高中物理高二物理上学期精选试卷专题练习(word版一、第九章静电场及其应用选择题易错题培优(难)1.真空中,在x轴上的坐标原点O和x=50cm处分别固定点电荷A、B,在x=10cm处由静止释放一正点电荷p,点电荷p只受电场力作用沿x轴方向运动,其速度与在x轴上的位置关系如图所示。
下列说法正确的是()A.x=10cm处的电势比x=20cm处的电势高B.从x=10cm到x=40cm的过程中,点电荷p的电势能一定先增大后减小C.点电荷A、B所带电荷量的绝对值之比为9:4D.从x=10cm到x=40cm的过程中,点电荷p所受的电场力先增大后减小【答案】AC【解析】【分析】【详解】A.点电荷p从x=10cm处运动到x=30cm处,动能增大,电场力对点电荷做正功,则点电荷所受的电场力方向沿+x轴方向,因此,从x=10cm到x=30cm范围内,电场方向沿+x轴方向,所以,x=10cm处的电势比x=20cm处的电势高,故A正确;B.点电荷p在运动过程中,只有电场力做功,电势能和动能之和保持不变,点电荷的动能先增大后减小,则其电势能先减小后增大,故B错误;C.从x=10cm到x=30cm范围内,点电荷p所受的电场力沿+x轴方向,从x=30cm到x=50cm范围内,点电荷p所受的电场力沿-x轴方向,所以,点电荷p在x=30cm处所受的电场力为零,则点电荷A、B对点电荷p的静电力大小相等,方向相反,故有22A BA BQ q Q qk kr r其中r A=30cm,r B=20cm,所以,Q A:Q B=9:4,故C正确;D.点电荷x=30cm处所受的电场力为零,由电场力公式F=qE可知:x=30cm处的电场强度为零,所以从x=10cm到x=40cm的过程中,点电荷p所受的电场力一定先减小后增大,故D错误。
故选AC。
2.如图所示,粗糙程度均匀的绝缘空心斜面ABC放置在水平面上,角CAB = 30°,斜面内部O点(与斜面无任何连接)固定有一正点电荷,一带负电的小物体(可视为质点)可以分别静止在M 、N 点和MN 的中点P 上,OM =ON , OM //AB 则下列判断正确的是( )A .小物体静止在三处静止时所受力个数一定都是4个.B .小物体静止在P 点时受到的摩擦力最大C .小物体静止在P 点时受到的支持力最大,静止在M ,N 点时受到的支持力相等D .当小物体静止在M 点时,地面给斜面的摩擦力水平向左 【答案】CD 【解析】 【详解】对小物体分别在三处静止时所受力分析如图:A.结合平衡条件,由图,小物体在P 、N 两点时一定受四个力的作用,故A 错误;B.小物体静止在P 点时,摩擦力f =mg sin30°静止在N 点时sin30cos30f mg F '=︒+'︒静止在M 点时sin30cos30f mg F "=︒-'︒可见静止在N 点时所受摩擦力最大,故B 错误;C.小物体静止在P 点时,设库仑力为F ,受到的支持力N =mg cos30°+F在M 、N 点时:cos30sin30N mg F '=︒+'︒由库仑定律知F F >',故N N >',即小物体静止在P 点时受到的支持力最大,静止在M 、N 点时受到的支持力相等,故C 正确;D.以小物体和斜面整体为研究对象,当小物体静止在M 点时,斜面内部O 点正电荷对其库仑力斜向右,即有向右的分力,则斜面有向右运动的趋势,受水平向左的摩擦力,故D 正确。
3.真空中相距L的两个固定点电荷E、F所带电荷量大小分别是Q E和Q F,在它们共同形成的电场中,有一条电场线如图中实线所示,实线上的箭头表示电场线的方向.电场线上标出了M、N两点,其中N点的切线与EF连线平行,且∠NEF>∠NFE.则()A.E带正电,F带负电,且Q E >Q FB.在M点由静止释放一带正电的检验电荷,检验电荷将沿电场线运动到N点C.过N点的等势面与EF连线垂直D.负检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能【答案】C【解析】【分析】【详解】根据电场线的指向知E带正电,F带负电;N点的场强是由E、F两电荷在N点产生场强的叠加,电荷E在N点电场方向沿EN向上,电荷F在N点产生的场强沿NF向下,合场强水平向右,可知F电荷在N点产生的场强大于E电荷在N点产生的场强,而,所以由点电荷场强公式知,A错误;只有电场线是直线,且初速度为0或初速度的方向与电场平行时,带电粒子的运动轨迹才与电场线重合.而该电场线是一条曲线,所以运动轨迹与电场线不重合.故在M点由静止释放一带正电的检验电荷,不可能沿电场线运动到N点,B错误;因为电场线和等势面垂直,所以过N点的等势面与过N点的切线垂直,C正确;沿电场线方向电势逐渐降低,,再根据,q为负电荷,知,D错误;故选C.【点睛】只有电场线是直线,且初速度为0或初速度的方向与电场平行时,带电粒子的运动轨迹才与电场线重合.电场线和等势面垂直.N点的切线与EF连线平行,根据电场线的方向和场强的叠加,可以判断出E、F的电性及电量的大小.先比较电势的高低,再根据,比较电势能.4.如右图,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的场强大小变为E2.E1与E2之比为( )A .1:2B .2: 1C .D .【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 试题分析:由得:;若将N 点处的点电荷移至P 点,则O 点的场强大小变为E 2,知两点电荷在O 点的场强夹角为1200,由矢量的合成知,得:,B 对5.