2020—2021高中物理粤教版选修3—1第一章 电场含答案

2020—2021高中物理粤教版选修3—1第一章
电场含答案
粤教版选修3—1第一章
电场
1、(双选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验的结果如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子
B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量都不同的电荷
C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等
D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电荷种类可能不同
2、如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5
cm，bc＝3
cm，ca＝4
cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线．设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则(　　)
A．a、b的电荷同号，k＝
B．a、b的电荷异号，k＝
C．a、b的电荷同号，k＝
D．a、b的电荷异号，k＝
3、(双选)A、B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)，如图所示．图中C点为两点电荷连线的中点，MN为两点电荷连线的中垂线，D为中垂线上的一点，电场线的分布关于MN左右对称．则下列说法中正确的是(　　)
A．这两点电荷一定是同种电荷
B．这两点电荷一定是异种电荷
C．D、C两点电场强度相等
D．C点的电场强度比D点的电场强度大
4、在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业．为了保障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服(如图甲).图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A电线的电势．虚线表示电工周围某一截面上的等势线，c、d、e、f是等势线上的四个点．以下说法中正确的是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．在c、d、e、f四点中，c点的电场最强
B．在c、d、e、f四点中，f点的电势最高
C．若将某电子由c移到f，其电势能将增大
D．将某电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动
5、(双选)如图所示，虚线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则(　　)
A．A、B两点的场强方向与x轴同向
B．A、B两点的场强方向与x轴反向
C．A点的场强EA大于B点的场强EB
D．A点的场强EA小于B点的场强EB
6、真空中的某装置如图所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电量之比为1∶1∶2，重力不计).下列说法中正确的是(　　)
A．三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1
B．三种粒子射出偏转电场时的速度相同
C．在荧光屏上将只出现1个亮点
D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2
7、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，下列关于各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是(　　)
8、(双选)如图所示，MON是固定的光滑绝缘直角杆，MO沿水平方向，NO沿竖直方向，A、B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球，用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上，使两球均处于静止状态．现将A球向竖直杆方向缓慢拉动一小段距离后，A、B两小球可以重新平衡．则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较，下列说法正确的是(　　)
A．A、B两小球间的库仑力变大
B．A、B两小球间的库仑力变小
C．A球对MO杆的压力变大
D．A球对MO杆的压力不变
9、一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的(　　)
10、如图中虚线所示，为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0，一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过A、B点时的动能分别为26
eV和5
eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8
eV时，它的动能应为(　　)
A．8
eV
B．13
eV
C．20
eV
D．34
eV
11、如图所示，匀强电场方向平行于xOy平面，在xOy平面内有一个半径为R＝5
m的圆，圆上有一个电荷量为q＝＋1×10－8
C的试探电荷P，半径OP与x轴正方向的夹角为θ，P沿圆周移动时，其电势能Ep＝2.5×10－5sin
θ(J)，则(　　)
A．x轴位于零势面上
B．电场强度大小为500
V/m，方向沿y轴正方向
C．y轴位于零势面上
D．电场强度大小为500
V/m，方向沿x轴正方向
12、多少个电子的电荷量等于－3.2×10－5C？干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－4.8×10－5C的电荷．此人身上有多少个剩余电子？他的质量因聚集电子而增加了多少？(电子质量me＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝－1.6×10－19C)
13、一群速率不同的一价离子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，离子的初动能为Ek，A、B两极板间电压为U，间距为d，C为竖直放置并与A、B间隙正对的金属挡板，屏MN足够大．若A、B极板长为L，C到极板右端的距离也为L，C的长为d.不考虑离子所受重力，元电荷为e.
