高中物理必修第三册第九章静电场及其应用综合培优测验卷含答案解析(38).pdf

高中物理必修第三册第九章静电场及其应用综合培优测验卷含答案解析如图所示，在一水平向右的匀强电场中有一半径为R、圆心为O的光滑绝缘圆弧面，圆弧面上距离弧底高度为2R的a处静止放着一质量为m、电荷量为q的带电小球，小球可以看成点电荷求：（1）小球带正电还是负电；（2）电场强度E的大小；（3）圆弧面上与a点等高的最左点b的场强大小答案】 (1)正电； (2) 3mgq；(3) 233mgkR【详解】(1)如图分析小球受力，受重力G、支持力T、电场力F作用，小球受到的电场力方向与电场方向相同，因此小球带正电2)由几何知识可知12sin=2RR则30由受力平衡条件可知tan =mgqE则3tanmgmgE(3)由几何知识可知ab的距离3rR小球在b处的场强为223qkqEkrR方向由a到b则b点的场强是匀强电场和小球该点场强的合场强23=3mgkqEEEqR合72为了形象地描述电场，法拉第引入了电场线的概念电场线是真实存在的吗？【答案】 不是真实存在的【详解】电场线是为形象描述电场而人为假想出来的，不是真实存在的73把一个电荷量q106 C 的试探电荷，放在带正电的点电荷Q周围的A处，如图所示，受到的电场力大小分别为FA5 103 N（1）画出试探电荷在A处的受力方向；（2）求出A处的电场强度；（3）如在A处放上另一个电荷量为q 105 C 的电荷 B，受到的电场力多大？【答案】 （1）（2）5 103 N/C （3）5 102 N 【详解】(1)根据异种电荷相互吸引， 则知电荷在A处的受力方向如下图所示：(2)A处的电场强度大小为：3365 105 10 N / C10AAFEq(3) 在A处放上另一个电荷量为q=10-5C 的电荷，受到的电场力：3525 1010N5 10NFEq74用一根细线将质量为m的带电小球悬挂在O点下，当空中有方向为水平向右，大小为E的匀强电场时，小球与竖直方向的夹角为。

试分析：(1) 小球的带电性质；(2) 求小球的带电量；(3) 求细线的拉力答案】 (1)带正电； (2)tanmgE；(3)cosmg【解析】【详解】(1)小球受重力、电场力和拉力处于平衡，电场力的方向水平向右，如图所示，知小球带正电2)根据共点力平衡可知电场力tanFqEmg解得tanmgqE(3) 根据共点力平衡可知细线的拉力cosmgT75(1) 如图所示，半径为R的球壳均匀带正电 +Q，已知静电力常量为k，球表面积公式为s=4R2 由对称性和场强叠加原理判断球心O点场强是否为零？（不必写判断过程） 若在球壳上A点挖去半径为r的小圆孔（rR，且不影响其它电荷分布） ，求球心O处的场强大小和方向；(2) 自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射与温度有关， 称为热辐射 处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时， 也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变 若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体， 它能 100 地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体 单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，40PT即，其中 为已知常量在下面的问题中， 把研究对象都简单地看作黑体且表面的温度处处相同，太阳系中行星的运动都看成匀速圆周运动 已知太阳向外辐射的总功率为P，地球与太阳之间的距离为r，试建立一个合理的地球吸收太阳能量与自身热辐射平衡的模型，求出地球平均温度的表达式（结果用题中所给已知物理量表示）又已知火星与太阳的距离为地球与太阳距离的1.5 倍， 进一步求火星温度与地球温度之比k 由于地球对太阳辐射的反射以及地球大气对自身热辐射的反射等因素的共同作用， 地球表面的实际温度与上述计算结果略有不同，但差别很小而火星上几乎没有大气，自身向外辐射时几乎没有阻挡，而来自太阳的辐射有部分会被火星表面反射若仅考虑这个因素， 火星表面的温度与上述计算结果相比偏大、偏小还是相等？【答案】 球心 0 点场强为零 2244QkQrEkRR方向由 O 点指向 A 点(2)23k偏小【详解】 把球壳分成若干小的带电体，由对称性及场强叠加原理可知：同一条直径上两个小带电体在O点产生的场强矢量和为零，故球心O点场强为零小圆孔对应的电量为222244rQrRR由场强叠加原理和对称性可知：球心O点场强大小等于A的对称点A 处等量电荷产生的场强大小，即2244QkQrEkRR.方向由O点指向A点(2) 以太阳为中心，任意半径r的球面上，太阳单位面积的辐射功率为：024PPr. 太阳光到达地球时， 可看成平行光， 因而地球吸收太阳辐射的面积可看成以地球半径为半径的圆的面积(过地心的大圆面积 )，而地球自身向外辐射时，以球面的面积向外辐射由题意可知：地球从太阳单位时间吸收的能量与自身单位时间向宇宙空间辐射的能量相等，温度不变假设地球半径为R，根据热平衡方程，有：242244PRTRr. 解得：4216PTr. 同理可得火星温度表达式，故火星温度与地球温度之比：23k. 由题意可知，由于火星表面没有阻挡，热量向外辐射，可知火星表面的温度与上述计算结果相比偏小. 76如图，一点电荷位于电场中的A点，受到的电场力为F。

