2021-2022学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册第一章 静电场 单元测试卷(Word版含答案)

第一章 静电场 单元测试
一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选顶中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1．关于元电荷的理解，下列说法不正确的是（　　）
A．元电荷就是一个电子
B．元电荷就是一个质子所带的电荷量
C．元电荷的值是1.6×10-19C
D．物体所带电荷量只能是元电荷的整数倍
2．如图库仑做实验用的装置叫作库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个小球A，另一端通过物体B使绝缘棒平衡，悬丝处于自然状态。把一个带电量为+Q金属小球C插入容器并使它接触A，从而使A与C带同种电荷，将C和A分开后，再使C靠近A，A和C之间的作用力使A远离。扭转悬丝，使A回到初始位置并静止。假设A、C两球完全相同，A、C静止时距离为r，两球间的库仑力为F，若再用不带电的同样小球D与C接触后，移走小球D，再扭转悬丝使AC间距保持不变，则下列说法正确的是（　　）
A．A球的带电量为Q B．A球带电量与C球相同
C．AC间的库力变为原来的 D．AC间的库仑力变为原来的
3．对于电场强度的公式和，下列说法正确的是（　　）
A．由可知，场强E与试探电荷的电荷量q成反比
B．由可知，此公式适用于任何电场中
C．电场中某点的场强方向与放在该点正电荷受力方向一致
D．电场中某点放入不同的试探电荷，则该点场强不同
4．如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为的固定点电荷。已知d点处的场强为零，则b点处的场强大小为（k为静电力常量）（　　）
A． B． C． D．
5．如图，在正点电荷Q产生的电场中，将两个试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，不考虑q1、q2间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．A点场强小于B点场强
B．q1带电量小于q2带电量
C．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能
D．若将q1从A点移动到B点，电场力对q1做功为零
6．如图是静电除尘集尘板与放电极间的电场线，A、B是电场中的两点，E表示电场强度，表示电势，则（　　）
A．，
B．，
C．，电子在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能
D．电子分别从不同的路径由A运动到B，电场力做功不同
7．如图所示，O、M、N为一负点电荷电场中一条电场线上的三点，M为ON的中点。O、N两点的电势分别为，，则（　　）
A．M点的电势为-6V
B．M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差
C．O点的电场强度一定比N点的电场强度大
D．一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做负功
8．在科学发展史上，很多科学家做出了杰出的贡献。他们在物理学的研究过程中应用了很多科学的思想方法。下列叙述不正确的是（　　）
A．法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法
B．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想化物理模型的方法
C．库仑得出库仑定律并测出了元电荷e的数值
D．电场强度的表达式E=和电势差的表达式U=都是利用比值法得到的定义式
9．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，该正方形的边长为2cm，且电场方向与正方形所在平面平行，已知A、B、C三点的电势分别为，，，则（　　）
A．D点的电势 B．D点的电势
C．电场的场强大小E=250V/m D．电场的场强方向沿BC方向
10．如图所示，在匀强电场中，A、、、位于边长的菱形的顶点上，，匀强电场的方向平行于菱形所在的平面。已知A、、的电势分别为、、。则下列说法正确的是（　　）
A．点的电势
B．、间的电势差
C．该匀强电场的电场线垂直于连线，且指向
D．该匀强电场的场强大小为
11．如图所示，铜丝编织的管线包裹着两个铜导线，能够实现高保真信号传输，铜丝编织的管线作用是（　　）
A．参与信号传输 B．减少信号衰减
C．屏蔽外部干扰 D．提高绝缘效果
12．如图所示，平行放置的金属板A、B组成一平行板电容器，开关闭合后，若A、B金属板间距增大，电容器所带电荷量、电容、两板间电势差及电容器两极板间场强的变化情况是（　　）
A．变小，变小，不变，变小
B．变小，变小，不变，不变
C．不变，变小，变大，不变
D．不变，变小，变小，变小
