人教版2020—2021学年高中物理选修3—1第一章 静电场练习含答案

人教版2020—2021学年高中物理选修3—1第一章
静电场练习含答案
人教选修3—1第一章
静电场
1、现有丝绸、玻璃、塑料薄膜三种材料，通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引。据此排出三种材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，这个顺序是(　　)
A．丝绸、玻璃、塑料薄膜
B．塑料薄膜、玻璃、丝绸
C．塑料薄膜、丝绸、玻璃
D．丝绸、塑料薄膜、玻璃
2、如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为－4Q和＋Q，今引入第三个点电荷C，使三个电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是(　　)
A．－Q，在A左侧距A为L处
B．－2Q，在A左侧距A为处
C．－4Q，在B右侧距B为L处
D．＋2Q，在A右侧距A为处
3、(双选)图(a)中AB是一个点电荷电场中的一条电场线，图(b)则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力的值之间的函数关系图线，则下列情况可能的是(　　)
(a)　　　　(b)
A．场源是正电荷，位于A点
B．场源是正电荷，位于B点
C．场源是负电荷，位于A点
D．场源是负电荷，位于B点
4、带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图所示的曲线(电场的方向未画出)。在图中，若上极板带正电，虚线MN是穿过两板正中央的一条直线，则关于这个电场，以下说法正确的是(　　)
A．a点的场强小于b点的场强
B．b点的电势低于c点的电势
C．平行金属板之间的电场，可以看作匀强电场
D．若将一正电荷从电场中的任一点由静止释放，它必将沿电场线运动到负极板
5、如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则(　　)
A．W1>W2，φ1>φ2
B．W1C．W1＝W2，φ1<φ2
D．W1＝W2，φ1>φ2
6、如图所示在某匀强电场中有M、N、P三点，在以它们为顶点的三角形中，∠M＝30°、∠P＝90°，直角边NP的长度为4
cm。电场方向与三角形所在平面平行。已知M、N和P点的电势分别为3
V、15
V和12
V，则电场强度的大小为(　　)
A．150
V/m　　　
B．75
V/m
C．225
V/m
D．75
V/m
7、在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正点电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线分布情况，符合实际情况的是(　　)
A　　　
　B　　
　C　
　D
8、人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h高处，恰处于悬浮状态，现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h高处无初速度释放，则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)(　　)
A．向星球中心方向下落
B．被推向太空
C．仍在那里悬浮
D．无法确定
9、如图所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是(　　)
A.先变大后变小，方向水平向左
B．先变大后变小，方向水平向右
C．先变小后变大，方向水平向左
D．先变小后变大，方向水平向右
10、(双选)如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v?t图象如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是(　　)
甲　　　　　乙
A．EA>EB　
B．EAC．φA>φB
D．φA<φB
11、图为一只极距变化型电容式传感器的部分构件示意图。当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况。下列选项中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(　　)
A　　　　B　　　　　C　
　D
12、喷墨打印机的简化模型如图所示。重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直于匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中(　　)
A．向负极板偏转
B．电势能逐渐增大
C．运动轨迹是抛物线
D．运动轨迹与带电荷量无关
13、如图所示，带电小球A和B放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，质量为m1＝m2＝1
g，所带电荷量q1＝q2＝10－7
C，A带正电，B带负电。沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B一起运动，且保持间距d＝0.1
