高中物理学考复习阶段检测卷6静电场含答案

这是一份高中物理学考复习阶段检测卷6静电场含答案，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.物理学引入“点电荷”概念,从科学方法上来说属于( )
A.控制变量的方法
B.观察实验的方法
C.理想化模型的方法
D.等效替代的方法
2.M和N是两个原来都不带电的物体,它们互相摩擦后M带1.6×10-10 C正电荷,对此,下列判断正确的是( )
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦的过程中电子从M转移到N
C.摩擦的过程中,创造了1.6×10-10 C的正电荷
D.摩擦的过程中,消灭了1.6×10-10 C的正电荷
3.真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q,坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m和0.7 m,如图甲所示。在A点放一个带正电的试探电荷,在B点放一个带负电的试探电荷,A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同,静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。下列说法正确的是( )
A.B点的电场强度大小为0.25 N/C
B.A点的电场强度的方向沿x轴负方向
C.点电荷Q的位置坐标为0.3 m
D.点电荷Q是正电荷
4.某电车使用“3 V、12 000 F”石墨烯纳米混合型超级电容器,下列说法正确的是( )
A.该电容最多能储存72 000 C的电荷量
B.该电容器的容量为36 000 A·h
C.若30 s能充满电,则充电平均电流为1 200 A
D.电容器随着放电,电量逐渐减少到0,电容也会逐渐减少到0
5.口罩的熔喷布经驻极处理后,对空气的过滤增加静电吸附功能。驻极处理装置如图所示,针状电极与平板电极分别接高压直流电源的正、负极,电压恒定。针尖附近的空气被接电源正极电离后,带电粒子在静电力作用下运动,熔喷布捕获带电粒子带上静电,平板电极表面为等势面,熔喷布带电后对原电极和电场的影响可忽略不计,下列说法正确的是( )
A.针状电极上,针尖附近的电场较弱
B.熔喷布上表面因捕获带电粒子将带负电
C.沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子,其加速度逐渐减小
D.两电极相距越远,电场对带电粒子做的功越多
6.如图所示是P、Q两点电荷的电场中的电场线分布,a、b、c、d是电场中的四个点,一个不计重力的带电粒子从a运动到b的轨迹如图中曲线ab所示,则以下判断正确的是( )
A.点电荷Q带正电
B.运动的带电粒子带正电
C.b点电场强度大于d点电场强度
D.试探电荷+q在c点的电势能小于在d点的电势能
7.一重力不计的粒子在电场中的运动轨迹如图中虚线所示,实线表示电场线,M、N是轨迹上的两点,下列说法正确的是( )
A.能判断粒子的电性
B.能判断M、N的速度方向
C.能判断M、N电势的高低
D.能判断粒子在M、N点时电势能的高低
8.两个分别带有电荷量-Q和+5Q的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为r的两处,它们间库仑力的大小为F,两小球相互接触后将其固定距离变为2r,则两球间库仑力的大小为( )
A.5F16B.16F5C.F5D.4F5
9.如图所示,光滑绝缘水平桌面上有A、B两个带电小球(可以看成点电荷),A球电荷量为+2q,B球电荷量为-q,由静止开始释放后A球加速度大小为B球的两倍,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.A球受到的静电力是B球受到静电力的2倍
B.A球的质量是B球质量的2倍
C.A球受到的静电力与B球受到的静电力是一对平衡力
D.A、B球相互靠近过程中加速度都增大
10.真空中xOy平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形,边长L=2.0 m。若将电荷量均为q=+2.0×10-6 C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,则下列判断正确的是( )
A.两点电荷间的库仑力大小为9.0×10-2 N
B.两点电荷间的库仑力大小为9.0×10-4 N
C.C点的电场强度的大小为932×103 N/C
D.C点的电场强度的大小为932×104 N/C
