2022—2023物理人教（2019）必修第三册第九章 静电场及其应用 分层优题

2022—2023物理人教（2019）必修第三册第九章 静电场及其应用 分层优题含答案
人教2019必修第三册第九章：静电场及其应用
一、选择题。
1、目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为－e，e为元电荷。下列论断可能正确的是(　　)
A．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
2、如图所示，大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相互排斥，静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别是α和β，且α<β，两小球在同一水平线上，由此可知(　　)
A．B球受到的库仑力较大，电荷量较大
B．B球的质量较大
C．B球受到的拉力较大
D．两球接触后，再处于静止的平衡状态时，悬线的偏角α′、β′仍满足α′<β′
3、如图所示，在一半径为R的圆周上均匀分布有N(偶数)个带电小球(可视为质点)无间隙排列，其中A点的小球带电荷量为＋2q，其余小球带电荷量为＋q，此时圆心O点的电场强度大小为E，现仅撤去A点的小球，则O点的电场强度大小为(　　)
A．E　　 　B．　　　C．　　 　D．
4、下列防雷措施可行的是(　　)
①在大树下避雷雨；
②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨；
③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔；
④在空旷地带，最好关掉手机电源
A．①③ B．②③ C．①④ D．③④
5、两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2可能为(　　)
A．5∶2　　 B．5∶4 C．5∶6 D．5∶8
6、x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间连线上各点电势高低如图中曲线所示(AP>PB)，取无限远处电势为0，从图中可以看出(　　)
A．Q1的电荷量一定大于Q2的电荷量
B．Q1和Q2一定是同种电荷
C．P点电场强度是0
D．Q1和Q2连线上各点电场方向都指向Q1
7、如图所示，a、b、c三条虚线为电场中的等势面，等势面b的电势为0，且相邻两个等势面间的电势差相等，一个带正电的粒子在A时的动能为10 J，在静电力作用下从A运动到B，在B时速度为0，当这个粒子的动能为7.5 J时，其电势能为(　　)
A．12.5 J B．2.5 J C．0 D．－2.5 J
8、使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　　D
9、如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为(　　)
A．一定是正电 B．一定是负电
C．可能是正电，也可能是负电 D．无法判断
10、如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是(　　)
A．这个电场可能是一个带负电的点电荷的电场
B．点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大
C．点电荷q在A点的瞬时加速度比在B点的瞬时加速度小
D．负电荷在B点受到的静电力方向沿B点的电场强度方向
11、在手术时，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地。这是为了(　　)
A．除菌消毒 B．消除静电 C．利用静电 D．防止漏电
12、如图所示，用带有正电的带电体A，靠近(不接触)不带电的验电器的上端金属球，则(　　)
A．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电
B．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电
C．验电器金属箔张开，因为验电器下端金属箔都带上了正电
D．验电器金属箔不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触
13、如图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线的拉力分别为FA、FB，现使两球带同种电荷，此时上、下细线受拉力分别为FA′、FB′，则(　　)
A．FA＝FA′，FB>FB′ B．FA＝FA′，FBC．FAFB′ D．FA14、如图所示为一对不等量异种点电荷的电场线分布，下列说法正确的是(　　)
A．Q1的电性无法确定
B．B处没画电场线，故B处电场强度为零
C．电子在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力
D．电子在A点的加速度小于在B点的加速度
15、人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电，带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引，对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫做耗散静电地板，当它接地时，能够使电荷耗散。地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法，正确的是(　　)
A．地板下面铺设铝箔的作用是防潮
B．地板必须是绝缘体材料
C．地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维
D．只要地板下面铺设铝箔，地板材料是绝缘的或导电的均可
二、填空类题。
16、某研究性学习小组的同学设计了以下实验方案来验证电荷守恒定律.
