2022—2023学年高二粤教版（2019）必修第三册 第二章 静电场的应用 单元检测卷8（含解析）

2022—2023学年高二粤教版（2019）必修第三册

第二章 静电场的应用 单元检测卷8（含解析）

一、单选题（共28分）

1．如图所示，点电荷固定在O点，P、Q为该点电荷电场中的两点，设Q点的电势为零，一个质量为m、电荷量为q的带负电的检验电荷在Q点由静止释放，仅在电场力作用下向P点运动，运动到P点时加速度大小为a，速度大小为v，已知OP=PQ，则下列说法错误的是（　　）

A．固定在O点的电荷带正电

B．P点的电势为

C．检验电荷在Q点释放一瞬间的加速度大小为

D．检验电荷运动到F、Q中点时，速度小于

2．如图所示，甲图是等量异种点电荷形成的电场，乙图是等量同种点电荷形成的电场，丙图是孤立点电荷形成的电场，丁是一对带等量异号电荷的平行金属板形成的电场。某带负电粒子（只受电场力作用且不与形成电场的电荷接触）在这四种电场内的运动情况，说法错误的是（　　）

A．在乙电场中可以做匀速圆周运动

B．在丙电场中可以做匀速圆周运动

C．在甲电场、乙电场中均可以静止

D．在丁电场中可以做匀变速运动

3．如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极板中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是（　　）

A．保持S闭合，将A板适当上移

B．保持S闭合，将B板适当下移

C．先断开S，再将A板适当上移

D．先断开S，再将B板适当下移

4．关于导线中的电场，下列说法正确的是（　　）

A．导线内的电场线可以与导线相交

B．电路元件所积累的电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态

C．导线内的电场E是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的

D．导线中的电场是静电场的一种

5．如图所示，有三个质量相等，分别带正电，负电和不带电的小球，从上、下带电平行金属板间的P点以相同速率垂直电场方向射入电场，它们分别落到A、B、C三点，则（　　）

A．三小球在电场中运动时间相等 B．带正电的小球受到三个力

C．电场力对落至B点的小球做负功 D．重力对落至C点的小球做正功

6．如图所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷Q产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的a、b两点，其中a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成30°角；b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成60°角，粒子只受电场力的作用。下列说法中正确的是（　　）

A．点电荷Q带正电

B．a点的电势低于b点电势

C．从a到b，系统的电势能减小

D．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度

7．某种电子透镜的局部由两平行金属管构成，两管截面上的电场线和等差等势线的分布情况如图所示。下列说法正确的是（     ）

A．试探电荷不可能在该电子透镜中做直线运动

B．若带正电，负试探电荷在a点的电势能小于在d点的

C．若带正电，试探电荷在a点受到的电场力大于在d点受到的

D．若带正电，负试探电荷从c点移到b点电场力做负功

二、多选题（共12分）

8．如图所示，两平行正对的带电金属板A、B水平放置，其中B板接地，一带电油滴恰好静止地悬浮在P点。下列说法中正确的是（　　）

A．将A板向下移动一段距离，两板间电势差减小

B．将A板水平向左移动一小段距离，油滴向上加速运动

C．A板以左端为轴（垂直于纸面）逆时针旋转一个小角度后油滴仍保持静止状态

D．增加A板所带电荷量，P点电势一定升高

9．关于静电感应和静电平衡，以下说法正确的是（　　）

A．静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果

B．处于静电平衡状态时，导体所占空间各处电场强度均为零

C．导体内的自由电子都不运动称为静电平衡

D．处于静电平衡状态时，导体内部将没有多余的“净”电荷

10．下列四幅图中涉及静电屏蔽现象的有（　　）

A．烟陶上的铁针B．办公用复印机

C．输电线上方的两条与大地相连的导线

D．用来装硬盘的铝箔袋

三、实验题（共12分）

11．在做“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图所示；

（1）当开关接到“1”时，电容器处于___________过程；（填“充电”或者“放电”）电容器所带的电荷量逐渐___________；（填“増加”或“较少”）

（2）下面说法正确的是(    )

A．电容器充电时，电压表示数先迅速增大，然后逐渐稳定在某一数值

B．电容器充电时，灵敏电流计的示数一直增大

C．电容器放电时，电阻R中的电流方向从右到左

D．某时刻电容器正在放电时，电容器两极板的电荷量正在减少

12．超级电容器也称电化学电容器，因其存储能量大，质量轻，可多次充放电而成为一种新型的储能装置。某探究小组的同学想研究某超级电容的充电现象。

（1）用保护电阻、、电流传感器和其他器材设计如图甲所示的电路，已知电源的电动势（电流传感器内阻和电源电动势内阻相较于足够小，可忽略不计）。

①先将单刀双掷开关接1后断开，其目的是让电容器初始电量______；

②再将单刀双掷开关接2，并将此时刻记为。通过电流传感器（与计算机相连）观测得充电过程中电流传感器示数i随充电时间t变化的图像如图乙中Ⅰ曲线所示，请估算该实验中所用超级电容的电容C约为______F（保留到小数点后一位）；

