高中物理電場-靜電學(xué)-附答案和詳細(xì)解析.docx

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(2)若把每個電荷的電量都增加為原來的2倍，那么它們之間的相互作用力變?yōu)樵瓉淼腳 倍；(3)保持其中一電荷的電量不變，另一個電荷的電量變?yōu)樵瓉淼?倍，為保持相互作用力不變，則它們之間的距離應(yīng)變?yōu)樵瓉淼腳 倍.四、實驗題探究題（本大題共1小題，共9.0分）16. 法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后，又發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機-法拉第圓盤發(fā)電機，揭開了人類將機械能轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行應(yīng)用的序幕.法拉第圓盤發(fā)電機的原理如圖所示，將一個圓形金屬盤放置在電磁鐵的兩個磁極之間，并使盤面與磁感線垂直，盤的邊緣附近和中心分別裝有與金屬盤接觸良好的電刷A、B，兩電刷與靈敏電流計相連.當(dāng)金屬盤繞中心軸按圖示方向轉(zhuǎn)動時，則電刷A的電勢_電刷B的電勢(填高于、低于或等于)；若僅提高金屬盤轉(zhuǎn)速，靈敏電流計的示數(shù)將_；(填增大、減小或不變)；若僅將滑動變阻器滑動頭向左滑，靈敏電流計的示數(shù)將_(填增大、減小或不變)五、計算題（本大題共1小題，共10.0分）17. 在場強為E的勻強電場中，取O點為圓心，r為半徑作一圓周，在O點固定一電荷量為+Q的點電荷，a、b、c、d為相互垂直的兩條直線和圓周的交點.當(dāng)把一試探電荷+q放在d點恰好平衡(如圖所示，不計重力) (1)勻強電場場強E的大小、方向如何？(2)試探電荷+q放在點c時，受力Fc的大小、方向如何？(3)試探電荷+q放在點b時，受力Fb的大小、方向如何？六、簡答題（本大題共1小題，共8.0分）18. 電場中某區(qū)域的電場線分布如圖所示，A、B是電場中的兩點.一個電荷量q1=4.0108的負(fù)點電荷，放在電場中的A點時所受電場力為F1=2.0104N. (1)求A點電場強度的大小EA；(2)將q2=2.0108C的正點電荷放入電場中的A點，求q2受到的電場力F2的大小和方向；(3)如果將點電荷q1從電場中的A點移到B點，電場力做功WAB=8.0107J，求A、B兩點間的電勢差UAB答案和解析【答案】1. B2. D3. D4. D5. D6. C7. B8. D9. C10. D11. C12. ACD13. AD14. AD15. 1；4；216. 低于；增大；減小17. 解：(1)由題意：檢驗電荷+q放在d點恰好平衡，則有：Q對+q的庫侖力F1=kQqr2 勻強電場對+q的電場力F2=qE 由平衡條件得F1=F2，所以qE=kQqr2，得：E=kQr2，勻強電場方向沿db方向(豎直向下)(2)檢驗電荷放在c點：勻強電場的作用力大小為F2=qE，方向豎直向下；Q對+q的庫侖力大小為F1，方向水平向左，則：所以Fc=2qE=2kQqr2，方向與ac方向成45角斜向下(3)檢驗電荷放在b點：同理可得，Eb=E2+E=2E=2kQr2，所以Fb=qEb=2kQqr2，方向沿db方向答：(1)勻強電場場強E的大小為kQr2，方向沿do方向向下；(2)試探電荷+q放在點c時，受力Fc的大小為2kQqr2，方向斜向左下方與ac成45角；(3)試探電荷+q放在點b時，受力Fb的大小為2kQqr2，方向沿ob方向向下18. 解：(1)A點電場強度的大小為：EA=F1q1=2.01044.0108N/C=5.0103N/C，(2)q2受到的電場力為：F2=q2EA=2.01085.0103N=1.0104N，方向沿場強向左，(3)A、B兩點間的電勢差為：UAB=WABq1=8.01074.0108V=20.0V 答：(1)A點電場強度的大小為5.0103N/C；(2)q2受到的電場力F2的大小為1.0104N，方向沿場強向左；(3)A、B兩點間的電勢差為20V【解析】1. 