2020版高考物理专题1.20电场叠加(提高篇)(电磁部分)(含解析).pdf
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1、专题 1.20 电场叠加(提高篇) 一选择题 1. (2019 湖北鄂东南省级示范性高中教学联盟模拟)如图所示,真空有三个正点电荷q1、q2、q3,q12q2 2q3,它们固定在等边三角形的三个顶点A 、B、C上, D、E、F 分别为 AB、AC 、BC的中点, O为等边三角 形中心,下列说法正确的是() AD、O两点场强大小相等 B一带负电的点电荷在E点的电势能小于该点电荷在F点的电势能 C若将 q2、 q3分别用 q2、 q3替换, O点场强大小变成之前的3倍 D若将 q2、 q3分别用 q2、 q3替换, O点的电势为0 【参考答案】BCD 【名师解析】由库仑定律及电场的叠加可判断ADO
2、三点的场强大小及q2, q3 电性变化前后O点场强的 关系,根据电场力做功与电势能变化关系可知E ,F 两点的电势能大小关系, 各点电荷在A,D,O三点产生的场强如图所示,由场强叠加原理知A,D, O三点场强不等故A 错,将一负 点电荷由E点沿直线移动到F 点,电场力做负功,电势能增大故B正确,因为AO BO CO ,所以 q1在 O点 产生的场强为q2, q3两电荷在O点产生的场强的两倍,又因为q2,q3在 o 点的场强夹角为120,故q2,q3 在 O点产生的合场强总是和q1在 O点产生的场强共线,即先反向后同向,故改变电性后, O点的场强为原来 的 3 倍,所以C 对,电场中电场线总是由
3、正电荷指向负电荷,且顺着电场线电势逐渐降低,正电荷周围电 势为正,负电荷周围电势为负值,故O点电势为0,选项 D正确。 故选: BCD 。 2. (2018山东省烟台市期末考试) 如图所示,四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q,分别固定在正方形 的四个顶点上,正方形边长为a,则正方形两条对角线交点处的电场强度( ) A大小为 42kQ a 2 ,方向竖直向上 B大小为 22kQ a 2 ,方向竖直向上 C大小为 42kQ a 2 ,方向竖直向下 D大小为 22kQ a 2 ,方向竖直向下 【参考答案】C 【名师解析】一个点电荷在两条对角线交点O产生的场强大小为E kQ 2 2 a 2 2kQ a
4、 2 ,对角线上的两异种 点电荷在O处的合场强为E合2E 4kQ a 2 ,故两等大的场强互相垂直,合场强为EOE合 2E 合 24 2kQ a 2 ,方 向竖直向下,故选C. 3如图在半径为R的圆周上均匀分布着六个不同的点电荷,则圆心O处的场强大小和方向为() A. ;由 O指向 F B. ;由 O指向 F C. ;由 O指向 C D. ;由 O指向 C 【参考答案】B 【名师解析】 由点电荷的场强公式可知,在 A、 B、 C、 E、 F 五个位置的点电荷在O点产生的场强大小为, 在 D位移的点电荷在O产生的场强大小为,电场强度是矢量,求合场强应用平行四边形定则,作出 电场强度的示意图,如图
5、所示: 最终 O点的合场强为,方向由O指向 F,故选 B. 4均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面AB 上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N 两点,OMON2R。已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( ) A. kq 2R 2E B. kq 4R 2 C. kq 4R 2E D. kq 4R 2E 【参考答案】A 【名师解析】左半球面AB上的正电荷产生的电场等效为带正电荷为2q的整个球面的电场和带电荷q的 右半球面的电场的合电场,则E k2q (2R) 2E,E 为带电荷q的右半
6、球面在M点产生的场强大小。带电 荷q的右半球面在M点的场强大小与带正电荷为q的左半球面AB在N点的场强大小相等,则ENE k2q (2R) 2E kq 2R 2 E,则选项A正确。 5均匀带电的球体在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球体上均 匀分布正电荷,总电荷量为q,球半径为R,MN为通过半球顶点与球心O的轴线, 在轴线上有A、B两点, A 、 B关于 O点对称, AB=4R。已知 A点的场强大小为E,则 B点的场强大小为() A. B. C. D. 【参考答案】B 【名师解析】 若将带电量为2q 的球面放在O处, 均匀带电的球壳在A、 B点所产生的电场为,
7、 由题知当半球面产生的场强为E,则 B点的场强为。解得,故选 B。 6已知均匀带电圆盘在圆外平面内产生的电场与一个位于圆心的、等电量的同种点电荷产生的电场相同。 如图所示,电荷总量为Q的电荷均匀分布在半径为R的圆盘上,在过圆心O的直线上有A、B两点,O与B, B与A的距离均为R,现以OB为直径在盘内挖掉一个小圆盘,若静电力常量为k,则剩余部分在A处的场强 大小为:() A. B. C. D. 【参考答案】C 7. 经过探究,某同学发现:点电荷和无限大的接地金属平板间的电场(如图甲所示)与等量异种点电荷之 间的电场分布(如图乙所示)完全相同图丙中点电荷q 到 MN的距离 OA为 L,AB是以电荷