1) 该点电荷带有何种电荷？(2) 若A点的电场强度大小为EA，则该点电荷的电荷量是多少？【答案】 (1)负电荷； (2) AFE【详解】(1)该点电荷受电场力方向与场强方向相反，可知该点电荷带有负电荷；(2)若A点的电场强度大小为EA，则根据AFEq该点电荷的电荷量是AFqE四、填空题77如下图所示 ,金属板M接高压电源的正极 ,金属板N接负极金属板N上有两个等高的金属柱A、B,其中A为尖头 ,B为圆头逐渐升高电源电压 ,当电压达到一定值时 ,可看到放电现象先产生放电现象的是 _ （选填 “ A” 或者“ B” ） ，这种放电现象叫作 _放电【答案】 A 尖端【分析】首先分析 A 和 B 末端物体的形状，根据尖端放电的知识可知越尖锐的地方越容易放电； A 的末端比 B 的末端尖锐， 由此分析哪个金属柱先产生放电现象；【详解】根据导体表面电荷分布与尖锐程度有关可知，A 金属柱尖端电荷密集，容易发生尖端放电现象，这种放电现象叫做尖端放电；答案为： A；尖端；【点睛】关键是掌握尖端放电现象的原理，越尖锐的地方越容易放电78如图所示， 在原来不带电的金属细杆ab附近的P点，放置一个正点电荷 +Q，达到静电平衡后，a端的电势 _（填“ 大于” 、“ 等于” 或“ 小于” ）b端的电势，杆中有一点c，c点与P点相距为l，则感应电荷在杆内c处的场强的大小为 _ （静电力常量为k）【答案】 等于2Qkl【详解】1 在原来不带电的金属细杆ab附近的P点，放置一个正点电荷+Q，达到静电平衡后，金属细杆ab是等势体，即a端的电势等于b端的电势；2 达到静电平衡时，导体内部场强处处为零，即c处外加电场的场强和感应电荷的场强等大反向，即感应电荷在杆内c 处的场强的大小为2Qkl，方向向右。

79常见的带电方式有三种：_ ，_ 和_ 【答案】 摩擦起电接触起电感应起电【详解】常见的带电方式有三种：摩擦起电，接触起电和感应起电. 80自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷，异种电荷相互_（选填“ 吸引” 或“ 排斥” ） ；在国际单位制中，电荷量的单位是_（选填“ 库仑”或 “ 瓦特” ） 答案】 吸引库仑【详解】1 自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷，异种电荷相互吸引；2 在国际单位制中，电荷量的单位是库仑。