一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优（难）1．如图所示，a 、b 、c 、d 四个质量均为 m 的带电小球恰好构成“三星拱月”之形，其中 a 、b 、c 三个完全相同的带电小球在光滑绝缘水平面内的同一圆周上绕 O 点做半径为 R 的匀速圆周运动，三小球所在位置恰好将圆周等分。

小球 d 位于 O 点正上方 h 处，且在外力 F 作用下恰处于静止状态，已知 a 、b 、c 三小球的电荷量大小均为 q ，小球 d 的电荷量大小为 6q ，h ＝2R 。

重力加速度为 g ，静电力常量为 k 。

则（ ）A ．小球 a 一定带正电B ．小球 c 23kq C ．小球 b 2R mRq kπD ．外力 F 竖直向上，大小等于mg 226kq 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A ．a 、b 、c 三小球所带电荷量相同，要使三个做匀速圆周运动，d 球与a 、b 、c 三小球一定是异种电荷，由于d 球的电性未知，所以a 球不一定带正电，故A 错误。

BC ．设 db 连线与水平方向的夹角为α，则223cos 3R h α==+ 226sin 3R h α=+＝对b 球，根据牛顿第二定律和向心力得：22222264cos 2cos302cos30()q q q k k mR ma h R R Tπα⋅-︒==+︒ 解得23RmRT q kπ=233kq a mR=则小球c 的加速度大小为2233kq mR，故B 正确，C 错误。

D ．对d 球，由平衡条件得2226263sin q q kq F k mg mg h R Rα⋅=+=++ 故D 正确。

故选BD 。

2．如图所示，一带电小球P 用绝缘轻质细线悬挂于O 点。

带电小球Q 与带电小球P 处于同一水平线上，小球P 平衡时细线与竖直方向成θ角（θ<45°）。

现在同一竖直面内向右下方缓慢移动带电小球Q ，使带电小球P 能够保持在原位置不动，直到小球Q 移动到小球P 位置的正下方。

对于此过程，下列说法正确的是（ ）A ．小球P 受到的库仑力先减小后增大B ．小球P 、Q 间的距离越来越小C ．轻质细线的拉力先减小后增大D ．轻质细线的拉力一直在减小 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】画出小球P 的受力示意图，如图所示当小球P 位置不动，Q 缓慢向右下移动时，Q 对P 的库仑力先减小后增大，根据库仑定律可得，QP 间的距离先增大后减小；轻质细线的拉力则一直在减小，当Q 到达P 的正下方时，轻质细线的拉力减小为零，故选AD 。

3．如图所示，带电小球a 由绝缘细线PM 和PN 悬挂而处于静止状态，其中PM 水平，地面上固定一绝缘且内壁光滑的圆弧细管道GH ，圆心P 与a 球位置重合，管道底端H 与水平地面相切，一质量为m 可视为质点的带电小球b 从G 端口由静止释放，当小球b 运动到H 端时对管道壁恰好无弹力，重力加速度为g 。

在小球b 由G 滑到H 过程中，下列说法中正确的是（ ）A ．小球b 机械能保持不变B ．小球b 所受库仑力大小始终为2mgC ．细线PM 的拉力先增大后减小D ．小球b 加速度大小一直变大 【答案】ACD 【解析】 【详解】A ．小球b 所受库仑力和管道的弹力始终与速度垂直，即只有重力做功，所以小球b 机械能守恒，故A 正确；B ．小球b 机械能守恒，从G 滑到H 过程中，有：212mgR mv =H 处有：2-库m F mg =Rv则有：F 库=3mg故B 错误；C ．设PN 与竖直方向成α角，对球a 受力分析，将其分解： 竖直方向上有：F PN cos α=mg +F 库sin θ水平方向上有：F 库cos θ+F PN sin α=F PM 。

解得：(3)PM mgcos F mgtan cos θααα-=+下滑时θ从0增大90°，细线PM 的拉力先增大后减小，故C 正确；D ．设b 与a 的连线与水平方向成θ角，则有：任意位置加速度为向心加速度和切向加速度合成，即为：()2222212()5322v cos a a a gcos g R θθ-=+=+=可知小球的加速度一直变大，故D 正确。

故选ACD 。

4．有固定绝缘光滑挡板如图所示，A 、B 为带电小球（可以近似看成点电荷），当用水平向左的力F 作用于B 时，A 、B 均处于静止状态．现若稍改变F 的大小，使B 向左移动一段小距离（不与挡板接触），当A 、B 重新处于平衡状态时与之前相比（ ）A ．A 、B 间距离变小 B ．水平推力力F 减小C ．系统重力势能增加D ．系统的电势能将减小 【答案】BCD 【解析】 【详解】A ．对A 受力分析，如图；由于可知，当B 向左移动一段小距离时，斜面对A 的支持力减小，库仑力减小，根据库仑定律可知，AB 间距离变大，选项A 错误；B ．对AB 整体，力F 等于斜面对A 的支持力N 的水平分量，因为N 减小，可知F 减小，选项B 正确；C ．因为AB 距离增加，则竖直距离变大，则系统重力势能增加，选项C 正确；D ．因为AB 距离增加，电场力做正功，则电势能减小，选项D 正确； 故选BCD.5．如图，质量分别为m A和m B的两小球带有同种电荷，电荷量分别为q A和q B，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θ1与θ2(θ1＞θ2)。