13．除了用数学公式描逑电场外，形象地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向也很重要。法拉第采用了一个简洁的方法来描述电场，那就是画电场线。某静电场中的电场线如图中实线所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是（　　）
A．该带电粒子必定带正电荷
B．由于M点没有电场线，粒子在M点不受电场力的作用
C．粒子在M点受到的电场力大于它在N点的受到的电场力
D．粒子在M点的电势能小于在N点的电势能
二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分。选对但不全的得1分。有选错的得0分）
14．图所示，两个通电小球带电后相互排斥，静止时两悬线跟竖直方向各有一个夹角α、β，且两球在同一水平面上。两球质量用m和M表示，所带电荷量用q和Q表示。若已知α>β，则下列说法正确的是（　　）
两球一定带同种电荷
B．q一定小于Q
C．M一定大于 m
D．m受到的库伦力一定大于M所受的库伦力
15．某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（　　）
A．一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功
B．一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eV
C．b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左
D．a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大
16．如图所示，带电量之比为qA：qB=1：3的带电粒子A、B，先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极板上，水平飞行距离之比xA：xB=2：1，则（　　）
A．粒子A、B的质量之比为 mA:mB=2:1
B．粒子A、B的质量之比为mA:mB=4:3
C．粒子A、B在电场中飞行的时间之比为tA:tB=2:3
D．粒子A、B在电场中飞行的时间之比为tA:tB=2:1
三、实验题
17．（6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带电量有关。他选用完全相同的带正电的小球和，球放在可移动的绝缘座上，球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒点，如图所示。实验时，先保持两球电荷量不变，使球从远处逐渐向球靠近，观察到两球距离越小，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，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）若、带电荷量分别为和，开始相距较远为时，它们间库仑力的大小为，将两小球相互接触后将其距离变，则两球间库仑力的大小为___________。
18．（8分）某兴趣小组利用如图甲所示的电路测定一个电容器的电容，已知定值电阻R0=100Ω，在利用计算机软件测出电容器放电时的I-t图线和两坐标轴所围的面积。
（1）将开关S接通1，电容器的__________（填“上”或“下”）极板带正电，再将S接通2，通过电流传感器的电流方向__________（填“向上”或“向下”）。
（2）已知图乙的I-t曲线和两坐标所围的面积为42.3mAs，则电容器的电容C=__________。
（3）若将定值电阻增大至2倍，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I-t图线应该是图丙中的虚线__________（选填“b”“c”或“d”）
四、解答题
19．（9分）如图所示，A为带正电（电荷量为Q）的金属板，质量为m、电荷量为+q的均匀带电小球，用绝缘丝悬挂于O点，受水平向右的电场力偏转θ角而静止，小球与金属板中心B恰好在同一条水平线上，且距离为r．求：
（1）小球在B点产生的电场强度；
（2）金属板在小球处产生的电场强度．
20．（10分）如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为30 V的恒压电源上，两极板间距为3 cm，电容器带电荷量为6×10－8 C，A极板接地．求：
（1）平行板电容器的电容；
（2）平行板电容器两板之间的电场强度；
（3）若在距B板2 cm的M点放一电子，求其电势能．（电子的电荷量e＝－1.6×10－19 C）
21．（10分）如图所示，a、b、c三点处在某一匀强电场中，该电场方向与a、b两点的连线平行，已知ab的长度L1=5cm，ac的长度L2=16cm，ab与ac间的夹角θ=120°现把带电荷量为q=+4×10-7C的点电荷从a点移到b点，电场力做功为1.6×10-7J。若取b点电势为零，求∶
（1）a、b两点间的电势差Uab；
（2）c点的电势；
（3）把该电荷从a点移到c点，电场力做的功。
