人教版 (2019)必修 第三冊第九章 靜電場及其應(yīng)用綜合與測試優(yōu)秀練習(xí)

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高二物理必修第三冊第九章 靜電場及其應(yīng)用B卷班級            姓名           學(xué)號             分?jǐn)?shù)         （考試時(shí)間：90分鐘  試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級、姓名、學(xué)號填寫在試卷上。2．回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時(shí)，將答案直接寫在試卷上。 第Ⅰ卷（選擇題 共56分） 一、選擇題（共14小題，每小題4分，共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-10題只有一項(xiàng)符合題目要求，第11-14題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1．在靜電場理論的研究和建立的過程中，許多物理學(xué)家作出了重要貢獻(xiàn)。下列說法中錯(cuò)誤的是（　　）A．自然界中的電荷只有兩種，富蘭克林將其分別命名為正電荷和負(fù)電荷B．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)首先比較準(zhǔn)確地測出了元電荷的電荷量C．法拉第認(rèn)為電荷間有相互作用力是通過電荷激發(fā)的電場而產(chǎn)生的D．庫侖通過扭秤實(shí)驗(yàn)得出了任意兩個(gè)電荷間的庫侖力F=k的規(guī)律【答案】D【解析】A．自然界中的電荷只有兩種，富蘭克林將其分別命名為正電荷和負(fù)電荷，A不符合題意；B．密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)首先比較準(zhǔn)確地測出了元電荷的電荷量，B不符合題意；C．法拉第認(rèn)為電荷間有相互作用力是通過電荷激發(fā)的電場而產(chǎn)生的，C不符合題意；D．庫侖得出的F=k應(yīng)該是在真空中靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用的公式，而不是任意兩個(gè)電荷間的庫侖力F=kD符合題意。故選D。2．某研究性學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)電學(xué)知識后對電工穿的高壓作業(yè)服進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列各同學(xué)的理由正確的是（　?。?/span>A．甲認(rèn)為銅絲編織的衣服不易拉破，所以用銅絲編織B．乙認(rèn)為電工被銅絲紡織的衣服包裹，使身體能夠?qū)щ?，對人體起保護(hù)作用C．丙認(rèn)為電工被銅絲紡織的衣服包裹，使體內(nèi)場強(qiáng)保持為零，對人體起保護(hù)作用D．丁認(rèn)為銅絲必須達(dá)到一定的厚度，才能對人體起到保護(hù)作用【答案】C【解析】電工穿的銅絲編織的高壓作業(yè)量可以有效避免電工受到電擊，使內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，對人體起到保護(hù)作用，主要應(yīng)用了靜電屏蔽原理，選項(xiàng)C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。3．下列說法正確的是（　?。?/span>A．自然界只有三種電荷：正電荷、負(fù)電荷和元電荷B．元電荷即點(diǎn)電荷C． “點(diǎn)電荷”是一種理想模型D．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身【答案】C【解析】A．自然界只有兩種電荷：正電荷、負(fù)電荷，故A錯(cuò)誤；B．元電荷是最小的電荷量，不是點(diǎn)電荷，故B錯(cuò)誤；C．點(diǎn)電荷是理想化的物理模型，是對實(shí)際帶電體的簡化，故C正確；D．元電荷等于電子或質(zhì)子所帶的電量，但不是指電子和質(zhì)子，故D錯(cuò)誤。故選C。4．下列關(guān)于電場強(qiáng)度的說法中，正確的是（　　）A．公式只適用于真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場B．由公式可知，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E與試探電荷在電場中該點(diǎn)所受的靜電力成正比C．在公式中，是點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷處的電場強(qiáng)度大小D．由公式可知，在離點(diǎn)電荷Q距離相等的地方，電場強(qiáng)度均相同【答案】C【解析】AB．公式是電場強(qiáng)度的定義式，運(yùn)用比值法定義，適用于任何電場，根據(jù)比值法定義的共性可知，E與q、F無關(guān)，故AB錯(cuò)誤；C．公式是根據(jù)庫侖定律推導(dǎo)出來的，其中的是場源電荷，所以是點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷處的電場強(qiáng)度大小，故C正確；D．由點(diǎn)電荷的決定式可知，在離點(diǎn)電荷Q距離相等的地方，電場強(qiáng)度大小均相同，但方向不同，故D錯(cuò)誤。故選C。5．如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球。下列說法正確的是（　?。?/span>
