2020—2021教科版物理选修3—1第1章 静电场含答案

2020—2021教科版物理选修3—1第1章
静电场含答案
教科版选修3—1第一章
静电场
1、如图甲、乙、丙、丁是伏打起电盘起电过程示意图，其起电原理是(　　)
A．摩擦起电
B．感应起电
C．接触起电
D．以上三种方式都不是
2、如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为(　　)
A．l＋
　
B．l－
　
C．l－
　
D．l－
3、如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称．要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个带适当电荷量的正点电荷＋Q，则该点电荷＋Q应放在(　　)
A．A点　　　　　
B．B点
C．C点
D．D点
4、如图所示，一半径为R的光滑圆环竖直放在水平向右、场强为E的匀强电场中，环上a、c是竖直直径的两端，b、d是水平直径的两端，质量为m的带电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动，已知小球自a点由静止释放，沿abc运动到d点时速度恰好为零，则(　　)
A．小球带正电
B．小球所受重力大于带电小球所受的静电力
C．小球在b点时的电势能最大
D．小球在最低点c时圆环对小球的作用力为5mg
5、(双选)如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是(　　)
A．U1不变、U2变大　
B．U1变小、U2变大
C．U1变大、U2变小
D．U1变小、U2变小
6、(双选)如图所示，平行板电容器两极板A、B与电池两极相连，一带正电小球悬挂在电容器内部．闭合开关S，充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ，则(　　)
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变
7、如图所示，用绝缘细线悬挂的两个带电小球(可视为点电荷)处于静止状态，电荷量分别为qA、qB，相距为L.则A对B的库仑力为(　　)
A．FAB＝k，方向由A指向B
B．FAB＝k，方向由A指向B
C．FAB＝k，方向由B指向A
D．FAB＝k，方向由B指向A
8、如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷．已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　　)
A．k
B．k
C．k
D．k
9、如图所示，a、b和c表示电场中的三个等势面，a和c的电势分别为φ和φ，a、b的电势差等于b、c的电势差．一带电粒子从等势面a上某处以速度v释放后，仅受电场力作用而运动，经过等势面c时的速率为2v.则(　　)
A．此过程粒子一定做直线运动
B．此过程粒子一定做曲线运动
C．经过等势面b时速率为v
D．经过等势面b时速率为v
10、如图所示，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电．一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出．不计重力，极板尺寸足够大．若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为(　　)
A．　　B．　　C．　　D．
11、(双选)如图所示，沿水平方向放置的平行金属板a和b，分别与电源的正负极相连．a、b板的中央沿竖直方向各有一个小孔，带正电的液滴从小孔的正上方P点由静止自由落下，先后穿过两个小孔后速度为v1.现使a板不动，保持开关S打开或闭合，b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从P点自由落下，先后穿过两个小孔后速度为v2.下列说法中正确的是(　　)
A．若开关S保持闭合，向下移动b板，则v2＞v1
B．若开关S保持闭合，无论向上或向下移动b板，则v2＝v1
C．若开关S闭合一段时间后再打开，向下移动b板，则v2＞v1
D．若开关S闭合一段时间后再打开，无论向上或向下移动b板，则v2＜v1
12、如图所示，把一个倾角为θ的绝缘斜面固定在匀强电场中，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．
13、如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连．开始时，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出．当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了．过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘．请思考这是什么原因．
2020—2021教科版物理选修3—1第1章
静电场含答案
教科版选修3—1第一章
静电场
1、如图甲、乙、丙、丁是伏打起电盘起电过程示意图，其起电原理是(　　)
A．摩擦起电
B．感应起电
C．接触起电
D．以上三种方式都不是
B　[导电平板靠近带电绝缘板并接地时，导体与大地相连，使导电平板带上负电荷，故选项B正确．]
2、如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为(　　)
A．l＋
　
B．l－
　
C．l－
　
D．l－
C　[取左侧电荷为研究对象，由平衡状态得k0x＝＋，解得x＝，故弹簧原长为l0＝l－x＝l－，C正确．]
3、如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称．要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个带适当电荷量的正点电荷＋Q，则该点电荷＋Q应放在(　　)
A．A点　　　　　
B．B点
C．C点
D．D点
D　[由电场的叠加原理和对称性可知，＋q、－q在O点的合场强方向应沿OD方向，要使O点的合场强为零，放上的电荷＋Q在O点的场强方向应与＋q、－q在O点的合场强方向相反，所以D正确．]
4、如图所示，一半径为R的光滑圆环竖直放在水平向右、场强为E的匀强电场中，环上a、c是竖直直径的两端，b、d是水平直径的两端，质量为m的带电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动，已知小球自a点由静止释放，沿abc运动到d点时速度恰好为零，则(　　)
A．小球带正电
B．小球所受重力大于带电小球所受的静电力
C．小球在b点时的电势能最大
D．小球在最低点c时圆环对小球的作用力为5mg
D　[已知小球自a点由静止释放，沿abc运动到d点时速度恰好为零，重力做正功，根据动能定理可知，电场力做负功，故小球带负电，故A错误；根据动能定理，从a到d过程，有mg·R－qE·R＝0，解得qE＝mg，故B错误；根据功能关系，电场力做负功，电势能增加；电场力向左，故运动到d点时克服电场力做的功最多，电势能增加最多，故C错误；从a到c的过程由动能定理可得mg·2R＝mv2，在c点根据牛顿第二定律可得FN－mg＝，联立解得FN＝5mg，故D正确．]
5、(双选)如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是(　　)
A．U1不变、U2变大　
B．U1变小、U2变大
C．U1变大、U2变小
D．U1变小、U2变小
AB　[由动能定理有eU1＝mv，则电子进入偏转电场时的速度为v0＝，电子在偏转电场中做类平抛运动，垂直电场方向l＝v0t，沿电场方向做匀加速直线运动，vy＝at＝，电子偏转角的正切tan
θ＝＝＝，则一定能使电子的偏转角θ变大的是U1不变、U2变大或U1变小、U2变大．故选A、B.]
