2020-2021学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册课件：第九章 培优提升练29张PPT(需要wps打开)

培优提升练
第九章 静电场及其应用
一、选择题
1.真空中相距较远的两个完全相同的金属小球A和B，带电荷量分别为QA＝＋2×10－8 C、QB＝＋4×10－8 C，两球之间的相互作用力为F，若将两球接触后再放回原处，则它们之间的作用力将变为
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解析　对于两个完全相同的金属球，互相接触后电荷量平分.
设A球的电荷量为2Q，则B球的电荷量为4Q，
则F′＝F，故A正确.
2.A、B是一条电场线上的两个点，一负点电荷仅在静电力作用下以一定的初速度由A点沿电场线运动到B点，其v－t图像如图1所示.则此电场的电场线分布可能是
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图1
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解析　负点电荷在静电力的作用下由A运动到B，由v－t图像可知，负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动.
由F＝ma知静电力越来越大，即A→B电场强度越来越大，电场线分布越来越密；
又由于负电荷所受静电力方向与速度方向相反，故场强方向为由A到B，故A选项正确.
3.如图2所示，空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体.当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时，电荷将做
A.向上偏转的类平抛运动
B.向下偏转的类平抛运动
C.匀速直线运动
D.变速直线运动
图2
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解析　空心导体处在带正电的带电体附近，根据电场中导体的特点，空心导体起到了静电屏蔽的作用，使得空心导体内部电场强度为零，电荷不受静电力的作用，所以做匀速直线运动，故选C.
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4.点电荷A和B分别带正电和负电，电荷量分别为4Q和－Q，在A、B连线上，如图3所示，电场强度为零的地方在



A.A和B之间 B.A的右侧
C.B的左侧 D.A的右侧及B的左侧
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图3
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解析　A和B之间两点电荷产生的电场强度方向均向左，合场强不可能为零，故A错误.
A的右侧，A产生的电场强度方向向右，B产生的电场强度方向向左，电场强度方向相反，A的电荷量大于B的电荷量，且距离A较近，由点电荷场强公式E＝ 可知，在同一点A、B产生的电场强度大小不可能相等，所以合场强不可能为零，故B错误.
在B的左侧，A产生的电场强度方向向左，B产生的电场强度方向向右，电场强度方向相反，但由于A的电荷量大于B的电荷量，且距离A较远，由点电荷电场强度公式E＝ 可知，在同一点A、B产生的电场强度大小可能相等，所以合场强可能为零，故C正确，D错误.
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5.(2019·全国卷Ⅰ)如图4，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则
A.P和Q都带正电荷
B.P和Q都带负电荷
C.P带正电荷，Q带负电荷
D.P带负电荷，Q带正电荷
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图4
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解析　对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受静电力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项A、B错误；




对P进行受力分析可知，Q对P的库仑力水平向右，则匀强电场对P的静电力应水平向左，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项C错误，D正确.
6.如图5所示，有一个绝缘圆环，当它的 部分均匀带电且电荷量为＋q时，圆心O处的电场强度大小为E.现使半圆环ABC均匀带电且电荷量为＋2q，而另一半圆环ADC均匀带电且电荷量为－2q，则圆心O处电场强度的大小和方向为
A.2 E，方向由O指向D
B.4E，方向由O指向D
C.2 E，方向由O指向B
D.0
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图5
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解析　当圆环的 部分均匀带电且电荷量为＋q时，圆心O处的电场强度大小为E，
由如图所示的矢量合成可得，当半圆环ABC均匀带电且电荷量为＋2q时，
圆心处的电场强度大小为 E，方向由O到D；
当另一半圆环ADC均匀带电且电荷量为－2q时，
圆心处的电场强度大小为 E，方向由O到D.
根据矢量的合成法则，圆心O处的电场强度大小为2 E，方向由O到D.故选A.
7.(多选)如图6所示为某电场中的一条电场线，在a点静止地放一个带正电的粒子(所受重力不能忽略)，该粒子到达b点时速度恰好为零，则
A.该粒子从a→b做变速运动
B.电场线的方向一定竖直向上
C.a点场强有可能比b点大
D.该电场可能是负的点电荷的电场
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图6
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粒子在a点必有mg＞qEa，在b点则是mg＜qEb，故Ea＜Eb，C错误；
该电场若是负点电荷的电场，则Ea＞Eb，不符合题意，D错误.
解析　带正电粒子从a→b，速度由零增加，最后又变为零，说明粒子有加速过程和减速过程，其所受静电力方向只能是向上的，所以电场线方向一定竖直向上，A、B正确；
8.如图7甲所示，直线上固定两个正点电荷A与B，其中B带＋Q的电荷量，C、D两点将AB连线三等分.现有一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子所受的重力，并且已知该粒子在C、D间运动的速度v与时间t的关系图像如图乙所示，则A点电荷所带电荷量可能是
A.＋5Q B.＋3Q
C.＋2Q D.＋Q
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图7
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解析　由v－t图像可知该粒子在两正电荷A、B的作用下做加速度逐渐减小的减速运动，



