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7（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7（含解析）

一、单选题（共28分）

1．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

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．如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等差等势线，直线AB、CD是它们的对称轴，O是直线AB与CD的交点，a、b、c是等势面与直线CD的三个交点，lOc和lcb分别表示Oc间的距离利和cb间的距离，取AB等势面电势为零，下列说法正确的是（　　）

A．

B．

C．电子和质子分别静止在电场中不同的两位置，电势能可能相等

D．电子从电场中某点获得瞬间冲量后，不可能沿电场线运动

4．如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），当两板间的电压分别如图2中甲、乙、丙、丁所示时，电子在板间运动（假设不与板相碰），下列说法正确的是（　　）

A．电压是甲图时，在0~T时间内，电子的电势能一直减少

B．电压是乙图时，在0~时间内，电子的电势能先增加后减少

C．电压是丙图时，电子在板间做往复运动

D．电压是丁图时，电子在板间做往复运动

5．如图所示，平行板电容器充电后断开电源，上极板接地，在板间点处固定一个试探电荷q，现将下极板向下平移一小段距离，用表示试探电荷在点所受的电场力，用E表示极板间的电场强度，用表示点的电势，用表示试探电荷在点的电势能，则下列物理量随与下极板的距离的变化关系图线中，可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

6．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时（　　）

A．某车轮经过感应线的过程中，电容器先放电后充电

B．某车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增加后减小

C．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定的电流

D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照

7．如图1所示，某电场中的一条电场线有三点O、A、B，且OA=AB，一带负电的粒子仅在电场力作用下，由静止从O点经A点运动到B点，选O点为坐标原点，运动方向为正向建立坐标系，该粒子的速度与位移图像如图2所示。已知无穷远处的电势为0。则对于O、A、B三点的电势、、、电场强度的大小EO、EA、EB等，下列说法不正确的是（　　）

A．粒子从O点经A点再到B点的过程中，粒子的电势能与动能的和不变

B．

C．

D．EO>EA>EB

二、多选题（共12分）

8．在同一竖直线上固定两个等量异种点电荷，带正电，b带负电。在两点电荷连线上将一带电微粒由静止释放，微粒在自身重力和所受电场力作用下做往复运动，运动过程中不与点电荷发生碰撞，以无穷远处电势为零，则（　　）

A．微粒在运动过程中电势能可能为零

B．微粒两次速度为零的点到速度最大位置的距离一定相同

C．微粒电势能最大时，重力势能最大

D．微粒所带电荷的电性与微粒释放位置距离较远的点电荷的电性可能相同

9．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

10．如图所示，在x轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q，在y轴上有C、D两点，且CO=OD，∠ADO=60°。下列判断正确的是（　　）

A．C、D两点的电场强度相同

B．O点电场强度为零

C．若将点电荷+q从O移至C，电势能减小

D．若将点电荷﹣q从D移至C，电势能增大

三、实验题（共15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．图示为示波器的核心部分——示波管的原理示意图，示波管内被抽成真空，并分布有电子枪、偏转电极等。给电子枪通电后，如果在偏转电极和上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的。

（1）电子在___________（填“I”或“II”）区域获得偏转。

（2）要想使电子束打在荧光屏坐标系的第一象限内，应使__________（填“>”“=”或“<”）0。

四、解答题（共45分）

13．在一个导体尖端附近放一根点燃的蜡烛，当我们不断地给导体充电时，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏斜。应用尖端放电解释这一现象。

14．如图所示，在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？

15．如图所示，水平细杆上套一环，环A与球B间用一不可伸长轻质绝缘绳相连，质量分别为mA＝0.30kg和mB＝0.60kg，A环不带电，B球带正电，带电量q＝1.0×10﹣4C，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。若B球处于一水平向右的匀强电场中，使环A与B球一起向右匀速运动。运动过程中，绳始终保持与竖直方向夹角θ＝37°。求：

（1）匀强电场的电场强度E多大？

（2）环A与水平杆间的动摩擦因数μ？

（3）使环A与B球一起向右匀速运动，所加匀强电场的电场强度最小值Em和方向？（取2.2）

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。

【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。

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．C

【解析】

【详解】

A．题图中等势线是等差等势线，因此

而

所以

A错误；

B．因

而Oc区域的电场比cb区域的电场强，因此Oc间的距离比cb间的距离小，所以

B错误；

C．取AB等势面电势为零，因此若将电子和质子分别放置在A、B两点，则二者电势能相等，C正确；

D．若电子在直线CD上某点获得CO方向瞬间冲量后，将沿CD所在电场线运动，D错误。

故选C。

4．D

【解析】

【详解】

A．若电压是甲图，0~T时间内，电场力先向左后向右，则电子先向左做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故A错误；

B．电压是乙图时，在0~时间内，电子向右先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故B错误；

C．电压是丙图时，电子先向左做加速度先增大后减小的加速运动，过了后做加速度先增大后减小的减速运动，到T时速度减为0，之后重复前面的运动，故电子一直朝同一方向运动，故C错误；