物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证,有时只需通过一定的分析就可以判断结论是否正确.如图所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为R 1和R 2的圆环,两圆环上的电荷量均为q (q >0),而且电荷均匀分布.两圆环的圆心O 1和O 2相距为2a ,连线的中点为O ,轴线上的A 点在O 点右侧与O 点相距为r (r <a ),试分析判断下列关于A 点处电场强度大小E 的表达式正确的是A .()()()()3322222212kq a r kq a r E R a r R a r +-=-⎡⎤⎡⎤+++-⎣⎦⎣⎦B .()()()()3322222212kq a r kq a r E R a r R a r +-=+⎡⎤⎡⎤+++-⎣⎦⎣⎦C .()()12222212kqR kqR E R a r R a r =-⎡⎤⎡⎤+++-⎣⎦⎣⎦D .()()123322222212kqR kqR E R a r R a r =-⎡⎤⎡⎤+++-⎣⎦⎣⎦【答案】A 【解析】 【分析】题目要求不通过计算,只需通过一定的分析就可以判断结论,所以根据点电荷场强的公式E=k2Qr ,与选项相对比,寻找不同点,再用极限分析问题的思想方法就可以分析出结果. 【详解】与点电荷的场强公式E=k 2Qr ,比较可知,C 表达式的单位不是场强的单位,故可以排除C ;当r=a 时,右侧圆环在A 点产生的场强为零,则A 处场强只由左侧圆环上的电荷产生,即场强表达式只有一项,故可排除选项D ;左右两个圆环均带正电,则两个圆环在A 点产生的场强应该反向,故可排除B ,综上所述,可知A 正确.故选A .6.在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为410V/m ,已知一半径为1mm 的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10m/2s ,水的密度为310kg/3m .这雨滴携带的电荷量的最小值约为 A .2⨯910-C B .4⨯910-CC .6⨯910-CD .8⨯910-C【答案】B 【解析】 【详解】带电雨滴在电场力和重力作用下保持静止,根据平衡条件电场力和重力必然等大反向mg qE = m V ρ=343V r π=解得:9410q C -⨯=ACD 、与计算不符,ACD 错误; B 、与计算结果相符,B 正确 【点睛】本题关键在于电场力和重力平衡,要求熟悉电场力公式和二力平衡条件;要使雨滴不下落,电场力最小要等于重力.7.如图所示,光滑绝缘半球形的碗固定在水平地面上,可视为质点的带电小球1、2的电荷分别为Q 1、Q 2,其中小球1固定在碗底A 点,小球2可以自由运动,平衡时小球2位于碗内的B 位置处,如图所示.现在改变小球2的带电量,把它放置在图中C 位置时也恰好能平衡,已知AB 弦是AC 弦的两倍,则( )A .小球在C 位置时的电量是B 位置时电量的一半 B .小球在C 位置时的电量是B 位置时电量的四分之一C .小球2在B 点对碗的压力大小等于小球2在C 点时对碗的压力大小D .小球2在B 点对碗的压力大小大于小球2在C 点时对碗的压力大小 【答案】C 【解析】 【详解】AB .对小球2受力分析,如图所示,小球2受重力、支持力、库仑力,其中F 1为库仑力F 和重力mg 的合力,根据三力平衡原理可知,F 1=F N .由图可知,△OAB ∽△BFF 1设半球形碗的半径为R ,AB 之间的距离为L ,根据三角形相似可知,1F mg FOA OB AB== 即1F mg FR R L== 所以F N =mg ①LF mg R=② 当小球2处于C 位置时,AC 距离为2L,故 '12F F =,根据库仑定律有:2A BQ QF kL='21()2A CQ QF kL=所以18CBQQ=,即小球在C位置时的电量是B位置时电量的八分之一,故AB均错误;CD.由上面的①式可知F N=mg,即小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小,故C正确,D错误。
故选C。
8.如图所示,固定在竖直面内的光滑金属细圆环半径为R,圆环的最高点通过长为L的绝缘细线悬挂质量为m、可视为质点的金属小球,已知圆环所带电荷量均匀分布且带电荷量与小球相同,均为Q(未知),小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态,已知静电力常量为k,重力加速度为g,细线对小球的拉力为F(未知),下列说法正确的是( )A.Q3mgRkL,F=mgRLB.Q3mgLkR,F=mgRLC.Q3mgRkL,F=mgLRD.Q3mgLkR,F=mgLR【答案】D【解析】【详解】由于圆环不能看成点电荷,采用微元法,小球受到的库仑力为圆环各个点对小球库仑力的合力,以小球为研究对象,进行受力分析,如图所示则Fsin mg θ=,其中=R sin L θ,解得mgL F R= 设圆环各个点对小球的库仑力的合力为F Q ,水平方向上有22Q Q Fcos F k cos Lθθ==,解得3mgL Q kR =,故D 项正确,ABC 三项错误.9.如图所示,真空中有三个带等电荷量的点电荷a 、b 和c ,分别固定在水平面内正三角形的顶点上,其中a 、b 带正电,c 带负电。