2020--2021粤教版物理选选修3—1第1章 电场含答案

2020--2021粤教版物理选选修3—1第1章
电场含答案
粤教版选修3—1第一章
电场
一、选择题
1、(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5
cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是(　　)
A．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和
B．摩擦使笔套带电
C．笔套靠近圆环时，圆环上、下部分感应出异号电荷
D．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力
2、两个完全相同的金属小球A、B(均可视为点电荷)带有相等的电荷量，相隔一定距离，两小球之间相互吸引力的大小是F.现让第三个不带电的相同金属小球先后与A、B两小球接触后移开．这时，A、B两小球之间的相互作用力的大小是(　　)
A．
B．
C．
D．
3、如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况．设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，则A、B两点(　　)
A．EA＝EB，电场方向相同
B．EAC．EA>EB，电场方向不同
D．EA4、如图所示，真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，与ab连线成53°角，b点的场强大小为Eb，与ab连线成37°角．关于a、b两点Ea、Eb及φa、φb的关系，正确的是(　　)
A．25Ea＝9Eb，φa>φb　
B．16Ea＝9Eb，φa<φb
C．9Ea＝25Eb，φa>φb
D．9Ea＝16Eb，φa<φb
5、如图所示，在匀强电场中，过O点作线段OA＝OB＝OC＝OD＝10
cm，已知O、A、B、C、D各点电势分别为0、7
V、8
V、7
V、5
V，则匀强电场的大小和方向最接近于(　　)
A．70
V/m，沿OA方向
B．70
V/m，沿OC方向
C．80
V/m，沿OB方向
D．80
V/m，沿BO方向
6、(双选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的(　　)
A．极板X应带正电
B．极板X′应带正电
C．极板Y应带正电
D．极板Y′应带正电
7、如图所示是一只利用电容器的电容(C)测量角度(θ)的电容式传感器的示意图．当动片和定片之间的角度(θ)发生变化时，电容(C)便发生变化，于是通过电容(C)的变化情况就可以知道角度(θ)的变化情况．下图所示的图象中，最能正确反映角度(θ)与电容(C)之间关系的是(　　)
A　　　　　　B　　　　　C　　　　D
8、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A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是(　　)
A．C带正电，且QCB．C带正电，且QC>QB
C．C带负电，且QCD．C带负电，且QC>QB
9、如图所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30°角．关于Ea、Eb的关系，以下结论正确的是(　　)
A．Ea＝Eb
　　　　　　
B．Ea＝Eb
C．Ea＝Eb
D．Ea＝3Eb
10、一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9
C，在静电场中由a点移动到b点．在这个过程中，除静电力外，其他外力做的功为6.0×10－5
J，质点的动能增加了8.0×10－5
J，则a、b两点间的电势差Uab为(　　)
A．1×104
V
B．－1×104
V
C．4×104
V
D．－7×104
V
11、a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势分别为φa＝10
V，φb＝2
V，φc＝6
V，a、b、c三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　D
12、　(双选)如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空．A为发射电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v.下面的说法中正确的是(　　)
A.
如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度仍为v
B．如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度变为v/2
C．如果A、K间距离不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v
D．如果A、K间距离不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v/2
13、基于人的指纹具有唯一性和终身不变性的特点，科学家们发明了指纹识别技术．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示．指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同．此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图象数据．根据以上信息，下列说法中正确的是(　　)
A．在峪处形成的小电容器电容较大
B．在峪处形成的小电容器放电较慢
C．在嵴处形成的小电容器充电后带电量较大
D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响
二、非选择题
14、正误判断
(1)电场是人们为了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的．
(
)
(2)根据E＝k，点电荷电场强度与场源电荷Q成正比，与距离r的平方成反比．
(
)
(3)根据点电荷电场线分布，可以确定以点电荷为圆心的圆上各点电场强度相同．
(
)
(4)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．
(
)
15、一束电子流经U1＝5
000
V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，两极板间电压U2＝400
V，两极板间距d＝2.0
cm，板长L1＝5.0
cm.