根据以上实验过程和观察到的现象，回答下列问题：
(1)步骤二的实验现象，说明 ；
(2)步骤三的实验现象，说明 ；
(3)该研究性实验 (选填“能”或“不能”)验证电荷守恒定律．
17、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．他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示：
实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B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，B球悬线的偏角越大．
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．此同学在探究中应用的科学方法是 (选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。
三、计算类解答题。
18、如图所示，大球A原来的带电荷量为Q，小球B原来不带电，现在让小球与大球接触达到静电平衡时，小球获得q的电荷量；现给A球补充电荷，使其电荷量为Q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为Q，问经过反复多次接触后，小球的带电荷量为多少？
19、光滑的绝缘水平面上的带电小球A、B质量分别为m1＝2 g，m2＝1 g；它们的电荷量相等，q1＝q2＝10－7 C，A球带正电，B球带负电，现在水平恒力F1向右作用于A球，这时A、B一起向右运动，且保持距离d＝0.1 m不变，如图所示，试问：F1多大？它们如何运动？
20、如图所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C，放置在光滑的绝缘水平面上，A与B、B与C间距离均为l，A带电荷量QA＝＋8q，B带电荷量QB＝＋q，若在C上加一水平向右的恒力F，能使A、B、C三球始终保持相对静止。求：
(1)外力F的大小；
(2)C球所带电荷量QC。
2022—2023物理人教（2019）必修第三册第九章 静电场及其应用 分层优题含答案
人教2019必修第三册第九章：静电场及其应用
一、选择题。
1、目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电荷量为e，d夸克带电荷量为－e，e为元电荷。下列论断可能正确的是(　　)
A．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
【答案】B　
2、如图所示，大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相互排斥，静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别是α和β，且α<β，两小球在同一水平线上，由此可知(　　)
A．B球受到的库仑力较大，电荷量较大
B．B球的质量较大
C．B球受到的拉力较大
D．两球接触后，再处于静止的平衡状态时，悬线的偏角α′、β′仍满足α′<β′
【答案】D
3、如图所示，在一半径为R的圆周上均匀分布有N(偶数)个带电小球(可视为质点)无间隙排列，其中A点的小球带电荷量为＋2q，其余小球带电荷量为＋q，此时圆心O点的电场强度大小为E，现仅撤去A点的小球，则O点的电场强度大小为(　　)
A．E　　 　B．　　　C．　　 　D．
【答案】A　
4、下列防雷措施可行的是(　　)
①在大树下避雷雨；
②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨；
③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔；
④在空旷地带，最好关掉手机电源
A．①③ B．②③ C．①④ D．③④
【答案】D　
5、两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1(皆可视为点电荷)，它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2可能为(　　)
A．5∶2　　 B．5∶4 C．5∶6 D．5∶8
【答案】B　
6、x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间连线上各点电势高低如图中曲线所示(AP>PB)，取无限远处电势为0，从图中可以看出(　　)
A．Q1的电荷量一定大于Q2的电荷量
B．Q1和Q2一定是同种电荷
C．P点电场强度是0
D．Q1和Q2连线上各点电场方向都指向Q1
【答案】A　
7、如图所示，a、b、c三条虚线为电场中的等势面，等势面b的电势为0，且相邻两个等势面间的电势差相等，一个带正电的粒子在A时的动能为10 J，在静电力作用下从A运动到B，在B时速度为0，当这个粒子的动能为7.5 J时，其电势能为(　　)
A．12.5 J B．2.5 J C．0 D．－2.5 J
【答案】D　
8、使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　　D
【答案】B　
9、如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，那么可以判定点电荷C所带电荷的电性为(　　)
A．一定是正电 B．一定是负电
C．可能是正电，也可能是负电 D．无法判断
【答案】B
10、如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是(　　)
