第一单元静电场1 Word版含解析

2019-2020学年高二上学期第一单元训练卷
物 理 （一）
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题(本大题共10小题；每小题4分，共40分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．关于点电荷下边说法正确的是(　　)
A．当带电体间的间距离远大于带电体尺寸时可以看成点电荷
B．一切带电体都可以看成点电荷
C．只有带电体的体积很小时才能看成点电荷
D．只有放入真空中的带电体才能看成点电荷
【答案】A
【解析】当电荷的形状、体积和电荷量对分析的问题的影响可以忽略，电荷量对原来的电场不会产生影响的时候，该电荷就可以看做点电荷。
2．下列哪个不是物体的带电方式(　　)
A．摩擦起电 B．接触起电 C．感应起电 D．接地起电
【答案】D
【解析】物体的带电方式由三种，即摩擦起电、接触起电和感应起电，故接地起电不是物体带电方式。
3．下列表达式中，q一定是场源电荷的是(　　)
A． B． C．WAB＝qUAB D．
【答案】D
【解析】在表达式中q可能是场源电荷，也可能是试探电荷，故A错误；在表达式中q是试探电荷，故B错误；在表达式中q是试探电荷，故C错误；在表达式中，q为场源电荷，故D正确。
4．关于电场强度、电势和电势能，下列说法中正确的是(　　)
A．在电场中，电势高的地方，电荷在该点具有的电势能就大
B．在电场中，电势高的地方，放在该点的电荷的电荷量越大，它所具有的电势能也越大
C．在电场中电势高的点，电场强度一定大
D．在负点电荷所产生的电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能
【答案】D
【解析】正电荷放在电势越高的位置电势能越大，而负电荷放在电势越高的位置电势能越小。故A错误；在电场中电势越高的位置，电荷的电量越大所具有的电势能不一定越大，还与电荷的电性有关，故B错误；因为电势与电场强度无关，则电势高的点电场强度不一定大，故C错误；无穷远处电势为零，在负点电荷电场中任意一点的电势为负值，则正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能，故D正确。
5．如图所示为某区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三点，则下列说法中正确的是(　　)
A．电势φA＞φB，场强EA＞EB
B．电势φA＞φB，场强EA＜EB
C．电势φB＞φC，场强EB＞EC
D．电势φB＞φC，场强EB＜EC
【答案】C
【解析】由图象疏密知场强EB＞EA＞EC，沿电场线的方向电势逐渐降低，电势?B＞?A＞?C，故B正确。
6．如图所示，正点电荷Q产生的电场中，已知A、B间的电势差为U，现将电荷量为q的正点电荷从B移到A，则(　　)
A．外力克服电场力做功QU，电势能增加qU
B．外力克服电场力做功qU，电势能增加QU
C．外力克服电场力做功qU，电势能增加qU
D．外力克服电场力做功QU，电势能减少QU
【答案】C
【解析】根据顺着电场线的方向，电势依次降低，可知，那么正点电荷从B移动到A过程中，电场力做功为，表示外力克服电场力做功，电场力做负功，则电荷的电势能增加，故ABD错误，C正确。
7．一平行电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器(　　)
A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大
B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大
C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变
D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变
【答案】D
【解析】电容器接在恒压直流电源上，则电容器两端的电势差不变，将云母介质移出后，介电常数减小，根据电容的决定式C＝知，介电常数减小，电容减小，由于电压不变，根据C＝可知，电荷量Q减小，由于电容器的电压不变，板间的距离d不变，根据E＝可知，极板间的电场强度不变，所以ABC错误，D正确。
8．P、Q两电荷形成的电场的电场线分布如图所示，a、b、c、d为电场中的四个点。一个离子从a运动到b(不计重力)，轨迹如图中虚线所示，则下列判断正确的是(　　)
A．离子带正电
B．c点电势低于d点电势
C．离子在a点时的加速度大于在b点时的加速度
D．离子在a点时的电势能大于在b点时的电势能
【答案】C
【解析】根据图中电场线方向可以判断出，P电荷带正电，Q电荷带负电，由做曲线运动的物体受到的合力指向曲线的内侧，可以判断离子从a运动到b，受到的电场力与电场线方向相反，离子带负电，选项A错误；沿着电场线方向电势降低，c点电势高于d点电势，选项B错误；a点的电场线比b点的电场线密，所以离子在a点受到的电场力大于在b点受到的电场力，则离子在a点的加速度大于在b点的加速度，选项C正确；离子从a点运动到b点，电场力做负功，电势能增大，在a点时的电势能小于在b点时的电势能，选项D错误。
9．如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下列说法正确的是(　　)
A．先移走棒，再把两球分开，两球带等量异种电荷
B．先移走棒，再把两球分开，甲球带电量比乙球多
C．先把两球分开，再移走棒，两球带等量异种电荷
D．先把两球分开，再移走棒，两球不能带电
【答案】C
【解析】先移走棒，此时甲乙两球中的电荷又发生中和，不再带电，再把球分开，同样不再带电，故A、B错误；开始时由于静电感应两棒带上异种电荷，先把两球分开，再移走棒，两球由于感应起电带上异种电荷，故C正确，D错误。
10. 如图所示，在水平向右、大小为E的匀强电场中，在O点固定一电荷量为Q的正电荷，A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点，B、D连线与电场线平行，A、C连线与电场线垂直。则(　　)
A．A点的电场强度大小为
B．B点的电场强度大小为E－k
C．D点的电场强度大小不可能为0
D．A、C两点的电场强度相同
【答案】A
