教科版高中物理必修第三册第一章静电场测试(A)含答案

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第一章测评(A)(时间:60分钟　满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.一个带电导体与另一个不带电导体接触,下列说法正确的是(　　)A.两个导体一定带异种电荷B.两个导体一定带同种电荷C.两个导体一定带不等量的同种电荷D.两个导体一定带等量的同种电荷答案:B解析:一个带电物体与另一个不带电物体接触,电荷会转移到不带电物体上,所以一定带同种电荷,故A错误,B正确;若两个物体完全一样会平分电荷,否则不平分,故C、D错误。2.下列做法中,属于预防静电危害的是(　　)A.静电喷漆B.在烟道的中央装有静电除尘器C.电视机上装有一条户外天线D.运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖一条铁链在地上答案:D解析:用静电喷涂油漆属于静电的应用,故A错误;在烟道的中央装有静电除尘器,用静电吸附粉尘属于静电的应用,故B错误;在电视机上装有一条户外天线属于电磁波的接收,与静电现象无关,故C错误;油罐中的汽油随车的振动摩擦起电,如果不及时地将这些静电导走,一旦出现放电现象,就会发生爆炸事故,拖地铁链使油罐表面与大地相连,使油罐罐体中的电荷不断地中和,不致造成放电产生火花引起油罐爆炸,这是预防静电的危害,故D正确。3.下列说法正确的是(　　)A.电场不是实物,因此不是物质B.元电荷就是电子C.首次比较准确地测定电子电荷量的实验是密立根油滴实验,其实验原理是微小带电油滴在电场中受力平衡D.库仑定律F=kq1q2r2与万有引力定律F=Gm1m2r2在形式上很相似,由此人们认识到库仑力与万有引力是同种性质的力答案:C解析:电场是客观存在的物质,故A错误;元电荷是最小的电荷量,电子是实物粒子,故B错误;密立根通过研究微小的带电油滴在匀强电场中受到的电场力与重力平衡,得出了电子的电荷量,故C正确;静电力和万有引力是两种不同的相互作用,库仑定律只适用于真空中两静止的点电荷之间的作用力,故D错误。4.如图所示,真空中一条直线上有四点A、B、C、D,AB=BC=CD,只在A点放一电荷量为+Q的点电荷时,B点电场强度为E,若又将等量异种的点电荷-Q放在D点,则(　　)A.B点电场强度为34E,方向水平向右B.B点电场强度为54E,方向水平向右C.B点的电场强度大于C点的电场强度D.BC线段的中点电场强度为零答案:B解析:若只在A点放正电荷时,B点的电场强度为E=kQr2,又将等量异种的点电荷-Q放在D点后,B点电场强度为EB=kQr2+kQ(2r)2=5kQ4r2=54E,故A错误,B正确;同理可知C点电场强度为EC=kQ(2r)2+kQr2=5kQ4r2=54E,与B点的电场强度是相等的,故C错误;BC线段的中点电场强度E=kQ32r2+kQ32r2≠0,故D错误。5.如图所示装置,从A板释放的一个无初速电子向B板方向运动,下列对电子的描述错误的是(　　)A.电子到达B板时的动能是eUB.电子从B板到C板时动能变化为零C.电子到达D板时动能是3eUD.电子在A板和D板之间往复运动答案:C解析:从A板释放出一个无初速度电荷量为e的电子,在电压为U的电场中被加速运动,当出电场时,所获得的动能等于电场力做的功,即eU,故A正确;由图可知,BC间没有电压,则没有电场,所以电子在此处做匀速直线运动,则电子的动能不变,故B正确;电子以eU的动能进入CD电场中,在电场力的阻碍下,电子做减速运动,由于CD间的电压为2U,所以电子的速度减为零后,还没有到达D板,就开始反向运动,故C错误;由上可知,电子将会在A板和D板之间加速再减速,反向加速再减速,这样往复运动,故D正确。6.如图所示,带箭头的线表示某一电场的电场线。在电场力作用下,一带电粒子(不计重力)经A点飞向B点,径迹如图中虚线所示,下面说法正确的是(　　)A.粒子带负电,且在B点加速度大B.粒子带正电,且在A点加速度大C.粒子在A点动能大,电势能也大D.