11.如图所示,在悬挂点O的正下方3L处固定一个点电荷A,另用一根长为L的不可伸长的绝缘细线悬挂一点电荷B,B静止后与A的距离也为L,点电荷B质点为m,则AB之间的库仑力F的大小为( )
A.F=mgB.F=32mg
C.F=33mgD.F=3mg
12.如图所示,为可调电容器结构图,下列有关说法错误的是( )
A.动片完全旋出时电容最小,完全旋入时电容最大
B.利用该电容器可制作测量角度的电容式传感器
C.为增大该电容器的电容,可在动片与定片之间充入某种非导电物质作为电介质
D.可调电容器的定片必须接电源的正极,动片必须接电源的负极
13.如图所示为电子枪的工作原理,金属丝加热后可以发射电子,发射出的电子被加速电场加速,穿出金属板上的小孔后,形成高速运动的电子束。其中加热电源的电动势为E,加速电压为U。下列说法正确的是( )
A.加热电源的正负不能接反
B.加速电压的正负不能接反
C.加速电场的电场线从金属丝发出,终止于金属板
D.电子被加速时,一定是沿着电场线运动的
14.激光闪光灯的电路原理如图所示,电压为300 V的电源向电容为6 000 μF的电容器C充电完毕后,通过外加高压击穿“火花间隙”间空气,使电容器一次性向激光闪光灯放电,提供所有能量使闪光灯发出强光,则电容器放电过程释放的电量和通过闪光灯的电流方向为( )
A.1.8 C,向左B.1.8 C,向右
C.2×10-8C,向左D.2×10-4 C,向右
15.内壁光滑绝缘的真空细玻璃管竖直放置,其A、B端分别固定一个带电小球a和b,另一带电的小球c(其直径略小于管内径)位于AB的中点O,处于静止状态,如图所示。三小球均带正电,轻晃玻璃管后,可观察到小球c会在O位置上、下附近的M、N点间运动。下列判断正确的是( )
A.小球c在振动过程中机械能守恒
B.小球a的电荷量等于小球b的电荷量
C.小球c从O点运动到N点的过程中,静电力做负功
D.小球c从M点运动到O点的过程中,静电力做正功
16.一带电小球从空中的a点运动到b点的过程中,重力做功为3 J,静电力做功为1 J,克服空气阻力做功0.5 J,则下列判断错误的是( )
A.a点动能比b点小3.5 J
B.a点重力势能比b点大3 J
C.a点电势能比b点小1 J
D.a点机械能比b点小0.5 J
17.如图所示,电荷量分别为2q和-q(q>0)的点电荷固定在边长为L的正方体的两个顶点上,A是正方体的另一个顶点,如果点电荷2q、-q连线中点O的电场强度大小是E,则A点的电场强度大小是( )
A.14EB.24EC.3516ED.9516E
18.如图所示,空间某处为一匀强电场E和一场源正点电荷Q的复合场,在以Q点为圆心的同一圆周上,有a、b、c、d四点,其中a、c在同一竖直直径上,b、d在同一水平直径上,下列对这个复合电场的研究正确的是( )
A.a点的电场强度与c点的相同
B.b点的电势可能比d点高
C.将一负电荷从a点沿圆弧经b点移到c点,静电力先做正功后做负功
D.负电荷在a点的电势能等于在c点的电势能
二、非选择题(共5小题,共46分)
19.(8分)电流传感器可以像电流表一样测量电流,不同的是反应比较灵敏,可以和计算机相连直接显示电流与时间的变化图像。按如图甲所示电路图连接好实验电路,开关S与2接通待充电完成后,开关S与1接通,电容器通过电阻放电,通过电阻R的电流方向为 (选填“向左”或“向右”)。电流传感器将电流信息传入计算机,显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。根据图乙估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为 C(保留三位有效数字)。
甲
乙
20.(8分)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所带电荷量有关。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点下方,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。
(1)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。
(2)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”)。
(3)若A、B带电荷量分别为+3Q和-Q,开始相距为2R时,它们间的库仑力为F,将两小球相互接触后将其距离变为R,则两球间库仑力的大小为 。
21.(8分)如图所示,把质量为0.4 g的带电小球A用丝线吊起,若将电荷量为+4×10-8 C的小球B靠近它,当两小球在同一高度且相距3 cm时,丝线与竖直方向夹角为45°。g取10 m/s2,则:
(1)此时小球B受到的静电力F的大小为多少?
(2)小球A带何种电荷?
(3)小球A所带电荷量大小是多少?
