2020--2021教科版物理选修3—1第1章 静电场Word练习（附答案）

2020--2021教科版物理选修3—1第1章
静电场Word练习（附答案）
教科版选修3—1第一章
静电场
1、已知表面电荷均匀分布的带电球壳，其内部电场强度处处为零．现有表面电荷均匀分布的带电半球壳，如图所示，CD为通过半球顶点C与球心O的轴线．P、Q为CD轴上关于O点对称的两点．则(　　)
A．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相同
B．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相反
C．P点的电场强度比Q点的电场强度强
D．P点的电场强度比Q点的电场强度弱
2、(双选)如图所示，梳过头发的梳子，常能吸引轻小物体，这属于摩擦起电．关于摩擦起电现象，下列说法正确的是(　　)
A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子
B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷
C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的
D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电
3、由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距为r时，它们之间相互作用力的大小为F＝k，式中k为静电力常量．若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为(　　)
A．kg·A2·m3　　
B．kg·A－2·m3·s－4
C．kg·m2·C－2
D．N·m2·A－2
4、如图所示，AB是点电荷电场中的一根电场线，在线上O点自由释放一个负电荷后，只在电场力的作用下它将沿电场线向B运动，则下列判断中正确的是(　　)
A．电场线方向由B指向A，该电荷受到的电场力越来越小
B．电场线方向由B指向A，该电荷受到的电场力大小变化无法确定
C．电场线方向由A指向B，该电荷受到的电场力大小不变
D．电场线方向由B指向A，该电荷受到的电场力越来越大
5、如图所示，在点电荷Q形成的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在另一等势面上．甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为acb和adb曲线，已知乙粒子带正电．那么下列判断正确的是(　　)
A．甲粒子在b点的电势能比在c点小
B．乙粒子在d点速度最大
C．a、b两点电场强度相同
D．d点电势比b点电势高
6、如图所示，实线为电场线，虚线表示等势面，φa＝50
V，φc＝20
V，则a、c连线的中点b的电势φb(　　)
A．等于35
V
B．大于35
V
C．小于35
V
D．等于15
V
7、(多选)如图所示，一平行板电容器与电源E和电流表相连接，接通开关S，电源即给电容器充电，下列说法中正确的是(　　)
A．保持S接通，使两极板的面积错开一些(仍平行)，则两极板间的电场强度减小
B．保持S接通，减小两极板间的距离，则电流表中有从左到右的电流流过
C．断开S，增大两极板间的距离，则两极板间的电压增大
D．断开S，在两极板间插入一块电介质板，则两极板间的电势差减小
8、下列关于元电荷的说法正确的是(　　)
A．元电荷实质上是指质子和电子本身
B．一个带电体的电荷量为元电荷的303.5倍
C．元电荷是最小的电荷量
D．元电荷有正负之分
9、两个半径为r的相同金属球带上异种电荷，已知q1＝3q2，两球心相距10r，其相互作用力大小为F1，现将两球接触后分开，再放回原处，这时两球间的相互作用力大小为F2，则(　　)
A．F2＝F1
B．F2＝
C．F2＞
D．F2＜
10、(多选)一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示．不计粒子所受重力，则(　　)
A．粒子带正电荷
B．粒子加速度逐渐减小
C．粒子在A点的速度大于在B点的速度
D．粒子的初速度不为零
11、(双选)如图所示，一个质量为m、带电荷量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为仍能恰好穿过电场，则必须再使(不考虑重力)(　　)
A．粒子的电荷量减小为原来的
B．两板间电压减小为原来的
C．两板间距离增大为原来的4倍
D．两板间距离增大为原来的2倍
12、下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是(　　)
A．质子H　　　　
B．氘核H
C．α粒子He
D．钠离子Na＋
13、如图所示，半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为＋Q的电荷，另一电荷量为＋q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零．现在球壳上挖去半径为r(r?R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受静电力的大小为多少？方向如何？(已知静电力常量为k)
14、带电荷量为q＝＋5.0×10－8
C的点电荷从A点移到B点时，克服静电力做功3.0×10－6
J．已知B点的电势为φB＝20
V．求：
(1)A、B间的电势差；
(2)A点的电势；
(3)q从A到B的电势能变化．
2020--2021教科版物理选修3—1第一章
静电场练习（附答案）
教科版选修3—1第一章
静电场
1、已知表面电荷均匀分布的带电球壳，其内部电场强度处处为零．现有表面电荷均匀分布的带电半球壳，如图所示，CD为通过半球顶点C与球心O的轴线．P、Q为CD轴上关于O点对称的两点．则(　　)
A．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相同
B．P点的电场强度与Q点的电场强度大小相等，方向相反
C．P点的电场强度比Q点的电场强度强
D．P点的电场强度比Q点的电场强度弱