粒子在A点动能大,电势能小答案:AD解析:根据曲线运动条件可得粒子所受合力应该指向曲线内侧,所以电场力逆着电场线方向,即粒子受力方向与电场方向相反,所以粒子带负电;由于B点的电场线密,所以B点的电场力大,则A点的加速度较小,故A正确,B错误;粒子从A到B,电场力对粒子运动做负功,电势能增加,动能减小,带电粒子在A点时的电势能小,动能较大,故C错误,D正确。7.在一静止点电荷产生的电场中,有四个点a、b、c、d,其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec、Ed,电场中任一点电势φ与该点到点电荷的距离x的关系如图所示。现将一带正电的检验电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是(　　)A.Ea∶Eb=2∶1 B.Ec∶Ed=4∶1C.Wab∶Wbc=2∶1 D.Wbc∶Wcd=1∶1答案:BD解析:由点电荷电场强度公式E=kQr2可得Ea∶Eb=kQ1.52∶kQ32=4∶1,Ec∶Ed=kQ4.52∶kQ92=4∶1,故A错误,B正确;从a到b电场力做功为Wab=qUab=q(φa-φb)=q(15 V-7.5 V)=7.5 V·q,从b到c电场力做功为Wbc=qUbc=q(φb-φc)=q(7.5 V-5 V)=2.5 V·q,所以有Wab∶Wbc=3∶1,故C错误;从c到d电场力做功为Wcd=qUcd=q(φc-φd)=q(5 V-2.5 V)=2.5 V·q,所以Wbc∶Wcd=1∶1,故D正确。8.如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的四个点,D是BC的中点,A、B、C构成一直角三角形,AB=0.1 m,电场线与三角形所在的平面平行,已知A点的电势为0 V,B点的电势为-5 V,C点的电势为15 V,据此可以判断 (　　)A.电场强度方向由A指向CB.电场强度大小为100 V/mC.将一电荷量为q=4×10-5 C的正电荷从A点移到D点,电场力做功4×10-4 JD.将一电荷量为q=4×10-5 C的正电荷从A点移到D点,电势能增大了2×10-4 J答案:BD解析:由题意知,D点电势为5 V,根据对称性,0 V电势应该在BD的中点,又因为∠B=60°,故电场线沿BC方向,且由C指向B,故A错误;由题意BC=0.2 m,得E=Ud=20V0.2m=100 V/m,故B正确;将一电荷量为q=4×10-5 C的正电荷从A点移到D点,电场力做负功W=Uq=5 V×4×10-5 C=2×10-4 J,电势能增大了2×10-4 J,故C错误,D正确。二、实验题(本题共2小题,共18分)9.(8分)为了研究电荷之间的相互作用力与什么因素有关,小明同学做了如下实验:把一带正电的物体放在A处,然后用绝缘丝线将带正电的小球先后悬挂在P1、P2和P3处(如图所示),发现小球B均偏离了竖直方向且θ1>θ2>θ3。(1)小球偏离竖直方向的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)小明得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)如果将用丝线悬挂的小球换成带负电荷的小球,其他不变,会出现的现象是 　。 答案:(1)受同种电荷的排斥力而偏离竖直方向(2)电荷量不变时,电荷间的距离越大,作用力越小(3)小球全部偏向竖直方向的左侧,且偏离角度由大到小的顺序是P1、P2和P3处解析:(1)物体带正电,而悬挂小球也带正电,同种电荷出现相互排斥,从而偏离竖直方向;(2)悬挂的小球离带正电的A球越远,受到的作用力越小,同种电荷距离越近排斥作用越强,所以,电荷之间的相互作用跟距离有关,且电荷间的作用力大小随电荷间距离的增大而减小,得出的结论是电荷量不变时,电荷间的距离越大,作用力越小;(3)如果将用丝线悬挂的小球换成带负电荷的小球,其他不变,会出现的现象是小球全部偏向竖直方向的左侧,且偏离角度由大到小的顺序是P1、P2和P3处。10.