(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y；
(2)若平行板的右边缘与屏的距离L2＝5
cm，求电子打在屏上的位置与中心O的距离Y(O点位于平行板水平中线的延长线上)；
(3)若另一个质量为m(不计重力)的二价负离子经同一电压U1加速，再经同一偏转电场，射出偏转电场的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′各是多大？
2020--2021粤教版物理选选修3—1第1章
电场含答案
粤教版选修3—1第一章
电场
一、选择题
1、(多选)用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5
cm时圆环被吸引到笔套上，如图所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是(　　)
A．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和
B．摩擦使笔套带电
C．笔套靠近圆环时，圆环上、下部分感应出异号电荷
D．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力
BCD　[笔套在头发上摩擦后带负电，相当于毛皮摩擦橡胶棒．当笔套靠近圆环时，在圆环上、下部分分别感应出异种电荷．笔套中的电荷对感应电荷分别具有引力和斥力的作用，由于引力大于斥力，故笔套对圆环的静电力的合力表现为引力．当引力大于重力时，圆环被吸引到笔套上，B、C、D正确．笔套原来带负电，圆环不带电，两物体接触中和后都带负电，笔套所带电荷没有被全部中和，A错误．]
2、两个完全相同的金属小球A、B(均可视为点电荷)带有相等的电荷量，相隔一定距离，两小球之间相互吸引力的大小是F.现让第三个不带电的相同金属小球先后与A、B两小球接触后移开．这时，A、B两小球之间的相互作用力的大小是(　　)
A．
B．
C．
D．
A　[设A、B两球间的距离为r，因为开始时A、B两球间的作用力是吸引力，所以设A所带电荷量为Q，B所带电荷量为－Q，由库仑定律知，开始时A、B两球之间的作用力F＝k.当第三个不带电的小球与A球接触时，据电荷均分原理可知，两球均带电荷量为Q.
当第三个小球与B球接触时，两球均带电荷量为
×(
Q－Q)＝－Q.
故这时A、B两球间的作用力大小F′＝k＝F，故A正确．]
3、如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况．设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，则A、B两点(　　)
A．EA＝EB，电场方向相同
B．EAC．EA>EB，电场方向不同
D．EAD　[电场线的疏密表示电场强弱，由题图可知，B点密集，A点稀疏，故EA4、如图所示，真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，与ab连线成53°角，b点的场强大小为Eb，与ab连线成37°角．关于a、b两点Ea、Eb及φa、φb的关系，正确的是(　　)
A．25Ea＝9Eb，φa>φb　
B．16Ea＝9Eb，φa<φb
C．9Ea＝25Eb，φa>φb
D．9Ea＝16Eb，φa<φb
D　[设a、b两点到点电荷的距离分别为ra和rb.根据几何知识得rb＝ra.根据点电荷场强公式E＝k得Ea＝Eb；由图可知，该电场是由负点电荷产生的，故在点电荷的周围越靠近场源电荷电势越低，则有φa<φb，故D正确，A、B、C错误．]
5、如图所示，在匀强电场中，过O点作线段OA＝OB＝OC＝OD＝10
cm，已知O、A、B、C、D各点电势分别为0、7
V、8
V、7
V、5
V，则匀强电场的大小和方向最接近于(　　)
A．70
V/m，沿OA方向
B．70
V/m，沿OC方向
C．80
V/m，沿OB方向
D．80
V/m，沿BO方向
D　[在静电场中，电场线和等势面是垂直的，因为φA＝φC＝7
V，即A、C两点为等势点，根据匀强电场的特点，过O点的电场线一定垂直于A、C两点的连线．很容易看出场强的方向最接近于BO的方向．由于E＝，所以场强的大小也最接近于＝
V/m＝80
V/m.故D正确．]
6、(双选)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的(　　)
A．极板X应带正电
B．极板X′应带正电
C．极板Y应带正电
D．极板Y′应带正电
AC　[由题意电子偏到XOY的区域，则在偏转电极YY′上应向右上运动，故Y板带正电，C正确，D错误；在偏转电极XX′上应向右运动，故X板带正电，A正确，B错误．]
7、如图所示是一只利用电容器的电容(C)测量角度(θ)的电容式传感器的示意图．当动片和定片之间的角度(θ)发生变化时，电容(C)便发生变化，于是通过电容(C)的变化情况就可以知道角度(θ)的变化情况．下图所示的图象中，最能正确反映角度(θ)与电容(C)之间关系的是(　　)
A　　　　　　B　　　　　C　　　　D
B　[两极板正对面积S＝(π－θ)R2，则S∝(π－θ)，又因为C∝S，所以C∝(π－θ)，令C＝k(π－θ)，则θ＝π－(k为常数)，故B正确．]
8、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A、B都带正电荷，A所受B、C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是(　　)
A．C带正电，且QCB．C带正电，且QC>QB
C．C带负电，且QCD．C带负电，且QC>QB
C　[因A、B都带正电，所以静电力表现为斥力，即B对A的作用力沿BA的延长线方向，而不论C带正电还是带负电，A和C的作用力方向都必须在AC连线上，由平行四边形定则知，合力必定为两个分力的对角线，所以A和C之间必为引力，且FCA9、如图所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30°角．关于Ea、Eb的关系，以下结论正确的是(　　)
A．Ea＝Eb