③在充电过程中，电容器两端电压为u、电容器电荷量为q，充电时间为t，则下列图像中它们之间的关系可能正确的是______（填正确答案标号）；

A、       B、       

C、       D、

（2）以上条件均不变，仅把电阻换为阻值更大的，重复上述①，②得到该超级电容的电流传感器示数i随充电时间t变化的曲线应该是图丙中的虚线______（选填“Ⅱ”、“Ⅲ”）。

四、解答题（共45分）

13．电荷量为q＝5×10－4 C的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场，电场强度E的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。若重力加速度g取10 m/s2，求：

（1）物块的质量m；

（2）物块与水平面之间的动摩擦因数μ。

14．地毯在纺织的过程中往往会植入金属丝，原因是什么？

15．查阅资料，简述电介质如何改变电容器的电容。

16．查阅资料，简述密立根如何通过油滴实验测定元电荷的电量。

参考答案

1．B

【解析】

【详解】

A.由于检验电荷带负电，检验电荷由静止释放后向P点运动，则O点电荷带正电，故A正确；

B.由于Q点电势为零，因此Q点电势为正，由题意知

则

故B错误；

C.检验电荷的加速度

由此可知，粒子在Q点的加速度为

故C正确；

D．由于从Q到P电场力越来越大，因此从Q运动到QP中点电场力做功小于，设到P、Q中点时速度为，即

得

故D正确。

本题选不正确的，故选B。

2．C

【解析】

【详解】

A．电场中两等量正电荷形成的电场中过两电荷连线中点与连线垂直的平面内，负电粒子受到电场力指向中点，可以做匀速圆周运动，所以A项说法正确，不符题意；

B．点电荷形成的电场中，库仑力提供向心力使负电粒子做匀速圆周运动，B项说法正确，不符题意；

C．甲电场中没有电场强度为零的位置，乙电场中两电荷连线中点电场强度为零，电荷受到的电场力为零，可以静止，C项说法错误，符合题意；

D．丁电场中两极板间除去边缘部分其余部分为匀强电场，带电粒子受到的电场力是恒力，做匀变速运动，D说法正确，不符题意。

故选C。

3．B

【解析】

【详解】

设质点距离A板的高度为h，A、B两板原来的距离为d，电压为U，质点的电荷量为q。由题知质点到达b孔时速度恰为零，根据动能定理得

A.若保持S闭合，将A板适当上移，U不变，设质点到达b时速度为v，由动能定理得

解得

说明质点到达b孔时速度恰为零，然后返回，不能穿过b孔，故A错误。

B.若保持S闭合，将B板适当下移距离Δd，U不变，由动能定理得

则

质点能穿过b孔，故B正确；

C.若断开S时，将A板适当上移，板间电场强度E不变，设A板上移距离为Δd，质点进入电场的深度为d′时速度为零。由动能定理得

又由原来情况有

比较两式得

说明质点在到达b孔之前，速度减为零，然后返回，故C错误。

D.若断开S，再将B板适当下移，板间电场强度E不变，设B板下移距离为Δd，质点进入电场的深度为d′时速度为零。由动能定理得

又由原来情况有

比较两式得

说明质点在到达b孔之前，速度减为零，然后返回，故D错误。

故选B。

4．C

【解析】

【详解】

A．导线内的电场线与导线是平行的，A错误；

BD．导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，BD错误；

C．导线中的电场是电源，导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，C正确。

故选C。

5．D

【解析】

【详解】

根据题意可知，三个质量相等小球在电场中做类平抛运动

A．由图可知三个小球水平方向的位移大小关系为

三个小球以相同速率垂直电场方向射入电场，根据公式

可知，三小球在电场中运动时间的关系为

故A错误；

B．带正电的小球受重力和电场力两个力，故B错误；

C．竖直方向上，根据

可知，三个小球的加速度的关系为

由图可知，电场的方向为竖直向上，则可知落在B点的小球带正电，则电场力对落至B点的小球做正功，故C错误；

D．由图可知，重力对落至C点的小球做正功，故D正确。

故选D。

6．C

【解析】

【详解】

A．根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在运动的过程中，一直受库仑引力作用，因粒子带正电，所以点电荷带负电，故A错误；

