2023人教版带答案高中物理必修三第十章静电场中的能量微公式版经典知识题库.docx

2023人教版带答案高中物理必修三第十章静电场中的能量微公式版经典知识题库1单选题1、A、B、C为三个塑料小球，A和B、B和C、C和A之间都是相互吸引的，如果A带正电，则（）AB、C都带负电BB、C两球中必有一个带负电，另一个不带电CB球带负电，C球带正电DB、C两球均不带电答案：BA、B相互吸引、又A带正电，说明B可能带负电，也可能不带电，而B、C相互吸引，因此当B不带电时，则C一定带电；若B带负电，则C可能带正电，也可能不带电，但C和A间是相互吸引，因此C不可能带正电，所以B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电。故选B。2、如图所示，M、N为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的P点放一个静止的负电荷（重力不计），下列说法中正确的是（）A从P到O，一定加速度越来越小，速度越来越大B从P到O，可能加速度先变大，再变小，速度越来越大C越过O点后，加速度一直变大，速度一直变小D越过O点后，加速度一直变小，速度一直变小答案：BAB在等量同种电荷连线中垂线上电场强度方向OP，负点电荷q从P点到O点运动的过程中，电场力方向PO，速度越来越大。但电场线的疏密情况不确定，电场强度大小变化情况不确定，则电荷所受电场力大小变化情况不确定，加速度变化情况无法判断，但可能是加速度先变大后变小。A错误，B正确。CD越过O点后，负电荷q做减速运动，则点电荷运动到O点时速度最大。电场力为零，加速度为零。根据电场线的对称性可知，越过O点后，负电荷q做减速运动，加速度的变化情况：先增大后减小；对于速度一直减小，CD错误。故选B。3、如图所示的各电场中，A、B两点电场强度相同的图是（）ABCD答案：CAA、B是同一圆上的两点，场强大小相等，但方向不同，则电场强度不同，故A错误；BA、B场强大小不等，但方向也不同，则电场强度不同，故B错误；CA、B是匀强电场中的两点，电场强度相同，故C正确；D电场线的疏密表示场强的大小，所以A、B场强不等，故D错误。故选C。分析：电场强度是矢量，只有两点的场强大小和方向都相同时，电场强度才相同，根据这个条件进行判断。4、19世纪30年代，法拉第首先提出了电场概念，并用电场线简洁、形象的描述电场。对于静电场，以下认识正确的是（）A质子在电场中由静止释放，它的运动轨迹和电场线一定重合B电子只在电场力的作用下，一定逆着电场线的方向运动C在电场中可能存在闭合的电场线D在电场中不可能存在平行直线且相邻间距不相等的电场线答案：DA当电场线为直线时，质子由静止释放，它的运动轨迹和电场线重合；若电场线为曲线时，质子由静止释放，它的运动轨迹和电场线不重合，故A错误；B当电场线为直线，电子具有与电场方向相同的初速度时，电子先顺着电场线做减速运动，减速至零后再逆着电场线做加速运动，故B错误；C电场线不闭合，始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷，故C错误；D电场线平行且间距相等的电场是匀强电场，不存在平行且相邻间距不相等的电场线，故D正确。故选D。5、如图所示为空腔球形导体（不带电），现将一个带正电的小金属球放入腔内，静电平衡时，图中A、B、C三点的电场强度E的关系是（）AEAEBECBEA=EBECCEA=EB=ECDEAECEB答案：A系统静电平衡后，空腔导体上感应电荷与导体内外的电场线的分布图如图所示从图中可以看出EAEBEC（C点在导体内部合电场强度为零）。故选A。6、如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为-Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是（）ABCD答案：D金属内部由于处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为零，即盒内的每一点感应电荷产生的电场强度斗鱼点电荷-Q在那点产生的电场强度大小相等、方向相反。即感应电荷的电场线与点电荷-Q的电场线重合，但方向相反。故ABC错误，D正确。故选D。小提示：感应带电的本质是电荷的转移，当金属导体处于电场时会出现静电平衡，要理解并掌握静电平衡的特点。