6、(双选)如图所示，平行板电容器两极板A、B与电池两极相连，一带正电小球悬挂在电容器内部．闭合开关S，充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ，则(　　)
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变
AD　[保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变，带正电的A板向B板靠近，极板间距离减小，电场强度E增大，小球所受的电场力变大，θ增大，故A正确，B错误；断开开关S，电容器所带的电量不变，C＝，E＝＝＝，知d变化，E不变，电场力不变，θ不变，故C错误，D正确．]
7、如图所示，用绝缘细线悬挂的两个带电小球(可视为点电荷)处于静止状态，电荷量分别为qA、qB，相距为L.则A对B的库仑力为(　　)
A．FAB＝k，方向由A指向B
B．FAB＝k，方向由A指向B
C．FAB＝k，方向由B指向A
D．FAB＝k，方向由B指向A
C　[由于两小球相互吸引，所以A对B的库仑力方向由B指向A，根据库仑定律可得FAB＝k，故选项C正确．]
8、如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷．已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　　)
A．k
B．k
C．k
D．k
B　[根据题述b点处的场强为零，可知a点处电荷量为q的固定点电荷在b点产生的电场的场强与圆盘在b点产生的电场的场强大小相等、方向相反，即圆盘在b点产生的电场的场强大小EQ＝k，根据对称性和电场叠加原理，d点处的场强大小E＝k＋EQ＝k，选项B正确．]
9、如图所示，a、b和c表示电场中的三个等势面，a和c的电势分别为φ和φ，a、b的电势差等于b、c的电势差．一带电粒子从等势面a上某处以速度v释放后，仅受电场力作用而运动，经过等势面c时的速率为2v.则(　　)
A．此过程粒子一定做直线运动
B．此过程粒子一定做曲线运动
C．经过等势面b时速率为v
D．经过等势面b时速率为v
C　[电场方向垂直等势面向外，粒子初速度方向未知，故无法判断粒子是直线运动还是曲线运动，故A、B错误；由动能定理知从a到c：qUac＝m(4v2－v2)＝1.5mv2＝0.8qφ，设粒子在等势面b时的速率为vb，则qUab＝m(v－v2)，Uab＝＝0.4φ，联立可得vb＝v，故C正确，D错误．]
10、如图所示，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电．一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出．不计重力，极板尺寸足够大．若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为(　　)
A．　　B．　　C．　　D．
B　[对粒子进行受力分析如图所示，可知粒子的运动方向与所受的合力不在同一条直线上，粒子做曲线运动，若粒子恰能到达上极板时，其速度与极板平行，电场强度有最大值．将粒子的初速度v0分解为垂直于极板的vy和平行于极板的vx两个分量，当vy＝0时，粒子恰能到达上极板，速度与极板平行，根据－v＝－2d，由于vy＝v0cos
45°，Ek0＝mv，联立整理得到E＝，故选项B正确．]
11、(双选)如图所示，沿水平方向放置的平行金属板a和b，分别与电源的正负极相连．a、b板的中央沿竖直方向各有一个小孔，带正电的液滴从小孔的正上方P点由静止自由落下，先后穿过两个小孔后速度为v1.现使a板不动，保持开关S打开或闭合，b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从P点自由落下，先后穿过两个小孔后速度为v2.下列说法中正确的是(　　)
A．若开关S保持闭合，向下移动b板，则v2＞v1
B．若开关S保持闭合，无论向上或向下移动b板，则v2＝v1
C．若开关S闭合一段时间后再打开，向下移动b板，则v2＞v1
D．若开关S闭合一段时间后再打开，无论向上或向下移动b板，则v2＜v1
BC　[若开关S保持闭合，则两极板间的电压恒定不变，所以无论向上或向下移动b板，电场力做功W＝Uq恒定不变，重力做功不变，先后穿过两个小孔后速度不变，即v2＝v1.若开关S闭合一段时间后再打开，两极板上的电荷量不变，向下移动b板，两极板间的距离减小，根据公式C＝可得电容增大，根据公式C＝可得两极板间的电压减小，克服电场力做功W＝Uq减小，重力做功不变，故穿过a板后的速度v2>v1，C正确，D错误．]
12、如图所示，把一个倾角为θ的绝缘斜面固定在匀强电场中，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．
解析：物体受力情况如图所示，将各力沿斜面和垂直斜面两个方向进行正交分解，则沿斜面方向上：
f＋mgsin
θ＝qEcos
θ
①
垂直斜面方向上：
mgcos
θ＋qEsin
θ＝N
②
其中f＝μN
③
由①②③解得：
μ＝.
答案：
13、如图所示，在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连．开始时，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出．当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了．过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘．请思考这是什么原因．
解析：当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，形成强电场．含尘气体经过电场时被电离．尘粒与负离子结合带上负电，在强电场中受电场力作用偏转后被吸附在带正电的管壁上．
答案：见解析