解：設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為K，原長為x.當(dāng)系統(tǒng)平衡時，彈簧的伸長量為x0，則有：Kx0=kQq(x+x0)2 A、保持Q不變，將q變?yōu)?q時，平衡時有：Kx1=k2Qq(x+x1)2 由解得：x12x0，故A錯誤；B、同理可以得到保持q不變，將Q變?yōu)?Q，平衡時彈簧的伸長量小于2x0，故B正確；C、保持q不變，將Q變?yōu)镼，如果縮短量等于x0，則靜電力大于彈力，故會進(jìn)一步吸引，故平衡時彈簧的縮短量大于x0，故C錯誤；D、保持Q不變，將q變?yōu)閝，如果縮短量等于x0，則靜電力大于彈力，故會進(jìn)一步吸引，故平衡時彈簧的縮短量大于x0，故D錯誤故選：B 根據(jù)庫侖定律及胡克定律列式分析，電荷量變化，庫侖力變化，兩球的距離變化，彈力變化，根據(jù)平衡條件列方程計算即可本題主要考查了庫侖定律及胡克定律的直接應(yīng)用，要知道，電荷量變化后庫侖力要變化，距離變化后彈簧彈力會變化2. 解：AB、只在A點放正電荷時，B點的場強為：E=kQr2 又將等量異號的點電荷Q放在D點后，B點場強為：EB=kQr2+kQ(2r)2=5kQ4r2=54E，方向水平向右，故A錯誤，B也錯誤；C、BC線段的中點電場強度：E=kQ(3r2)2+kQ(3r2)20，故C錯誤；D、C點場強為：EC=kQ(2r)2+kQr2=5kQ4r2=54E，方向水平向右，與B點的電場強度相同，故D正確；故選：D根據(jù)點電荷場強公式E=kQr2分析計算，有兩個場源就根據(jù)矢量合成求合場強本題關(guān)鍵根據(jù)點電荷的場強公式，然后根據(jù)矢量合成的法則合成各點的場強，當(dāng)然，也可以根據(jù)等量異種電荷的電場線快速判斷3. 解：A、靜電場中，電勢具有相對性，電勢為零的物體不一定不帶電，故A錯誤；B、靜電場中，電勢具有相對性，電場強度為零的點電勢不一定為零，故B錯誤；C、沿場強方向電勢減小，電場線的切線方向表示電場強度的方向，故沿電場線電勢一定降低，故C錯誤；D、電場線的切線方向表示電場強度的方向，負(fù)電荷沿電場線方向移動時，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故D正確；故選D靜電場中，電勢具有相對性，電場強度為零的點電勢不一定為零，沿電場線電勢一定降低本題關(guān)鍵抓住電場力電場強度與電勢的概念，同時要注意電勢具有相對性，電場強度為零的點電勢不一定為零4. 【分析】對甲、乙兩球整體進(jìn)行受力分析，由共點力的條件可得出上端細(xì)線的張力；再對下面小球受力分析，由共點力的平衡條件可求得下端細(xì)線的張力。本題采用整體法與隔離法進(jìn)行分析，要注意不能漏力，特別是庫侖力是正確解題的關(guān)鍵。【解答】對整體受力分析可知，整體在豎直方向受重力和繩子的拉力，水平方向兩電場力大小相等方向相反，故在豎直方向上，拉力等于重力，則T1=2mg；對下面小球進(jìn)行受力分析，小球受重力、電場力、庫侖力及繩子的拉力而處于平衡，由圖可知：繩子的拉力及庫侖力的合力應(yīng)等于電場力與重力的合力qE2+mg2，故繩子的拉力T2qE2+mg2，故D正確，ABC錯誤。故選D。5. 解：A、x圖象的斜率的絕對值大小等于電場強度，由幾何知識得知，斜率先增大后減小，則電場強度先增大后減小，但斜率一直是負(fù)，場強方向沒有改變。故AB錯誤。C、由圖看出，電勢逐漸降低，若一負(fù)電荷從O點運動到x2點，電勢能逐漸升高。故C錯誤。D、從O點靜止釋放一僅受電場力作用的正電荷，受到的電場力方向與速度方向相同，做加速運動，即該電荷在Ox2間一直做加速運動。故D正確。故選：D。根據(jù)x圖象的斜率的絕對值大小等于電場強度，分析場強的變化，由圖看出，電勢逐漸降低，可判斷出負(fù)電荷的電勢能變化本題從數(shù)學(xué)的角度理解t圖象的斜率等于場強，由電勢的高低判斷出電場線的方向，來判斷電場力方向做功情況6. 