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 章末综合检测卷（word版含答案）

第一章 静电场 章末综合检测卷
一、单选题
1．如图所示，A、B两导体板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放（电子的重力忽略不计）。分别在A、B两板间加四种电压，它们的图线如下列四图所示。其中可能使电子到不了B板的是（　　）
A．B．C．D．
2．如图所示，a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c为ab的中点，a、b电势分别为φa=5 V、φb=3V。下列叙述正确的是（　　）
A．该电场在c点处的电势一定为4 V
B．一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少
C．a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb
D．一正电荷运动到c点时受到的静电力由c指向a
3．如图所示，以O点为圆心，以R＝0.20 m为半径的圆与坐标轴交点分别为a、b、c、d，该圆所在平面内有一匀强电场，场强方向与x轴正方向成θ＝60°角，已知a、b、c三点的电势分别为4 V、4 V、V，则下列说法正确的是(　　)
A．该匀强电场的场强E＝V/m
B．该匀强电场的场强E＝80 V/m
C．d点的电势为V
D．d点的电势为－4 V
4．如图示真空中a、b、c、d四点共线且等距，a、b、c、d连线水平．先在a点固定一点电荷+Q，测得b点场强大小为E．若再将另一点电荷+2Q放在d点时，则
A．b点场强大小为，方向水平向右
B．b点场强大小为，方向水平向左
C．c点场强大小为，方向水平向右
D．c点场强大小为，方向水平向左
5．如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中，有A、B、C三点，A点为两点电荷连线的中点，B点为连线上距A点距离为d的一点，C点为连线中垂线距A点距离也为d的一点，则以下判断正确的是（　　）
A．电场强度A点最大
B．电势B点最高
C．A、B、C三点电场强度的方向相同
D．同一试探电荷处在C点的电势能大于B点的电势能
6．A、B是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A运动到B，其速度随时间变化的规律如图2所示．设A、B两点的电场强度分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则(　　)
A．EA >EB B．EA＜EB
C． D．φA＜φB
7．如图所示,实线和虚线分别表示等量异种点电荷的电场线和等势线,则下列有关P、Q两点的相关说法中正确的是(　　)
A．两点的电场强度等大、反向
B．P点电场更强
C．两点电势一样高
D．Q点的电势较低
8．如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相同，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，由此可知( )
A．三个等势面中，a等势面电势最高 B．带电质点通过P点时电势能最小
C．带电质点通过Q点时动能最小 D．带电质点通过P点时加速度较小
二、多选题
9．如图所示，空间有一匀强电场，电场方向与纸面平行。一电荷量为-q的粒子（重力不计），在恒力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N。已知力F和MN间夹角为θ，M、N间距离为d，则下列结论中正确的是（　　）
A．M、N两点的电势差为
B．匀强电场的电场强度大小为
C．带电粒子由M运动到N的过程中，电势能增加了Fdcosθ
D．若要使带电粒子由N向M做匀速直线运动，则F必须反向
10．已知均匀带电球体在其外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，而均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零，现有一半径为R、电荷量为Q的均匀带正电绝缘球体，M、N为一条直径上距圆心O为R的两点，静电力常量为k，则（　　）
A．M、N点的电场强度的大小相同 B．M、N点的电场强度方向相同
C．M、N点的电场强度大小均为 D．M、N点的电场强度大小均为
11．一个质量为m的带电小球，在存在匀强电场的空间以某一水平初速度抛出，小球运动时的加速度大小为，加速度方向竖直向下，则小球在竖直方向上下降H高度时（ ）
A．小球的机械能减少了 B．小球的动能增加了
C．小球的电势能增加了 D．小球的重力势能减少了
12．一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是关于直线x=x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是（）
A．x1处电场强度为零
B．粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动
C．x2～x3段的电场强度大小方向均不变，为一定值
