2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册 第一章 静电场与电场强度 单元测试（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
第一章
静电场与电场强度
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支柱支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球。下列说法正确的是（　　）
A．把C移近导体A时，A上的金属箔片张开，B上的金属箔片不张开
B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开
C．先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合
2．下列四个电场中，a、b两点电场强度相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
3．如图，在真空中把一不带电的绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近（不接触）过程中，下列说法正确的是（　　）
A．导体A端将感应出负电荷
B．导体内部电场强度越来越大
C．导体两端带上异种电荷，说明静电感应在导体上创造了电荷
D．导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度
4．对电场的形象描述是用电场线，关于电场线，下列表述错误的是（　　）
A．点电荷的电场和匀强电场的电场线是带箭头的直线
B．场线上一点的切线方向就是该点的场强方向
C．场线越密集处场强越大，越稀疏处场强越小
D．同一电场的两条或三条电场线可以相交
5．将一束塑料包扎带一端打结，另一端撕成细条后，用手迅速捋细条，观察到细条散开了，如图所示。下列关于细条散开现象的分析中正确的是（　　）
A．由于摩擦起电，细条带同种电荷，相互排斥散开
B．撕成细条后，所受重力减小，细条自然松散
C．撕成细条后，由于空气浮力作用使细条散开
D．细条之间相互感应起电，相互排斥散开
6．如图所示，真空中x轴上有两个带正电的点电荷，位置分别位于原点O和x0处，电荷量分别为Q1和Q2，且Q1>Q2，规定沿x轴正方向为电场强度正方向。在0~x0之间，电场强度E随位置坐标x的变化图像可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．用两个物理量之比来定义新物理量是物理学研究中常用的方法.下列选项中不属于这种类型定义的是（　　）
A．
B．
C．
D．
8．A、B是一条电场线上的两个点，一带电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，运动过程中加速度逐渐减小。则此电场的电场线分布可能是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．下列说法中正确的是（　　）。
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的
C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的特性是对处在它里面的电荷有力的作用
D．以上说法都不正确
10．如图所示，两个带电小球、分别处于光滑绝缘的竖直墙面和斜面上，且在同一竖直平面内，用水平向左的推力F作用于球，两球在图示位置静止，现将球沿斜面向下移动一小段距离，发现球随之向上移动少许，两球在新位置重新平衡，重新平衡后与移动前相比，下列说法正确的是（　　）
A．推力F变小
B．斜面对的弹力不变
C．墙面对的弹力不变
D．两球之间的距离减小
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．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，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P1、P2、P3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增大，随着距离的增大而______。（填“增大”、“减小”或“不变”）
(2)若物体A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A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______。
12．如图所示,在“研究电荷间作用力大小影响因素”的实验中，将一带电轻质小球挂在铁架台上，小球静止时丝线与竖直方向的夹角为如图所示．
(1)作用力大小的变化通过
_______的变化呈现
(2)在研究作用力大小与电量的关系时，当增大小球A的电荷量后，在铁架台不动时，需将_________
A．A球支架不动
B．A球支架左移
C．A球支架右移
三、解答题（共45分）
13．A、B是完全相同的金属小球，质量均为m，其中A球带电（可视为点电荷），B球不带电。分别用长为l的绝缘细线悬挂于同一点O，两小球接触后，由于静电斥力最终平衡，如图所示，它们之间的距离也为l。静电力常量为k，重力加速度为g。
(1)画出A球平衡后的受力分析图；
(2)求接触前A球的电荷量。
14．如图所示，真空中有两个固定的点电荷A、B相距r
=
2.0m，电荷量分别为qA=+2.0×10?5C，qB=?4.0×10?5C，静电力常量k=
9.0×109
N·m2/C2。
(1)判断A、B之间的库仑力是引力还是斥力？
(2)求A、B之间的库仑力大小；
(3)若A、B的距离不变，电荷量均变为原来的4倍，则库仑力变为原来的几倍？
15．利用静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近年来世界材料科学技术领域非常重要的技术之一。请上网查询静电纺丝技术的基本原理及其发展状况，并与同学交流。
16．如图所示，在真空中有两个点电荷和分别位于水平直线上的A点和B点，两点相距，，。已知静电力常量。求：
(1)在A点受到对它的作用力；
(2)A点的场强：
(3)拿走后A点的场强。
参考答案
1．B
【详解】
A．感应带电，这是使物体带电的一种方法，根据异种电荷互相吸引的原理可知，靠近的一端会带异种电荷，金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体B的右端要感应出正电荷，在导体A的左端会出现负电荷，所以导体两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电，A错误；