7、下列关于物理观念和科学思维的认识，正确的是（）A加速度a=Fm、电场强度E=Fq的定义都运用了比值法B合外力对物体做功为负，物体的机械能一定不守恒C驾驶员通过操作方向盘不能使汽车在光滑的水平面上转弯D“蛋碎瓦全”，说明瓦片撞击鸡蛋的力大于鸡蛋撞击瓦片的力答案：CA电场强度E=Fq用了比值定义法，而加速度a=Fm是牛顿第二定律表达式，是加速度大小的决定式，不是比值定义法，故A错误；B合外力对物体做功为负，物体的动能一定会改变，但是机械能不一定会发生变化，比如向上抛出一个小球，故B错误；C汽车转弯时需要由摩擦力来提供向心力，驾驶员通过操作方向盘不能使汽车在光滑的水平面上转弯，故C正确；D瓦片撞击鸡蛋的力和鸡蛋撞击瓦片的力为一对相互作用力，二者大小相等，反向相反，故D错误。故选C。8、半径为R的绝缘光滑半球形碗，固定放置在水平面上，在碗中置入三个质量均为m，电荷量相同的带电小球。当处于平衡状态时，三小球同处于水平平面内，该平面和地面的距离为0.5R。已知静电力常数为k，重力加速度为g，则（）A小球电荷量的大小为32RmgkB小球受到的弹力大小为3mgC小球电荷量的大小为12R3mgkD碗受到三小球的作用力小于3mg答案：AAC小球受重力，碗给的支持力和库伦作用力，三力平衡。已知三个小球处于同一平面，所以三个小球从俯视图看应为等边三角形排布，已知该平面和地面的距离为0.5R，所以该平面到碗面处也应为0.5R，并且已知碗的半径为R，所以碗面处的圆心到其中一个小球的距离应为R，根据几何知识，可得其中一个小球到其所处平面中心的距离为l=(R)2-(0.5R)2=32R根据几何知识有，小球与小球之间距离为32R，小球受力分析如图所示每个小球所受库仑力为F=2kq2(32R)2cos30又有tan30=mgF联立解得q=32RmgkA正确，C错误；B根据以上分析，有FN=mgsin30=2mgB错误；D将三个小球看成一个整体，受到重力和碗给小球的作用力，因此和三个小球重力等大反向，3mg，D错误。故选A。9、真空中有两个相同的带电金属小球（均可看作点电荷），电荷量分别为+6q和-2q，它们之间的库仑力为F，现将它们相接触后再放回原处，这时两金属球间的库仑力大小为（）A12FB13FC112FD3F答案：B根据库仑定律可得F=k6q2qr2=12kq2r2将它们相接触，再分别放回原处，每个电金属小球的电量为2q，则F=k2q2qr2=4kq2r2=13F故选B。10、两个半径均为R的金属球所带电荷量分别为Q1和Q2，当两球球心距离为3R时，相互作用的库仑力大小为（）AF=kQ1Q2（3R）2BFkQ1Q2（3R）2CFcb电子沿圆弧从a经c到b，电势能一直增大，C正确，D错误。故选C。13、静电除尘装置如图所示，它由金属管A和管中金属丝B组成，A接高压电源的负极，B接高压电源的正极，关于静电除尘的原理，下列说法正确的是（）A煤粉等烟尘在靠近B时被电离成正、负离子B因为金属外壳接地，所以B的电势比A的电势高C煤粉等烟尘吸附电子后被吸在B上D煤粉等烟尘吸附电子后被吸在A上，最后由于重力的作用掉落在装置底部答案：BA由题意可知靠近B的空气被电离，煤粉等烟尘吸附正离子后带正电，A错误；BA接高压电源的负极，B接高压电源的正极，所以B的电势比A的电势高，B正确；C因为A接高压电源的负极，煤粉等烟尘吸附正离子后被吸在A上，C错误；D煤粉等烟尘吸附正离子后被吸在A上，最后由于重力的作用掉落在装置底部，D错误。故选B。14、如图甲所示，在无限大的空间内，边长为2L的正方形四个顶点分别固定着电荷量相等的正电荷，O点为正方形的几何中心，以O为原点，沿中垂线指向无穷远建立x轴，设无穷远处电势为零，通过电势传感器测出中垂线上各点电势随距离x的变化图像如图乙所示。a、b、c、d四个点为两条中垂线上距中心O点等距离的点，有电子、氕核、氘核、氚核四个带电粒子，分别从a、b、c、d四个点由静止释放，不计粒子的重力，以下说法正确的是（）A每条中垂线上电场强度为零的点除无穷远处外还有两处B每条中垂线上电场强度相同的点有两处C若氕、氘、氚三个粒子最终能到达无穷远处，其速度大小关系为v氕v氘v氚D电子、氕、氘、氚可能围绕中心O做往复运动答案：CA根据电场强度矢量合成法则和对称性原理，原点O的电场强度为零，在-x图像中电势最高点处电场强度为零，故每条中垂线上电场强度为零的点除无穷远处外还有三处，故A错误；B每条中垂线上电场强度为零的点有三处，则电场强度从原点O向两侧先逐渐增大再减小到零，反向后再增大后再减小到零，由于场强相等时，大小相等方向一致，则每条中垂线上电场强度相同的点可能有两处、三处或四处，故B错误；C若氕、氘、氚三个粒子最终能到达无穷远处，电场力做功相同，由动能定理有ue=12mv2由于三个粒子质量不同，有m氕m氘v氘v氚故C正确；D由于释放位置关系，氕、氘、氚可以围绕原点O做往复运动，但电子将在a点左侧做往复运动，不可能围绕O点做往复运动，故D错误。故选C。