【解析】＋Q在A点的电场强度沿OA方向，大小为k，所以A点的合电场强度大小为，A正确；同理，B点的电场强度大小为E＋k，B错误；如果E＝k，则D点的电场强度为0，C错误；A、C两点的电场强度大小相等，但方向不同，D错误。
二、多项选择题(本大题共5小题，每小题4分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
11．关于电容的说法正确的是(　　)
A．电容器简称电容
B．电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量
C．电容器的电容由电容器本身的因素决定，与电容器是否带电无关
D．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量
【答案】BCD
【解析】电容器是储存电荷的物理元件，电容是反应电容器容纳电荷本领强弱的物理量，电容器和电容不能混淆，故A错误，B正确；电容器的电容由电容器本身的结构和材料有关，与是否带电，带电量多少无关，故C正确；由可知，电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时的电容器需要带的电量，故D正确。
12．如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是(　　)
A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
【答案】ABD
【解析】因为接地空腔导体里面无电荷，带电体Q感应远端为正电荷，近端为负电荷，导体接地，说明远端为地球，近端为导体，故导体外表面带负电荷，外表面的电荷量不为零，C错误；而空腔内由于静电屏蔽的作用，其内部的场强为零，故A正确；但因为无穷远处的电势为零，而地球相当于很远的地方，故地球上电势为零，而导体与地球相连，是一个等势体，故导体空腔内任意点的电势也为零，B正确；导体空腔内表面的电荷量为零，即内表面没有电荷，D正确。
13．如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知(　　)
A．Q点的电势比P点高
B．油滴在Q点的动能比它在P点的大
C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大
D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小
【答案】AB
【解析】根据粒子的弯折方向可知，粒子受合力一定指向上方；同时因轨迹关于P点对称，则可说明电场力应竖直向上，粒子带负电，故说明电场方向竖直向下，则可判断Q点的电势比P点高，A正确；粒子由P到Q过程，合外力做正功，故油滴在Q点的动能比它在P点的大，B正确；因电场力做正功，故电势能减小，Q点的电势能比它在P点的小，C错误；因受力为恒力，故P、Q两点加速度大小相同，D错误。
14．如图所示，半径为R的导体环的顶端有一宽为l的小狭缝，且满足远远小于R，在导体环上均匀分布着总电荷量为q的负电荷。已知静电力常量为k，则下列说法正确的是(　　)
A．导体环在圆心O点处产生的场强大小为
B．方向由A指向O
C．导体环在圆心O点处产生的场强大小为
D．方向由O指向A
【答案】BC
【解析】根据导体环上均匀分布着总电荷量为q的负电荷，那么宽为l的小狭缝的电量为：，因l远远小于R，则与小狭缝A关于圆心对称的，可看成点电荷，其电量为：，根据点电荷电场强度公式，可知：，再由负点电荷的电场强度方向是指向负电荷，因此方向由A指向O，故BC正确，AD错误。
15．如图所示，直线M、N和P、Q是处于匀强电场中的两组平行线，a、b、c、d是它们的交点，一电子由a点分别运动到c点和d点的过程中，电场力所做的正功相等，一质子从c点以速度v射入电场，则( )
A．a点电势比c点高
B．M是电场线，P是等势线
C．若速度方向沿ca方向，则质子做匀减速直线运动
D．若速度方向沿ca方向，则质子做匀加速直线运动
【答案】BD
【解析】电子由a点分别运动到c点和d点的过程中，电场力所做的正功相等，说明Q为等势面，电场力向下，故电场强度向上，故φa<φc；P与电场强度垂直，故P为等势面，故A错误，B正确；若速度方向沿ca方向，电场力做正功，则质子做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
三、计算题(共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
16．(12分)如图所示，一质量为m的带负电小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线与竖直方向成θ角。已知电场强度为E，重力加速度为g。求：
(1)小球所带电荷量的大小；
(2)将细线突然剪断的瞬间，小球的加速度大小。
【解析】(1)小球受力如图所示，由平衡条件：
得
(2)细线剪断后小球所受合力为:
由牛顿第二定律得:
解得:
17．(12分)把一个带电荷量为2×10-8 C的正点电荷从电场中的A点移到无限远处时，静电力做功8×10-6 J；若把该电荷从电场中的B点移到无限远处时，静电力做功2×10-6 J，取无限远处电势为零。
(1)求A点的电势；
(2)求A、B两点的电势差；
(3)若把电荷量为2×10-5 C的负电荷由A点移到B点，静电力做的功为多少?
【解析】(1)
EA＝WA∞＝8×10-6 J
代入可得φA＝400 V。
(2)同理，EB＝WB∞＝2×10-6 J，得φB＝100 V
UAB＝φA-φB＝300 V。
(3)WAB＝qUAB ＝-6×10-3 J。
18．(16分)图甲是用来使带正电的离子加速和偏转的装置，图乙为该装置中加速与偏转电场的等效模拟图。以y轴为界，左侧为沿x轴正方向的匀强电场，电场强度为E，右侧为沿y轴负方向的另一匀强电场。已知OA⊥AB，OA＝AB，且OB间的电势差为U0。若在x轴上的C点无初速地释放一个电荷量为q、质量为m的正离子(不计重力)，结果正离子刚好通过B点，求：
(1)CO间的距离d。
(2)粒子通过B点的速度大小。
【解析】(1)设正离子到达O点的速度为v0(其方向沿x轴的正方向)，则正离子从C点到O点过程，由动能定理得：
而正离子从O点到B点做类平抛运动，令OA＝AB＝L
则：
解得：
所以到达B点时：
解得：。
(2)设正离子到B点时速度大小为vB，正离子从C到B过程中由动能定理得：
解得：。