章末素养测评(一)
1.B [解析] 图甲中家用煤气灶的点火装置,是根据尖端放电的原理而制成的,故A错误;避雷针可以避免建筑物被雷击,当带电云层靠近建筑物时,避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电,逐渐中和云中的电荷,使建筑物免遭雷击,其原理为尖端放电,故B正确;图丙中超高压带电作业的工作人员,为了保证他们的安全,他们必须穿上金属丝制成的衣服,以起到静电屏蔽的作用,故C错误;静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相反的电荷,这样使油漆与金属表面在静电引力作用下喷涂更均匀,故D错误.
2.C [解析] 根据等量异种电荷周围的电场线分布知,从A→O→B,电场强度的方向不变,水平向右,电场强度的大小先增大后减小.则带正电小球所受电场力先变大,后变小,方向水平向右,则杆对带电小球作用力水平向左,作用力先变大后变小.故选C.
3.D [解析] 欲使小球a静止,需要让小球a受力平衡,小球所受重力的方向为竖直向下,则半圆环对小球a的支持力和小球b对小球a的库仑力的合力方向为竖直向上,由于半圆环对小球a的支持力方向与OP共线,若小球b放在O点,则库仑力方向也与OP共线,此时无论小球b带正电还是带负电都不可能使合力方向为竖直向上,所以小球b不可能放在O点,故A、C错误;若小球b放在N点,则支持力方向为OP方向,库仑力方向为PN方向时可能满足平衡条件,此时小球b对小球a是引力,即小球b带正电,故B错误,D正确.
4.A [解析] 假设在a、b、c、d、e处均是带电荷量为+Q的点电荷,由对称性可知此时圆心O处的电场强度为零,则a、b、c、d处各固定带电荷量为+Q的点电荷在圆心O处的电场强度方向由O指向e,大小为E1=,在e处固定带电荷量为-3Q的点电荷在圆心O处的电场强度方向由O指向e,大小为E2=,则圆心O处的合电场强度方向由O指向e,大小为E=E1+E2=,即放置在圆心O处的电荷量为-q的点电荷受到的静电力方向从e指向O,大小为F=qE=,A正确,B、C、D错误.
5.CD [解析] D在摩擦后一定带1.60×10-10 C的负电荷,所以A错误;由于发生了静电感应现象,靠近C的导体A带上了负电荷,远离C的导体B带上了正电荷,所以两侧的金属箔都张开了,则B错误;把A和B分开后移去C,则导体A与导体B带上了等量异种电荷,两侧箔片仍张开,但电荷均匀分布后,两侧箔片的电荷量减小,则张角变小,所以C正确;把A和B分开后移去C,分开时两者带等量异种电荷,再让A和B接触两者电荷相互中和后不带电,则两侧箔片闭合,所以D正确.
6.AD [解析] 类比等量异种点电荷、等量同种点电荷电场线可知,A、B带同种电荷,电荷量越大,其附近电场线分布越密,所以A的电荷量比B的电荷量小,故A正确,B错误;由于A、B不是等量同种点电荷,O点的场强不为零,故C错误;设A、B带电荷量分别为q1、q2,原来两点电荷间的静电力大小为F=k,接触后放回原处,电荷量总和平分,两点电荷间的静电力大小变为F'=k,由于>,所以F'>F,即静电力变大,故D正确.
7.BD [解析] 由图可知三个点电荷在中心点的场强大小相等,其中-Q在中心处的电场强度方向竖直向上,两个+Q点电荷在中心处的场强夹角为120°,则两个+Q点电荷在中心处的合场强为E'=2Ecos 60°=E,方向竖直向上,则总场强为E总=E+E'=2E,故选B、D.
8.BC [解析] 由v-t图像可知,电子从A到B做匀减速直线运动,加速度不变,所受静电力不变,电场为匀强电场;电子所受的静电力方向从B指向A,故可知电场线的方向从A指向B.
9.负 正 [解析] 金属导体分开前,由静电感应知A带负电,B带正电,先把金属导体分开,再移走带正电的导体棒,则金属导体A带负电,B带正电.
10. P指向O [解析] 当P点的点电荷的电荷量为-q时,根据电场的对称性,可得在O点的电场强度为0,当P点的点电荷的电荷量为+q时,可由带电荷量为-q和+2q的两个点电荷进行等效替代,故O点的电场强度大小为E=0+k,方向为带电荷量为+2q的点电荷在O点产生的电场强度的方向,即P指向O.
11.B右侧 正 +4Q [解析] 三个电荷在一条直线上,且外侧二个电荷相互排斥,中间电荷吸引外侧两个电荷,又因为外侧两个电荷距离大,要平衡中间电荷对外侧电荷的引力,必须满足外侧电荷电荷量大,中间电荷电荷量小,所以引入的这个点电荷应该带正电,且在B的右侧,如图所示;设引入的点电荷C的电荷量为q,则对点电荷A来说,由于它处于静止状态,有=,对点电荷B来说,由于它处于静止状态,有=,联立得q=+4Q.