15、有一接地的导体球壳，如图所示，球心处放一点电荷q，达到静电平衡时，则（）A点电荷q的电荷量变化时，球壳外电场随之改变B点电荷q在球壳外产生的电场强度为零C球壳内空腔中各点的电场强度都为零D点电荷q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零答案：DA由于球壳接地，在静电平衡后，球壳与大地是等势体，所以球壳外的电场为0，不随q的变化发生变化，A错误；B平衡状态后，q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零，q单独在球壳外产生的电场强度不为零，B错误；CD金属球壳外表面接地，所以球壳外表面不带电，内表面带与q相反电性的电荷，当到达静电平衡状态后，q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零，故C错误，D正确。故选D。多选题16、如图所示为一对不等量异号点电荷的电场线，从C点到D点的虚线为不计重力的带电粒子运动轨迹，下列说法正确的是（）AA电荷的电荷量大于B电荷的电荷量B电场中各点的场强方向就是正电荷所受电场力方向C图中没有电场线的空白区域没有电场D不计重力的带电粒子带负电答案：ABA据电场线的疏密程度可知，A电荷的电荷量大于B电荷的电荷量，故A正确；B电场中正电荷受到的电场力方向与该点的电场方向相同，故B正确；C电场线是假想的，其疏密表示电场强度的大小，图中没有电场线的空白区域也有电场，故C错误；D带电粒子仅在电场力作用下从C点运动到D点的轨迹，所受电场力指向弯曲一侧，且电场力方向与电场方向在同一直线上，可知带电粒子受到的电场力方向与电场方向相同，可知粒子带正电，故D错误。故选AB。17、如图所示，在两等量同种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、c关于MN对称，b是两电荷连线的中点，d位于两电荷的连线上，e、f位于MN上，以下判断正确的是（）Ab点场强大于d点场强Bb点场强小于d点场强C正试探电荷q在a、c两点所受静电力相同Df点场强可能大于e点场强答案：BDAB由电场强度的矢量叠加或由等量同种点电荷产生的电场的电场线可以知道，在两等量同种点电荷连线上，中间点电场强度为零（最小），即EdEb=0，A错误，B正确；C由于两等量同种点电荷电场的电场线关于中垂线对称，a、c两点场强大小相等，但方向不同，故正试探电荷在a、c两点所受静电力大小相等、方向不同，C错误；D在两等量同种点电荷连线的中垂线上，中间点电场强度为零（最小），无穷远处也为零（最小），则从两等量同种点电荷连线的中垂线上，中间点到无穷远处电场强度应先增大后减小，但不知道e、f在电场中的具体位置关系数据，则f点场强可能大于e点场强，D正确。故选BD。18、如图所示，在空间施加方向水平向右的匀强电场，两带电小球A和B用相同的绝缘细绳通过小环悬挂在固定的水平横杆下，两细绳都恰好与水平横杆垂直，则（）AA带负电荷，B带正电荷BA带正电荷，B带负电荷C若减小两环间距，重新平衡时两环问距小于两球间距D若减小两环间距，重新平衡时两环间距大于两球间距答案：ADAB由图可知，两小球均在电场力和库仑力的作用下保持平衡。由于库仑力为相互作用，大小相等、方向相反，故两小球受到的电场力也一定方向相反，因此两小球一定带异种电荷；则A球所受库仑力向右，B球所受库仑力向左。匀强电场方向水平向右，故正电荷受电场力向右，其受库仑力一定向左，故B带正电荷，A带负电荷，故A正确，B错误；CD当两环间距减小时，两球间距也在减小，则库仑力大于匀强电场的作用力，所以只有环间距大于球间距两球才能平衡，故C错误，D正确。故选AD。19、下列关于电场与电场线的说法中，正确的是（）A电场是人为设想出来的，其实并不存在B电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场对处于其中的电荷有力的作用C只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场D电场线是电荷周围客观存在的曲线答案：BCAC电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质，但它是不依赖于我们的感觉而客观存在的，只要有电荷，就一定有电场，故A错误，C正确；B电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场对处于其中的电荷有力的作用，故B正确；D电场线是假想的，故D错误。故选BC。20、如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上，其中Q1位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点。