A　[将该半球壳补全成为整个带电球壳，如图所示：由题意知P、Q两点场强大小为零，由对称性可知左右两个半球壳在P点和在Q点产生的场强均大小相等方向相反，所以左侧半球壳在两点产生的场强大小相等，方向相同，故A项正确．]
2、(双选)如图所示，梳过头发的梳子，常能吸引轻小物体，这属于摩擦起电．关于摩擦起电现象，下列说法正确的是(　　)
A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子
B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷
C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的
D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电
BD　[摩擦起电不会创造出电子和质子，也不能使质子在物体间移动，选项A、C错误；摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不同，因而电子在物体间转移，若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电，若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电，产生摩擦起电的两物体所带电荷是“等量异种电荷”，选项B、D正确．]
3、由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距为r时，它们之间相互作用力的大小为F＝k，式中k为静电力常量．若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为(　　)
A．kg·A2·m3　　
B．kg·A－2·m3·s－4
C．kg·m2·C－2
D．N·m2·A－2
B　[由公式F＝k得，k＝，故k的单位为，又由公式q＝It得1
C＝1
A·s，由F＝ma可知1
N＝1
kg·m·s－2，故1＝1
kg·A－2·m3·s－4，选项B正确．]
4、如图所示，AB是点电荷电场中的一根电场线，在线上O点自由释放一个负电荷后，只在电场力的作用下它将沿电场线向B运动，则下列判断中正确的是(　　)
A．电场线方向由B指向A，该电荷受到的电场力越来越小
B．电场线方向由B指向A，该电荷受到的电场力大小变化无法确定
C．电场线方向由A指向B，该电荷受到的电场力大小不变
D．电场线方向由B指向A，该电荷受到的电场力越来越大
B　[由题意，负电荷由静止开始从O向B运动，负电荷所受电场力方向从O到B，而场强方向与负电荷所受的电场力方向相反，则知场强方向由B指向A.由于电场线的分布情况未知，场强如何变化无法确定，电场力大小如何变化也无法确定，故B正确，A、C、D错误．]
5、如图所示，在点电荷Q形成的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在另一等势面上．甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为acb和adb曲线，已知乙粒子带正电．那么下列判断正确的是(　　)
A．甲粒子在b点的电势能比在c点小
B．乙粒子在d点速度最大
C．a、b两点电场强度相同
D．d点电势比b点电势高
D　[根据乙粒子的运动轨迹及乙粒子带正电的条件，可知点电荷Q带正电，而甲粒子带负电，甲粒子从c向b运动过程中，电场力做负功，甲粒子的电势能增大，因此，Epb＞Epc，选项A错误；对于乙粒子，从d向b运动过程中，电场力对粒子做正功，粒子的电势能减小，则EpbEkd，则vb＞vd，选项B错误；根据正点电荷电场的特点可知，a、b两点电场强度的大小相等，但方向不同，选项C错误．]
6、如图所示，实线为电场线，虚线表示等势面，φa＝50
V，φc＝20
V，则a、c连线的中点b的电势φb(　　)
A．等于35
V
B．大于35
V
C．小于35
V
D．等于15
V
C　[由电场线的疏密可知，Ea＞Eb＞Ec，则a、b间的平均电场强度大于b、c间的平均电场强度，由公式U＝Ed可以判断Uab＞Ubc，所以φb＜＝35
V．选项C正确．]
7、(多选)如图所示，一平行板电容器与电源E和电流表相连接，接通开关S，电源即给电容器充电，下列说法中正确的是(　　)
A．保持S接通，使两极板的面积错开一些(仍平行)，则两极板间的电场强度减小
B．保持S接通，减小两极板间的距离，则电流表中有从左到右的电流流过
C．断开S，增大两极板间的距离，则两极板间的电压增大
D．断开S，在两极板间插入一块电介质板，则两极板间的电势差减小
BCD　[先明确物理量C、Q、U、E中保持不变的量，再依据物理公式来讨论．保持开关S接通，电容器上电压U保持不变，正对面积S减小时，由E＝可知U和d都不变，则场强E不变，A错误．减小距离d时，由C∝可知电容C增大，因为开关S接通U不变，由Q＝CU得电荷量Q将增大，故电容器充电，电路中有充电电流，B正确．断开开关S后，电容器的电荷量Q保持不变，当d增大时电容C减小，由C＝可得电压U将增大，C正确．插入电介质，εr增大，电容C增大，因为断开S后Q不变，由C＝知电压U将减小，D正确．]
8、下列关于元电荷的说法正确的是(　　)
A．元电荷实质上是指质子和电子本身
B．一个带电体的电荷量为元电荷的303.5倍
C．元电荷是最小的电荷量
D．元电荷有正负之分
C　[元电荷是电荷量值，没有正、负电性的区别，宏观上所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，故C正确．]
9、两个半径为r的相同金属球带上异种电荷，已知q1＝3q2，两球心相距10r，其相互作用力大小为F1，现将两球接触后分开，再放回原处，这时两球间的相互作用力大小为F2，则(　　)
A．F2＝F1
B．F2＝
C．F2＞
D．F2＜
D
[根据题意，两球接触后分开，每个球的带电荷量应是q2.由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，当两球带异种电荷时，由于电荷间的吸引，电荷在金属球表面不再均匀分布，两球表面所带电荷的“等效中心”位置之间的距离必定小于10r，如图甲所示．
甲
应用库仑定律，则
F1＞k＝k.
