2024年高考物理必修三專題練習(xí)第九章 《靜電場(chǎng)及其應(yīng)用》素養(yǎng)檢測(cè)

第九章《靜電場(chǎng)及其應(yīng)用》素養(yǎng)檢測(cè)1．[廣東江門第二中學(xué)2021高二上月考]有關(guān)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解，下列說法正確的是()A．由可知，電場(chǎng)強(qiáng)度E跟放入的電荷q所受的電場(chǎng)力F成正比B．由可知，在離點(diǎn)電荷很近的地方，r接近于零，電場(chǎng)強(qiáng)度為無窮大C．電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身特性的物理量，與是否存在試探電荷無關(guān)D．當(dāng)電場(chǎng)中存在試探電荷時(shí)，電荷周圍才出現(xiàn)電場(chǎng)這種特殊物質(zhì)，才存在電場(chǎng)強(qiáng)度答案：C解析：電場(chǎng)強(qiáng)度是由電場(chǎng)本身決定的，與放入的電荷q所受的電場(chǎng)力F無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；公式適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，在離點(diǎn)電荷很近的地方，電荷的大小不可忽略，不可視為點(diǎn)電荷，則公式不再適用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身特性的物理量，與是否存在試探電荷無關(guān)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．2．[黑龍江大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)2021高二上月考]三個(gè)相同的金屬小球1、2、3分別置于絕緣支架上，各球之間的距離遠(yuǎn)大于小球的直徑．球1的帶電荷量為2q，球2的帶電荷量為nq，均為正電荷．球3不帶電且離球1和球2很遠(yuǎn)，此時(shí)球1、2之間作用力的大小為F.現(xiàn)使球3先與球2接觸，再與球1接觸，然后將球3移至遠(yuǎn)處，此時(shí)1、2之間作用力的大小仍為F，方向不變．由此可知()A．n＝8B．n＝10C．n＝12D．n＝14答案：C解析：設(shè)球1、2之間的距離為R，則球1、2之間作用力為，球3與2接觸后，它們帶的電荷量平分，均為，球3再與球1接觸后，它們帶的總電荷量平分，均為，將球3移至遠(yuǎn)處后，球1、2之間作用力為，聯(lián)立以上各式解得n＝12，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．3．如圖所示，把一個(gè)帶正電的小球放入原來不帶電的金屬空腔球殼內(nèi)，其結(jié)果可能是()A．只有球殼外表面帶正電B．只有球殼內(nèi)表面帶正電C．球殼的內(nèi)、外表面都帶正電D．球殼的內(nèi)表面帶正電，外表面帶負(fù)電答案：A解析：把一個(gè)帶正電的金屬小球放入原來不帶電的金屬空腔球殼內(nèi)，則金屬殼與金屬小球整體處于靜電平衡，則球殼內(nèi)表面和小球不帶電，球殼外表面帶正電，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．4．[湖南邵東第一中學(xué)2021高二上月考]如圖所示，在一電場(chǎng)強(qiáng)度沿紙面方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用一絕緣細(xì)線系一帶電小球，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q，為了保證當(dāng)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ＝60°時(shí)，小球處于平衡狀態(tài)，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不可能為()A．B．C．D．答案：A解析：小球受重力、靜電力與拉力處于平衡狀態(tài)，由于重力大小和方向均不變，拉力方向不變，由三角形定則知，當(dāng)靜電力與繩子拉力垂直時(shí)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度取最小值，則有Eminq＝mgsin60°，解得，因此電場(chǎng)強(qiáng)度的取值范圍為，A符合題意，B、C、D不符合題意．5．真空中三個(gè)點(diǎn)電荷位于一條直線上，都只在電場(chǎng)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中兩個(gè)點(diǎn)電荷放在M、N兩點(diǎn)，所帶電荷量如圖所示，關(guān)于第三個(gè)點(diǎn)電荷的電性和所放的位置，下列說法正確的是()A．為正電荷，可能放在A處B．為正電荷，可能放在B處C．為負(fù)電荷，可能放在B處D．為負(fù)電荷，可能放在C處答案：D解析：三個(gè)點(diǎn)電荷要平衡，必須使三個(gè)點(diǎn)電荷在一條直線上，外側(cè)兩個(gè)點(diǎn)電荷相互排斥，中間點(diǎn)電荷吸引外側(cè)兩個(gè)點(diǎn)電荷，所以外側(cè)兩個(gè)點(diǎn)電荷距離大，要平衡中間點(diǎn)電荷的引力，必須外側(cè)點(diǎn)電荷電荷量大，中間點(diǎn)電荷電荷量小，所以第三個(gè)點(diǎn)電荷必須帶負(fù)電，在N的右側(cè)，D正確．