A．这个电场可能是一个带负电的点电荷的电场
B．点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大
C．点电荷q在A点的瞬时加速度比在B点的瞬时加速度小
D．负电荷在B点受到的静电力方向沿B点的电场强度方向
【答案】B　
11、在手术时，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地。这是为了(　　)
A．除菌消毒 B．消除静电 C．利用静电 D．防止漏电
【答案】B　
12、如图所示，用带有正电的带电体A，靠近(不接触)不带电的验电器的上端金属球，则(　　)
A．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电
B．验电器金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电
C．验电器金属箔张开，因为验电器下端金属箔都带上了正电
D．验电器金属箔不张开，因为带电体A没有和验电器的金属球接触
【答案】C　
13、如图所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B，上、下两根细线的拉力分别为FA、FB，现使两球带同种电荷，此时上、下细线受拉力分别为FA′、FB′，则(　　)
A．FA＝FA′，FB>FB′ B．FA＝FA′，FBC．FAFB′ D．FA【答案】B
14、如图所示为一对不等量异种点电荷的电场线分布，下列说法正确的是(　　)
A．Q1的电性无法确定
B．B处没画电场线，故B处电场强度为零
C．电子在A点受到的静电力大于在B点受到的静电力
D．电子在A点的加速度小于在B点的加速度
【答案】C　
15、人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电，带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生吸引，对电脑机房、电子厂房等单位会造成一定的影响。防静电地板又叫做耗散静电地板，当它接地时，能够使电荷耗散。地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法，正确的是(　　)
A．地板下面铺设铝箔的作用是防潮
B．地板必须是绝缘体材料
C．地板必须是导电的，如地板中含有导电纤维
D．只要地板下面铺设铝箔，地板材料是绝缘的或导电的均可
【答案】C　
二、填空类题。
16、某研究性学习小组的同学设计了以下实验方案来验证电荷守恒定律.
根据以上实验过程和观察到的现象，回答下列问题：
(1)步骤二的实验现象，说明 ；
(2)步骤三的实验现象，说明 ；
(3)该研究性实验 (选填“能”或“不能”)验证电荷守恒定律．
【答案】（1）板带电 （2）两板所带总电荷量为零 （3）能
17、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．他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示：
实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B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，B球悬线的偏角越大．
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．此同学在探究中应用的科学方法是 (选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。
【答案】减小 增大 控制变量法
三、计算类解答题。
18、如图所示，大球A原来的带电荷量为Q，小球B原来不带电，现在让小球与大球接触达到静电平衡时，小球获得q的电荷量；现给A球补充电荷，使其电荷量为Q，再次让小球接触大球，每次都给大球补充到电荷量为Q，问经过反复多次接触后，小球的带电荷量为多少？
【答案】q
19、光滑的绝缘水平面上的带电小球A、B质量分别为m1＝2 g，m2＝1 g；它们的电荷量相等，q1＝q2＝10－7 C，A球带正电，B球带负电，现在水平恒力F1向右作用于A球，这时A、B一起向右运动，且保持距离d＝0.1 m不变，如图所示，试问：F1多大？它们如何运动？
【答案】2.7×10－2 N　做匀加速直线运动
【解析】A、B运动时距离保持不变，说明二者速度、加速度均相等，对于B，水平方向只受A球的库仑力F2。
aB＝＝k
＝9×109 N·m2/C2×＝9 m/s2，
所以aA＝aB＝9 m/s2.
对于A，水平方向受拉力和库仑力作用，F1－F2′＝m1aA，F1＝k＋m1aA＝9×109 N·m2/C2×＋2×10－3 kg×9 m/s2＝2.7×10－2 N.
由于加速度恒定，故小球向右做匀加速直线运动。
20、如图所示，质量均为m的三个带电小球A、B、C，放置在光滑的绝缘水平面上，A与B、B与C间距离均为l，A带电荷量QA＝＋8q，B带电荷量QB＝＋q，若在C上加一水平向右的恒力F，能使A、B、C三球始终保持相对静止。求：
(1)外力F的大小；
(2)C球所带电荷量QC。
【答案】(1)　(2)－16q
【解析】先以A、B、C整体为研究对象，由牛顿第二定律有F＝3ma，可知整体加速度方向向右，由题意知A、B都带正电，则C带负电。
以A为研究对象，由牛顿第二定律得
k－k＝ma，
以B为研究对象，由牛顿第二定律得
k＋k＝ma，
解得QC＝16q(负电)，外力为F＝。