8、Q为圆心、 L 为 半径的圆上的一条直径,则B点电场强度的大小是() A.B. C. D. 【参考答案】C 8. 已知一个点电荷与足够大的金属板所形成的电场与等量异种点电荷连线的中垂线一侧的电场分布相同。 如图所示,在真空中的某竖直平面内固定一块足够大的接地金属板MN ,在 MN右侧与其相距2d 处的 P点放 置一个所带电荷量为Q的正点电荷,从P 点作平面的垂线,O点为垂足, A点为 OP连线的中点,B点为 OP 延长线上的一点,PB=d 。关于各点的电场强度,下列说法正确的是 ( ) A. O 点电场强度大小为k B. A点电场强度大小为k C. B 点电场强度大小为k D. A、B两点电场
9、强度大小相等,方向相反 【参考答案】C 【名师解析】金属板右侧的电场的电场线分布与等量异种电荷的电场线分布分别如图甲、乙所示: 9. 已知无限大的均匀带电面可产生垂直于该面的匀强电场(正的带电面场强方向背离该面、负的带电面场 强方向指向该面) ,场强大小E=2k ,式中 k 为静电力常量, 为电荷面密度(单位面积的带电量)。现 有如图所示的两个平行且可视为无限大的均匀带电面A和 B,电荷的面密度分别为 和-2( 为正的常 数) ,间距为 d,空间中有C、D两点, CD连线垂直于带电面,C点到 A面距离与D点到 B面的距离均为,A 面接地。关于C、D两点的场强大小和电势高低,下列说法中正确的是(
10、) A. EC=ED B. ECED C. C=D D. CD 【参考答案】AD 【名师解析】设A 面产生电场的场强大小为EA=E0,由题意得B 面产生电场的场强大小为EB=2E0,在 C 点 EC=EB-EA=E0,方向垂直指向A面。同理在D 点 ED=EB-EA=E0,方向垂直指向B面,故 A正确, B错误。根据对 称性, UCA=-UBD,又根据 AB板间的场强方向指向B板,固有 AB,因此 CD,故 C错误, D正确。故 选 AD 。 10. 下列选项中的各绝缘直杆大小相同, 所带电荷量已在图中标出, 且电荷均匀分布, 各直杆间彼此绝缘. 坐 标原点 O处电场强度最大的是( ) 【参考
11、答案】B 【解析】设带电杆在O点产生的场强大小为E. 所以坐标原点O处电场强度最大的是B. 所以 B选项是正确的. 11如图所示,一带电荷量为+Q的均匀细棒,在过中点垂直于细样的直线上有a、b、d 三点, a和 b、b 和 c、c 和 d 之间的距离均为L,在 a 处有一电荷量为-Q 的固定点电荷。已知d 点处的电场强度为零,静电力 常量为 k,则 b 点处的电场强度大小为() A. B. C. D. 【参考答案】B 【名师解析】电荷量为-Q 的点电荷在d 处产生电场强度为,方向向左 在 d 点处的场强为零,根据电场的叠加原理可知细棍与-Q 在 d 处产生电场强度大小相等,方向相反, 12一半
12、径为R 的半球面均匀带有正电荷Q,电荷 Q在球心O处产生物的场强大小, 方向如图所示 . 把半球面分为表面积相等的上、下两部分, 如图甲所示 , 上、下两部分电荷在球心O 处产生电场的场强大小 分别为; 把半球面分为表面积相等的左、右两部分, 如图乙所示 , 左、右两部分电荷在球心O处产生电 场的场强大小分别为. 则( ) A. B. C. D. 【参考答案】A 【名师解析】根据点电荷电场强度公式,且电荷只分布球的表面,对于图甲,虽表面积相同,但由 于间距的不同, 则上、 下两部分电荷在球心O处产生电场的场强大小关系为,因电荷 Q在球心 O处产 生物的场强大小,则,而,故 A 正确, B 错误
13、; 对图乙,半球面分为表面积相等的左、右两部分,是由于左右两个半个球壳在同一点产生的场强大小相等, 则根据电场的叠加可知:左侧部分在O点产生的场强与右侧电荷在O点产生的场强大小相等,即 由 于方向不共线,由合成法则可知,故 CD错误,故选A. 13如图所示, 16 个电荷量均为 +q(q0) 的小球 ( 可视为点电荷 ) ,均匀分布在半径为R的圆周上若将圆周上 P点的一个小球的电荷量换成-2q ,则圆心 0 点处的电场强度为() A. ,方向沿半径向左 B. ,方向沿半径向右 C. ,方向沿半径向左 D. ,方向沿半径向右 【参考答案】D 14如图所示,均匀带电的半圆环在圆心O点产生的电场强度
14、为E、电势为, 把半圆环分成AB、BC、CD三 部分。下列说法正确的是() A. BC部分在 O点产生的电场强度的大小为 B. BC部分在O点产生的电场强度的大小为 C. BC部分在O点产生的电势为 D. BC部分在O点产生的电势为 【参考答案】AD 【名师解析】如图所示,B、C两点把半圆环等分为三段。 15. (湖北省襄阳市第五中学2016 届高三5 月高考模拟适应性考试(一)理科综合物理试题)已知静电场 中某点的电势为标量:若取无穷远处电势为零,在一带电荷量为+q的点电荷的电场中,与点电荷相距r处 的电势为k q r ;如果某点处在多个点电荷所形成的电场中,则电势为每一个点电荷在该点所产生
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