【高中物理】靜電場中的能量單元卷 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

第十章靜電場中的能量單元卷一、選擇題1.請用學(xué)過的電學(xué)知識判斷，下列說法正確的是()A.電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B.制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C.高壓輸電線上方還有兩根導(dǎo)線，可以起到防雷作用D.打雷時，待在汽車?yán)锉却谀疚堇镆踩?.靜電給人們帶來很多方便，但有時也帶來很多麻煩，甚至造成危害.因此我們在應(yīng)用靜電的同時也要注意防止，下列生活情境中，利用了靜電屏蔽原理的是()A.靜電復(fù)印機B.燃?xì)庠钌想娮狱c火器的針頭電極C.超高壓帶電作業(yè)所穿衣服的織物中摻入了金屬絲D.雷雨天，武當(dāng)山金殿的屋頂常出現(xiàn)“雷火煉殿”的奇觀3.如圖所示，將懸掛在絕緣細(xì)線上的帶正電的金屬小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)（始終不與球接觸），現(xiàn)將一個懸掛在絕緣細(xì)線上的帶正電的小球B放在C附近，在小球B緩慢靠近C的過程中，以下說法正確的是()A.偏離豎直方向的夾角均增大B.A的位置不變，B偏離豎直方向的夾角增大C.均不偏離豎直方向D.A對B的靜電力向左，B對A的靜電力也向左4.如圖甲所示，x軸上有一固定的場源點電荷（未畫出）及兩點，在a點放入帶正電的試探電荷，規(guī)定靜電力的正方向為沿x軸正方向，得到試探電荷受到的靜電力F隨其電荷量q變化的圖像如圖乙中的圖線M所示，將該試探電荷放到b點可得圖乙中的圖線N。關(guān)于場源點電荷的說法正確的是()A.帶正電，位于兩點之間 B.帶負(fù)電，位于兩點之間C.帶正電，位于a點左邊 D.帶負(fù)電，位于b點右邊5.如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q（）的固定點電荷.已知b點處的場強為零，則d點處場強的大小為（k為靜電力常量）()A. B. C. D.6.如圖所示，一個絕緣圓環(huán)，當(dāng)它的環(huán)均勻帶電且電荷量為時，圓心O處的電場強度大小為E.現(xiàn)使半圓ABC均勻帶電且電荷量為，而另一半圓ADC均勻帶電且電荷量為，則圓心O處電場強度的大小和方向為()A.，方向由O指向D B.，方向由O指向DC.，方向由O指向B D.07.如圖為真空中兩點電荷形成的電場中的電場線，該電場線關(guān)于虛線對稱，O點為兩點電荷連線的中點，為其連線的中垂線上對稱的兩點，則下列說法正確的是()A.可能帶等量異種電荷B.可能帶不等量的正電荷C.兩點處無電場線，故其電場強度為零D.同一試探電荷在兩點處所受電場力大小相等，方向相反8.用電場線能直觀、方便地比較電場中各點場強的強弱.如圖甲是等量異種點電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點，O是兩點電荷連線的中點，是連線中垂線上相對于O點對稱的兩點，和也相對于O點對稱.則下列說法不正確的是()A.兩點場強大小和方向都相同 B.兩點場強大小相等，方向相反C.三點比較，O點場強最強 D.三點比較，O點場強最弱9.某電場的電場線分布如圖所示，下列說法正確的是()A.c點的電場強度大于b點的電場強度B.若將一試探電荷由a點靜止釋放，它將沿電場線運動到b點C.b點的電場強度大于d點的電場強度D.a點和b點的電場強度的方向相同二、非選擇題10.如圖，實心金屬球A半徑為R，電荷量為Q，點電荷B電荷量為q。B與A球心間的距離為r。當(dāng)B不存在而只有A存在時，在球心O處的電場強度等于_______。當(dāng)點電荷B也同時存在并達(dá)到靜電平衡時，金屬球上的電荷在球心O處產(chǎn)生的場強的大小等于_______。（靜電力常量為k）

11.如圖所示，一個半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）所帶的電荷量為Q。它在與球心距離的球外部某點產(chǎn)生的電場強度為__________。

12.如圖所示是一簇電場線，試判斷：

（1）三點中，電場強度最小的是_________,電場強度最大的是____________;

（2）在圖中畫出A點的場強方向；（3）把負(fù)電荷放在B點，畫出它受到的靜電力的方向。13.一根長為L的絲線吊著一質(zhì)量為m的帶電荷量為q的小球，靜止在水平向右的勻強電場中，如圖所示，絲線與豎直方向成37°角（重力加速度為）。

（1）求勻強電場的電場強度的大??；（2）現(xiàn)突然將該電場方向變?yōu)樨Q直向下，且大小不變，求小球經(jīng)過最低點時絲線的拉力大小。14.空間中三點和C是直角三角形的三個頂點，且,。現(xiàn)將點電荷和分別放在兩點，測得C點的場強為，方向如圖所示，求:

