2022-2023学年人教版（2019）必修三第九章 静电场及其应用 单元测试卷（含答案）

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第九章 静电场及其应用 单元测试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1、在超高压带电作业中，电工所穿的高压工作服是用铜丝编织的，则下列说法正确的是( )A.铜丝编织的衣服不易拉破B.铜丝电阻小，对人体起到保护作用C.电工被铜丝衣服所包裹，使体内场强为零D.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零2、如图所示，轻质弹簧一端固定在顶部，另一端系在两根长度相同的绝缘轻绳上，轻绳的下端各系质量相同的带正电小球，且两个小球均处于静止状态，已知重力加速度为g。下列说法正确的是( )A.两小球带的电荷量一定相等B.若仅将两小球质量变为原来的2倍，则弹簧的长度一定变为原来的2倍C.若将两轻绳长度和小球的电荷量都变为原来的2倍，则轻绳与竖直方向的夹角不变D.若将小球的电荷量变为原来的2倍，则弹簧的伸长量变大3、将一段固定在绝缘竖直杆上，质量分布均匀、正电荷分布均匀的线，置于水平向右的匀强电场中。线稳定后的样子为( )A. B. C. D.4、如图所示，将带正电的导体球P靠近不带电的绝缘导体后，若沿虚线将导体分成M、N两部分，则M、N两部分( )A.均带正电 B.均带负电 C.带等量异种电荷 D.均不带电5、如图甲所示，三个电量相等的点电荷位于等边三角形的三个顶点上，其中处电荷带负电，其余两电荷带正电且关于x轴对称.一试探电荷沿x轴正方向运动，所受电场力随位置的变化图像如图乙所示（以x轴正向为电场力的正方向）.设无穷远处电势为零.则( )A.试探电荷带负电 B.乙图中的与甲图中的相等C.在x轴正半轴上，处电势最高 D.试探电荷在处电势能最大6、某点电荷的电场线如图，两点的场强大小分别为，则这两点的场强( )A.方向相同， B.方向不同，C.方向相同， D.方向不同，7、真空中电荷量分别为和的两个点电荷a和b，相距为r时，相互作用力为F。若b的电荷量变为，与a的距离变为，则间的相互作用力为( )A. B.F C. D.8、如图所示，是某匀强电场（图中未画出）中的四个点，O为的中点，，，，电场强度方向与三角形所在平面平行。已知A点电势，B点电势，C点电势为0。则匀强电场的电场强度大小为( )A. B. C. D.9、取一对用绝缘支柱支持的金属导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在它们下部的金属箔是闭合的。现在把带正电荷的球C移近导体A，可以看到A、B上的金属箔都张开了。下列说法正确的是( )A.A端内部的场强比B端内部的场强小B.A端内部的场强比B端内部的场强大C.若用手摸一下A端，移走C，AB带正电D.若用手摸一下A端，移走C，AB带负电10、如图所示，由PO和QO两块光滑绝缘的平板组成的“V”形组合体固定在地面上，两平板互相垂直，平板PO与地面的夹角，在两个平板上各放置一个带同种电荷的小球A和B，A、B所带电荷量分别为q和2q，A、B恰在同一条水平线上静止。小球A和B可看成点电荷，A的质量为m，静电力常量为k，，，则( )A.B对A的库仑斥力是A对B的库仑斥力的2倍 B.A、B两球所受平板的支持力大小均为C.B球的质量为 D.A、B两球间的距离为二、填空题11、在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中,一同学猜想可能与两电荷的间距和电荷量有关,他选用带正电的小球A和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大,再保持两球距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的________而增大,随其所带电荷量的________而增大。此同学在探究中应用的科学方法是________(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。12、在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关时，一同学猜想可能与两电荷的间距和电荷量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。实验表明：两电荷之间的相互作用力大小与___________有关，随其距离的___________而增大，随其所带电荷量的___________而增大（均选填“增大”或“减小”）。