B．把带正电荷的物体C移近导体A后，把A和B分开，A带负电，B带正电，金属箔还是张开，B正确；
C．先把C移走，A、B电荷恢复原状，A、B两端都不带电，若再把A、B分开，A、B上的金属箔片不会张开，C错误；
D．先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A与B上的电荷重新中和，A上的金属箔片闭合，B上的金属箔片也闭合，D错误；
故选B。
2．D
【详解】
A．a、b两点电场强度大小相等，方向不相同，所以A错误；
B．a、b两点电场强度大小相等，方向不相同，所以B错误；
C．a、b两点电场强度方向相同，大小不相等，所以C错误；
D．该电场为匀强电场，则a、b两点电场强度相同，所以D正确；
故选D。
3．D
【详解】
A．因为P带负电，则导体A端将感应出正电荷，选项A错误；
B．导体处于静电平衡时，内部电场强度均为零，选项B错误；
C．导体两端带上异种电荷，只是电荷的转移，不是静电感应在导体上创造了电荷，选项C错误；
D．因MN两点的合场强为零，而MN两点的场强均等于P在该点的场强与感应电荷的场强的和，因P在M点的场强大于N点的场强，则导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度，选项D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．点电荷的电场和匀强电场的电场线是带箭头的直线，A正确，不符合题意；
B．电场线上一点的切线方向就是该点的场强方向，B正确，不符合题意；
C．场线越密集处场强越大，越稀疏处场强越小，C正确，不符合题意；
D．同一电场的两条或三条电场线是不可以相交的，D错误，符合题意。
故选D。
5．A
【详解】
塑料捆扎绳与手摩擦带电；塑料捆扎绳上带的是同种电荷，同种电荷相互排斥，所以塑料绳会向四周散开，捋的次数越多，塑料绳带电越多，排斥力越多，下端散开的就越大，下端散开的就越大，故选A。
6．A
【详解】
因为Q1
>Q2，根据电场叠加原理，电场强度为0的位置在之间，在电场强度为0的位置前电场方向沿x轴正方向，在电场强度为0的位置后电场方向沿x轴负方向。
故选A。
7．D
【详解】
A．电场强度与试探电荷受到的电场力、试探电荷的电量都无关，所以
属于比值定义法，A错误；
B．所以a与
、
?不存在比例关系，只是a的大小可由
、算出，比值越大，加速度越大
属于比值定义法，B错误；
C．速度大小与x无关，与t也无关
属于比值定义法，C错误；
D．功指作用在物体上的力与物体在力的方向上通过距离的乘积，采用的是乘积定义法，不是比值定义法，D正确。
故选D。
8．BC
【详解】
带电微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，运动过程中加速度逐渐减小，则电场力减小，可知电场强度减小，而电场线的疏密表示电场强度的强弱，故从A到B电场线变稀疏。
故选BC。
9．ABC
【详解】
A．电场是电荷或变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质，只要有电荷，就一定有电场，故A正确；
B．电场这种物质与通常的实物不同，它不是由分子原子所组成，但它是不依赖于我们的感觉而客观存在的，故B正确；
C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的特性是对处在它里面的电荷有力的作用；故C正确；
D．因ABC正确，故D错误。
故选ABC。
10．AB
【解析】
【详解】
CD．先对小球A受力分析，受重力、支持力、静电力，如图所示：
根据共点力平衡条件，有：
，
由于减小，可知墙面对A的弹力变小，库仑力减小，故两球间距增加，选项CD错误；
AB．对AB整体受力分析，受重力、斜面支持力N、墙壁支持力FN、推力F，如图所示：
根据共点力平衡条件，有
解得
由于减小，不变，所以推力F减小，斜面对B的弹力N不变，选项AB正确。
故选AB。
11．减小
【详解】
(1)[1]实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大；随着距离的增大，细绳与竖直方向的夹角减小，可知电荷之间的静电力减小。
(2)[2]小球偏离竖直方向的角度的正切值为
12．
C
【详解】
（1）[1]作用力大小的变化通过θ的变化呈现，即当作用力较大时，θ角较大；当作用力较小时，θ角较小；
（2）[2]在研究作用力大小与电量的关系时，要保持AB间距不变，当增大小球A的电荷量后，因作用力变大，两球距离变大，则要保持两球间距不变，则在铁架台不动时，需将A球支架右移，故选C。
13．（1）见解析；（2）
【详解】
(1)对A球受力分析如图所示
(2)设接触前A球的电荷量为q，由题可知细线和水平方向的夹角为，根据受力平衡
两小球接触后，电量等分，则由库仑定律
联立解得
14．(1)引力；(2)；(3)16
【详解】
(1)因为这两个的电荷电性相反，因此它们之间库仑力为引力，即这两个电荷的相互作用力是引力；
(2)由库仑定律得
(3)根据库仑定律知，电荷量均变为原来的4倍，则
库仑力变为原来的16倍
15．见解析
【详解】
静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。
静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。
通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。然而，利用静电纺丝技术制备纳米纤维还面临一些需要解决的问题。首先，在制备有机纳米纤维方面，用于静电纺丝的天然高分子品种还十分有限，对所得产品结构和性能的研究不够完善，最终产品的应用大都只处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产还存在较大的问题。其次，静电纺有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等有关。如何制备出适合需要的、高性能、多功能的复合纳米纤维是研究的关键。此外，静电纺无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高温过滤、高效催化、生物组织工程、光电器件、航天器材等多个领域具有潜在的用途，但是，静电纺无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维是一个重要的课题。
静电纺丝技术的应用
随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。
16．(1)，方向水平向右；(2)，方向水平向左；(3)，方向水平向左
【详解】
(1)由可得
方向水平向右。
(2)由可得
方向水平向左。
(3)拿走q后，A点的场强不变，故仍有
方向水平向左。