同理，当两球带同种电荷时，两球表面所带电荷的“等效中心”位置之间的距离必定大于10r，如图乙所示．
乙
则F2<＝.
因此F2必小于F1，故应选D.]
10、(多选)一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示．不计粒子所受重力，则(　　)
A．粒子带正电荷
B．粒子加速度逐渐减小
C．粒子在A点的速度大于在B点的速度
D．粒子的初速度不为零
BCD　[带电粒子所受合外力(即静电力)指向轨迹凹侧，知电场力方向向左，粒子带负电荷，A项错误．根据EA>EB，知B项正确．粒子从A到B受到的电场力为阻力，C项正确．由于电场线为直线，故粒子在A点速度不为零，D项正确．]
11、(双选)如图所示，一个质量为m、带电荷量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为仍能恰好穿过电场，则必须再使(不考虑重力)(　　)
A．粒子的电荷量减小为原来的
B．两板间电压减小为原来的
C．两板间距离增大为原来的4倍
D．两板间距离增大为原来的2倍
AD　[带电粒子在电场中做匀变速曲线运动．由于粒子在平行于平行板的方向上不受力，在垂直于平行板的方向上受到恒定不变的电场力作用，因而可将此匀变速曲线运动视为沿平行板方向上的匀速直线运动与垂直于平行板方向上的初速度为零的匀加速直线运动的合运动．粒子恰好穿过电场时，它沿平行板方向上发生位移L所用时间与垂直于平行板方向上发生位移所用时间相等，设两板间电压为U，则有＝··，即L＝dv，当入射速度变为时，它沿平行板的方向发生位移L所用时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量或电压变为原来的或两板间距离增大为原来的2倍时，均使粒子恰好运动到极板处时，水平位移恰好等于L，从而保证粒子仍恰好穿过电场，因此选项A、D正确．]
12、下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是(　　)
A．质子H　　　　
B．氘核H
C．α粒子He
D．钠离子Na＋
A　[由动能定理得qU＝mv2，即v＝，所以v∝，故A项正确．]
13、如图所示，半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为＋Q的电荷，另一电荷量为＋q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零．现在球壳上挖去半径为r(r?R)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受静电力的大小为多少？方向如何？(已知静电力常量为k)
解析：在球壳上与小圆孔相对的小圆面的电荷量q′≈Q＝Q.根据库仑定律，它对球心的点电荷＋q的作用力大小F＝k＝k＝，其方向由球心指向小圆孔中心．
答案：k　由球心指向小圆孔中心
14、带电荷量为q＝＋5.0×10－8
C的点电荷从A点移到B点时，克服静电力做功3.0×10－6
J．已知B点的电势为φB＝20
V．求：
(1)A、B间的电势差；
(2)A点的电势；
(3)q从A到B的电势能变化．
解析：(1)从A到B静电力做的功为
WAB＝－3.0×10－6
J
A、B两点间的电势差
UAB＝＝
V＝－60
V，
B点电势高于A点电势．
(2)根据UAB＝φA－φB得A点的电势为
φA＝UAB＋φB＝(－60
V)＋20
V＝－40
V.
(3)q从A到B克服静电力做功，电势能一定增加，
ΔEp＝|WAB|＝3.0×10－6
J.
答案：(1)－60
V　(2)－40
V　(3)电势能增加3.0×10－6
J