eV,由于题目中没有说明电子如何运动,因此也可能电子在匀强电场中做抛体运动,则可能不会到达平面f,故B正确。C、在平面b上电势为2V,则电子的电势能为-2eV,动能为8eV,电势能与动能之和为6eV,当电子经过平面d时,动能为4eV,其电势能为2eV,故C错误。D、电子经过平面b时的动能是平面d的动能2倍,电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍,故D错误。故选AB。【点睛】考查电场力做功与电势能变化的关系,掌握电势能与动能之和不变,理解电势为零处的电势能为零是解题的关键。14 10 16【解析】经过a、b点时的动能分别为24eV和3eV;图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、
11、4,相邻的等势面之间的电势差相等,故电荷经过相邻两个等势面时的动能减小量为Ek=2433=7eV,故经过等势面3时的动能为3+7=10eV;只有电场力做功,电势能和动能之和守恒,其电势能变为6eV时,故有:0eV+10eV=6eV+Ek,解得Ek=16eV。【点睛】只有电场力做功,电势能和动能之和守恒,根据题意曲线3处的电势为零,列式求解点电荷的电势能与动能的和,然后结合功能关系即可求出动能。15B【解析】BD、在等量同种电荷连线中垂线上电场强度方向OP,负点电荷q从P点到O点运动的过程中,电场力方向PO,速度越来越大,动能增大,粒子的电勢能减小,但电场线的疏密情况不确定,电场强度大小变化情况
12、不确定,则电荷所受电场力大小变化情况不确定,加速度变化情况无法判断,但可能是加速度先变大后变小,故B正确,D错误;AC、越过O点后,负电荷q做减速运动,则点电荷运动到O点时速度最大,电场力为零,加速度为零,根据电场线的对称性可知,越过O点后,负电荷q做减速运动,加速度的变化情况:先增大后减小;对于速度一直减小,粒子将沿中垂线PO做往返直线运动,故A、C错误;故选B。【点睛】M、N为两个等量的正点电荷,其连线中垂线上电场强度方向OP,负点电荷q从P点到O点运动的过程中,电场力方向PO,速度越来越大但电场线的疏密情况不确定,电场强度大小变化情况不确定,则电荷所受电场力大小变化情况不确定,加速度变化
13、情况不确定越过O点后,负电荷q做减速运动,点电荷运动到O点时加速度为零,速度达最大值,加速度变化情况同样不确定。16ABD【解析】两个等量同种电荷连线中点O的电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,故从O点沿着中垂线向上或向下到无穷远处,电场强度先增大后减小,场强最大的P点可能在A、B连线之间,也可能在A、B连线上,还可能在A、B连线下,由于A、B两点的间距也不确定,故EA可能大于EB,也可能小于EB,还可能等于EB;即EA不一定大于EB。由电场的叠加原理知,A点的电场强度向上,B点的电场强度向下,所以两点的场强方向相反。根据顺着电场线方向电势越来越低,可知A一定大于B,故C说法正确,ABD说法
14、错误。所以选ABD。17B【解析】在等量的异种点电荷形成的电场中,则电场线是从正电荷出发到负电荷终至,所以A、B两点处于从左向右的电场线方向上,则AB,而A、C同处于一根等势线,所以A=C因此A=CB;由等量异种点电荷的电场线的分布,可得B点的电场线最密,C点的最疏所以EBEAEC;故B正确,ACD错误;故选B。【点睛】明确等量异种点电荷的电场线的分布,电场线与等势线相互垂直,电场线不是实际存在的,但电场线的疏密可以体现电场强度的强弱;可以根据电场线方向来确定电势的高低。18BC【解析】A、等量异种电荷的电场线和等势线都是关于连线、中垂线对称的,由等量异号电荷的电场的特点,结合题目的图可知,图
15、中bdef所在的平面是两个点电荷连线的垂直平分面,所以该平面上各点的电势都是相等的,各点的电场强度的方向都与该平面垂直。由于b、c、d、e各点到该平面与两个点电荷的连线的交点O的距离是相等的,结合该电场的特点可知,b、c、d、e各点的场强大小也相等。由以上的分析可知,b、c、d、e各点的电势相等,电场强度大小相等,方向相同。故A、D错误;故选BC。【点睛】解决本题的关键要掌握等量异种电荷的电场线和等势面的分布情况,知道场强是矢量,只有大小和方向都相同时,场强才相同,同时掌握好电场强度的叠加方法。19B【解析】根据场强的叠加可知,两个负电荷在c点产生的电场强度的和等于零,负电荷在c点产生的场强不
16、为零,所以c点的电场强度一定不为零,故A错误;电场强度是矢量,由图可知,b、d两点的电场强度方向不同,故B正确;电场线从正电荷到负电荷,沿着电场线电势降低,所以b点的电势比a点的高,故C错误;由正电荷在d、c两点产生的电势相等,但两个负电荷在d点产生的电势高于c点,所以c点的总电势低于d点,故D错误。所以B正确,ACD错误。20AD【解析】试题分析:电场线的疏密表示场强的大小,由图象知a点的电场强度比b点大,故A正确;a点所在的电场线从Q出发到不带电的金属球终止,所以a点的电势高于金属球的电势,而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远,所以金属球的电势高于b点的电势,即a点的电势比b点的高故B
17、错误;电势越高的地方,负电荷具有的电势能越小,即负电荷在a点的电势能较b点小,故C错误;由上知,-q在a点的电势能较b点小,则把-q电荷从电势能小的a点移动到电势能大的b点,电势能增大,电场力做负功故D正确故选AD考点:电场线;电场强度;电势及电势能【名师点睛】该题考查电场线的特点与电场力做功的特点,解题的关键是电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加基础题目。21BD【解析】A、B项:电子从a点运动到B点的过程中,电场力做的功为4.5eV,即,由于,解得,同理可得:,解得,根据,即,代入数据解得: ,故A错误,B正确;C项:由AB项分析可知,a、c两点的电势相等,所以ac连线为匀强
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