故点电荷A对其的库仑引力大于点电荷B对其的库仑引力，
9.如图8所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处的电场强度
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图8
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解析　如图所示，两个正点电荷在O点产生的场强大小
10.如图9所示，MON是固定的光滑绝缘直角杆，MO沿水平方向，NO沿竖直方向，A、B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球，用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上，使两球均处于静止状态.现将A球沿水平方向向右缓慢拉动一小段距离后，A、B两小球可以重新平衡.则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较，下列说法正确的是
A.A、B两小球间的静电力变大
B.A、B两小球间的静电力变小
C.A球对MO杆的压力变大
D.A球对MO杆的压力变小
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图9
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解析　在A球沿水平方向向右运动一段距离后，A、B两小球间的连线与竖直方向的夹角减小，对B球受力分析，B球受到的静电力在竖直方向的分力与重力等大反向，因此A、B两小球间的静电力变小，故A错误，B正确；
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由整体法可知，MO杆对A球的支持力等于A、B两小球的重力之和，大小不变，则根据牛顿第三定律可知，A球对MO杆的压力不变，选项C、D错误.
11.(多选)(2015·浙江卷)如图10所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点，A上带有Q＝3.0×10－6 C的正电荷.两线夹角为120°，两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B，B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度g＝10 m/s2；静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，A、B球可视为点电荷)，则
A.支架对地面的压力大小为2.0 N
B.两线上的拉力大小F1＝F2＝1.9 N
C.将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，
此时两线上的拉力大小F1＝1.225 N，F2＝1.0 N
D.将B移到无穷远处，两线上的拉力大小F1＝F2＝0.866 N
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图10
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以B和绝缘支架整体为研究对象受力分析图如图甲所示，
地面对支架支持力大小为FN＝mg－F库＝1.1 N，由牛顿第三定律可得支架对地面的压力大小为1.1 N，A错误；
以A球为研究对象，受力分析图如图乙所示，F1＝F2＝mAg＋F库＝1.9 N，B正确；
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B水平向右移，当M、A、B在同一直线上时，A、B间距为r′＝0.6 m，F库′＝k ＝0.225 N，
以A球为研究对象受力分析图如图丙所示，
可知F2′＝1.0 N，F1′－F库′＝1.0 N，F1′＝1.225 N，C正确；
将B移到无穷远，则F库″＝0，可求得F1″＝F2″＝1 N，D错误.
二、非选择题
12.如图11所示，一带电荷量为q＝－5×10－3 C、质量为m＝0.1 kg的小物块(可视为质点)放在一倾角为θ＝37°的光滑固定绝缘斜面上，当整个装置处在一水平向左的匀强电场中时，小物块恰好处于静止状态.重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
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图11
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解析　对小物块受力分析如图所示，由平衡条件得mgsin θ＝|q|Ecos θ
代入数据得E＝150 N/C.
(1)求电场强度E的大小；
答案　150 N/C
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(2)某时刻小物块的电荷量突然减少了一半，求物块沿斜面下滑距离L＝1.5 m时的速度大小.
答案　3 m/s
根据匀变速直线运动规律得v2＝2aL
代入数据得速度大小为v＝3 m/s.
13.如图12所示，两根长为L的绝缘细丝线上端固定在同一点，下端各悬挂一质量为m、带电荷量分别为＋q、－q的小球A和B，处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中，现用长度也为L的绝缘细丝线将A、B拉紧，并使小球处于静止状态，平衡时细丝线处于水平位置，求E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态.(重力加速度为g)
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解析　对A球受力分析如图所示.设悬点与A之间的细丝线拉力大小为F1，A、B之间细丝线的拉力大小为F2，根据平衡条件得F1sin 60°＝mg
又因为平衡时A、B之间的细丝线处于水平位置且拉紧，则F2≥0
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本课结束