高中物理人教版2020--2021选修3—1第一章 静电场练习附答案

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名称 高中物理人教版2020--2021选修3—1第一章 静电场练习附答案
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版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2020-09-14 15:02:01

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高中物理人教版2020--2021选修3—1第一章
静电场练习附答案
人教选修3—1第一章
静电场
1、有甲、乙、丙三个小球,将它们两两相互靠近,它们都相互吸引,如图所示。那么,下面的说法中正确的是(  )
A.三个小球都带电
B.只有一个小球带电
C.有两个小球带同种电荷
D.有两个小球带异种电荷
2、如图所示,足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点,A和C围绕B做匀速圆周运动,B恰能保持静止,其中A、C和B的距离分别是L1和L2,不计三质点间的万有引力,则A和C的比荷(电荷量与质量之比)之比应是(  )
A.     
B.
C.
D.
3、两个所带电荷量分别为q1(q1>0)和q2的点电荷放在x轴上,相距为l,两电荷连线上电场强度E与x的关系图象如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.q2>0且q1=q2
B.q2<0且q1=|q2|
C.q2>0且q1>q2
D.q2<0且q1<|q2|
4、如图所示,在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷。将质量为m、带电荷量为q的小球从管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,重力加速度为g,则放于圆心处的电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为(  )
A.      
B.
C.
D.不能确定
5、在如图所示的负点电荷产生的电场中,一检验电荷从A点分别移到B、C、D、E(在以场源电荷为圆心的圆周上),则下列情况正确的是(  )
A.从A到B电场力做功最多
B.从A到E电场力做功最多
C.电场力做功一样多
D.A点比D点电势高
6、(双选)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中点。a、b电势分别为φa=5
V,φb=3
V,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.a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb
C.一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少
D.一正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向c
7、带负电的空心金属球壳置于绝缘支架上,将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置,A球用绝缘轻绳竖直悬挂,B球接地,C球用导线与球壳内部相连,D球与球壳内部接触。设大地及无穷远处电势为零,当达到静电平衡时,下列说法正确的是(  )
A.由于静电感应,A球带正电
B.B球接地带负电,但电势为零
C.C球不带电,但电势与球壳电势相等
D.D球不带电,但电势小于零
8、如图所示,将平行板电容器接在电源两极间,电容器两极板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两极板缓慢地错开一些,其他条件不变,则(  )
A.电容器带电荷量不变
B.电源中将有电流从正极流出
C.尘埃仍静止
D.电流计中将有电流通过,电流方向由b→a
9、如图所示,a、b两个带正电的粒子以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场,a粒子打在B板的a′点,b粒子打在B板的b′点,若不计重力,则(  )
A.a的电荷量一定大于b的电荷量
B.b的质量一定大于a的质量
C.a的比荷一定大于b的比荷
D.b的比荷一定大于a的比荷
10、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:三角形边长为1
cm,B、C电荷量为qB=qC=1×10-6
C,A电荷量为qA=-2×10-6
C,A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小和方向为(  )
A.180
N,沿AB方向
B.180
N,沿AC方向
C.180
N,沿∠BAC的角平分线
D.180
N,沿∠BAC的角平分线
11、如图所示,单匝正方形闭合线框abcd由粗细均匀的绝缘棒制成,每边长为A,P是线框的中心,线框上均匀地分布着正电荷。现在线框下侧中点M处取下足够短的带电荷量为Q的一小段,将其沿PM连线向下移动的距离到N处,若线框的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变,则此时P点的电场强度大小为(  )
A.k
B.k
C.k
D.k
12、如图所示的电场中有A、B两点,下列判断正确的是(  )
A.电势φA>φB,电场强度EA>EB
B.电势φA<φB,电场强度EAC.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点,电场力做负功,电势能增大
D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点,电荷具有的电势能EpA13、如图所示,匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形,把电荷量q=-2×10-10
C的点电荷由A点移到B点,静电力做功4.8×10-8
J,再由B点移到C点,电荷克服静电力做功4.8×10-8
J,取B点的电势为零,求A、C两点的电势。
14、电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力。
(1)当两金属板间的电势差为U时,使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动,该油滴所带电荷量q为多少?