解：由點電荷的場強公式可知，各點電荷在O點產(chǎn)生的場強大小為E=kqr2，電場強度是矢量，求合場強應(yīng)用平行四邊形定則，由對稱性可知，B、C、D、E四個點電荷的合場強大小為E=kqr2，方向沿OA方向，則A、B、C、D、E五個點電荷的合場強大小為：E合=E+E=kqr2+kqr2=2kqr2，方向沿OA方向；故選C根據(jù)點電荷的場強公式求出點電荷產(chǎn)生的場強，然后由平行四邊形定則求出各點電荷場強的合場強，然后求出O點的場強大小與方向本題考查了電場強度問題，熟練應(yīng)用點電荷的場強公式及平行四邊形定則是正確解題的關(guān)鍵7. 解：A、根據(jù)對稱性看出，B、C兩處電場線疏密程度相同，則B、C兩點場強大小相同.這兩點場強的方向均由BC，方向相同.故A正確 B、根據(jù)對稱性看出，A、D兩處電場線疏密程度相同，則A、D兩點場強大小相同.由圖看出，A、D兩點場強方向相同.故B錯誤 C、由圖看出，E、F兩點中，電場線疏密程度相同，兩點場強方向相同.故C正確 D、由圖看出，電場線先變密，再變疏，所以場強先增大后減小.故D正確本題選錯誤的故選：B根據(jù)電場線的疏密判斷場強的大小，電場線越密，場強越大；電場線越疏，場強越小.根據(jù)等量異種點電荷形成電場的電場線分布的對稱性分析對稱點場強的大小關(guān)系.等量異種點電荷連線的中垂線是一條等勢線對于等量異種點電荷和等量同種點電荷的電場線、等勢線的分布是考試的熱點，要抓住對稱性進(jìn)行記憶8. 解：A、由粒子的運動軌跡彎曲方向可知，帶電粒子受電場力的方向大致斜向左下方，與電場強度方向相反，故粒子帶負(fù)電，故A錯誤B、B點電場線密集，故電場強度大，電場力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直增大，故B錯誤；C、由于帶電粒子是從A到B，帶電粒子受電場力的方向大致斜向左下方，故電場力做負(fù)功，動能減小，電勢能增大，故C錯誤，D正確故選：D 解這類題的思路：根據(jù)帶電粒子運動軌跡判定電場力方向，然后根據(jù)電性和電場線的疏密程度，判斷電場力方向，根據(jù)電場力做功判斷電勢能的變化解決這類帶電粒子在電場中運動問題的關(guān)鍵是根據(jù)軌跡判斷出電場力方向，利用電場中有關(guān)規(guī)律求解；明確電場力做功與電勢能和動能間的關(guān)系9. 解：金屬板在Q的電場中達(dá)到靜電平衡時，金屬板是一個等勢體，表面是一個等勢面，表面的電場線與表面垂直，小球所受電場力與金屬板表面垂直，在金屬板上向右運動的過程中，電場力方向與位移方向垂直，對小球不做功，根據(jù)動能定理得知，小球的動能不變，速度不變，所以小球做勻速直線運動.故ABD錯誤，C正確故選：C金屬板在Q的電場中產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，達(dá)到靜電平衡時，金屬板是一個等勢體，表面是一個等勢面，表面的電場線與表面垂直.分析小球的受力情況，可確定其運動情況本題關(guān)鍵抓住靜電平衡導(dǎo)體的特點：整體導(dǎo)體是一個等勢體，表面是一個等勢面，知道電場線與等勢面垂直，并能運用這些知識來分析實際問題10. 解：A、根據(jù)點電荷電場強度公式E=kQr2，可知，牛丙所處位置的電場強度不為零，故A錯誤；B、根據(jù)點電荷電場強度公式E=kQr2，可知，牛乙和牛丙兩處電場強度大小相等，但方向不同，故B錯誤；C、沿著電場線的方向，電勢是降低的，雖然牛丁與牛乙所站的位置不同，但由于點電荷的電性不知，因此無法判定兩者的電勢高低，故C錯誤；D、乙與丁兩位置的前后腳與半徑垂直，而甲與丙兩位置的前后腳與半徑平行，加之靠近點電荷的電勢差越大，因此甲前后腳電勢差最大，處于最危險的狀態(tài)，故D正確；故選：D。依據(jù)點電荷的電場線與等勢線垂直，電場線的分布平行于半徑方向，沿著電場線的方向，電勢是降低的，從而即可一一求解?？疾辄c電荷電場強度公式的內(nèi)容，掌握電勢的高低與電場線方向關(guān)系，理解不同位置的電勢差的大小不同，注意點電荷的正負(fù)是解題的關(guān)鍵。