　　　　　　
B．Ea＝Eb
C．Ea＝Eb
D．Ea＝3Eb
D　[由题图可知，rb＝ra，再由E＝可知，＝eq
\f(r,r)＝，Ea＝3Eb，故D项正确．]
10、一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9
C，在静电场中由a点移动到b点．在这个过程中，除静电力外，其他外力做的功为6.0×10－5
J，质点的动能增加了8.0×10－5
J，则a、b两点间的电势差Uab为(　　)
A．1×104
V
B．－1×104
V
C．4×104
V
D．－7×104
V
A　[设电场力做功为W，由动能定理知，W＋6.0×10－5
J＝8.0×10－5
J，解得W＝2.0×10－5
J，因此a、b两点间的电势差为Uab＝＝1×104
V，故选项A正确．]
11、a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势分别为φa＝10
V，φb＝2
V，φc＝6
V，a、b、c三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　D
D　[由于是匀强电场，所以a、b连线的中点与c点等势，电场强度的方向垂直于等势面且由高电势指向低电势处，所以D正确．]
12、　(双选)如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空．A为发射电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v.下面的说法中正确的是(　　)
A.
如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度仍为v
B．如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度变为v/2
C．如果A、K间距离不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v
D．如果A、K间距离不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v/2
AC　[根据动能定理得eU＝mv2，得v＝可知，v与A、K间距离无关，则若A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度仍为v，故A正确，B错误；根据v＝可知电压减半时，则电子离开K时的速度变为v，故C正确，D错误．]
13、基于人的指纹具有唯一性和终身不变性的特点，科学家们发明了指纹识别技术．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示．指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同．此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图象数据．根据以上信息，下列说法中正确的是(　　)
A．在峪处形成的小电容器电容较大
B．在峪处形成的小电容器放电较慢
C．在嵴处形成的小电容器充电后带电量较大
D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响
C　[根据电容的计算公式C＝可得，极板与指纹峪(凹下部分)距离d大，构成的电容器电容小，故A错误；由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据Q＝CU＝U可知，极板与指纹峪(凹的部分，d大，电容小)构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故B错误，C正确；湿的手与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以会影响指纹解锁，故D错误．]
二、非选择题
14、正误判断
(1)电场是人们为了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的．
(
)
(2)根据E＝k，点电荷电场强度与场源电荷Q成正比，与距离r的平方成反比．
(
)
(3)根据点电荷电场线分布，可以确定以点电荷为圆心的圆上各点电场强度相同．
(
)
(4)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线．
(
)
【答案】（1）×
（2）√
（3）×
（4）√
15、一束电子流经U1＝5
000
V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，两极板间电压U2＝400
V，两极板间距d＝2.0
cm，板长L1＝5.0
cm.
(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y；
(2)若平行板的右边缘与屏的距离L2＝5
cm，求电子打在屏上的位置与中心O的距离Y(O点位于平行板水平中线的延长线上)；
(3)若另一个质量为m(不计重力)的二价负离子经同一电压U1加速，再经同一偏转电场，射出偏转电场的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′各是多大？
[解析]　(1)加速过程，由动能定理得eU1＝mv
①
进入偏转电场，电子在平行于极板的方向上做匀速运动，
L1＝v0t
②
在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动，加速度为
a＝＝
③
偏移距离y＝at2
④
由①②③④得y＝eq
\f(U2L,4dU1)
代入数据得y＝0.25
cm.
(2)如图，由几何关系知，
＝得Y＝()y
代入数据得Y＝0.75
cm.
(3)因y＝eq
\f(U2L,4dU1)，Y＝()y，与粒子的质量m和电荷量q无关，故二价负离子经同样装置后，y′＝y＝0.25
cm，Y′＝Y＝0.75
cm.
[答案]　(1)0.25
cm　(2)0.75
cm　(3)0.25
cm　0.75
cm