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差为U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q。
高中物理人教版2020--2021选修3—1第一章
静电场练习附答案
人教选修3—1第一章
静电场
1、有甲、乙、丙三个小球,将它们两两相互靠近,它们都相互吸引,如图所示。那么,下面的说法中正确的是(  )
A.三个小球都带电
B.只有一个小球带电
C.有两个小球带同种电荷
D.有两个小球带异种电荷
D [由于甲和乙、甲和丙、乙和丙两两相互吸引,不可能有两个小球带有同种电荷,也不可能三个小球都带电,A、C错。若只有一个小球带电,也不可能两两相互吸引,B错。若有两个小球带异种电荷,另外一个小球不带电,可以产生两两吸引的现象,D对。]
2、如图所示,足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点,A和C围绕B做匀速圆周运动,B恰能保持静止,其中A、C和B的距离分别是L1和L2,不计三质点间的万有引力,则A和C的比荷(电荷量与质量之比)之比应是(  )
A.     
B.
C.
D.
C [根据B恰能保持静止可得:
eq
\f(kqAqB,L)=
eq
\f(kqCqB,L)
A做匀速圆周运动:k
eq
\f(qAqB,L)-k=mAω2L1
C做匀速圆周运动:k
eq
\f(qBqC,L)-k=mCω2L2
联立可得:=,选项C正确。]
3、两个所带电荷量分别为q1(q1>0)和q2的点电荷放在x轴上,相距为l,两电荷连线上电场强度E与x的关系图象如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.q2>0且q1=q2
B.q2<0且q1=|q2|
C.q2>0且q1>q2
D.q2<0且q1<|q2|
A [由图象知,在两电荷连线上关于中点对称的两点处,电场强度大小相等、方向相反,由此可知两电荷为等量同种电荷,选项A正确。]
4、如图所示,在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷。将质量为m、带电荷量为q的小球从管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,重力加速度为g,则放于圆心处的电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为(  )
A.      
B.
C.
D.不能确定
C [带电小球从A点到B点的过程中,库仑力方向始终和速度方向垂直,故只有重力对小球做功,小球机械能守恒,则mgR=mv,在B处小球受重力和库仑力,二者合力提供向心力,得qE-mg=
eq
\f(mv,R),解得E=,根据点电荷场强特点知,AB弧中点处场强也为,C正确。]
5、在如图所示的负点电荷产生的电场中,一检验电荷从A点分别移到B、C、D、E(在以场源电荷为圆心的圆周上),则下列情况正确的是(  )
A.从A到B电场力做功最多
B.从A到E电场力做功最多
C.电场力做功一样多
D.A点比D点电势高
C [B、C、D、E在同一等势面上,所以UAB=UAC=UAD=UAE,由W=qU知做功一样多,A、B错误,C正确;在-Q的电场中,D点比A点离场源电荷远,所以D点的电势比A点高,D错误。]
6、(双选)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中点。a、b电势分别为φa=5
V,φb=3
V,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.a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb
C.一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少
D.一正电荷运动到c点时受到的电场力由a指向c
CD [该电场不一定是匀强电场,无法比较a、b两点的电场强度大小,c点的电势也不一定为4
V,但电场方向由a→b,正电荷在c点所受电场力方向一定由a指向c,正电荷由c运动到b的过程中,电场力做正功,电势能一定减少,故C、D正确,A、B错误。]
7、带负电的空心金属球壳置于绝缘支架上,将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置,A球用绝缘轻绳竖直悬挂,B球接地,C球用导线与球壳内部相连,D球与球壳内部接触。设大地及无穷远处电势为零,当达到静电平衡时,下列说法正确的是(  )
A.由于静电感应,A球带正电
B.B球接地带负电,但电势为零
C.C球不带电,但电势与球壳电势相等
D.D球不带电,但电势小于零
D [由于静电感应,A球的左右两端带上不同的电荷,但整体不带电,故A错误;由于静电感应,B球带正电,但电势和大地的电势相等,为零,故B错误;C球在金属球壳的外部,会带上与球壳相同的电荷,故C错误;D球在球壳的内部,与球壳接触后成为球壳内部的一部分,由于静电感应,球壳所带负电荷会集中于球壳外部,所以D不带电,电势与球壳电势相同,电势小于零,故D正确。]
