人教版2019高中物理必修三【单元测试】2024-2025学年分层训练AB卷静电场及其应用A含解析答案

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静电场及其应用A学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电荷量分别为q1和q2。其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为，式中k为静电力常量．若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为（　　）A．kg·A2·m3 B．kg·A-2·m3·s-4C．kg·m2·C-2 D．N·m2·A-22．以下关于与电场强度有关的几个公式的说法，其中不正确的是（　　）A．公式中的电场强度是电荷q所产生电场的电场强度B．公式中的电场强度是电荷Q所产生电场的电场强度C．公式是定义式，适用于任何电场D．公式是由库仑定律得出的，因而只适用于（真空中）点电荷的电场3．在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度相同的是（　　）A．图甲中与点电荷等距的a、b两点B．图乙中两等量异号点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点C．图丙中两等量同号点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点D．图丁中非匀强电场中的a、b两点4．如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球A、B分别处于竖直墙面和水平地面，且共处于同一竖直平面内．若用图示方向的水平推力F作用于B，则两球静止于图示位置，如果将B稍向左推过一些，两球重新平衡时的情况与原来相比A．推力F将增大B．墙面对A的弹力增大C．地面对B的弹力减小D．两小球之间的距离增大5．如图所示，水平面内的等边三角形BCD的边长为L，顶点C恰好位于光滑绝缘直轨道AC的最低点，A点到B、D两点的距离均为L，A点在BD边上的竖直投影点为O。y轴上B、D两点固定两个等量的正点电荷，在z轴两电荷连线的中垂线上必定有两个场强最强的点，这两个点关于原点O对称。在A点将质量为m、电荷量为的小球套在轨道AC上（忽略它对原电场的影响）将小球由静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，且，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）A．图中的A点是z轴上场强最强的点B．轨道上A点的电场强度大小为C．小球刚到达C点时的加速度为D．小球刚到达C点时的动能为6．如图所示，带电小球A固定在绝缘支架上，带电小球B用绝缘丝线悬挂于天花板，悬点P位于小球A的正上方，A、B均视为点电荷。小球B静止时悬线与竖直方向的夹角为，由于漏电，A、B两小球的电荷量逐渐减小。在电荷漏完之前，有关悬线对悬点P的拉力T和A、B之间库仑力F的大小，下列说法中正确的是（　　）A．T保持不变，F逐渐减小B．T逐渐增大，F先变大后变小C．T逐渐减小，F逐渐减小D．T先变大后变小，F逐渐增大7．直角坐标系中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图所示。M、N两点各固定一负点电荷，一电量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为（　　）A．，沿y轴正向 B．，沿y轴负向C．，沿y轴正向 D．，沿y轴负向二、多选题8．如图所示，大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥，静止时，绝缘等长轻绳与竖直方向的夹角分别为和，且<，由此可知（　　）A．B球受到的库仑力较大，电荷量较大B．B球的质量较小C．B球受到轻绳的拉力较大D．若让两球接触后再静止时，悬线与竖直方向的夹角可能发生变化9．在一个点电荷Q的电场中，让x轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3 m和0.6 m（图甲）。在A、B两点分别放置检验电荷，其受到的电场力跟检验电荷的电荷量的绝对值的关系如图乙中直线a、b所示，则（　　）A．B点的电场强度大小为0.25 N/CB．A点的电场强度的方向一定沿x轴正方向C．点电荷Q可能是负电荷D．点电荷Q的位置坐标为0.2 m10．如图所示，物体A和带负电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，A、B的质量分别是m和，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上。另一端与物体A相连，倾角为的斜面处于沿斜面向上的匀强电场中，整个系统不计一切摩擦。开始时，物体B在一沿斜面向上的外力的作用下保持静止且轻绳恰好伸直，然后撤去外力F，直到物体B获得最大速度，且弹簧未超过弹性限度，则在此过程中（　　）A．对于物体A、B、弹簧、地球组成的系统，电场力做功等于该系统增加的机械能B．撤去外力F的瞬间，物体A的加速度为0C．撇去外力F的瞬间，物体B的加速度为D．B的速度最大时，弹簧的伸长量为三、实验题11．（1）密立根油滴实验如图所示：在电介质为空气的电容器中，观测以某速度送入的一个油滴，这油滴经过一会儿达到一个恒定的速度v1，这时在板间距为d的两极板加上电压为U的电场，再过一会儿达到另一恒定速度v2（方向向下）．在这样短的时间内速度变为恒定，说明油滴受到空气阻力的作用，这个力的大小与速度成正比，可表示为kv(式中k为常量)而方向与速度方向 （选填“相同”或“相反”）．设油滴质量为m，电量为q，写出这两种情况下的方程式① ；② ．