22.(10分)如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,AB段为倾角θ=37°的粗糙倾斜轨道,BC段水平光滑,CD段是半径为r=0.1 m的光滑半圆,各段轨道均平滑连接。AB段轨道所在区域有电场强度大小为E0=4mg5q、方向垂直于倾斜轨道向下的匀强电场,BB'是电场边界(垂直于倾斜轨道)。一个质量为m、电荷量为q的带正电小物块(视为点电荷)在倾斜轨道上的A点由静止释放。已知A、B之间的距离为L=1 m,倾斜轨道与小物块之间的动摩擦因数为μ=0.25,设小物块电荷量保持不变,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2。
(1)求小物块运动至B点的速度大小;
(2)若匀强电场的电场强度E大小可以变化,为使小物块通过圆轨道最高点,求E的最大值(结果用E0表示)。
23.(12分)如图所示,一带电粒子比荷为qm=5.0×105 C/kg,从靠近左极板的a点由静止开始经电压为U=100 V的电场加速后,垂直进入虚线PQ、MN间的匀强电场中,从MN上的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成45°角。已知PQ、MN间距离为d=20 cm,带电粒子的重力忽略不计。求:
(1)带电粒子到达PQ位置时的速率v1;
(2)PQ、MN间匀强电场的电场强度E的大小;
(3)a、b两点间的电势差。
阶段检测卷(六) 静电场
1.C 2.B
3.C 解析 由A处试探电荷的图线可得,该处的电场强度为E1=F1q1=4×105 N/C,方向水平向右,同理可得,B处的电场强度为E2=F2q2=0.25×105 N/C,方向水平向左,A、B错误;由A、B的分析可知,点电荷Q应为负电荷,且在A、B两点之间,设到A点距离为l,由点电荷电场强度公式可得E1=kQl2=4×105 N/C,E2=kQ(0.5-l)2=14×105 N/C,联立解得l=0.1 m,故点电荷Q的位置坐标为0.3 m,C正确,D错误。
4.C 解析 根据C=QU,Q=CU=12 000 F×3 V=36 000 C,A错误;根据Q=It=36 000 C=10 A·h,B错误;根据I=Qt=36 000C30s=1 200 A,C正确;电容的大小只与电容器本身有关,与所带电荷量无关,D错误。
5.C 解析 针状电极上,电场线比较密,针尖附近的电场较强,A错误;针尖附近的空气被接电源正极电离后,正电粒子在静电力作用下向熔喷布运动,熔喷布捕获带电粒子带上正电,B错误;由图可知,靠近熔喷布电场较弱,带电粒子受力较小,其加速度减小,C正确;针状电极与平板电极间电压恒定,根据W=Uq,电场做功恒定,与两极间距离无关,D错误。
6.C 解析 根据电场线的方向,从P出发,终止于Q,所以P带正电、Q带负电,故A错误;电荷所受静电力指向轨迹内侧,所以粒子在运动过程中受到P的吸引力,所以该粒子带负电,故B错误;b点附近电场线比d点附近电场线密,故b点的电场强度大于d点的电场强度,故C正确;沿着电场线电势一定降低,所以c点电势大于d点的电势,正电荷在电势高处电势能大,则试探电荷+q在c点的电势能大于在d点的电势能,故D错误。
7.D 解析 根据曲线运动合力指向轨迹的内侧可以判断粒子大致的受力方向,但电场线的方向未知,不能确定电性,同时也不能判断电势高低,故A、C错误;运动轨迹与粒子从何处进入电场是无关的,粒子可能从M到N,也可能从N到M,所以无法确定M、N的速度方向,故B错误;若粒子先经过M点再经过N点,静电力做正功,电势能减小,粒子在M点电势能比N点大,反之亦然,故D正确。
8.C 解析 相距为r时,根据库仑定律得F=k5Q·Qr2=k5Q2r2,接触后,各自带电荷量变为2Q,则此时有F'=k2Q·2Q(2r)2=kQ2r2=15F,故选C。
9.D 解析 A球受到的静电力与B球受到的静电力是相互作用力,大小相等,方向相反,A错误;因为两球受力大小相等,但A球的加速度是B球的两倍,所以根据牛顿第二定律F=ma可知,A球的质量为B球的12,B错误;平衡力必须作用在同一个物体上,C错误;A、B球相互靠近过程中,相互作用力越来越大,所以加速度都增大,D正确。
10.C 解析 由库仑定律F=kq1q2r2得两点电荷间的库仑力大小为9.0×10-3 N,A、B错误;由电场强度公式E=kQr2得到两点电荷在C点产生的电场强度,经矢量叠加后可求得C点的电场强度的大小为EC=2kqL2cs 30°=932×103 N/C,C正确,D错误。
11.C 解析 对B进行受力分析如图所示。
根据题意可知α等于30°,则F1=F,两个力的夹角等于60°,根据平行四边形定则可知,以F1、F为邻边做出的平行四边形是菱形,则根据菱形特点可得mg2F=cs 30°,则F=33mg,C正确。