 A．把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A上的金屬箔片張開，B上的金屬箔片不張開B．把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C．先把C移走，再把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D．先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合【答案】B【解析】A．感應(yīng)帶電，這是使物體帶電的一種方法，根據(jù)異種電荷互相吸引的原理可知，靠近的一端會帶異種電荷，金屬導(dǎo)體處在正電荷的電場中，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體B的右端要感應(yīng)出正電荷，在導(dǎo)體A的左端會出現(xiàn)負(fù)電荷，所以導(dǎo)體兩端的驗(yàn)電箔都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電，A錯(cuò)誤；B．把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A后，把A和B分開，A帶負(fù)電，B帶正電，金屬箔還是張開，B正確；C．先把C移走，A、B電荷恢復(fù)原狀，A、B兩端都不帶電，若再把A、B分開，A、B上的金屬箔片不會張開，C錯(cuò)誤；D．先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A與B上的電荷重新中和，A上的金屬箔片閉合，B上的金屬箔片也閉合，D錯(cuò)誤；故選B。6．如圖所示，在A點(diǎn)固定放置一個(gè)正點(diǎn)電荷，在距離間距為處的正右方點(diǎn)放置一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷?，F(xiàn)在讓從點(diǎn)沿連線水平向右運(yùn)動，用表示水平向右運(yùn)動的距離，表示所受的庫侖力大小，則能夠描述隨變化關(guān)系的大致圖像是（　?。?/span>A． B．C． D．【答案】D【解析】據(jù)庫倫定律可得，所受的庫侖力大小可表示為隨著r的增大，F非線性減小，D正確。故選D。7．如圖所示，同一直線上的三個(gè)點(diǎn)電荷、、，恰好都處在平衡狀態(tài)，除相互作用的靜電力外不受其他外力作用。已知、間的距離是、間距離的2倍。下列說法錯(cuò)誤的是（　?。?/span>A．若、為正電荷，則為負(fù)電荷B．若、為負(fù)電荷，則為正電荷C．D．【答案】C【解析】CD．根據(jù)庫侖定律，根據(jù)平衡，對于解得對于解得所以故C錯(cuò)誤，符合題意；D正確，不符合題意；AB．三個(gè)自由電荷在同一直線上處于平衡狀態(tài)，則一定滿足“兩同夾異，近小遠(yuǎn)大”原理，即兩邊的電荷電性相同和中間的電性相反，則q1、q3電性一定相同，q2電性一定與前兩者相反，故AB正確，不符合題意。故選C。8．如圖、兩帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在點(diǎn)，平衡時(shí)兩小球剛好在同一高度上，。懸線長度不相等，兩小球質(zhì)量為，，電量，，下列說法正確的是（　?。?/span>
 A．、兩帶電小球一定帶異種電荷B．兩小球帶電量必然有C．兩小球質(zhì)量必然有D．上述情況下，不改變、的質(zhì)量及帶電量而使兩懸線長度變得相等，重新平衡時(shí)懸掛、的懸線與豎直方向的夾角分別為、會有【答案】D【解析】AB．對小球受力分析，重力、庫侖力與拉力，兩小球之間的庫侖力大小相等，方向相反，兩帶電小球的電荷量無法判斷，根據(jù)平衡條件可知，兩小球之間的力為斥力，故、兩帶電小球一定帶同種電荷，故AB錯(cuò)誤；C．由平衡條件得；由于故故C錯(cuò)誤；D．假設(shè)平衡時(shí)如下圖所示將兩小球看成一個(gè)整體，則整體受力平衡，則可以當(dāng)成一個(gè)以O為支點(diǎn)的杠桿，杠桿平衡的條件是設(shè)輕繩長為L，由幾何關(guān)系知；即整理得故D正確。故選D。9．如圖所示，光滑絕緣水平桌面上有A、B兩個(gè)帶電小球（可以看成點(diǎn)電荷），A球帶電量為+2q，B球帶電量為-q，由靜止開始釋放后A球加速度大小為B球的兩倍，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（　?。?/span>A．A球受到的靜電力是B球受到靜電力的2倍B．A球的質(zhì)量是B球質(zhì)量的2倍C．A球受到的靜電力與B球受到的靜電力是一對平衡力D．A、B球相互靠近過程中加速度都增大，且A球加速度總是B球的兩倍【答案】D【解析】A．A球受到的靜電力與B球受到的靜電力是相互作用力，大小相等，方向相反，A錯(cuò)誤；B．因?yàn)閮汕蚴芰Υ笮∠嗟?，?/span>A球的加速度是B球的兩倍，所以根據(jù)牛頓第二定律可知，A球的質(zhì)量為B球的，B錯(cuò)誤；C．平衡力必須作用在同一個(gè)物體上。C錯(cuò)誤；D．A、B球相互靠近過程中，相互作用力越來越大，所以加速度都增大，并且力的大小相等，A球質(zhì)量為B球質(zhì)量的，所以A球加速度總是B球的兩倍。D正確。故選D。10．