(10分)下图为静电除尘装置的原理图,该装置由集尘极和悬在两集尘极间的放电极组成,在集尘极和放电极间加有高压电源,其间的空气被电离成为电子和正离子,电离出的电子在静电力的作用下运动。废气在经过机械过滤装置后进入静电除尘区域,废气中的粉尘吸附电子后带上负电,粉尘在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,实现除尘的目的。图中虚线为电场线,不考虑粉尘重力的影响。(1)为了实现净化废气的目的,静电除尘装置中的放电极,应接高压电源的　　　　(选填“正极”或“负极”)。 (2)由电场的分布特点可知,图中A点电势　　　　(选填“高于”“低于”或“等于”)B点电势,带相同电荷量的粉尘在A点位置的电势能　　　　(选填“高于”“低于”或“等于”)在B点位置的电势能。 答案:(1)负极　(2)低于　高于解析:(1)分析题意可知,带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移,则知集尘极带正电荷,是正极,静电除尘装置中的放电极,应接高压电源的负极。(2)沿电场线电势逐渐降低,电场上下对称分布,B点离集尘极近,集尘极带正电,故B点电势高,粉尘带负电,负电荷在电势高的地方电势能小,故带相同电荷量的粉尘在A点位置的电势能高于在B点位置的电势能。三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(12分)如图所示,两个分别用长l=13 cm的绝缘细线悬挂于同一点的相同球形导体(体积可以忽略),带有等量同种电荷。由于静电斥力,它们之间的距离d=10 cm。已知每个球形导体的质量是m=6.0 g,重力加速度g取10 m/s2,静电力常量k=9.0×109 N·m2/C。求:(1)细线上的拉力T;(2)球形导体的电荷量q。答案:(1)0.065 N(2)53×10-7 C解析:(1)带电金属小球在重力、库仑力和细线的拉力作用下,处于平衡状态,受力如图所示。m=6 g=0.006 kg,d=10 cm=0.1 m,l=13 cm=0.13 m,根据几何关系可知,sinθ=d2l=513,由共点力平衡条件可知T=mgcosθ=13mg12=0.065 NF=mgtanθ=5mg12=0.025 N。(2)由库仑定律得F=kq2d2代入可解得q=53×10-7 C。12.(14分)将带电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了3×10-5 J的功,再从B移到C,电场力做了1.2×10-5 J的功,则:(1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电势能共改变了多少?(2)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?答案:(1)增加了1.8×10-5 J(2)3×10-5 J　1.8×10-5 J解析:(1)电荷从A移到B,再从B移到C的过程中电场力做功为 WAC=WAB+WBC=(-3×10-5+1.2×10-5) J=-1.8×10-5 J。可见电势能增加了1.8×10-5 J。(2)如果规定A点的电势能为零,由公式得该电荷在B点的电势能为 EpB=EpA-WAB=0-WAB=3×10-5 J。同理,电荷在C点的电势能为 EpC=EpA-WAC=0-WAC=1.8×10-5 J。13.(16分)如图所示,水平放置的平行板电容器两板间距为d,板长为L,接在某恒定电源上,有一质量为m,电荷量为+q的液滴以初速度v0从板间的正中点水平射入,恰好从下板边缘飞出,忽略正电荷所受的重力。求:(1)正电荷在板间运动的时间t;(2)正电荷在两板间运动的加速度a的大小;(3)两板间电场强度的大小E。答案:(1)Lv0　(2)dv02L2　(3)mdv02qL2解析:(1)带正电液滴在平行板间做类平抛运动恰好从下板边缘飞出,则水平方向有L=v0t解得t=Lv0。(2)竖直方向有d2=12at2解得a=d2t22=dv02L2。(3)由牛顿第二定律得两板间电场强度大小为E=Fq=maq=mdv02qL2