8、如图所示,将平行板电容器接在电源两极间,电容器两极板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两极板缓慢地错开一些,其他条件不变,则(  )
A.电容器带电荷量不变
B.电源中将有电流从正极流出
C.尘埃仍静止
D.电流计中将有电流通过,电流方向由b→a
C [若将两极板错开一些,则电容器的电容减小,电容器两极板间的电压不变,所以电容器上的带电荷量减少,电容器放电,电流从电容器的正极板流出,流向电源的正极,即电流方向为a→b;因电容器两极板间的距离没有发生变化,所以场强没有发生变化,带电尘埃受到的电场力不变,尘埃仍静止。故选项C正确。]
9、如图所示,a、b两个带正电的粒子以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场,a粒子打在B板的a′点,b粒子打在B板的b′点,若不计重力,则(  )
A.a的电荷量一定大于b的电荷量
B.b的质量一定大于a的质量
C.a的比荷一定大于b的比荷
D.b的比荷一定大于a的比荷
C [粒子在电场中做类平抛运动,有h=··,得x=v0,由v0。]
10、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:三角形边长为1
cm,B、C电荷量为qB=qC=1×10-6
C,A电荷量为qA=-2×10-6
C,A所受B、C两个电荷的静电力的合力F的大小和方向为(  )
A.180
N,沿AB方向
B.180
N,沿AC方向
C.180
N,沿∠BAC的角平分线
D.180
N,沿∠BAC的角平分线
D [qB、qC电荷对qA电荷的库仑力大小相等,故F=F1=F2==
N=180
N
两个静电力夹角为60°,故合力为F′=2F
cos
30°=2×180
N×=180
N
方向沿∠BAC的角平分线
故选D。]
11、如图所示,单匝正方形闭合线框abcd由粗细均匀的绝缘棒制成,每边长为A,P是线框的中心,线框上均匀地分布着正电荷。现在线框下侧中点M处取下足够短的带电荷量为Q的一小段,将其沿PM连线向下移动的距离到N处,若线框的其他部分的带电荷量与电荷分布保持不变,则此时P点的电场强度大小为(  )
A.k
B.k
C.k
D.k
C [没有截取一小段时,根据对称性知,P点的合场强为零,则截取的部分和剩下的其余部分在P点产生的场强等大反向,剩下的其余部分在P点产生的场强大小
E1=k=k,方向向下
当截取的部分移到N点时,在P点产生的场强大小
E2=k,方向向上
则P点的合场强大小E=E1-E2=k-k=k,方向向下,故C正确。]
12、如图所示的电场中有A、B两点,下列判断正确的是(  )
A.电势φA>φB,电场强度EA>EB
B.电势φA<φB,电场强度EAC.将电荷量为q的正电荷从A点移到B点,电场力做负功,电势能增大
D.将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点,电荷具有的电势能EpAD [由图示可知,B处的电场线密,A处的电场线稀疏,因此B点的电场强度大,A点的电场强度小,即EAEpA,故D正确。]
13、如图所示,匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形,把电荷量q=-2×10-10
C的点电荷由A点移到B点,静电力做功4.8×10-8
J,再由B点移到C点,电荷克服静电力做功4.8×10-8
J,取B点的电势为零,求A、C两点的电势。
[解析] 把电荷从A点移到B点
UAB==
V=-240
V
即φA-φB=φA=-240
V。
把电荷从B点移到C点
UBC==
V=240
V,
即φB-φC=-φC=240
V,
所以φC=-240
V。
[答案] -240
V -240
V
14、电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的。油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力。
(1)当两金属板间的电势差为U时,使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动,该油滴所带电荷量q为多少?
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差为U时,观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,求此油滴所带电荷量Q。
[解析] (1)油滴匀速下落过程中受到的静电力和重力平衡,可知油滴带负电荷,且=m1g,解得q=。
(2)油滴加速下落,若油滴带负电荷,电荷量为Q1,油滴受静电力方向向上,设此时的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律得m2g-Q1=m2a1,而d=a1t2,解得Q1=;若油滴带正电荷,电荷量为Q2,油滴受静电力方向向下,设此时的加速度大小为a2,根据牛顿第二定律得m2g+Q2=m2a2,而d=a2t2,解得Q2=。
[答案] (1) (2)或