（2）下面的表是通过这样的实验所测得的不同油滴所带电量q值的一个实例：q的测定值(单位：10－19C)分析这些数据可知液滴的带电量是不是元电荷的整数倍： （选填“是”、“否”）12．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。图甲中，A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：把系在丝线上的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)图甲中实验采用的方法是________（填正确选项前的字母）；A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法(2)图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 （填“增大”“减小”或“不变”）。(3)接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减少）小球A所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为，若两次实验中A的电量分别为和，分别为和，则为 。四、解答题13．如图所示，在正点电荷Q的电场中，A点处的电场强度为81 N/C，C点处的电场强度为16 N/C，B点是在A、C连线上距离A点为五分之一AC长度处，且A、B、C在一条直线上，则B点处的电场强度为多大？14．如图所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑绝缘的水平地面上。已知A、B、C间的距离均为L，A、B小球的带电量均为+q。若在小球C上加一个方向水平向右、大小未知的恒力F，恰好能使三个小球保持相对静止。求：（1）C球所带电荷量；（2）外力F的大小；（3）若撤去F，并在水平方向加一匀强电场，能否使三个小球均保持静止？如果能，求电场强度；如果不能，说明原因。  15．如图所示，有一光滑竖直圆环轨道，O为圆心，半径为R=0.5m，B点与O点等高，在最低点固定一点电荷A，B点恰能静止一质量为m=0.1kg、电荷量为qC的带电小球，现将点电荷A的电荷量增大为原来的两倍，小球沿圆环轨道向上运动到最高点C时的速度为m/s，g取10m/s2，静电力常量k=9.0×109N•m2/C2.求：（1）小球静止在B点时点电荷A的带电荷量Q；（2）点电荷A的电荷量增大为原来的两倍后，小球在B点刚开始运动时的加速度；（3）小球在C点时对轨道的压力。  参考答案：1．B【详解】根据 可得由于F=ma，q=It，所以根据质量的单位是kg，加速度的单位m/s2，距离的单位是m，电流的单位是A，时间的单位s，可得k的单位是kg•A-2•m3•s-4。故选B。【点睛】2．A【详解】A．公式中的电场强度不是电荷q所产生电场的电场强度，故A错误；B．公式中的电场强度是电荷Q所产生电场的电场强度，故B正确；C．公式是定义式，适用于任何电场，故C正确；D．公式是由库仑定律得出的，因而只适用于（真空中）点电荷的电场，故D正确。本题选错的，故选A。3．B【详解】A．图甲中与点电荷等距的a、b两点场强大小相同，但是方向不相同，选项A错误；B．图乙中两等量异号点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点，场强大小和方向均相同，选项B正确；C．图丙中两等量同号点电荷连线的垂直平分线上与连线等距的a、b两点，场强大小相同，方向相反，选项C错误；D．图丁中非匀强电场中的a、b两点，场强大小不同，方向相同，选项D错误。故选B。4．D【详解】试题分析：对小球A受力分析如图，受到自身重力，墙壁弹力和库伦力作用．初始状态，A静止，，B向左靠近后，角减小，距离变近，库伦力变大，使得，小球A将向上运动，从而使得进一步减小，假设再次平衡时角减小到，则仍然有，，所以，根据库伦力判断AB之间距离变大，选项D对．对球A分析，墙壁弹力，根据角减小到判断墙壁弹力变小，选项B错．把球AB看做一个整体，水平方向受到墙壁弹力和水平推力而处于平衡，水平推力等于墙壁弹力，所以水平推力变小，选项A错．竖直方向，整体受到2个球的重力和地面对B的支持力，所以地面对B的弹力不变选项C错．考点：库仑定律 共点力的平衡5．B【详解】A．由题意可知，如图所示，P为轴上一点，PD连线与轴的夹角为根据等量同种电荷的电场分布可知点的电场强度竖直向上，大小表示为整理得令，，可得函数对函数求导令，解得结合导函数的性质可知，在时，单调递增，在时，单调递减，因此时，电场强度最大，即由此可知，轴上距离点处的两点电场强度最大，A错误；B．，轨道上A点的电场强度大小B正确；C．由几何关系可知，根据对称性可知，、两点的电场强度大小相等，因此，点的电场强度方向沿轴正方向，电场强度大小表示为小球在点时的受力如图所示小球在受到的电场力为沿杆方向的合力为解得由此可知小球刚到达C点时的加速度为0，C错误；D．根据等量同种电场分布和对称关系可知，、两点电势相等，电荷从到的过程中电场力做功为零，根据动能定理可得解得D错误。故选B。6．A【详解】以球B为研究对象，受到重力G、库仑力F和悬线的拉力T三个力作用，如图所示。由平衡条件可得根据可得可得 ，在A、B两小球的电荷量逐渐减小的过程中，PB、PQ、G均不变，则悬线的拉力T不变；因电荷量减小，库仑力F减小，故A正确，B、C、D错误。故选A。7．B【详解】正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零，则作为对称点的H点处的电场强度也为零，正点电荷在H点的场强大小方向沿y轴正向。由于H点处的电场强度为零，则两个负点电荷在H点的合场强大小方向沿y轴负向。当正点电荷移到G点后，正点电荷在H点的场强大小方向沿y轴正向，两个负点电荷在H点的合场强大小为，方向沿y轴负向，因此H点处场强的大小为方向沿y轴负向。故选B。8．BD【详解】A．根据牛顿第三定律得，A球对B球的库仑力等于B球对A球的库仑力，故A错误；BC．对小球受力分析如图所示由几何关系得由于，OA=OB，所以AC