B．由图可知，点电荷Q位于Ea方向延长线与Eb方向延长线的交点处，且b点与a点相比，b点离负点电荷较近，b点处电势较低，所以B错误；

C．由E＝qφ可知正点电荷在电势低处，电势能较小，所以正点电荷在a处时，系统具有的电势能较大，因此C正确；

D．根据点电荷电场线的分布，b点处电场线分布较密，电场强度较大，粒子加速度较大，所以D错误。

故选C。

【点睛】

7．D

【解析】

【详解】

A．根据电场线、等势线的特点，可知图中实线为电场线，虚线为等势线，若试探电荷沿中间平直电场线释放则能做直线运动。故A错误；

B．若带正电，则从左到右等势线的电势依次降低，负试探电荷在a点的电势能大于在d点的。故B错误；

C．结合等差等势线密疏表示电场强度大小关系可知，试探电荷在a点受到的电场力小于在d点受到的。故C错误；

D．若带正电，则c点的电势高于b点的，负试探电荷从c点到b点电势能增大，电场力做负功。故D正确。

故选D。

8．AB

【解析】

【详解】

A．将A板向下移动一段距离，即d减小，根据

可知电容C增大，根据

可知U减小，A正确；

B．A极向左平移正对面积减小，根据

可知C减小，根据

可知U增大，根据

U=Ed

可知E增大，即电场力变大，故油滴向上加速运动，故B正确；

C．转动后电场力方向变化则不可能再平衡，C错误；

D．A、B板电性未知，故电势升高或降低未知，故D错误。

故选AB。

9．AD

【解析】

【详解】

A．导体内的自由电子在外电场的作用力下发生定向移动，导致电荷在导体内发生重新分布，符合静电感应现象的实质，故A正确；

B．当达到静电平衡时，感应电荷的电场与外电场大小相等方向相反，因此导体内部的合场强处处为零，但是导体的表面场强不为零，故B错误；

CD．当达到静电平衡时，导体内部将没有多余的电荷，全分布在外表面，并非电子不运动，故C错误，D正确。

故选AD。

10．CD

【解析】

【详解】

A．当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击。其原理为尖端放电，故A错误。

B．办公用复印机，是静电的应用，故B错误；

C．高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故C正确；

D．用来装硬盘的铝铂袋，起到静电屏蔽的作用，故D正确。

故选CD。

11．     充电     増加     AD

【解析】

【详解】

（1）[1]当开关S接到“1”时，电容器与电源相连，故此时电源器处于充电过程。

[2]在充电过程中，电荷从电源移动到电容器上，故此时电容器所带电荷量逐渐增加。

（2）[3]A．电容器充电时，两极板的电荷量不断增加，由

两板间的电压不断升高，当电容器两板间电荷量达到饱和时，电压达到某一固定值，故A项正确；

B．充电过程中，两板间电压不断升高。两板间的电压与电源的电动势的之差不断减小，所以电流不断减小，灵敏电流计G的示数一直减小，故B项错误；

C．电容器充电时，上极板与电源正极相连，故电容器上极板带正电荷，放电时，电流从电容器上极板流出，下极板流入，故电阻R中的电流方向从左到右，故C项错误；

D．电容器正在放电时，电容器两极板的电荷量正在减少，故D项正确。

故选AD。

12．     为零     46.4

     ABD     Ⅱ

【解析】

【详解】

（1）①[1]先将单刀双掷开关接1后断开，其目的是让电容器通过R1放电，使其初始电量为零；

②[2]由乙图可知，曲线下方的面积表示电容器存储的电荷量，方格约为116格，故电荷量为

稳定后电容器两端的电压等于电源电动势，故实验中所用超级电容的电容为

③[3]A．由电容的定义式可得

电容C不变，故图线为倾斜直线，A正确；

BCD．刚开始充电过程，随着电荷量的增加，极板间电压增大，充电完毕稳定后，电荷量不再增加，电压不变，对比图像可知，BD正确，C错误。

故选ABD；

（2）[4]电阻换为阻值更大的，单刀双掷开关接2的瞬间，充电电流比原来小，但稳定后电容器存储的电荷量与原来相同，即曲线下方的面积与原来相同，对比可知，得到该超级电容的电流传感器示数i随充电时间t变化的曲线应该是图丙中的虚线Ⅱ。

13．(1)5kg；(2)0.2

【解析】

【详解】

（1）由物块运动v-t图可得：0～2s物块做匀加速直线运动，2s～4s物块做匀速直线运动；根据v-t图可得：匀加速运动时的加速度

物块受电场力、重力、支持力、摩擦力作用；根据2s～4s物块做匀速直线运动可得受力平衡，故有

0～2s对物块做匀加速运动进行受力分析，由牛顿第二定律可得

解得

（2）由解得物块与水平面之间的动摩擦因数

14．在一些地毯的纺织过程中，往往会在地毯里夹杂一些不锈钢的钢丝，为了消除静电现象。

【解析】

【详解】

在一些地毯的纺织过程中，往往会在地毯里夹杂一些不锈钢的钢丝，为了消除静电现象。

15．见解析

【解析】

【详解】

电介质可以被电容器的电场极化从而增大电场强度，和两极板之间距离变小是等效的。

16．见解析

【解析】

【详解】

在图示中，对于悬浮油滴

每个油滴所带的电量求得均是某个数值的整数倍，这个最小的数值就是元电荷的电量。