D．电压是丁图时，电子先向左加速，到后向左减速，后向右加速，后向右减速，T时速度减为零，之后重复前面的运动，故电子做往复运动，故D正确。

故选D。

5．C

【解析】

【详解】

A．因为平行板电容器充电后与电源断开，故电荷量一定，下极板下移，则板间距离d变大，根据

可知，变小，由

可知变大，平行板间的电场强度

故场强不变，由

可知，试探电荷所受的电场力也不变，A错误；

B．因为平行板电容器充电后与电源断开，故电荷量一定，下极板下移，则板间距离d变大，根据

可知，变小，由

可知变大，平行板间的电场强度

故场强不变，B错误；

C．上极板接地，点与上极板间的电势差保持不变，所以点的电势不变，C正确；

D．上极板接地，点与上极板间的电势差保持不变，试探电荷在点的电势能不变，D错误；

故选C。

6．D

【解析】

【详解】

A．车轮经过感应线的过程中，对压电薄膜的压力先变大后变小，则电压先变大后变小，电容器先充电后放电，故A错误；

B．车轮经过感应线的过程中，如图乙所示，电阻R上的电流先变大后变小，再变为反向放电最后再变小， 故B错误；

C．车轮停在感应线上时，对压电薄膜压力不变，电压不变，没有充放电现象，故R上无电流，故C错误；

D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回线内，有两个脉冲电流，会被电子眼拍照，故D正确。

故选D。

7．D

【解析】

【详解】

A．粒子由O点向B点运动的过程中，只有电场力做功，减少的电势能转化为粒子的动能，则粒子的电势能与动能的和不变，故A正确；

B．又因为粒子由O点向B点运动的过程中，电场力做正功，粒子又带负电，所以这条电场线的方向应由B指向O，又沿电场线方向，电势越来越低，则有

故B正确；

CD．由图像可知

则

取极短时，可得

即粒子由O点向B点运动的过程中，加速度越来越大，由

可知粒子的电场强度也越来越大，则

则电场是非匀强电场，所以OA区域的电场强度都小于AB区域电场强度，且OA=AB，因此有

即

所以

故C正确，D错误。

故选D。

8．AD

【解析】

【详解】

D．等量异种点电荷形成的电场线如图所示

分析可知微粒的运动应为先向下加速，加速度减为零后，向下减速，速度减为零后，加速度向上，回到出发点，做往复运动，若微粒带正电，则微粒只能在点电荷a上方运动，若微粒带负电，则微粒只能在间运动，可以在连线中点上方释放，也可以在中点下方释放，均可做往复运动，选项D正确；

A．由于微粒可能经过连线中点，则电势能可能为零，选项A正确；

B．由于电场不是均匀变化的，所以微粒带正电时，两次速度为零的点到速度最大位置的距离不同，选项B错误；

C．微粒从最高点到最低点的运动过程中电场力一直做负功，重力做正功，电势能增大，重力势能减小，电势能最大时重力势能最小，选项C错误。

故选AD。

9．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。

10．BC

【解析】

【详解】

A．根据平行四边形定则得到，x轴上两个等量同种点电荷+Q在D点产生的电场强度方向沿+y轴方向，而两个等量同种点电荷+Q在C点产生的电场强度方向沿﹣y轴方向，因此它们的电场强度方向不同，A错误；

B．根据点电荷的电场强度公式，A、B两个+Q在O点的场强大小相等，方向相反，矢量和为0，B正确；

C．在两等量同种电荷两线的中点以上，根据平行四边形定则，+q受到两电荷对它库仑力的合力竖直向上，在中点以下，受到库仑力的合力竖直向下，若将点电荷+q从O移至C，电场力做正功，电势能减小，C正确。

D．若将点电荷﹣q从D移至C，电场力先做正功，后做负功，所以电势能先减小，后增加。D错误。

故选BC。

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．     II     >

【解析】

【详解】

（1）[1]I区域是加速电场，II是偏转电场，故电子在II区域获得偏转。

（2）[2]要想使电子束打在荧光屏坐标系的第一象限内，则X、Y极板电势要较高些，故应使>0。

13．见详解

【解析】

【详解】

我们不断地给导体充电时，在导体尖端附近强电场的作用下，空气中残留的离子会发生激烈运动，在激烈运动的过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离。从而产生了大量新的离子，与尖端上电荷同号的离子受排斥而飞向远方，蜡烛火焰偏斜就是受到这种离子流形成的“电风”吹动的结果。

14． ∶1

【解析】

【详解】

质子和α粒子都带正电，从A点释放将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理有

解得

所以

15．（1）4.5×104N/C；（2）0.5；（3）4.1×104N/C，方向与水平成α角，斜向右上方，满足tanα＝0.5

【解析】

【详解】

（1）以B球为研究对象，受到重力、电场力和拉力，三力平衡，则有电场力

F＝mBgtanθ

且

F＝qE

匀强电场的电场强度

（2）对整体分析，在水平方向上有

F＝f1

竖直方向上有

N1＝（mA+mB）g

又

f1＝μN1

整理得

（3）对A、B整体受力分析如图，设电场与水平方向夹角为α，斜向右上方，

根据平衡可知，水平方向

qEcosα＝f2

竖直方向

qEsinα+N2＝（mA+mB）g

又

f2＝μN2

整理得

其中

当时，即tanα0.5时，电场强度E最小，最小值为

N/C＝4.1×104N/C

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。