D．在0、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、 φ2、φ3的关系为φ3>φ2= φ0>φ1
三、解答题
13．如图所示，将一质量的带负电荷的小球用绝缘线挂起来，用带电荷量的小球靠近，当球静止时悬线与竖直方向成45°角，此时两球位于同一水平面上，相距。重力加速度。静电力常量，求：
（1）球受到的库仑力大小；
（2）球所带电荷量；
（3）此时球在球平衡处产生的电场强度的大小。
14．如图所示，倾角=37°足够长得传送带以较大的恒定速率逆时针运转，一轻绳绕过固定在天花板上的轻绳轮，一端连接放在传送带下端质量为m的物体A，另一端竖起吊着质量为，电荷量为（k为静电力常量）带正电的物体B，轻绳与传送带平行，物体B正下方的绝缘水平面上固定着一个电荷量也为q带负电的物体C，此时A．B都恰好处于静止状态．现将物体A向上轻轻推一下，物体A将沿传送带向上运动，且向上运动的最大距离为l，已知物体A与传送带的动摩擦因数为μ=0.5，A．B．C均可视为质点，重力加速度为g，不计空气阻力．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
（1）A．B处于静止状态时物体B．C间的距离；
（2）从物体B开始下落到与物体C碰撞前的整个过程中，电场力对物体B所做的功；
15．如图，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q（q＞0）的固定点电荷．已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为（k为静电力常量）．
16．如图所示，一带电小球的质量m=2×10-4kg，用长为L=0.8m的细线悬挂在水平方向的匀强电场中的O点，电场场强E=3×104N/C，当细线与竖直方向夹角为θ=37°时，小球恰好静止在A点．（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求
（1）小球带什么电？电量是多少？
（2）若剪断细线，则带电小球的运动轨迹是直线还是曲线？加速度是多少？
（3）若小球由竖直方向的P点静止释放，运动到A位置的过程中，电场力做多少功？
参考答案
1．B
【解析】A．在A、B两板间施加如图A所示电压，电子从A板开始向B板做匀加速直线运动一定能到达B板，故A错误；
B．在A、B两板间施加如图B所示电压，开始向B板匀加速，假设加速时间为t，再做相同大小加速度的减速运动，减速时间为加速时间的2倍，如果匀加速直线运动能够到达B板，则电子可能到达B板；如果匀加速直线运动没有到达B板，那么匀减速直线运动则返回到A板，此后直到8t又重复之前的先匀加速后匀减速，不能到达B板。所以电子可能到不了B板，故B正确；
C．在A、B两板间施加如图C所示电压，可以知道电子速度的方向不变，只不过是先加速后减速，一直向前运动，一定能到达B板，故C错误；
D．在A、B两板间施加如图D所示电压，电子先加速后减速，加速和减速过程的时间和加速大小都相等，电子一直向前运动，一定能达到B板，故D错误。
故选B。
2．B
【解析】A．当该电场是匀强电场时，由于沿电场方向相同距离电势差相等，则场在c点处的电势一定为4V，当该电场不是匀强电场时，在c点处的电势不一定为4V，故A错误；
BD．由题可判断电场线方向从a指向b，正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向c，根据沿着电场线方向电势降低可知c点的电势高于b点的电势，根据正电荷在电势高处电势能大可知，正电荷从c点运动到b点电势能一定减少，故B正确，D错误；
C．一条电场线无法比较电场线的疏密，就无法比较场强的大小，则a点处的场强不一定大于b点处的场强，故C错误。
故选B。
3．D
【解析】A、B项：由题意得，a、c间的电势差为，a、c两点沿电场强度方向的距离为，故该匀强电场的场强，故A、B错误；
C、D项：根据匀强电场中电势差与电场强度的关系式U=Ed，相等距离，电势差相等，因为 ，，可知，O点电势为0，而dO=Ob，则a、O间的电势差等于O、a间的电势差，可知，d点的电势为-4V，故C错误，D正确．
故应选D．
【点睛】
解决本题的关键是正确理解U=Ed，正确分析匀强电场中两点间的电势差关系，即可正确求解场强，注意公式中的d为沿电场线的距离．
4．D
【解析】设，在a点固定一点电荷+Q，测得b点场强大小为E，则
AB：将另一点电荷+2Q放在d点时，+2Q在b点产生场强，方向水平向左；则b点场强大小，方向水平向右．故AB两项均错误．
CD：将另一点电荷+2Q放在d点时，+2Q在c点产生场强，方向水平向左；点电荷+Q，在c点产生场强，方向水平向右；则c点场强大小，方向水平向左．故C项错误，D项正确．
5．C
【解析】根据电场线的疏密分布知，A点的电场线比C点密，B点的电场线比A点密，则EB＞EA＞EC；三点电场强度的方向均为水平向右，选项A错误，C正确；等量的异种电荷的中垂线为等势线，则A点的电势与C点的电势相等，沿着电场线方向电势逐渐降低，则A点的电势大于B点电势．所以φA=φC＞φB．同一带正电的试探电荷处在C点的电势能大于B点的电势能，负电荷相反，故BD错误．故选C．
【点睛】
虽然电场线不是实际存在的，但电场线的疏密可以体现电场强度的强弱；可以根据电场线方向来确定电势的高低；同时还考查了等量异种点电荷的电场线的分布，电场线与等势线相互垂直.