22．（12分）静止于A处的离子经加速电场加速后沿图中半径为R的圆弧虚线通过静电分析器，恰能沿虚线垂直NC由P点进入QNCD区域的匀强电场。静电析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知虚线位置场强大小为E0，方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；NQ=R、NP=2R，离子重力不计。
（1）求加速电压U；
（2）若在矩形区域QNCD内水平向左的匀强电场，使离子恰好能打在Q的点，求场强E的值；
（3）若在形区域QNCD内存在某一匀强电场，离子恰能打在N点，求场强E′的最小值。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．A
【详解】
元电荷是自然界中电荷的最小单元，其值是1.6×10-19C，所以元电荷不是电子，元电荷是一个质子所带的电荷量，并且自然界任何物体所带电荷量只能是元电荷的整数倍，故A错误，BCD正确。
本题选不正确的，故选A。
2．C
【详解】
AB．A、C两球完全相同，所以A、C接触之后，A球的带电量为，用不带电的同样小球D与C接触后，C的带电量变为，故AB错误；
CD．原来AC间的库仑力
后来AC间的库仑力
即AC间的库力变为原来的，故C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
AD．电场强度Ｅ与试探电荷电荷量无关，只跟场源电荷有关，故AD错误；
Ｂ．此公式是由库仑定律公式代入电场强度定义式所得，因为库伦定律公式有使用条件即电荷为＂点电荷＂且电荷在＂真空＂才能用，故此公式也有适用条件，故B错误；
Ｃ．电场中某点的电场强度的方向就是该点处正试探电荷受到的力的方向相同，故C正确；
故选C。
4．D
【详解】
a点处电荷量为+q的点电荷在d处产生电场强度为
方向水平向右，由于d点处的场强为零，则圆盘在d处产生电场强度也为
方向水平向左，由对称性可知：圆盘在b处产生电场强度仍为
方向水平向右，而电荷量为+q的点电荷在b处产生电场强度为
方向水平向右，所以b点处的场强大小为
故D正确，ABC错误。
故选D。
5．B
【详解】
A．由点电荷周围的电场分布可知，越靠近场源电荷，电场强度越大，则可知A点的场强大于B点的场强，故A错误；
B．正电荷的电场线由正电荷指向无穷远，沿电场线方向电势降低，则可知A点到无穷远的电势差大于B点到无穷远的电势差，又由于将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则由W=Uq可知q1带电量小于q2带电量，故B正确；
C．由于将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，取无穷远处为零电势点，则q1在A点的电势能等于q2在B点的电势能，故C错误；
D．A、B两点电势不相等，则将q1从A点移动到B点，电场力对q1做功不为零，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
ABC．由电场线的方向和疏密程度，可知
，
根据电势能与电势的关系
可知，电子在A点具有的电势能大于在B点具有的电势能。故AB错误；C正确；
D．根据电场力做功特点可知，电子分别从不同的路径由A运动到B，电场力做功相同。故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
AB．在O、M、N所在的电场线上，离负电荷越近，场强越大，相同距离的电势差越大，故M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差，即M点的电势高于-6V，A错误，B正确；
C．该电场是由负点电荷形成的，由点电荷场强公式
可知，O点离场源电荷较远，场强较小，即O点的电场强度一定比N点的电场强度小，C错误；
D．一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做正功，D错误。
故选B。
8．C
【详解】
A．法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这种形象化的研究方法，故A不符合题意；
B．用点电荷来代替实际带电的电荷是采用了理想化物理模型的方法，故B不符合题意；
C．库仑得出库仑定律，但没有测出元电荷e的数值，e的数值首先是由密立根测出的，故C符合题意；
D．电场强度是由电场本身决定的，电势差是由电场与两点的位置决定的，电场强度的表达式
E=
和电势差的表达式
U=
都是利用比值法得到的定义式，故D不符合题意。
故选C。
9．A
【详解】
由匀强电场的特点可得
得
BD连线为等势线，所以场强方向沿AC方向，场强大小
故A正确，BCD错误。
故选A。
10．D
【详解】
A．在匀强电场中，一组平行且相等的线段端点电势满足
解得
A错误；
B．、间的电势差
B错误；
C．因为B、D两点电势相等，所以BD连线为等势线，电场线与等势线垂直，并由高电势指向低电势，所以电场方向为垂直于连线，且指向A。C错误；