m不变，求F。(g取10
m/s2)
14、计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是C＝ε，其中ε＝9.0×10－12
F·m－1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50
mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60
mm。只要电容变化达0.25
pF，电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？
人教版2020—2021学年高中物理选修3—1第一章
静电场练习含答案
人教选修3—1第一章
静电场
1、现有丝绸、玻璃、塑料薄膜三种材料，通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引。据此排出三种材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，这个顺序是(　　)
A．丝绸、玻璃、塑料薄膜
B．塑料薄膜、玻璃、丝绸
C．塑料薄膜、丝绸、玻璃
D．丝绸、塑料薄膜、玻璃
C　[丝绸与玻璃棒相互摩擦时，丝绸得到电子带负电，玻璃棒失去电子带正电，故丝绸对电子的束缚能力大于玻璃棒；玻璃棒和塑料薄膜均与丝绸摩擦后，两者靠近时相互吸引，说明塑料薄膜带负电，即塑料薄膜对电子的束缚能力大于丝绸，故对电子的束缚能力由强到弱的排列顺序是塑料薄膜、丝绸、玻璃，此时使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，故选C。]
2、如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为－4Q和＋Q，今引入第三个点电荷C，使三个电荷都处于平衡状态，则C的电荷量和放置的位置是(　　)
A．－Q，在A左侧距A为L处
B．－2Q，在A左侧距A为处
C．－4Q，在B右侧距B为L处
D．＋2Q，在A右侧距A为处
C　[根据电荷规律可知，C应放在B的右侧，且与A电性相同，带负电，由FAB＝FCB，得k＝k
eq
\f(QCQ,r)，由FAC＝FBC，得k＝k
eq
\f(QQC,r)，解得rBC＝L，QC＝4Q。]
3、(双选)图(a)中AB是一个点电荷电场中的一条电场线，图(b)则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力的值之间的函数关系图线，则下列情况可能的是(　　)
(a)　　　　(b)
A．场源是正电荷，位于A点
B．场源是正电荷，位于B点
C．场源是负电荷，位于A点
D．场源是负电荷，位于B点
AC　[解题的关键是弄清图象的物理意义。根据电场强度的定义式E＝可知，F?q图象的斜率大小的物理意义就是电场强度E的大小，则Ea>Eb。再由点电荷的场强公式E＝k可知，E∝，可得ra4、带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图所示的曲线(电场的方向未画出)。在图中，若上极板带正电，虚线MN是穿过两板正中央的一条直线，则关于这个电场，以下说法正确的是(　　)
A．a点的场强小于b点的场强
B．b点的电势低于c点的电势
C．平行金属板之间的电场，可以看作匀强电场
D．若将一正电荷从电场中的任一点由静止释放，它必将沿电场线运动到负极板
B　[由电场线疏密可知，a点场强大于b点场强，选项A错误；由于φb＝φd，而φc>φd，所以φc>φb，选项B正确；由于电场线不是平行等间距直线，所以平行金属板间电场不能看作匀强电场，选项C错误；由于有的电场线不是直线，所以电荷不一定沿电场线运动，选项D错误。]
5、如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则(　　)
A．W1>W2，φ1>φ2
B．W1C．W1＝W2，φ1<φ2
D．W1＝W2，φ1>φ2
D　[由W＝Uq可知，W1＝W2；由Wcd＝Ucd·q，Wcd>0，q>0，可知Ucd>0，故φ1>φ2>φ3，D正确。]
6、如图所示在某匀强电场中有M、N、P三点，在以它们为顶点的三角形中，∠M＝30°、∠P＝90°，直角边NP的长度为4
cm。电场方向与三角形所在平面平行。已知M、N和P点的电势分别为3
V、15
V和12
V，则电场强度的大小为(　　)
A．150
V/m　　　
B．75
V/m
C．225
V/m
D．75
V/m
A　[
过P点作斜边MN的垂线交MN于O点，由几何知识可知N、O间的距离NO＝2
cm，M、O间的距离MO＝6
cm，由匀强电场的特点和几何关系得O点的电势为φO＝12
V，即O、P两点在同一等势面上，电场强度E＝＝150
V/m，即选项A正确，选项B、C、D错误。]
7、在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正点电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线分布情况，符合实际情况的是(　　)
A　　　
　B　　
　C　
　D
D　[球壳处于正点电荷的电场中，达到静电平衡，球壳为等势体，电场线不会穿过球壳，但球壳内、外表面均有感应电荷，故内、外部均有电场线，D正确。]