12.(1)异种 (2)箔片带上同种电荷 (3)等量 (4)电荷守恒
[解析] (1)用力将两块起电板快速摩擦后分开,两板分别带上了等量异种电荷;
(2)如图乙中金属球与箔片组成的整体发生静电感应现象,使箔片带上同种电荷,故箔片张开;
(3)如图丙中两块板同时插入空心金属球,总电荷量为零,不发生静电感应现象,故两板带等量电荷.
(4)该研究性实验能验证电荷守恒定律.
13.(1)B (2)减小 (3) [解析] (1)此实验中比较小球在不同位置所受的静电力大小,再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大小,所以是采用了控制变量的方法,故B正确.
(2)在探究影响电荷间的静电力大小的因素时,采用控制变量法,本实验中,根据丝线的摆角可以看出小球所受的静电力逐渐减小,当Q、q一定,d不同时,由图可知,距离越大,静电力越小.
(3)小球受重力、线的拉力及静电力作用,其中A与小球之间的静电力F=, 所以丝线偏离竖直方向的角度的正切值tan θ==.
14.(1)×108 N/C (2)负电 ×10-8 C
[解析] (1)依题意,设单个带电小球在顶点c处产生的电场强度为E,则有E=k,根据矢量叠加原理可得顶点c处的电场强度大小为Ec=2Ecos 30°=2kcos 30°=×108 N/C,方向竖直向下;
(2)现在c点放一质量为m=0.3 kg的带电小球,恰能处于静止状态,由平衡条件可知该小球受到的静电力方向竖直向上,与该点的场强方向相反,则小球带负电,所带电荷量为q== C=×10-8 C
15.
[解析] 物体受力情况如图所示,将各力沿斜面和垂直于斜面两个方向进行正交分解,则沿斜面方向上有f+mgsin θ=qEcos θ
垂直于斜面方向上有mgcos θ+qEsin θ=N
其中f=μN,联立解得μ=
16.(1) (2) (3)
[解析] (1)由几何关系可知,A、B间距离为r==4L
由库仑定律可知,A、B两球间的库仑力大小为F=k=
(2)对A球,由平衡条件可得mAg=Ftan 60°
对B球,由平衡条件得mBg=Ftan 30°,联立解得==
(3)根据点电荷场强表达式,可知A、B连线中点处的电场强度大小为
E=k-k=章末素养测评(一)
第1章 静电力与电场强度
一、单项选择题
1.[2024·陕西咸阳期末] 从生活走向物理,从物理走向社会,物理和生活息息相关,联系生活实际对物理基本概念的认识和理解,是学好物理的基础.下列有关说法正确的是 ( )
甲
乙
丙
丁
A.图甲中,煤气灶点火装置的针形放电极利用了静电平衡的工作原理
B.图乙中,避雷针防止建筑物被雷击的原理是尖端放电
C.图丙中,为了保证超高压带电作业的工作人员安全,他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服
D.图丁中,静电喷漆时金属件与油漆雾滴带相同电荷,在静电斥力作用下喷涂更均匀
2.[2024·南平期末] 如图所示,光滑绝缘竖直杆位于等量异种点电荷连线的中垂线上.一穿在杆上的带正电小球,沿A→O→B下滑,则杆对带电小球的作用力分析正确的是 ( )
A.先变小后变大,方向水平向左
B.先变小后变大,方向水平向右
C.先变大后变小,方向水平向左
D.先变大后变小,方向水平向右
3.[2024·福州一中期末] 如图所示,把一带负电的小球a穿在光滑绝缘的半圆环上的P位置,P位置与圆心O的连线与水平方向MN的夹角为45°角,欲使小球a静止在图示的P位置,需在M、N之间 (包括M、N点)放另一带电小球b.则小球b可能 ( )
A.带负电,放在O点
B.带负电,放在N点
C.带正电,放在O点
D.带正电,放在N点
4.[2024·古田一中期中] 如图所示,abcde是半径为r的圆内接的正五边形,在其顶点a、b、c、d处各固定电荷量为+Q的点电荷,在e处固定电荷量为-3Q的点电荷,则放置在圆心O的电荷量为-q的点电荷受到的静电力的大小和方向为 ( )
A.,方向从e指向O
B.,方向从e指向O
C.,方向从e指向O
D.,方向从e指向O
二、多项选择题
5.如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触,起初它们不带电,贴在下部的金属箔是闭合的.C和D是原来都不带电的物体,它们互相摩擦后C带1.60×10-10 C的正电荷.把C移近导体A,下列有关说法正确的是 ( )
A.D在摩擦后一定带1.60×10-10个电子
B.A的金属箔张开,B的金属箔闭合
C.把A和B分开后移去C,两侧箔片仍张开,但张角变小
D.把A和B分开后移去C,再让A和B接触,两侧箔片闭合
6.[2024·泉州一中月考] A、B两固定的相同金属小球(均可看作点电荷)产生的电场的电场线如图所示,O是AB连线的中点.
