物理新教材必修靜電場及其應(yīng)用附答案

2020--2021物理新教材必修第三冊第9章靜電場及其應(yīng)用附答案（新教材）必修第三冊第九章靜電場及其應(yīng)用1、如圖所示，圖中邊長為a的正三角形ABC的三個頂點(diǎn)分別固定有三個點(diǎn)電荷＋q、＋q、－q，則該三角形中心O點(diǎn)處的場強(qiáng)為()\f(\r(3)kq,a2)，方向由C指向O\f(\r(3)kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由C指向O2、現(xiàn)代理論認(rèn)為，反質(zhì)子的質(zhì)量與質(zhì)子的質(zhì)量相同，約為電子質(zhì)量的1836倍，若me＝×10－30kg，e＝×10－19C，求反質(zhì)子的比荷eq\f(q,m)。3、在光滑絕緣桌面上，帶電小球A固定，帶電小球B在A、B間庫侖力作用下以速率v0繞小球A做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，若使其繞小球A做勻速圓周運(yùn)動的半徑變?yōu)?r，則小球B的速率大小應(yīng)變?yōu)?)\f(\r(2),2)v0 \r(2)v0C．2v0 \f(v0,2)4、如圖，在光滑絕緣水平桌面上，三個帶電小球a、b和c分別固定于正三角形頂點(diǎn)上。已知a、b帶電荷量均為＋q，c帶電荷量為－q，則()A．a(chǎn)b連線中點(diǎn)電場強(qiáng)度為零B．三角形中心處電場強(qiáng)度為零C．a(chǎn)所受庫侖力方向垂直于ab連線D．a(chǎn)、b、c三處帶電小球所受庫侖力大小之比為1∶1∶eq\r(3)5、如圖所示，一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的大小為EA。在A球球心與P點(diǎn)連線上有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷B，當(dāng)只有它存在時，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為EB。當(dāng)A、B同時存在時，根據(jù)場強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的場強(qiáng)大小應(yīng)為()A．EB B．EA＋EBC．|EA－EB| D．以上說法都不對6、（雙選）如圖所示，可視為點(diǎn)電荷的小球A、B分別帶負(fù)電和正電，B球固定，其正下方的A球靜止在絕緣斜面上，則A球受力個數(shù)可能為()A．可能受到2個力作用B．可能受到3個力作用C．可能受到4個力作用D．可能受到5個力作用7、[多選]如圖所示，a、b、c、d為四個帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，則()A．僅有兩個小球帶同種電荷B．僅有三個小球帶同種電荷C．c、d小球帶同種電荷D．c、d小球帶異種電荷8、下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是()A．任何帶電球體都可以看成電荷全部集中于球心的點(diǎn)電荷B．球狀帶電體一定可以看成點(diǎn)電荷C．點(diǎn)電荷就是元電荷D．一個帶電體能否看成點(diǎn)電荷應(yīng)以具體情況而定9、如圖所示，O為半徑為R的正六邊形外接圓的圓心，在正六邊形的一個頂點(diǎn)放置一帶電荷量為＋q的點(diǎn)電荷，其余頂點(diǎn)分別放置帶電荷量均為－q的點(diǎn)電荷。則圓心O處的場強(qiáng)大小為()\f(kq,R2) \f(2kq,R2)\f(kq,2R2) D．010、如圖所示，在兩個帶等量異種電荷的絕緣導(dǎo)體球之間，對稱地放著兩個相同的導(dǎo)體ab、cd，當(dāng)用導(dǎo)線將a、d連接起來時，下列判斷正確的是()A．有自由電子沿導(dǎo)線從a流向dB．有自由電子沿導(dǎo)線從d流向aC．導(dǎo)線中沒有電流通過D．達(dá)到靜電平衡后，a端和d端均不帶電*11、如圖所示，左邊是一個原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來靠近導(dǎo)體的帶正電金屬球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，分導(dǎo)體為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是()A．沿虛線d切開，A帶負(fù)電，B帶正電，且QB>QAB．只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QB＝QAC．沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且QB>QAD．沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負(fù)電，而QA、QB的值與所切的位置有關(guān)12、在邊長為a的正方形的每個頂點(diǎn)上都放置一個電荷量為q的點(diǎn)電荷，如果保持它們的位置不變，每個電荷受到的其他三個電荷的靜電力的合力是多大？13、如圖所示，以O(shè)為圓心，r為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別為a、b、c、d，空間有與x軸正方向相同的勻強(qiáng)電場，同時在O點(diǎn)固定一個電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷。如果把一個電荷量為－q的試探電荷放在c點(diǎn)，則恰好平衡，那么勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)大小為多少？a、d兩點(diǎn)的實(shí)際場強(qiáng)大小為多少？2020--2021物理新教材必修第三冊第9章靜電場及其應(yīng)用附答案（新教材）必修第三冊第九章靜電場及其應(yīng)用1、如圖所示，圖中邊長為a的正三角形ABC的三個頂點(diǎn)分別固定有三個點(diǎn)電荷＋q、＋q、－q，則該三角形中心O點(diǎn)處的場強(qiáng)為()\f(\r(3)kq,a2)，方向由C指向O\f(\r(3)kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由O指向C\f(6kq,a2)，方向由C指向O解析：選CO點(diǎn)是三角形的中心，到三個電荷的距離為r＝eq\f(2,3)asin60°＝eq\f(\r(3),3)a，三個電荷在O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小均為E0＝eq\f(kq,r2)，根據(jù)對稱性和幾何知識得知：兩個＋q在O處產(chǎn)生的合場強(qiáng)為E1＝eq\f(kq,r2)，再與－q在O處產(chǎn)生的場強(qiáng)合成，得到O點(diǎn)的合場強(qiáng)為E＝E0＋E1＝eq\f(6kq,a2)，方向由O指向C，故C正確。2、現(xiàn)代理論認(rèn)為，反質(zhì)子的質(zhì)量與質(zhì)子的質(zhì)量相同，約為電子質(zhì)量的1836倍，若me＝×10－30kg，e＝×10－19C，求反質(zhì)子的比荷eq\f(q,m)。解析：反質(zhì)子的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(e,m)＝eq\f×10－19C,1836××10－30kg)＝×107C/kg。答案：×1073、在光滑絕緣桌面上，帶電小球A固定，帶電小球B在A、B間庫侖力作用下以速率v0繞小球A做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，若使其繞小球A做勻速圓周運(yùn)動的半徑變?yōu)?r，則小球B的速率大小應(yīng)變?yōu)?)\f(\r(2),2)v0 \r(2)v0C．2v0 \f(v0,2)解析：選A半徑為r時，對B：keq\f(qAqB,r2)＝mBeq\f(v02,r)；半徑為2r時，對B：keq\f(qAqB,2r2)＝mBeq\f(v2,2r)，解得v＝eq\f(\r(2),2)v0，則選項(xiàng)A正確。4、如圖，在光滑絕緣水平桌面上，三個帶電小球a、b和c分別固定于正三角形頂點(diǎn)上。已知a、b帶電荷量均為＋q，c帶電荷量為－q，則()A．a(chǎn)b連線中點(diǎn)電場強(qiáng)度為零B．三角形中心處電場強(qiáng)度為零C．a(chǎn)所受庫侖力方向垂直于ab連線D．a(chǎn)、b、c三處帶電小球所受庫侖力大小之比為1∶1∶eq\r(3)解析：選D在ab連線的中點(diǎn)處，a、b兩點(diǎn)處的帶電小球在該點(diǎn)的合電場強(qiáng)度為零，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于c處帶電小球在該點(diǎn)形成的電場強(qiáng)度，大小不為零，選項(xiàng)A錯誤；在三角形的中心處，a、b兩點(diǎn)處的帶電小球在該點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向夾120°角，則合電場強(qiáng)度豎直向下，c處的帶電小球在該點(diǎn)的電場強(qiáng)度也是豎直向下，則三角形中心處電場強(qiáng)度不為零，選項(xiàng)B錯誤；a處小球受到b處小球的排斥力沿ba方向，受到c處小球的吸引力沿ac方向，則其合力方向斜向左下方與ab連線成60°角，選項(xiàng)C錯誤；a、b兩點(diǎn)處的小球受庫侖力大小相等，均為Fa＝Fb＝2eq\f(kq,l2)cos60°＝eq\f(kq,l2)；c處小球受庫侖力：Fc＝2eq\f(kq,l2)cos30°＝eq\f(\r(3)kq,l2)，則a、b、c三處帶電小球所受庫侖力大小之比為1∶1∶eq\r(3)，選項(xiàng)D正確。