2020—2021物理人教选修3—1第一章 静电场练习含答案

2020—2021物理人教选修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、保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的(　　)
A．6.2×10－19
C　　
B．6.4×10－19
C
C．6.6×10－19
C
D．6.8×10－19
C
2、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
3、如图所示的实验装置为库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。这一实验中用到了下列哪些方法？
①微小量放大法　②极限法　③控制变量法　④逐差法(　　)
A．①②　　　　
B．①③
C．③④
D．②④
4、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点处的电场强度为零，则d点处电场强度的大小为(k为静电力常量)(　　)
A．k
B．k
C．k
D．k
5、(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
6、下列关于电势差的说法中正确的是(　　)
A．两点间的电势差等于将电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功
B．将1
C的电荷从电场中一点移到另一点，如果静电力做了1
J的功，那么这两点间的电势差就是1
V
C．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D．两点间电势差的大小跟放入这两点间的电荷所带的电荷量成反比
7、如图所示，在匀强电场中，三角形Oab所在平面与电场平行，c为Ob上的点，且Oc∶cb＝2∶3。已知一点电荷从O点运动到a点的过程中，电场力做功W1；从O点运动到b点的过程中，电场力做功W2。则此点电荷从a点运动到c点，电场力做功为(　　)
A．
B．
C．
D．
8、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
9、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
10、如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则(　　)
A．平行板电容器的电容将变大
B．静电计指针张角变大
C．带电油滴的电势能将增大
D．若先将上极板与电源正极连接的导线断开，再将下极板向下移动小段距离，则带电油滴所受电场力不变
11、图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是(　　)
(a)
(b)　　　　　　(c)
A　　　B　
　C　　　D
12、如图所示，A为带正电Q的金属板，在金属板右侧用绝缘细线悬挂一质量为m、电荷量为＋q的小球，小球受到水平向右的静电力作用而使细线与竖直方向成θ角，且此时小球在金属板的垂直平分线上距板r处，试求小球所在处的电场强度。(重力加速度为g)
13、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？
2020—2021物理人教选修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、保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版书籍影响我们的学习效率甚至给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的(　　)
A．6.2×10－19
C　　
B．6.4×10－19
C
C．6.6×10－19
C
D．6.8×10－19
C
B　[电荷量必须是元电荷e＝1.60×10－19
C的整数倍，6.4×10－19
C是e的4倍，故看不清的关键数字可能是B项。]
2、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。]
3、如图所示的实验装置为库仑扭秤。细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电荷量q的关系。这一实验中用到了下列哪些方法？
①微小量放大法　②极限法　③控制变量法　④逐差法(　　)
A．①②　　　　
B．①③
C．③④
D．②④
B　[把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角度，并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系，是微小量放大法；保持电荷量不变，改变A和C的距离可得到F和r的关系，保持A和C的距离不变，改变电荷量q可得到F和q的关系，这是控制变量法。故选项B正确。]
4、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点处的电场强度为零，则d点处电场强度的大小为(k为静电力常量)(　　)
A．k
B．k
C．k
D．k
B　[由于在a点放置一点电荷q后，b点电场强度为零，说明点电荷q在b点产生的电场强度与圆盘上Q在b点产生的电场强度大小相等，即EQ＝Eq＝k。根据对称性可知Q在d点产生的电场强度大小EQ′＝k，则Ed＝EQ′＋Eq′＝k＋k＝k，故选项B正确。]
5、(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。]
6、下列关于电势差的说法中正确的是(　　)
A．两点间的电势差等于将电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功
B．将1
C的电荷从电场中一点移到另一点，如果静电力做了1
J的功，那么这两点间的电势差就是1
V
C．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D．两点间电势差的大小跟放入这两点间的电荷所带的电荷量成反比
B　[根据UAB＝知，两点间的电势差在数值上等于在两点间移动单位正电荷时静电力所做的功，故选项A错误，选项B正确；与移动的电荷所带的电荷量及放不放电荷无关，故选项D错误；静电力做的功WAB＝qUAB，即静电力做的功除与两点间的电势差有关外，还与移动的电荷所带的电荷量有关，所以选项C错误。]
7、如图所示，在匀强电场中，三角形Oab所在平面与电场平行，c为Ob上的点，且Oc∶cb＝2∶3。已知一点电荷从O点运动到a点的过程中，电场力做功W1；从O点运动到b点的过程中，电场力做功W2。则此点电荷从a点运动到c点，电场力做功为(　　)
A．
B．
C．
D．
C　[根据电场力做功的公式可知W1＝qUOa＝qφO－qφa，W2＝qU
Ob＝qφO－qφb。根据匀强电场场强与电势差的关系可知UOc∶Ucb＝2∶3，即∶＝2∶3，解得φc＝，则此点电荷从a点运动到c点的过程中，电场力做功W＝qUac＝qφa－qφc＝qφa－q＝q＝q＝。
由上计算可知此点电荷从a点运动到c点，电场力做功为，A、B、D错误，C正确。]
8、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。]
9、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。]
10、如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则(　　)
A．平行板电容器的电容将变大
B．静电计指针张角变大
C．带电油滴的电势能将增大
D．若先将上极板与电源正极连接的导线断开，再将下极板向下移动小段距离，则带电油滴所受电场力不变
D　[根据C＝，d增大，则电容减小，故A错误。静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误。电势差不变，d增大，则电场强度减小，P点与上极板间的电势差U＝Ed′，间距不变，场强变小，所以电势差变小，且上极板与电源正极相连，所以P点电势变高，电势能Ep＝－φq变小，故C错误。电容器与电源断开，则电荷量不变，d改变，根据E＝＝＝知电场强度不变，则油滴所受电场力不变，故D正确。]
11、图(a)为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是(　　)
(a)
(b)　　　　　　(c)
A　　　B　
　C　　　D
B　[在示波管中，若fY＝fX，呈现一个完整波形；若fY＝2fX，则呈现两个波形，即呈现波形的个数n＝。本题中，在t＝0时刻UX负值最大，所以在x方向上向负半轴偏转的电子离原点最远，而UY＝0，在y轴没有偏转，A、C错误。由UY的变化知，以后的粒子向y轴正方向偏转，所以B正确，D错误。]
12、如图所示，A为带正电Q的金属板，在金属板右侧用绝缘细线悬挂一质量为m、电荷量为＋q的小球，小球受到水平向右的静电力作用而使细线与竖直方向成θ角，且此时小球在金属板的垂直平分线上距板r处，试求小球所在处的电场强度。(重力加速度为g)
[解析]　分析小球的受力情况，如图所示，由平衡条件可得小球受到A板的库仑力F＝mg
tan
θ
小球所在处的电场强度E＝＝
因为小球带正电，所以电场强度的方向为水平向右。
[答案]　，方向水平向右
13、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