如圖所示，有A、B兩個(gè)可看成點(diǎn)電荷的帶電小球，電荷量分別為、，用長度相等的絕緣輕質(zhì)細(xì)繩系于天花板上的同一點(diǎn)，A球緊靠豎直絕緣光滑墻壁，平衡時(shí)A、B之間的距離為，現(xiàn)僅將B球的電荷量減少為原來的一半，則再次平衡時(shí)A、B之間的距離變?yōu)椋ā　。?/span>A． B． C． D．【答案】C【解析】對小球B受力分析如圖由相似三角形關(guān)系可知其中即現(xiàn)僅將B球的電荷量減少為原來的一半，則解得故選C。11．如圖所示，兩個(gè)帶等量負(fù)電荷的小球A、B（可視為點(diǎn)電荷），被固定在光滑的絕緣水平面上，P、N是小球A、B連線的水平中垂線上的兩點(diǎn)，且PO＝ON?，F(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶正電的小球C（可視為質(zhì)點(diǎn)）由P點(diǎn)靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動的過程中，下列關(guān)于小球C的說法可能正確的是（　?。?/span>A．速度先增大，再減小B．速度一直增大C．加速度先增大再減小，過O點(diǎn)后，加速度先減小再增大D．加速度先減小，再增大【答案】AD【解析】AB．等量負(fù)電荷連線的中垂線O點(diǎn)以上部分電場方向豎直向下，并且從無窮遠(yuǎn)處向O點(diǎn)先增大后減小，O點(diǎn)以下部分電場方向豎直向上，并且從無窮遠(yuǎn)處向O點(diǎn)先增大后減小，所以帶正電的小球C從P點(diǎn)釋放后，在P→O過程中電場力做正功，速度增大，從O到N過程中電場力做負(fù)功，速度減小，A正確，B錯(cuò)誤；CD．由于P和N點(diǎn)的位置與中垂線上電場強(qiáng)度最大點(diǎn)的位置關(guān)系不明，所以加速度變化不是一定的，如果P和N點(diǎn)在最大電場處外面，在小球C的加速度先增大再減小，過O點(diǎn)后，加速度先增大再減小，C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。12．電場線能直觀、方便地反映電場的分布情況。如圖甲是等量異號點(diǎn)電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點(diǎn)；O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對O對稱。則（　?。?/span>A．E、F兩點(diǎn)場強(qiáng)相同B．A、D兩點(diǎn)場強(qiáng)不同C．B、O、C三點(diǎn)，O點(diǎn)場強(qiáng)最小D．從E點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動的電子加速度逐漸減小【答案】AC【解析】A．等量異號點(diǎn)電荷連線的中垂線是一條等勢線，電場強(qiáng)度方向與等勢線垂直，因此E、F兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同，由于E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點(diǎn)，則其場強(qiáng)大小也相等，故A正確；B．根據(jù)對稱性可知，A、D兩點(diǎn)處電場線疏密程度相同，則A、D兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相同，由圖看出，A、D兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同，故B錯(cuò)誤；C．由圖看出，B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)的電場線最稀疏，場強(qiáng)最小，故C正確；D．由圖可知，電子從E點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動過程中，電場強(qiáng)度逐漸增大，則電場力逐漸增大，由牛頓第二定律可知電子的加速度逐漸增大，故D錯(cuò)誤。故選AC。13．在光滑絕緣的水平桌面上，存在著方向水平向右的勻強(qiáng)電場，電場線如圖中實(shí)線所示．一初速度不為零的帶電小球從桌面上的A點(diǎn)開始運(yùn)動，到C點(diǎn)時(shí)，突然受到一個(gè)外加的水平恒力F作用而繼續(xù)運(yùn)動到B點(diǎn)，其運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示，v表示小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度，則(　　)