12.D 解析 由题图可知,动片完全旋出时,正对面积最小,此时电容最小,完全旋入时正对面积最大,电容最大,故A正确;因旋出与角度有关,根据旋出面积可求出电容,故可以用其制作测量角度的电容式传感器,故B正确;由决定式可知,加入介质时可以增大电容,故C正确;平行板电容器不区分正负极,故不需要将定片接正极,故D错误。本题选错误的,故选D。
13.B
14.B 解析 根据Q=CU可知,电容器电荷量Q=300 V×6 000 μF=1.8 C,电容器放电电流与充电电流方向相反,通过闪光灯的电流方向向右,B正确。
15.C 解析 小球在振动的过程中,除重力做功以外,还有静电力做功,机械能不守恒,选项A错误;小球c开始静止在O点,由重力和静电力平衡,可知b球对c球的静电力大于a球对c球的静电力,则小球a的电荷量小于小球b的电荷量,选项B错误;小球c从O点运动到N点的过程中,由系统能量守恒可知,系统机械能减少,电势能增加,静电力做负功,选项C正确;小球c从M点运动到O点的过程中,系统重力势能减少,动能增加,无法判断机械能变化,故无法判断静电力做功情况,选项D错误。
16.C 解析 合力做功等于动能的增加量,合力做功等于各个分力做的功,总功为3.5 J,故动能增加3.5 J,所以a点动能比b点小3.5 J,故A正确;重力做功等于重力势能的变化量,重力做功3 J,重力势能减小3 J,所以a点重力势能比b点大3 J,故B正确;静电力做功等于电势能的变化量,静电力做功1 J,电势能减小1 J,所以a点电势能比b点大1 J,故C错误;除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量,除重力外,静电力做功为1 J,克服空气阻力做功0.5 J,故机械能增加0.5 J,所以a点机械能比b点小0.5 J,故D正确。本题选错误的,故选C。
17.B 解析 根据几何知识得O点到两个电荷的距离都是d=32L,即O点电场强度为E=kqd2+k·2qd2=4kqL2,A点电场强度EA=E2q2+E-q2=2kqL2=24E,B正确。
18.D 解析 a点与c点电场强度方向不同,A错误;正点电荷Q在b、d两点产生的电势相同,沿匀强电场E电场线方向电势降低,由此可知b点电势低,B错误;按C选项路径移动负电荷,静电力先做负功后做正功,C错误;a、c两点的电势相同,则负电荷在a点的电势能等于在c点的电势能,故D正确。
19.答案 向右 2.88×10-3
解析 根据电源正负极位置可知电容器充电后上极板带正电,所以其放电时通过电阻R的电流方向为向右。
I-t图像与坐标轴所围的面积表示电容器全部放电过程中释放的电荷量,由图乙可知q=nI0t0=36×0.2×10-3×0.4 C=2.88×10-3 C。
20.答案 (1)减小 增加 (2)控制变量法 (3)43F
解析 (1)实验表明,两电荷之间的相互作用力随其距离的减小而增大,随其所带电荷量的增加而增大。
(2)为了探究某一因素对结果的影响,而控制其他因素保持不变的方法,叫做控制变量法,故此同学在探究中应用的科学方法是控制变量法。
(3)接触前的库仑力为F=k3Q2(2R)2=3kQ24R2,接触之后电荷的电荷量先中和再平分,则两个小球的电荷量都为+Q,故库仑力为F'=kQ2R2=43×k3Q24R2=43F。
21.答案 (1)4×10-3 N (2)负电 (3)1×10-8 C
解析 (1)小球A受水平向左的库仑力、重力、绳子的拉力而平衡,根据平衡条件有F库=mgtan θ
解得F库=4×10-3 N。
(2)两球相互吸引,所以小球A带负电。
(3)由F库=kqAqBr2,解得qA=1×10-8 C,小球A所带电荷量为1×10-8 C。
22.答案 (1)2 m/s (2)34E0
解析 (1)小物块在AB间的受力分析如图所示
由动能定理可得
mgLsin 37°-μ(mgcs 37°+qE0)L=12mvB2
解得vB=2 m/s。
(2)小物块恰好能过D点时,电场强度最大,根据牛顿第二定律有mg=mvD2r
小物块由A运动到D,根据动能定理有
mg(Lsin 37°-2r)-μ(mgcs 37°+qE)L=12mvD2
联立解得E=3mg5q=34E0。
23.答案 (1)1.0×104 m/s (2)1.0×103 N/C (3)200 V
解析 (1)由动能定理得qU=12mv12
代入数据得v1=1.0×104 m/s。
(2)带电粒子在PQ、MN间的匀强电场中做类平抛运动,沿初速度方向d=v1t
沿电场方向vy=at
由牛顿第二定律得qE=ma
由题意得tan 45°=v1vy
代入数据得E=1.0×103 N/C。
(3)由动能定理得qUab=12mv2=12m(v12+vy2)
代入数据得Uab=200 V。