现有一带负电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动（粒子只受电场力作用），设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标位置变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（）AQ2带负电且电荷量小于Q1B沿x轴正方向ab连线上电势先降低再升高C沿x轴正方向ab连线上电场力先做正功再做负功D沿x轴正方向a点右侧场强先减小再增大答案：ACA带负电的粒子在2Lx3L区间加速，说明在2Lx3L区间负粒子q所受电场力沿x轴正方向，电场方向沿x轴负方向；带负电的粒子在3Lx4L区间减速，说明在3Lx4L区间负粒子q所受电场力沿x轴负方向，电场方向沿x轴正方向，因此Q1带正电，Q2带负电，且Q2的电荷量小于Q1的电荷量，故A正确；B粒子运动过程中只有静电力做功，动能与电势能之和为定值，由图象可知ab连线的中点x=3L处速度最大，即粒子q的动能最大，电势能最小，由于粒子q带负电，因此ab连线的中点电势最高，即ab连线上电势先升高再降低，故B错误；C粒子从a到b的过程中速度先增大再减小，由动能定理知粒子从a到b的过程中，电场力先做正功再做负功，故C正确；D沿x轴正方向a点右侧场强先减小到零，然后场强方向变为沿x轴正方向，但a点右侧场强不可能一直增大，无穷远位置场强为零，故D错误。故选AC。21、质量分别为mA和mB的两小球带有同种电荷，电荷量分别为qA和qB，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1与2（12）。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vA和vB，最大动能分别为EkA和EkB。不考虑二者的碰撞，则（）AmA一定小于mBBqA一定大于qBCvA一定大于vBDEkA一定大于EkB答案：ACDA两小球受到的库仑力大小相等，设为F，对A、B根据平衡条件分别有tan1=FmAgtan2=FmBg根据以上两式，因为12，所以mA一定小于mB，故A正确；B无论qA和qB大小关系如何，二者所受库仑力大小都相等，根据题给条件无法判断qA和qB的大小关系，故B错误；C两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，在到达最低点时速度最大，根据机械能守恒定律有12mv2=mgl(1-cos)解得v=2gl(1-cos)所以vA=2glA(1-cos1)vB=2glB(1-cos2)由于两小球恰处于同一水平位置，所以lAcos1=lBcos2因为12，所以lAlB，则vA一定大于vB，故C正确；D根据机械能守恒定律可得最大动能为Ek=mgl(1-cos)=Fl(1-cos)tan=Flcostan2所以EkA=FlAcos1tan12EkB=FlBcos2tan22结合前面分析可知EkA一定大于EkB，故D正确。故选ACD。22、下列说法中正确的是（）A点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷是不存在的B点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体C两带电量分别为Q1、Q2的球体间的作用力在任何情况下都可用公式F=kQ1Q2r2计算D一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计答案：ADABD点电荷不是客观存在的，是理想模型；一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计，则点电荷不一定是体积和带电荷量都很小的带电体，选项AD正确，B错误；C库仑定律适用于真空中的点电荷之间的相互作用，选项C错误。故选AD。23、用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点场强的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（）AB、C两点场强大小和方向都相同BA、D两点场强大小相等，方向相反CE、O、F三点比较，O点场强最弱DB、O、C三点比较，O点场强最弱答案：ADA由对称性可知，B、C两点场强大小和方向都相同，选项A正确；BA、D两点场强大小相等，方向相同，选项B错误；CE、O、F三点比较，O点电场线最密集，则场强最强，选项C错误；DB、O、C三点比较，O点电场线最稀疏，则场强最弱，选项D正确。故选AD。24、如图所示，同一直线上三个点电荷的电量大小分别为q1、q2、q3，三个点电荷恰好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用。