此同学在探究中应用的科学方法是___________（选填“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”）。13、如图甲是某电场中的一条电场线。是这条电场线上的两点，如果将一负电荷从A点自由释放，负电荷沿电场线从A到B运动过程中的图像如乙图所示，比较两点的电势的高低和电场强度的大小可知______点电势高，______点电场强度大。14、如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在下部的金属箔___________（填“张开”或者“闭合”）。先把A和B分开，然后移去C，贴在下部的金属箔___________（填“张开”或者“闭合”）。三、计算题15、在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以O为圆心、半径为R的圆，为圆的直径，如图所示，质量为m，电荷量为的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率穿出电场，与的夹角，运动中粒子仅受电场力作用。（1）求电场强度的大小；（2）为使粒子穿出电场时的位移最大，该粒子进入电场时的速度应为多大；（3）从A点射入的粒子速率取某一值时，粒子穿过电场时动能的增量最大，求动能增量的最大值。16、如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B静止在图示位置，其左侧固定着另一个带正电的小球A，已知B球的质量为m，带电荷量为q，静止时细线与竖直方向的夹角，A和B在同一条水平线上，整个装置处于真空中（可视为质点，重力加速度大小为g，静电力常量为k，，）。（1）求此时小球B受到的电场力大小和方向；（2）若小球A所带电荷量为Q，求间的距离。四、实验题17、某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素，O是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来，他们分别进行了以下操作。步骤一：把系在丝线上带电小球先后挂在横杆上的等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。步骤二：使小球处于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。（1）实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而___________，随着距离的增大而______。（填“增大”、“减小”或“不变”）（2）若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示、质量用m表示，物体与小球间的距离用d表示，静电力常量为k，重力加速度为g，可认为物体O与小球在同一水平线上，则小球偏离竖直方向的角度的正切值为_________________________________。参考答案1、答案：C解析：屏蔽服的作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等电位屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害.等电位说明电势相等而不是等于0，等电势时电势差为0，电场强度为0.所以C正确，ABD错误；故选C。2、答案：C解析：A.根据题给条件无法判断两小球的电荷量是否相等，故A错误；B.对两小球整体分析可知，弹簧的弹力大小等于两小球重力之和，若仅将两小球质量变为原来的2倍，则弹簧伸长量一定变为原来的2倍，此时弹簧长度与小球质量变化之前的弹簧长度之比为故B错误；C.设两小球质量均为m，所带电荷量分别为和，轻绳长度为l，与竖直方向的夹角为θ，则两小球之间的库仑力大小为对其中一个小球根据平衡条件可得解得若将两轻绳长度和小球的电荷量都变为原来的2倍，则上式等号右边值不变，所以等号左边值不变，而θ一定为锐角，根据三角函数知识可知θ一定不变，故C正确；D.若将小球的电荷量变为原来的2倍，小球之间的库仑力增大，而两小球重力之和不变，所以弹簧的伸长量不变，故D错误。故选C。3、答案：A解析：4、答案：C解析：5、答案：D解析：A.在时，三个点电荷对试探电荷的电场力向左，则该试探电荷带正电，故A错误；B.在时，试探电荷所受电场力向左，在时，试探电荷所受电场力为0，则乙图中的与甲图中的不相等，故B错误；CD.