5、如圖所示，一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的大小為EA。在A球球心與P點(diǎn)連線上有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷B，當(dāng)只有它存在時，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為EB。當(dāng)A、B同時存在時，根據(jù)場強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的場強(qiáng)大小應(yīng)為()A．EB B．EA＋EBC．|EA－EB| D．以上說法都不對解析：選D當(dāng)帶電導(dǎo)體球周圍無其他導(dǎo)體或帶電體存在時，導(dǎo)體球上的電荷將均勻分布在導(dǎo)體球表面。根據(jù)題意，均勻分布在導(dǎo)體球上的電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)為EA。當(dāng)把點(diǎn)電荷B放在A球球心與P點(diǎn)的連線上后，雖然導(dǎo)體球所帶的總電荷量未變，但因靜電感應(yīng)，導(dǎo)體球上的電荷將重新分布，直到再次達(dá)到靜電平衡。這時，導(dǎo)體球上的電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)EA′不等于EA。由于點(diǎn)電荷不涉及電荷如何分布的問題，它在P點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)與周圍是否存在其他電荷無關(guān)，所以仍為EB。當(dāng)點(diǎn)電荷與導(dǎo)體球A同時存在時，P點(diǎn)的場強(qiáng)應(yīng)由EA′與EB疊加而成，而不是由EA與EB疊加，這樣就能立即斷定A、B、C三個選項(xiàng)都是不對的。6、（雙選）如圖所示，可視為點(diǎn)電荷的小球A、B分別帶負(fù)電和正電，B球固定，其正下方的A球靜止在絕緣斜面上，則A球受力個數(shù)可能為()A．可能受到2個力作用B．可能受到3個力作用C．可能受到4個力作用D．可能受到5個力作用解析：選AC首先小球A受重力和B球的引力，若重力和引力恰好相等，則A球可能平衡，所以A球可能受到2個力的作用；若向上的引力小于A球的重力，則A球會受到斜面的支持力，若要A球處于平衡狀態(tài)，其必須還要受一沿斜面向上的摩擦力，所以A球有可能受4個力的作用。故A、C正確，B、D錯誤。7、[多選]如圖所示，a、b、c、d為四個帶電小球，兩球之間的作用分別為a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，則()A．僅有兩個小球帶同種電荷B．僅有三個小球帶同種電荷C．c、d小球帶同種電荷D．c、d小球帶異種電荷解析：選BD四個小球均帶電，由d吸引a、d吸引b知a與b帶同種電荷，且與d帶異種電荷；由c排斥a、c排斥b可知c與a、b帶同種電荷，c與d帶異種電荷，故選項(xiàng)A、C錯誤，B、D正確。8、下列關(guān)于點(diǎn)電荷的說法正確的是()A．任何帶電球體都可以看成電荷全部集中于球心的點(diǎn)電荷B．球狀帶電體一定可以看成點(diǎn)電荷C．點(diǎn)電荷就是元電荷D．一個帶電體能否看成點(diǎn)電荷應(yīng)以具體情況而定解析：選D一個帶電球體能否看成點(diǎn)電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀及帶電荷量的多少來判斷，因此選項(xiàng)D正確，A、B錯誤；元電荷是電荷量，點(diǎn)電荷是帶電體的抽象，兩者的內(nèi)涵不同，所以選項(xiàng)C錯誤。9、如圖所示，O為半徑為R的正六邊形外接圓的圓心，在正六邊形的一個頂點(diǎn)放置一帶電荷量為＋q的點(diǎn)電荷，其余頂點(diǎn)分別放置帶電荷量均為－q的點(diǎn)電荷。