已知q1、q2间的距离是q2、q3间距离的2倍。下列说法正确的是（）A若q1、q3为正电荷，则q2为负电荷B若q1、q3为负电荷，则q2为正电荷Cq1：q2：q336：4：9Dq1：q2：q39：4：36答案：ABCAB三个自由电荷在同一直线上处于平衡状态，则一定满足“两同夹异，两大夹小，近小远大”的规律，所以q1和q3是同种电荷，q2是异种电荷，故AB正确；CD根据库仑定律和平衡条件，有kq1q22r2=kq1q33r2=kq2q3r2解得q1:q2:q3=36:4:9故C正确，D错误。故选ABC。25、AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O，将电荷量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示。要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷（）A应放在A点，Q=2qB应放在B点，Q=-2qC应放在C点，Q=-qD应放在D点，Q=q答案：CDAB先将+q、-q在O点产生的电场强度合成，因为+q、-q与O点构成等边三角形，如图所示可求出合电场强度E0方向水平向右，大小E0=E1=E2=kqR2欲使圆心O处的电场强度为零，所放置的点电荷Q在O点产生的电场强度方向必须水平向左，且大小也为E0；若在A点和B点放置点电荷Q，则它产生的电场强度只能沿竖直方向，达不到目的，故AB错误；CD根据kQR2=kqR2若在C点放置点电荷Q，则必为负电荷，且Q=-q；若在D点放置点电荷Q，则必为正电荷，且Q=q，故CD正确。故选CD。填空题26、真空中均匀带电的球面和球体，如果两者的半径和总电荷都相等，则带电球面的电场能量W1与带电球体的电场能量W2相比，W1_W2（填）。答案：因为外部的场强分布完全相同，即外部电场能量相等。但是在内部，均匀带电球面的电场强度为零，电场能量为零，均匀带电球体内的电场强度不为零，电场能量大于零。故W1W2。27、如图所示是真空中两点电荷P、Q及其周围的电场线，其中Q带正电。（1）根据电场线分布情况，可判断P带_（选填“正”或“负”）电。（2）A、B是电场中的两点，请在图中画出A点和B点的电场方向。_答案：负1根据电场线的特点，电场线由正电荷或无穷远出发，终止在负电荷或无穷远处，由图中电场线分布可知，电场方向由Q指向P，故P带负电。2A点在两点电荷的连线上，可知A点电场方向由Q指向P；根据电场线的特点可知，B点的场强方向在该点的切线上，如图所示28、点电荷Q的电荷量为1.010-6C，P是点电荷Q电场中的一点，P点到Q的距离r=0.1m。则点电荷Q在P点产生的电场强度大小为_N/C，将一个电量q=1.010-10C的点电荷放到P点，受到的电场力为_N（静电力常量k=9.0109Nm2/C2）。答案：9.01059.010-51由点电荷周围的电场强度公式E=kQr2可知点电荷Q在P点产生的电场强度大小为E=9.01091.010-60.12N/C=9.0105N/C2根据公式F=qE可知将一个电量q=1.010-10C的点电荷放到P点，受到的电场力为F=1.010-109.0105N=9.010-5N29、如图所示，水平放置的两块平行金属板A、B之间有一匀强电场，一个电荷量为+q，质量为m的微粒P恰好能悬浮在板间处于静止状态，若将一个质量为2m，电荷量为-q的点电荷置于板间N点并自由释放，该电荷受到的电场力大小为_，加速度大小为_。答案：mg3g21微粒P恰好能悬浮在板间处于静止状态，则mg=Eq若将电荷量为-q的点电荷置于板间N点，该电荷受到的电场力大小为F=Eq=mg2加速度大小为a=2mg+Eq2m=3g230、如图所示，取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的金属箔片均是闭合的。先把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片_；接着保持C位置不动，用手摸一下导体A，然后移走C，A导体的金属箔片_，B导体的金属箔片_，（以上3个空均填“张开”或“闭合”），且导体A带_电。答案：张开张开张开负1起初导体A和B不带电，先把带正电荷的物体C移近导体A，发生静电感应现象，则A端带负电，B端带正电，金属箔片张开；234接着保持C位置不动，用手摸一下导体A，导体、人和大地形成了新的巨大导体，此时A端和B端都是近端，都带负电，此时远端在地球另一端，带正电，然后移走C，静电感应现象消失，则AB电荷均分，AB带负电，则A导体的金属箔片张开，B导体的金属箔片也张开；24