6．D
【解析】因为电子做匀加速直线运动，则加速度不变，即所受的电场力不变，可知电场强度不变，所以EA=EB．故AB错误．因为电子从A到B做加速运动，所以电场线方向由B指向A，沿电场线方向电势逐渐降低，则φA＜φB．故D正确，C错误．故选D．
【点睛】
解决本题的关键知道沿电场线方向电势逐渐降低，电场线的疏密代表电场的强弱．本题通过电场力的变化判断电场强度的变化．
7．C
【解析】由电场线可知，Q点场强更大，两点场强方向相同，AB错．两点处在同一等势面上电势为0，C对D错．
8．A
【解析】电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带正电，因此电场线指向右下方，沿电场线电势降低，故c等势线的电势最低，a等势线的电势最高，故A正确；根据质点受力情况可知，从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，故P点的电势能大于Q点的电势能，故B错误；从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故P点的动能小于Q点的动能，故C错误；等势线密的地方电场线密场强大，故P点位置电场强，电场力大，根据牛顿第二定律，加速度也大，故D错误.故选A.
【点睛】
解决这类带电粒子在电场中运动的思路是：根据运动轨迹判断出所受电场力方向，然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化．
9．BC
【解析】A．粒子做匀速运动，根据动能定理，有
可得
故A错误；
B．粒子做匀速运动，受力平衡，则电场强度大小
故B正确；
C．粒子做匀速运动，F做正功，由A的分析可知，电场力做负功，所以电势能的增加量等于克服电场力做的功Fdcos θ，故C正确；
D．粒子做匀速直线运动的条件是粒子受力平衡，即由N运动到M，受力不变，故D错误。
故选BC。
10．AC
【解析】根据均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零，知M点的电场强度等于以O为圆心、半径为R的均匀球体在M点产生的电场强度，这个球体之外的球壳在M点产生的电场强度为零，这个球体所带电荷量为
M点的电场强度大小为
方向向左；根据对称性知N点的电场强度大小也为，方向向右；O点的场强为零，故AC正确，BD错误。
故选AC。
11．BCD
12．AC
【解析】A．由电势能与电势的关系
场强与电势的关系
得
在图像中，斜率等于， x1处切线斜率为零，则x1处电场强度为零。故A正确；
BC．在0～x1段，图像的斜率不断减小，可知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动．x1～x2段图像的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动．x2～x3段斜率不变，场强不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动。故B错误，C正确；
D．由电势能与电势的关系
知负粒子在电势能大的地方，电势小。故D错误。
考点：电势、电势能、电场强度．
13．（1）；（2）；（3）
【解析】（1）对球进行受力分析，如图所示，设球受到球的库仑力为，则有
由牛顿第三定律知球受到的库仑力的大小为
（2）由库仑定律
解得
（3）球在球平衡处产生的电场强度
14．（1）（2）
【解析】试题分析：（1）开始时，A.B均静止，设物体B.C间的距离为，由平衡条件有：
对A：，对B：，解得：；
（2）B.C相碰后，A将做匀减速运动，由牛顿第二定律有：，由运动公式有：，解得：，
物体B下降过程对A.B整体由功能关系有：，
解得：
15．
16．（1）5×10-8C；（2）12.5 m/s2；（3）7.2×10-4J．