6．[河北泊頭第一中學(xué)2020高二上月考]兩根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線分別系住質(zhì)量相等、電荷量均為＋Q的小球a、b，并懸掛在O點(diǎn)．當(dāng)兩個(gè)小球靜止時(shí)，它們處在同一高度上，且兩細(xì)線與豎直方向的夾角均為α＝30°，如圖所示，靜電力常量為k，則每個(gè)小球的質(zhì)量為()A．B．C．D．答案：A解析：對(duì)其中一個(gè)小球進(jìn)行受力分析，如圖所示．設(shè)細(xì)線對(duì)小球的拉力為T，根據(jù)平衡條件，結(jié)合幾何知識(shí)，可得，兩球之間的距離r＝2Lsin＝L，根據(jù)庫侖定律得，小球在水平方向受到庫侖力的大小為，解得，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．7．[安徽阜陽潁上第二中學(xué)2021高二上月考]某農(nóng)村塑料加工廠的高頻熱合機(jī)(焊縫用)產(chǎn)生的電磁波頻率和電視信號(hào)頻率接近，由于該村尚未通有線電視信號(hào)，空中的信號(hào)常常受到干擾，在電視熒屏上出現(xiàn)網(wǎng)狀條紋，影響正常收看．為了使電視機(jī)不受干擾，可采取的辦法是()A．將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來B．將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來，并將金屬籠接地C．將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來D．將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來，并將金屬籠接地答案：D解析：將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來，電視機(jī)無法接收到信號(hào)，不符合題意，A、B錯(cuò)誤．為了使電視機(jī)能接收電磁波信號(hào)，但又不接收高頻熱合機(jī)(焊縫用)產(chǎn)生的電磁波，應(yīng)將高頻熱合機(jī)(焊縫用)產(chǎn)生的電磁波屏蔽，而使用接地金屬籠子將高頻熱合機(jī)罩起來具有屏蔽電場(chǎng)的作用，C錯(cuò)誤，D正確．8．[福建廈門一中學(xué)2020高二上月考]如圖所示帶電小球A、B的電荷分別為QA、QB，OA＝OB，都用長(zhǎng)L的絕緣細(xì)線懸掛在O點(diǎn)．靜止時(shí)A、B相距為d.為使平衡時(shí)AB間距離減為，可采用以下哪些方法()A．將小球B的質(zhì)量增加到原來的2倍B．將小球B的質(zhì)量增加到原來的8倍C．將小球B的電荷量減小到原來的一半D．將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半，同時(shí)將小球B的質(zhì)量增加到原來的2倍答案：BD解析：對(duì)小球B受力分析，結(jié)合相似三角形知識(shí)，如圖所示可得，解得，為使平衡時(shí)AB間距離減為，則可將小球B的質(zhì)量增加到原來的8倍；或者將小球B的電荷量減小到原來的；或者將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半，同時(shí)將小球B的質(zhì)量增加到原來的2倍，B、D正確，A、C錯(cuò)誤．9．[湖南益陽2020高二上期末改編]如圖所示，M點(diǎn)有電荷量為Q的負(fù)點(diǎn)電荷，在距離點(diǎn)電荷為r處放入厚度為d的平行金屬板，N點(diǎn)為金屬板內(nèi)距表面為的點(diǎn)，MN連線與金屬板表面垂直．當(dāng)金屬板處于靜電平衡時(shí)，下列說法正確的是()A．金屬板的左側(cè)面感應(yīng)出正電荷B．金屬板的左側(cè)面感應(yīng)出負(fù)電荷C．感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，方向沿MN連線向右D．感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，方向沿MN連線向右答案：AD解析：M點(diǎn)的點(diǎn)電荷帶負(fù)電，故在金屬板的左側(cè)面感應(yīng)出正電荷，A正確，B錯(cuò)誤；由靜電平衡可知，金屬板內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零，故感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與點(diǎn)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度等大反向，根據(jù)可得，感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，方向沿MN連線向右，C錯(cuò)誤，D正確．10．[安徽六安舒城中學(xué)2021高二上月考]如圖所示，a、b、c、d四個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球恰好構(gòu)成“三星拱月”之形，其中a、b、c三個(gè)完全相同的帶電小球在光滑絕緣水平面內(nèi)的同一圓周上繞O點(diǎn)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，三小球所在位置恰好將圓周等分．