8、人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h高处，恰处于悬浮状态，现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h高处无初速度释放，则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)(　　)
A．向星球中心方向下落
B．被推向太空
C．仍在那里悬浮
D．无法确定
C　[在星球表面h高度处，粉尘处于悬浮状态，说明粉尘所受库仑力和万有引力平衡，k＝G，得kq1q2＝Gm1m2；当离星球表面2h高度时，所受合力F＝k－G。结合上式可知，F＝0，即受力仍平衡。由于库仑力和万有引力都遵从二次方反比规律，因此该粉尘无论距星球表面多高，都处于悬浮状态。]
9、如图所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是(　　)
A.先变大后变小，方向水平向左
B．先变大后变小，方向水平向右
C．先变小后变大，方向水平向左
D．先变小后变大，方向水平向右
B　[
由电场的叠加原理，等量异种点电荷在其连线的中垂线上的电场强度在O点最大。离O点越远场强越小，但各点的场强方向是相同的，都是水平向右(如图所示)。电子沿中垂线匀速运动时，所受合力为零，电子受到的电场力方向与场强的方向相反，即水平向左，大小先变大后变小，因此另一个力先变大后变小，方向水平向右。]
10、(双选)如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v?t图象如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是(　　)
甲　　　　　乙
A．EA>EB　
B．EAC．φA>φB
D．φA<φB
AC　[由v?t图象可知：电子做的是加速度越来越小的变减速运动，电子受到的电场力就是其所受的合外力，即电场力越来越小，由F＝Eq可知，电场强度越来越小，即EA>EB，A选项正确；由于电子带负电，其所受的电场力方向与场强方向相反，则电场强度的方向应为由A指向B，由沿电场线方向电势越来越低，可得φA>φB，C选项正确。]
11、图为一只极距变化型电容式传感器的部分构件示意图。当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况。下列选项中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(　　)
A　　　　B　　　　　C　
　D
A　[由平行板电容器电容的决定式C＝可知，电容C与两极板之间距离d成反比，在第一象限反比例函数图象是双曲线的一支，选项A正确。]
12、喷墨打印机的简化模型如图所示。重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直于匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中(　　)
A．向负极板偏转
B．电势能逐渐增大
C．运动轨迹是抛物线
D．运动轨迹与带电荷量无关
C　[由于微滴带负电，其所受电场力指向正极板，故微滴在电场中向正极板偏转，A项错误。微滴在电场中所受电场力做正功，电势能减小，B项错误。由于极板间电场是匀强电场，电场力不变，故微滴在电场中做匀变速曲线运动，并且轨迹为抛物线，C项正确。微粒所带电荷量影响电场力及其加速度大小，运动轨迹与加速度大小有关，故D项错误。]
13、如图所示，带电小球A和B放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，质量为m1＝m2＝1
g，所带电荷量q1＝q2＝10－7
C，A带正电，B带负电。沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B一起运动，且保持间距d＝0.1
m不变，求F。(g取10
m/s2)
[解析]　两球相互吸引的库仑力：F库＝＝9×10－3
N，A球和B球的加速度相同，隔离B球，由牛顿第二定律有
F库－m2g
sin
30°＝m2a
①
把A球和B球看成整体，A、B间的库仑力为系统内力，由牛顿第二定律有
F－(m1＋m2)g
sin
30°＝(m1＋m2)a
②
代入数据，由①式得a＝4
m/s2，
由②式得F＝1.8×10－2
N。
[答案]　1.8×10－2
N
14、计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是C＝ε，其中ε＝9.0×10－12
F·m－1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50
mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60
mm。只要电容变化达0.25
pF，电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？
[解析]　由题中给出的电容计算公式C＝ε及相关数据，解得键未按下时的电容C1＝0.75
pF，
由＝得，＝，又C2＝1.00
pF，解得Δd＝0.15
mm。
[答案]　0.15
mm