D．根据菱形的特点，两对角线垂直平分，故电场方向由C指向A，根据几何关系得AC长度为，根据场强公式得
D正确。
故选D。
11．C
【详解】
铜丝编织的管线起到静电屏蔽的作用，能够屏蔽外部干扰，从而实现高保真信号传输。
故选C。
12．A
【详解】
开关闭合后，电容器两板间电势差不变，若A、B金属板间距增大，根据
电容变小，根据
电荷量变小，根据
电场强度变小。
故选A。
13．A
【详解】
A．由粒子的运动轨迹可知，粒子所受的电场力沿着电场线方向向上，所以粒子为正电荷，A正确；
B．电场线可形象描述电场的强弱和方向，M点没画电场线，由图知M点的电场仍存在，粒子在M点所受的电场力不为零，B错误；
C．电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由图可知，N点的场强大于M点的场强的大小，故粒子在M点受到的电场力小于它在N点的受到的电场力，C错误；
D．因为粒子带正电，由M运动到N，电场力做正功，电势能减小，所以粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，D错误。
故选A。
14．AC
【详解】
A．两个球相互排斥，故一定带同种电荷，A正确；
C．对左侧小球受力分析，受重力mg，拉力T和静电斥力F，如图
根据平衡条件，有
解得
再对右侧小球受力分析，同理有
解得
C正确；
BD．两球相互排斥，根据牛顿第三定律，相互排斥力相等，与带电量无关，BD错误。
故选AC。
15．BCD
【详解】
A．根据
由于b、e两点在同一等势面上，电势差为0，则一正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，所以A错误；
B．根据
则一电子从a点运动到d点，电场力做功为
所以B正确；
C． 根据电场线总是垂直于等势面，其方向由高电势指向低电势的方向，则b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向左，所以C正确；
D．根据等势面越密的位置场强越强，则a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大，所以D正确；
故选BCD。
16．BD
【详解】
AB．竖直方向有
解得
因为E、y、v0相等，则得
A 错误B正确；
CD．两个带电粒子垂直射入电场中做为平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动．则：水平方向有
v0相等， 则得
C错误 D正确。
故选 BD。
17．减小 增大
【详解】
（1）根据实验现象，可知两电荷之间的相互作用力随其距离的减小而增大；
根据实验现象，可知两电荷之间的相互作用力随其所带电荷量的增大而增大；
（2）接触前的库仑力
接触之后，电荷量先中和再平分，故电荷量为
距离变为2r，则它们之间的库仑力为
18．下 向上 c
【详解】
（1） 将开关S接通1，电容器的电容器的下极板与电源正极相连，带正电。
再将S接通2，电容器放电，通过电流传感器的电流方向向上。
（2） I-t曲线和两坐标所围的面积表示电荷量，则
放电刚开始时，电压
则电容器的电容
（3） 若将定值电阻增大至2倍，则初始电流应该减半，但I-t曲线和两坐标所围的面积应该不变，故电流随时间变化的I-t图线应该是图丙中的虚线c。
19．（1），方向水平向左；（2），方向水平向右
【详解】
（1）由点电荷场强公式
=k
方向水平向左。
（2）对小球受力分析，如图所示
由平衡条件得
所以小球所在处的电场强度为
方向水平向右。
20．（1）2×10-9 F；（2）1×103 V/m　方向竖直向下；（3）1.6×10-18J
【详解】
（1）依电容定义，有电容．
（2）两板之间为匀强电场，电场强度
方向竖直向下．
（3）C点距A板间距离为 dAC=d-dBC=3cm-2cm=1 cm=0.01m
A与C间电势差 UAC=EdAC=1×103×0.01 V=10V
又UAC=φA-φC，φA=0可得φC=-10 V．
则EP=qφC=-1.6×10-19×（-10）=1.6×10-18J．
【点睛】
本题关键要掌握电容的定义式，知道匀强电场中场强与电势差的关系U=Ed，要知道求电势往往先求电势差，再求电势．同时在求解电势能和电场力做功时要注意各物理量的符号不能忽略．
21．（1）4V；（2）10.4V；（3）
【详解】
（1）由题意结合电场中的电势差概念可得
（2）ab的长度L1=5cm=0.05m，ac的长度
L2=16cm=0.16m
匀强电场的场强
，方向水平向左
解得
=10.4V
（3）把该电荷从a点移到c点，电场力做的功
（负号表示电场力做负功）
22．（1）；（2）4E0；（3）
【详解】
（1）根据动能定理
-
根据牛顿第二定律，有
-
联立解得
（2）离子做类平抛运动，若恰好能打在Q点，则
由牛顿第二定律得
联立解得
（3）恰能打在N点，且要求场强最小则竖直方向运动距离R，速度恰好减到0，然后再返回，水平方向匀加速到N，竖直方向
水平方向:运动时间
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页