小球d位于O點(diǎn)正上方h處，且在外力F作用下恰處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知a、b、c三小球的電荷量大小均為q，小球d的電荷量大小為6q，h＝R.重力加速度為g，靜電力常量為k.則()A．小球a一定帶正電B．小球c的加速度大小為C．小球b的周期為D．外力F豎直向上，大小等于答案：BD解析：a、b、c三小球所帶電荷量相同，要使三個(gè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，d球與a、b、c三小球一定是異種電荷，由于d球的電性未知，所以a球不一定帶正電，A錯(cuò)誤；設(shè)db連線與水平方向的夾角為α，則，，對(duì)b球，根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式得，解得，，B正確，C錯(cuò)誤；對(duì)d球，由平衡條件得，D正確．11．(20分)[廣東佛山一中2020高二上月考]如圖所示，真空中xOy平面直角坐標(biāo)系上的A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形，邊長(zhǎng)L＝2.0m．若將電荷量均為q＝＋2.0×10－6C的兩點(diǎn)電荷分別固定在A、B兩點(diǎn)，已知靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2.求：(1)兩點(diǎn)電荷間的庫侖力大??；(2)C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向．解析：(1)根據(jù)庫侖定律，兩點(diǎn)電荷間的庫侖力大小為，代入數(shù)據(jù)得F＝9.0×10－3N.(2)A、B兩點(diǎn)處點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，均為，A、B兩點(diǎn)處點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在C點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝2E1cos30°，代入數(shù)據(jù)得E＝7.8×103N/C，方向沿y軸正方向．12．(20分)[江西贛州尋烏中學(xué)2020高二上段考]如圖所示，一個(gè)掛在絕緣細(xì)線下端帶正電的小球B靜止在圖示位置．若固定的帶正電小球A(可視為點(diǎn)電荷)的電荷量為Q，B球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，θ＝30°，A和B在同一條水平線上，整個(gè)裝置處于真空中．(1)試求A、B兩球間的距離r.(2)帶電小球A在圖中B球靜止位置處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向．(3)若使A、B兩球間的距離變?yōu)樵瓉淼?倍，B球的電荷量也變?yōu)樵瓉淼?倍，B球的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?，求θ的值．解析?1)(2)對(duì)小球B，根據(jù)平衡條件可知qE＝mgtanθ，解得E＝eq\f(mgtanθ,q)，方向水平向右，根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式有E＝keq\f(Q,r2)，聯(lián)立解得r＝eq\r(\f(kqQ,mgtanθ)).(3)若使A、B兩球間的距離變?yōu)樵瓉淼?倍，B球的電荷量也變?yōu)樵瓉淼?倍，則A、B間的庫侖力為F′＝keq\f(2q×Q,（2r）2)＝keq\f(qQ,2r2)＝eq\f(1,2)qE＝eq\f(1,2)mgtan30°，對(duì)B球受力分析，根據(jù)平衡條件有F′＝eq\f(1,2)mgtanθ，則eq\f(1,2)mgtan30°＝eq\f(1,2)mgtanθ.解得θ＝30°.【題型1電場(chǎng)力作用下物體的平衡】1．[課標(biāo)Ⅰ理綜2019·15]如圖，空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩個(gè)帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下，兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直，則()A．P和Q都帶正電荷B．P和Q都帶負(fù)電荷C．P帶正電荷，Q帶負(fù)電荷D．P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷答案：D解析：兩絕緣細(xì)繩保持豎直狀態(tài)，對(duì)兩小球整體分析，整體受電場(chǎng)力的合力為零，電荷量為零，故兩小球帶等量異種電荷，隔離P進(jìn)行研究，P受庫侖引力作用，則P受到的電場(chǎng)力由Q指向P，可知P帶負(fù)電荷，則Q帶正電荷，D正確．2．[課標(biāo)Ⅰ理綜2018·16]如圖，三個(gè)固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線，設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k，則()A．a(chǎn)、b的電荷同號(hào)，k＝eq\f(16,9)B．a(chǎn)、b的電荷異號(hào)，k＝eq\f(16,9)C