(1)写出离子射出A、B极板时的偏转距离y的表达式；
(2)问初动能范围是多少的离子才能打到屏MN上？
2020—2021高中物理粤教版选修3—1第一章
电场含答案
粤教版选修3—1第一章
电场
1、(双选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦实验的结果如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子
B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量都不同的电荷
C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等
D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电荷种类可能不同
CD　[两物体摩擦时得失电子取决于原子核对电子的束缚能力的大小，选项A错误；摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电的种类一定不同，数量相等，选项B错误，C正确；由题中例子不难看出同一物体与不同种类物体摩擦，带电种类可能不同，选项D正确．]
2、如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab＝5
cm，bc＝3
cm，ca＝4
cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线．设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则(　　)
A．a、b的电荷同号，k＝
B．a、b的电荷异号，k＝
C．a、b的电荷同号，k＝
D．a、b的电荷异号，k＝
D　[如果a、b带同种电荷，则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力，此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零，因此a、b不可能带同种电荷，A、C错误；若a、b带异种电荷，假设a对c的作用力为斥力，则b对c的作用力一定为引力，受力分析如图所示，由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线，则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零，由几何关系可知∠a＝37°、∠b＝53°，则Fa
sin
37°＝Fb
cos
37°，解得＝，又由库仑定律及以上各式代入数据可解得＝，B错误，D正确．]
3、(双选)A、B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)，如图所示．图中C点为两点电荷连线的中点，MN为两点电荷连线的中垂线，D为中垂线上的一点，电场线的分布关于MN左右对称．则下列说法中正确的是(　　)
A．这两点电荷一定是同种电荷
B．这两点电荷一定是异种电荷
C．D、C两点电场强度相等
D．C点的电场强度比D点的电场强度大
BD　[由题图可知，电场线关于中垂线对称，两点电荷一定是等量异种电荷，A错误，B正确；中垂线上，C点场强最大，离C点越远，场强越小，C错误，D正确．]
4、在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常要在高压线上带电作业．为了保障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服(如图甲).图乙中电工站在高压直流输电线的A供电线上作业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电势高于A电线的电势．虚线表示电工周围某一截面上的等势线，c、d、e、f是等势线上的四个点．以下说法中正确的是(　　)
甲　　　　　　　　乙
A．在c、d、e、f四点中，c点的电场最强
B．在c、d、e、f四点中，f点的电势最高
C．若将某电子由c移到f，其电势能将增大
D．将某电子在d点由静止释放，它会向e点所在等势面运动
C　[依据等差等势线的疏密可知，在c、d、e、f四点中，f点的电场最强，故A错误；沿着电场线方向，电势是降低的，因B供电线的电势高于A电线的电势，则在c、d、e、f四点中，c点的电势最高，故B错误；若将某电子由c移到f，即从高电势到低电势，其电势能将增大，故C正确；将某电子在d点由静止释放，在电场力作用下，它会向c点所在等势面运动，故D错误．]
5、(双选)如图所示，虚线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则(　　)
A．A、B两点的场强方向与x轴同向
B．A、B两点的场强方向与x轴反向
C．A点的场强EA大于B点的场强EB
D．A点的场强EA小于B点的场强EB
AD　[由电场线与等势面的关系可知，电场线一定与等势面垂直，由电势较高的等势面指向电势较低的等势面，作出相应的电场线的分布，如图所示．则可知A，B两点的场强方向与x轴同向．由电场线的疏密可知，A点的场强EA小于B点的场强EB.故正确答案为A、D.]
6、真空中的某装置如图所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电量之比为1∶1∶2，重力不计).下列说法中正确的是(　　)
A．三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1
B．三种粒子射出偏转电场时的速度相同
C．在荧光屏上将只出现1个亮点
D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2
C　[由U1q＝mv，得v1∶v2∶v3＝∶1∶1，再由t＝可得t1∶t2∶t3＝1∶∶，A错误；由y＝eq
\f(U0ql2,2dmv)＝可知，三种粒子从偏转电场同一点射出，且速度方向相同，故一定打在屏上的同一点，C正确；由mv2＝U1q＋qy可得v＝，因不同，故三种粒子射出偏转电场的速度不相同，B错误；由偏转电场对三种粒子做的功为W电＝qy可知，W电1∶W电2∶W电3＝1∶1∶2，D错误．]
7、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，下列关于各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是(　　)
C　[电容器的电容C＝，两板间距随负极板向右平移而逐渐减小，电容C与d成反比，A错误；电容器与电源断开后，电荷量不变，根据E＝，U＝，C＝，可知E＝保持不变，B错误；负极板接地，电势为零，P点的电势φ等于P点到负极板的电势差，即φ＝El，E不变，l减小，φ线性减小，C正确；由Ep＝qφ可知，Ep随φ的变化而变化，即Ep随l的变化而变化，D错误．]
8、(双选)如图所示，MON是固定的光滑绝缘直角杆，MO沿水平方向，NO沿竖直方向，A、B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球，用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上，使两球均处于静止状态．现将A球向竖直杆方向缓慢拉动一小段距离后，A、B两小球可以重新平衡．则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较，下列说法正确的是(　　)
A．A、B两小球间的库仑力变大
B．A、B两小球间的库仑力变小
C．A球对MO杆的压力变大
D．A球对MO杆的压力不变
BD　[对B球受力分析，受重力Mg、静电力F1、杆对其向左的支持力N2，如图：
根据平衡条件有，x方向：F1sin
θ＝N2，y方向：F1cos
θ＝Mg.由上述得到F1＝.由于新位置两球连线与竖直方向夹角θ变小，sin
θ变小，cos
θ变大，由上式知，静电力F1变小，故B正确，A错误；对A、B整体分析，水平杆对A球的支持力等于两个球的重力之和，则大小不变，
A球对MO杆的压力不变，故C错误，D正确．故选B、D.]