试探电荷沿x轴正方向运动，在时，试探电荷所受电场力做负功，电势能增大，在时，试探电荷所受电场力做正功，电势能减小，则试探电荷在处电势能最大，由电势定义可知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越大，则在处电势最大。故C错误，D正确。故选D。6、答案：D解析：电场线的方向表示场强的方向，电场线越密集表示场强越大，由此可知两点的场强方向不同，且故选D。7、答案：A解析：根据库仑定律有当b的电荷量变为，与a的距离变为时，有故选A。8、答案：A解析：由题意可知，，根据勾股定理可得根据余弦定理可知已知，，且O为的中点，则为等势线，过A点做的垂线，交与,则为匀强电场的电场线，根据几何关系可得则根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可得，匀强电场的电场强度为故BCD错误A正确。故选A。9、答案：D解析：AB、带正电荷的球C移近导体A，在A的左端感应出负电荷，在B的右端出现正电荷，电荷只分布在外表面，内部场强处处为零，故AB错误；CD、当手碰在金属导体，不论是A端还是B端时，因人体和金属导体都是导体，会使人体和大地的电子流入金属导体；移去手指再移去C后，AB因有了多余的电子而带负电。故C错误，D正确。故选：D。10、答案：C解析：A.A对B的库仑力与B对A的库仑力是作用力与反作用力，故大小一定相等，A错误；BC.对两个球受力分析，如图所示对A，根据平衡条件，有对B根据平衡条件，有联立解得B错误，C正确；D.由于库仑力根据库仑定律，有解得D错误。故选C。11、答案：减小；增大；控制变量法解析：根据受力分析可知小球B受到的电场力，根据此公式分析可知B球悬线的偏角越大，则越大，根据公式可知其所受电场力越大，根据实验现象“A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两小球距离越小，B球悬线的偏角越大”，结合上述公式，可推得两电荷之间的相互作用力随其距离的减小而增大；在小球距离不变的情况下改变小球所带的电荷量，此时电荷量越大，B球悬线的偏角越大，则结合公式可推得两电荷之间的相互作用力随其所带电荷量的增大而增大；本实验每次都保持除探究因素外的其它影响条件相同，据此分析可知这采用的方法是控制变量法。12、答案：距离和电荷量；减小；增大；控制变量法解析：设小球B的质量为m，悬线与竖直方向的夹角为θ，对小球B进行受力分析，可以得到小球B受到的库仑力为即B球悬线的偏角越大，库仑力也越大，所以使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大，说明两电荷之间的相互作用力与距离有关，且随其距离的减小而增大；保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大，说明两电荷之间的相互作用力与电荷量有关，且随其所带电荷量的增大而增大。先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，这是只改变两球之间的距离；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，这是只改变电量，所以采用的方法是控制变量法。13、答案：B；A解析：从A点到B点，负电荷加速运动，所以电场力从A指向B，电场线的方向从B指向A，沿电场线电势逐渐降低，所以B点电势高。根据乙图，图像中斜率表示加速度，负电荷从A到B过程中，加速度越来越小，说明所受合力也就是电场力越来越小，电场强度越来越小，所以A点电场强度大。14、答案：张开；张开解析：将一带正电荷的物体C置于A附近，由于静电感应，此时A带负电，B带正电，则贴在下部的金属箔张开。先把A和B分开，然后移去C，此时A带负电，B带正电，贴在下部的金属箔都张开。15、答案：（1）（2）（3）解析：（1）初速度为零的粒子从A开始沿着电场力方向做匀加速直线运动，则场强E沿方向，从A到C由动能定理得解得（2）从B点穿出的粒子位移最大，如图所示设粒子在A点的速度为，则沿y轴正方向，A到B，沿x、y正方向，有而联立解得（3）垂直于x轴作圆的切线与圆相切于D点，从D点穿出的粒子沿电场力方向的位移x最大，电场力做功最多，动能的增量最大，如图所示由几何关系得由动能定理得联立解得16、答案：（1），A指向B（2）解析：（1）对小球B受力分析，得解得方向为由A指向B。（2）由库仑定律有解得17、答案：（1）增大；减小（2）解析：（1）在研究电荷之间作用力大小的决定因素时，采用控制变量的方法进行，实验中根据小球的摆角可以看出小球所受作用力随着电荷量的增大而增大。在研究电荷之间作用力大小的决定因素时，采用控制变量的方法进行，实验中根据小球的摆角可以看出小球所受作用力随着距离的增大而减小。（2）小球受力如图所示由图可知解得