則圓心O處的場強(qiáng)大小為()\f(kq,R2) \f(2kq,R2)\f(kq,2R2) D．0解析：選B根據(jù)對稱性，可知在正六邊形對角處的兩負(fù)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等、方向相反，相互抵消；最下面的負(fù)電荷和最上面的正電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)疊加即為O點(diǎn)的場強(qiáng)，所以根據(jù)電場的疊加原理可知O處的場強(qiáng)大小為E＝E＋＋E－＝eq\f(kq,R2)＋eq\f(kq,R2)＝2eq\f(kq,R2)，故B正確。10、如圖所示，在兩個帶等量異種電荷的絕緣導(dǎo)體球之間，對稱地放著兩個相同的導(dǎo)體ab、cd，當(dāng)用導(dǎo)線將a、d連接起來時，下列判斷正確的是()A．有自由電子沿導(dǎo)線從a流向dB．有自由電子沿導(dǎo)線從d流向aC．導(dǎo)線中沒有電流通過D．達(dá)到靜電平衡后，a端和d端均不帶電解析：選B用導(dǎo)線將a、d連接起來，兩個導(dǎo)體ab、cd組成一個新的導(dǎo)體，根據(jù)“近異遠(yuǎn)同”的特點(diǎn)，自由電子沿導(dǎo)線從d向a移動，導(dǎo)線中形成電流，B正確，A、C錯誤；達(dá)到靜電平衡后，a端帶負(fù)電，d端帶正電，D錯誤。*11、如圖所示，左邊是一個原先不帶電的導(dǎo)體，右邊C是后來靠近導(dǎo)體的帶正電金屬球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導(dǎo)體切開，分導(dǎo)體為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為QA、QB，則下列結(jié)論正確的是()A．沿虛線d切開，A帶負(fù)電，B帶正電，且QB>QAB．只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負(fù)電，且QB＝QAC．沿虛線a切開，A帶正電，B帶負(fù)電，且QB>QAD．沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負(fù)電，而QA、QB的值與所切的位置有關(guān)解析：選D靜電感應(yīng)使得A端帶正電，B端帶負(fù)電，導(dǎo)體原來不帶電，只是在C的正電荷的作用下，導(dǎo)體中的自由電子向B端移動，使B端帶了多余的電子而帶負(fù)電，A端少了電子，因而帶正電。A端移去的電子數(shù)目和B端多余的電子數(shù)目是相同的，因此無論從哪一條虛線切開，兩部分的電荷總量是相等的，但由于電荷之間的作用力與距離有關(guān)，自由電子在不同位置所受C的作用力的強(qiáng)弱是不同的，這樣導(dǎo)致電子在導(dǎo)體上的分布不均勻，越靠近B端負(fù)電荷密度越大，越靠近A端正電荷密度越大，所以從不同位置切開時，QA、QB的值是不同的，故只有D正確。12、在邊長為a的正方形的每個頂點(diǎn)上都放置一個電荷量為q的點(diǎn)電荷，如果保持它們的位置不變，每個電荷受到的其他三個電荷的靜電力的合力是多大？解析：假設(shè)第四個電荷q放在d點(diǎn)，則對角線上b點(diǎn)的電荷給它的庫侖斥力為F1＝keq\f(q2,\r(2)a2)a點(diǎn)和c點(diǎn)的電荷給它的庫侖斥力大小均為F2＝F3＝keq\f(q2,a2)根據(jù)力的合成法則，點(diǎn)電荷q所受的電場力大小為：F＝keq\f(q2,\r(2)a2)＋2keq\f(q2,a2)cos45°＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2)＋1,2)))eq\f(kq2,a2)。答案：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(2)＋1,2)))eq\f(kq2,a2)13、如圖所示，以O(shè)為圓心，r為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別為a、b、c、d，空間有與x軸正方向相同的勻強(qiáng)電場，同時在O點(diǎn)固定一個電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷。如果把一個電荷量為－q的試探電荷放在c點(diǎn)，則恰好平衡，那么勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)大小為多少？a、d兩點(diǎn)的實(shí)際場強(qiáng)大小為多少？解析：空間存在勻強(qiáng)電場和點(diǎn)電荷形成