9、一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图象如图所示．则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的(　　)
C　[由v-t图知，负电荷的加速度越来越大，可知A→B电场线越来越密，负电荷仅在电场力作用下由静止释放一定逆着电场线运动，所以只有C正确．]
10、如图中虚线所示，为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0，一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过A、B点时的动能分别为26
eV和5
eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8
eV时，它的动能应为(　　)
A．8
eV
B．13
eV
C．20
eV
D．34
eV
C　[由于正电荷由A到B动能减少了21
eV，而电场中机械能和电势能总和不变，故在等势面3时动能应为12
eV，总能量E＝12
eV＋0
eV＝12
eV，当在某一位置，电势能Ep＝－8
eV时，动能Ek＝12
eV－(－8)eV＝20
eV，故选项C正确．]
11、如图所示，匀强电场方向平行于xOy平面，在xOy平面内有一个半径为R＝5
m的圆，圆上有一个电荷量为q＝＋1×10－8
C的试探电荷P，半径OP与x轴正方向的夹角为θ，P沿圆周移动时，其电势能Ep＝2.5×10－5sin
θ(J)，则(　　)
A．x轴位于零势面上
B．电场强度大小为500
V/m，方向沿y轴正方向
C．y轴位于零势面上
D．电场强度大小为500
V/m，方向沿x轴正方向
A　[由Ep＝2.5×10－5sin
θ(J)知，x轴上的势能为零，是零势面，电场线与y轴平行，A正确，C错误；当θ＝90°时，Ep＝2.5×10－5
J，由Ep＝EqR解得E＝500
V/m，此时电势能大于零，故电场强度的方向沿y轴负方向，B、D错误．]
12、多少个电子的电荷量等于－3.2×10－5C？干燥的天气一个人脱了鞋在地毯上走，身上聚集了－4.8×10－5C的电荷．此人身上有多少个剩余电子？他的质量因聚集电子而增加了多少？(电子质量me＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝－1.6×10－19C)
[解析]　－3.2×10－5C的电荷量含有的电子数为n＝＝＝2.0×1014(个)，－4.8×10－5C的电荷量含有的电子数为n′＝＝＝3.0×1014(个)，增加的质量为M＝n′me＝3.0×1014×9.1×10－31kg＝2.73×10－16kg.
[答案]　2.0×1014个　3.0×1014个　2.73×10－16kg
13、一群速率不同的一价离子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场，离子的初动能为Ek，A、B两极板间电压为U，间距为d，C为竖直放置并与A、B间隙正对的金属挡板，屏MN足够大．若A、B极板长为L，C到极板右端的距离也为L，C的长为d.不考虑离子所受重力，元电荷为e.
(1)写出离子射出A、B极板时的偏转距离y的表达式；
(2)问初动能范围是多少的离子才能打到屏MN上？
[解析]　(1)设离子的质量为m，初速度为v0，则离子在偏转电场中的加速度a＝
离子射出电场的时间t＝
射出电场时的偏转距离y＝at2
解得y＝eq
\f(eUL2,2dmv)
而Ek＝mv，则y＝.
(2)离子射出电场时的竖直分速度vy＝at
射出电场时的偏转角的正切值tan
φ＝
故tan
φ＝eq
\f(eUL,mvd)
离子射出电场后做匀速直线运动
要使离子打在屏MN上，需满足y<
且L
tan
φ＋y>，所以[答案]　(1)y＝　(2)