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v A和v B，最大动能分别为E k A和E k B。

则()A．m A一定大于m BB．q A一定小于q BC．v A一定大于v BD．E k A一定大于E k B【答案】CD【解析】【详解】A．对小球A受力分析，受重力、静电力、拉力，如图所示：根据平衡条件，有：1tanAFm gθ=故：1tanAFmgθ=⋅同理，有：2tanBFmgθ=⋅由于θ1＞θ2，故m A＜m B，故A错误；B．两球间的库仑力是作用力与反作用力，一定相等，与两个球是否带电量相等无关，故B 错误；C．设悬点到AB的竖直高度为h，则摆球A到最低点时下降的高度：1111(1)cos cos h h h h θθ∆=-=- 小球摆动过程机械能守恒，有212A A A A m g h m v ∆=解得：2A A v g h =⋅∆由于θ1＞θ2，A 球摆到最低点过程，下降的高度△h A ＞△h B ，故A 球的速度较大，故C 正确；D ．小球摆动过程机械能守恒，有mg △h =E K故(1cos )(1cos )tan k FLE mg h mgL θθθ=∆=-=- 其中L cos θ相同，根据数学中的半角公式，得到：1cos (1cos )cos ()cos tan tan sin 2k FL E FL FL θθθθθθθ-=-==⋅ 其中FL cos θ相同，故θ越大，动能越大，故E kA 一定大于E kB ，故D 正确。

6．如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球A 、B 分别处于竖直墙面和水平地面上，且处于同一竖直平面内，若用图示方向的水平推力F 作用于小球B ，则两球静止于图示位置，如果将小球B 向左推动少许，待两球重新达到平衡时，则两个小球的受力情况与原来相比（ ）A ．竖直墙面对小球A 的弹力减小B ．地面对小球B 的弹力一定不变C ．推力F 将增大D ．两个小球之间的距离增大 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】整体法可知地面对小球B 的弹力一定不变，B 正确；假设A 球不动，由于A 、B 两球间距变小，库仑力增大，A 球上升，库仑力与竖直方向夹角变小，而其竖直分量不变，故库仑力变小A 、B 两球间距变大，D 正确；但水平分量减小，竖直墙面对小球A 的弹力减小，推力F将减小，故A正确，C错误。

故选ABD。

7．如图所示，质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于P点，另一带正电小球M固定在带电小球的左侧，小球平衡时，绝缘丝线与竖直方向夹角为θ，且两球球心在同一水平线上．关于悬挂小球的电性和所受库仑力的大小，下列判断正确的是( )A．正电，mgtanθB．正电，mg tan θC．负电，mg tan θD．负电，mg tanθ【答案】B【解析】【分析】【详解】小球 M带正电，两球相斥，故小球带正电；以小球为研究对象，对小球进行受力分析，根据小球处于平衡状态可知，F=mgtgθ，故选B．【点睛】对于复合场中的共点力作用下物体的平衡其解决方法和纯力学中共点力作用下物体的平衡适用完全相同的解决方法．8．一个带电量为+Q的点电荷固定在空间某一位置，有一个质量为m的带电小球（重力不能忽略）在+Q周围作匀速圆周运动，半径为R 3g（g为重力加速度）。

关于带电小球带电情况，下列说法正确的是：A．小球带正电，电荷量大小为2 833mgRkQB2 3mgRC．小球带负电，电荷量大小为 283mgRD ．小球带负电，电荷量大小为23mgR【答案】C 【解析】 【详解】由题意可知小球做匀速圆周运动，合力提供向心力，因中心电荷为+Q ，做出运动图像如图所示：可知要让小球做匀速圆周运动，即小球所受库仑力和重力的合力提供向心力，所以小球带负电；由向心力公式可知：33F ma mg ==向 设小球与点电荷连线与竖直方向夹角为θ，则有：333tan =3F mg mg θ==向所以θ=30°，根据几何关系有：cos30mgF =库 sin 30R L=根据库仑定律有：2qQ F kL =库 联立可得：2833mgR q kQ=故C 正确，ABD 错误。

9．如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（）A．点电荷从P到O是匀加速运动，O点速度达最大值B．点电荷在从P到O的过程中，电势能增大，速度越来越大C．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大D．点电荷一定能够返回到P点．【答案】D【解析】试题分析：点电荷在从P到O的过程中，所受的电场力方向竖直向下，因场强大小不断变化，电场力不断变化，故做变加速运动，所以速度越来越大，到达C点后向下运动，受电场力向上而作减速运动，故O点速度达最大值，越过O点后，负电荷q做减速运动，速度越来越小，速度减到零后反向运动，返回到P点，选项A错误，D正确；点电荷在从P到O的过程中，电场力做正功，故电势能减小，选项B错误；因为从O向上到无穷远，电场强度先增大后减小，P到O的过程中，电场强度大小变化不能确定，所以电场力无法确定，加速度不能确定．故C错误．故选D．考点：带电粒子在电场中的运动．10．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。