下列说法正确的是 ( )
A.A、B带同种电荷
B.A的电荷量比B的电荷量大
C.O点的场强为零
D.若将A、B接触后放回原处,则A、B间的静电力变大
7.[2024·永春期末] 如图所示,正三角形的三个顶点上固定有电荷量大小都为Q的点电荷,其中两个带正电、一个带负电,若-Q在正三角形中心处的电场强度大小为E,则三个电荷在正三角形中心处产生的合场
强 ( )
A.大小为零
B.大小为2E
C.方向竖直向下
D.方向竖直向上
8.[2024·江苏镇江期末] 图甲为某电场中的一条未标明方向的电场线,A、B为该电场线上的两点,一个电子以速度vA通过A点后能沿直线运动到B点,且到达B点时的速度恰为零,电子运动的v-t图像如图乙所示.下列判断正确的是 ( )
A.B点的电场强度一定小于A点的电场强度
B.电子在A点的加速度一定等于在B点的加速度
C.所给电场线的方向由A指向B
D.该电场可能是由A点左侧的正点电荷产生的
三、填空题
9.[2024·福州三中期末] 如图所示,在带电荷量为+Q的导体棒附近有两个相互接触的金属导体A和B,均放在绝缘支座上,若先将金属导体A、B分开,再移走导体棒,则金属导体A带 电,B带 电.
10.[2024·漳州三中期末] 电荷量均为-q的点电荷,对称均匀地分布在半径为R的圆周上,若某时刻圆周上P点的一个点电荷的电荷量突变成+q,则圆心O点处的电场强度大小为 ,方向为 .
11.[2024·龙岩一中月考] 如图所示,在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷.将另一个点电荷C放在该直线上,可以使三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷的位置在 (选填“A、B之间”“A左侧”或“B右侧”),电性为 (选填“正”或“负”)电荷,电荷量为 .
四、实验题
12.[2024·四川绵阳期末] 某同学做摩擦起电的实验,手戴绝缘的手套拿有机玻璃棒,用力将两块起电板快速摩擦后分开,如图甲;将其中一块板插入箔片验电器上端的空心金属球(不要接触金属球),如图乙箔片张开;将两块板同时插入空心金属球,如图丙箔片闭合.根据以上实验过程和观察到的现象,回答下列问题:
(1)如图甲,用力将两块起电板快速摩擦后分开,两板分别带上了 (“同种”或“异种”)电荷.
(2)如图乙箔片张开的实验现象,其原因是 .
(3)如图丙箔片闭合的实验现象,说明两板带 电荷(“等量”或“不等量”).
(4)该研究性实验能验证 定律.
13.某物理兴趣小组利用如图所示的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:把丝线先后挂在横杆上的P1、P2、P3位置,比较小球在不同位置所受的静电力大小.
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大小.
(1)该实验采用的方法是 (填选项前的字母).
A.理想实验法
B.控制变量法
C.等效替代法
(2)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 (选填“增大”“减小”或“不变”).
(3)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,则丝线偏离竖直方向的角度的正切值为 .
五、计算题
14.[2024·三明一中期末] 如图所示,两带正电的小球固定在竖直面内边长为L=30 cm的正三角形的两个水平顶点a、b上,带电荷量均为Q=1.0×10-3 C,已知静电力常量为k=9.0×109 N·m2/C2,重力加速度g取10 m/s2.
(1)求顶点c处的电场强度Ec的大小;
(2)现在c点放一质量为m=0.3 kg的带电小球,恰能处于静止状态,则该小球的电性及所带电荷量q是多少
15.如图所示,把一个倾角为θ的绝缘斜面体固定在匀强电场中,电场方向水平向右,电场强度大小为E,有一质量为m、带电荷量为+q的物体以初速度v0从A端滑上斜面恰好能沿斜面匀速运动,求物体与斜面间的动摩擦因数(重力加速度为g).
16.[2024·浙江杭州第二中学期中] 如图所示,电荷量分别为+Q、+9Q的两带电小球A、B,用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点,静止时A、B两球处于同一水平线上,已知O点到A球的距离OA=2L、∠AOB=90°,∠OAB=60°,静电力常量为k,带电小球均可视为点电荷,求:
(1)A、B两球间的库仑力大小;
(2)A、B两球的质量之比;
(3)A、B连线中点处的电场强度大小.
题 号 1 2 3 4 5 6 7 8
答 案