 A．小球帶正電B．恒力F的方向可能水平向左C．恒力F的方向可能與v方向相反D．在A、B兩點(diǎn)小球的速率不可能相等【答案】AB【解析】由小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)的軌跡可知，小球受到的電場力方向向右，帶正電，選項(xiàng)A正確；小球從C點(diǎn)到B點(diǎn)，所受合力指向軌跡凹側(cè)，當(dāng)水平恒力F水平向左時(shí)，合力可能向左，符合要求，當(dāng)恒力F的方向與v方向相反時(shí)，合力背離CB段軌跡凹側(cè)，不符合要求，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)，由動能定理，當(dāng)電場力與恒力F做功的代數(shù)和為零時(shí)，在A、B兩點(diǎn)小球的速率相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．14．如圖甲所示，在x軸上有一個(gè)點(diǎn)電荷Q（圖中未畫出），O、A、B為軸上三點(diǎn)．放在A、B兩點(diǎn)的試探電荷受到的電場力跟試探電荷所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示。以x軸的正方向?yàn)殡妶隽Φ恼较?，則（　?。?/span>A．點(diǎn)電荷Q一定為正電荷B．點(diǎn)電荷Q在A、B之間C．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為2×103N/CD．同一電荷在A點(diǎn)受到的電場力比在B點(diǎn)的大【答案】BCD【解析】CD．由題圖乙知，兩直線都是過原點(diǎn)的傾斜直線，由場強(qiáng)的定義式可知，其斜率的絕對值大小為各點(diǎn)的場強(qiáng)大小，則；同一電荷在A點(diǎn)受到的電場力比在B點(diǎn)的大， CD正確；AB．由題圖知正試探電荷在A點(diǎn)受電場力為正，負(fù)試探電荷在B點(diǎn)受電場力也為正，可得A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度方向相反，則點(diǎn)電荷Q在A、B之間，且為負(fù)電荷， A錯(cuò)誤B正確。故選BCD。 第II卷（非選擇題 共44分） 二、計(jì)算題（滿分44分，其中15題10分，16題10分，17題12分，18題12分，每小題需寫出必要的解題步驟，只有答案不得分）15．如圖所示，A、B是兩個(gè)帶等量同種電荷的小球，A固定在豎直放置的10 cm長的絕緣支桿上，B靜止于光滑絕緣的傾角為30°的斜面上且恰與A等高，若B的質(zhì)量為30g，則B帶電荷量是多少？（取g＝10 m/s2，小球A、B視為點(diǎn)電荷，k＝9.0×109 N·m2/C2）
 【解析】因?yàn)?/span>B靜止于光滑絕緣的傾角為30°的斜面上且恰與A等高，設(shè)A、B之間的水平距離為L。依據(jù)題意可得tan 30°＝解得cm對B進(jìn)行受力分析如圖所示，
 依據(jù)物體平衡條件解得靜電力為F＝mgtan30°＝30×10－3×10×N＝0.3 N由q1＝q2＝q依據(jù)庫倫定律有代入數(shù)據(jù)解得q=1.0×10－6C16．如圖所示，真空中，帶電荷量分別為＋Q和-Q的點(diǎn)電荷A、B相距r，求：（1）兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場強(qiáng)大小和方向；（2）在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，距A、B兩點(diǎn)都為r的O′點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向。【解析】（1）如圖甲所示，A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)方向相同，均由A→B。A、B兩點(diǎn)電荷分別在O點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小O點(diǎn)的場強(qiáng)大小為方向由A→B。（2）如圖乙所示：EA′=EB′=由矢量圖結(jié)合幾何關(guān)系可知，O′點(diǎn)的場強(qiáng)大小EO′=EA′=EB′=方向平行于AB向右。17．如圖所示，質(zhì)量為m、所帶電量為+q的小球以細(xì)線懸吊于O點(diǎn)，并置于水平向右的勻強(qiáng)電場中（電場區(qū)域足夠大），小球靜止于P點(diǎn)，且細(xì)線與豎直方向夾角為θ，重力加速度為g，試確定：⑴勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小⑵剪斷細(xì)線，經(jīng)時(shí)間t后小球與P點(diǎn)的距離。【解析】（1）小球的受力如圖；則Eq=mgtanθ解得 ；（2）剪斷細(xì)線后，小球從靜止沿拉力的反方向做勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律： 經(jīng)過t后的位移為：18．如圖甲所示，電荷量為q=2×10-4C的帶正電的小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在方向沿水平向右的電場，電場強(qiáng)度E的大小與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示，物塊運(yùn)動速度與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示，取重力加速度g=10m/s2。求（1）前2秒內(nèi)電場力做的功；（2）物塊的質(zhì)量；（3）物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)。【解析】（1）前內(nèi)電場力的大?。?/span>根據(jù)圖像，前內(nèi)位移的大小：電場力做功：（2）后物體做勻速直線運(yùn)動，受力平衡：前物體做勻加速直線運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律：根據(jù)圖像，前內(nèi)物體的加速度：聯(lián)立方程解得：（3）滑動摩擦力：解得：