（1）和的帶電性質(zhì)；（2）如果撤掉，C點場強的大小和方向。

答案以及解析1.答案：BCD解析：電工高壓帶電作業(yè)時，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作用，所以電工穿金屬衣安全，A錯誤；因為塑料和油容易摩擦起電，產(chǎn)生的靜電荷不易導(dǎo)走，形成靜電積累，會造成爆炸和火災(zāi)事故，故制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好，B正確；野外高壓輸電線受到雷擊的可能性很大，所以在三條輸電線上方還有兩根導(dǎo)線，它們與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網(wǎng)”，把高壓線屏蔽起來，C正確；一輛金屬車身的汽車是最好的“避雷所”，一旦汽車被雷擊中，它的金屬構(gòu)架會將閃電電流導(dǎo)入地下，D正確.2.答案：C解析：靜電復(fù)印機利用了靜電吸附原理，A錯誤；燃?xì)庠钌想娮狱c火器的針頭電極利用了尖端放電原理，B錯誤；超高壓帶電作業(yè)所穿衣服的織物中摻入了金屬絲利用了靜電屏蔽原理，C正確；雷雨天，武當(dāng)山金殿的屋頂常出現(xiàn)“雷火煉殿”的奇觀是放電現(xiàn)象，D錯誤.3.答案：B解析：A在空心金屬球內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，使得C外表面帶正電，B、C相互排斥，所以B向左偏，且在B緩慢靠近C的過程中，B偏離豎直方向的夾角增大，由于A和B均帶正電，相互排斥，所以A對B的靜電力向左，B對A的靜電力向右，又由于金屬空腔對A起到靜電屏蔽作用，故在B緩慢靠近C的過程中，A的位置不變，A、C、D錯誤，B正確.4.答案：B解析：圖像中圖線的斜率表示電場強度，由題圖乙可知，試探電荷在兩點的電場強度方向相反，所以場源點電荷位于兩點之間。又因為試探電荷帶正電且在a點處所受的電場力沿x軸正方向，所以場源點電荷帶負(fù)電，B正確。5.答案：B解析：電荷量為q的點電荷在b點處產(chǎn)生的電場強度大小為，而半徑為R、均勻分布著電荷量為Q的電荷的圓盤與在a點處電荷量為的固定點電荷在b點處的合場強為零，則圓盤在此處產(chǎn)生的電場強度的大小也為，由對稱性可知圓盤在d點處產(chǎn)生的電場強度大小為，而a點處電荷量為q的點電荷在d點處產(chǎn)生的電場強度大小為，由于a點處的點電荷與圓盤在d點處產(chǎn)生的電場強度方向相同，兩者在d點處產(chǎn)生的電場強度為，故B正確。6.答案：A解析：當(dāng)圓環(huán)的環(huán)均勻帶電且電荷量為時，圓心O處的電場強度大小為E，當(dāng)半圓ABC均勻帶電且電荷量為時，由如圖所示的矢量合成得，在圓心處的電場強度大小為，方向由O指向D，當(dāng)另一半圓ADC均勻帶電且電荷量為時，根據(jù)對稱性可知，在圓心處的電場強度大小也為，方向由O指向D，根據(jù)矢量的合成法則，圓心O處的電場強度的大小為，方向由O指向D，A正確，B、C、D錯誤.7.答案：D解析：根據(jù)電場線起始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)）終止于無窮遠(yuǎn)處（或負(fù)電荷），且電場線關(guān)于虛線對稱知，帶等量的正電荷，A、B錯誤；由等量同種正電荷電場分布規(guī)律可知，兩點處電場強度不為零，C錯誤；由對稱性可知，兩點處場強大小相等，方向相反，則同一試探電荷在兩點所受電場力大小相等，方向相反，D正確.8.答案：B解析：A.根據(jù)對稱性可知，兩處的電場線疏密程度相同，則兩處的電場強度相等，由甲圖可看出兩處的電場的方向相同，故A正確；B.根據(jù)對稱性可知，兩處的電場線疏密程度相同，則兩處的電場強度相等，由甲圖可看出兩處的電場的方向相同，故B錯誤；C.由甲圖可以看出三點中，O點處的電場線最密，所以O(shè)點處的場強最強，故C正確；D.由甲圖可以看出三點中，O點處的電場線最疏，O點場強最弱，故D正確。故選B。9.答案：C解析：由題圖可知，b點處的電場線比c點處的電場線密，所以c點的電場強度小于b點的電場強度，故A錯誤；正電荷所受電場力沿電場線切線方向，若將一試探電荷由a點靜止釋放，電荷將離開原電場線，不可能沿電場線運動到b點，故B錯誤；b點處的電場線比d點處的電場線密，所以b點的電場強度大于d點的電場強度，故C正確；由題圖可知，a點與b點位于同一條曲線上，兩點切線的方向不同，所以a點和b點的電場強度的方向不相同，故D錯誤.10.答案：解析：當(dāng)B不存在而只有A存在時，A上電荷均勻分布，取球上任意元電荷在球心處形成的場強，均有另一關(guān)于球心對稱元電荷產(chǎn)生的電場與之“抵消”，所以在球心O處的電場強度是0；利用靜電平衡的特點，金屬球內(nèi)部場強處處為零，金屬球上的所有電荷在其內(nèi)部產(chǎn)生的電場強度與球外點電荷產(chǎn)生的電場強度大小相等，所以。11.答案：解析：如圖，帶電球體（或球殼）在處產(chǎn)生的電場可等效成一個位于球心帶電荷量為Q的點電荷產(chǎn)生的電場，即，式中的r是該點到球心的距離。

12.答案：（1）C點；B點（2）（3）如圖

解析：（1）電場線的疏密表示場強的大小，所以C點場強最小，B點場強最大；

（2）電場線上某點的切線方向表示該點的電場方向；

（3）負(fù)電荷受力方向與場強方向相反。13.答案：（1）（2）解析：（1）對小球受力分析，，故電場強度。

（2）對小球從開始運動到最低點的過程中，由動能定理得：。在最低點，由圓