11. 解：A、沿著電場線電勢逐漸降低，由圖看出，D點電勢比B點電勢高，故A錯誤；B、電場線的疏密表示電場強度的大小，由圖可知，B點的電場強度比D點的小.故B錯誤；C、沿著電場線電勢逐漸降低，由圖看出，C點電勢比A點電勢高，所以負(fù)電荷在C點的電勢能低于在A點的電勢能.故C正確；D、正電荷由D點靜止釋放，受電場力方向沿曲線的切線方向，所以運動的軌跡不會沿電場線的方向.故D錯誤故選：C 根據(jù)電場線的疏密判斷場強的大小，根據(jù)沿著電場線電勢逐漸降低判斷電勢高低；負(fù)電荷在電勢高處的電勢能小該題要掌握電場線的物理意義：電場線的疏密表示場強的大小，順著電場線電勢逐漸降低，難度不大，屬于基礎(chǔ)題12. 解：A、先把兩球分開，兩球由于感應(yīng)起電帶上異種電荷，再移走棒，能使兩球都帶電.故A正確 B、先移走棒，此時甲乙兩球中的電荷又發(fā)生中和，不再帶電，再把球分開，同樣不再帶電.故B錯誤 C、先使甲球瞬時接地后斷開，這樣甲球帶電被中和，乙球帶電，當(dāng)移走棒后，則兩球會帶電.故C正確 D、使棒與甲球瞬時接觸，這樣兩球都帶同種電，當(dāng)移走棒，兩球仍帶電，故D正確；故選：ACD將棒移近兩個不帶電的導(dǎo)體球，靠感應(yīng)起電使物體帶電，帶電的實質(zhì)是電荷的移動，總電荷量保持不變解決本題的關(guān)鍵知道摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸帶電的實質(zhì)都是電荷的移動，電荷的總量保持不變13. 解：A、B、根據(jù)電場線的特點，從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止可以判斷，A、B是兩個異種電荷.由于電場線的分布關(guān)于MN左右對稱，可知兩個電荷的電量相等，所以這兩個點電荷一定是等量異種電荷，故A正確，B錯誤C、MN是兩點電荷連線的中垂線，中垂線上每點的電場方向都水平向右，中垂線和電場線垂直，所以中垂線為一條等勢線，所以C點的電勢等于D點的電勢.故C錯誤D、在兩等量異號電荷連線的中垂線上，C點電場線最密，電場強度最大，所以C點的電場強度比D點的電場強度大，故D正確故選：AD根據(jù)電場線分布的對稱性可判斷出兩個電荷電量的關(guān)系，并能判斷出電荷電性的關(guān)系；兩等量異號電荷連線的中垂線是一條等勢線，其上各點的電勢相等；從電場線的疏密判斷場強的大小常見電場的電場線分布及等勢面的分布要求我們能熟練掌握，并要注意沿電場線的方向電勢是降低的，同時注意等量異號電荷形成電場的對稱性.加強基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，掌握住電場線的特點，即可解決本題14. 解：A：如圖所示，軌跡向左彎曲，帶電粒子所受的電場力方向向左，則帶電粒子受到了排斥力作用.故A正確B：從a到b過程中，帶電粒子受到了排斥力作用，電場力做負(fù)功，可知電勢能增大，動能減小，粒子在b點的速度一定小于在a點的速度.故B錯誤C：a、c兩點處于同一等勢面上，從a到c，電場力為零，則a、c兩點動能相等，故C錯誤D：從b到c過程中，電場力做正功，可知電勢能減小，粒子在b點的電勢能一定大于在c點的電勢能，故D正確故選：AD 從粒子運動軌跡看出，軌跡向左彎曲，可知帶電粒子受到了向左的力(排斥力)作用，從a到b過程中，電場力做負(fù)功，可判斷電勢能的大小和速度大小.a、c兩點處于同一等勢面上，由動能定理分析粒子在a、c兩點的速度大小關(guān)系本題是軌跡問題，首先要根據(jù)彎曲的方向判斷出帶電粒子所受電場力方向，確定是排斥力還是吸引力.由動能定理分析動能和電勢能的變化是常用的思路15. 解：(1)甲對乙的作用力和乙對甲的作用是一對作用力和反作用力，一定等大的(2)由庫侖定律F=kq1q2r2，若把每個電荷的電量都增加為原來的2倍，那么它們之間的相互作用力變?yōu)镕=k2q12q2r2=4kq1q2r2=4F，是原來的4倍(3)保持其中一電荷的電量不變，另一個電荷的電量變?yōu)樵瓉淼?倍，為保持相互作用力不變，由庫侖定律