2020-2021学年粤教版 高中物理必修第三册单元提升卷第一章　静电场的描述 Word版含解析

第一章　
(考试时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1．下列关于电场线的说法中，正确的是(　　)
A．电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同
B．沿电场线方向，电场强度越来越小
C．电场线越密的地方，同一试探电荷所受静电力就越大
D．在电场中，顺着电场线方向移动电荷，电荷受到的静电力大小恒定
【答案】C　【解析】电场线上某点的切线方向就是该点的电场强度方向，和正电荷受力方向相同，和负电荷受力方向相反，故A错误；电场强度的大小用电场线的疏密表示，与电场线的方向无关，故B、D错误，C正确．
2．关于库仑定律公式F＝k，下列说法正确的是(　　)
A．该公式对任何情况都适用
B．当真空中的两个电荷间的距离r→0时，它们之间的静电力F→∞
C．当真空中的两个电荷之间的距离r→∞时，库仑定律就不适用了
D．当真空中的两个电荷之间的距离r→0时，两电荷就不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了
【答案】D　【解析】库仑定律适用于真空中点电荷，当真空中两电荷间的距离r→0时，两电荷不能看成点电荷，公式不适用，故D正确．
3．带正电的点电荷周围的电场线分布如图所示，M、N为同一电场线上的两点，则M、N两点的电场强度(　　)
A．方向不同，大小相等 B．方向不同，大小不相等
C．方向相同，大小相等 D．方向相同，大小不相等
【答案】D　【解析】点电荷周围电场强度E＝k，故M的电场强度大于N，场强方向相同，故D正确．
4．A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷．当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的静电力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，其所受静电力为(　　)
A．－　 B．
C．－F　 D．F
【答案】B　【解析】设A处电场强度为E，则F＝qE.由点电荷的电场强度公式E＝可知，C处的电场强度为－，在C处放电荷量为－2q的点电荷，其所受静电力为F′＝－2q·＝，故B正确．
5．下述说法正确的是(　　)
A．根据E＝，可知电场中某点的场强与电场力成正比
B．带电荷量Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍
C．根据库仑定律表达式F＝k，当两电荷之间的距离r→0时，两电荷之间的库仑力F→∞
D．根据E＝，可知点电荷电场中某点的场强与该点电荷的电量Q成正比
【答案】D　【解析】电场强度是由电场本身决定的物理量，与试探电荷的电量以及所受的电场力无关，A错误； 电荷量Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，两者之间是相互作用力，则B受到的静电力等于A受到的静电力，B错误；当两电荷之间的距离r→0时，电荷不能看成点电荷，库仑定律不再适用，C错误；根据E＝，可知点电荷电场中某点的场强与该点电荷的电量Q成正比，D正确．
6．如图所示，PQ为等量异种点电荷A、B连线的中垂线，C为中垂线上的一点，M、N分别为AC、BC的中点，若取无穷远处的电势为零，则下列判断正确的是(　　)
A．M、N两点的电场强度相同
B．M、N两点的电势相等
C．若将一负试探电荷由M点移到C点，电场力做正功
D．若将一负试探电荷由无穷远处移到N点时，电势能一定增加
【答案】C　【解析】M、N两点场强大小相等，但方向不同，A错误；PQ线上各点的电势均为零，PQ左侧电势为负，右侧电势为正，则M点电势低于N点电势，B错误；负电荷由M点移到C处，电势能减小，故电场力做正功，C正确；无穷远处电势为零，N点电势大于零，故负电荷由无穷远处移到N点时，电势能一定减小，D错误．
7．下列关于静电场的说法正确的是(　　)
A．沿电场线的方向，电场强度越来越小
B．正电荷逆着电场线方向移动时，电势能减小
C．同一等势面上，各点电场强度的大小一定相等
D．电场线与等势面处处相互垂直
【答案】D　【解析】沿电场线方向电势降低，而场强不一定变化，故A错误；正电荷逆着电场线运动时，电场力做负功，根据功能关系知电势能增大，故B错误．同一等势面上的电势相等，而电场能强度的大小关系无法确定，故C错误．沿着等势面移动电荷，电场力不做功，则电场力与等势面垂直，即电场线与等势面垂直，故D正确．
8．下列关于电场强度的两个表达式E＝和E＝的叙述，正确的是(　　)
A．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量
B．E＝是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的静电力，q是放入电场中的电荷的电荷量，它只适用于点电荷的电场
C．E＝是点电荷电场强度的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量，它不适用于匀强电场
D．分析库仑定律的表达式F＝k，式中是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的电场强度
【答案】C　【解析】公式E＝是电场强度的定义式，适用任何电场．E＝是点电荷电场强度的计算公式，只适用于点电荷电场，库仑定律公式F＝k中的可以看成q1在q2处的电场．故A、B、D错误，C正确．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．
9．如图所示中带箭头的直线是某电场中的一条电场线，在该直线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示a、b两点的电场强度大小，则(　　)
A．a、b两点电场强度方向相同
B．电场线从a指向b，所以Ea>Eb
C．电场线是直线，所以Ea＝Eb
D．不知a、b附近的电场线分布，Ea、Eb大小不能确定
【答案】AD　【解析】由于电场线上每一点的切线方向跟该点的电场强度方向一致，而该电场线是直线，故A正确．电场线的疏密表示电场的强弱，只有一条电场线时，无法确定电场线的疏密，Ea和Eb的关系不能确定，故B、C错误，D正确．
10．如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a点和c点关于MN对称、b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是(　　)
A．b点电场强度大于d点电场强度
B．b点电场强度小于d点电场强度
C．a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差
D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能
【答案】BC　【解析】如题图所示，两电荷连线的中点位置用O表示，在中垂线MN上，O点电场强度最大，在两电荷之间连线上，O点电场强度最小，即Eb11．空间存在平行于x轴方向的静电场，其电势φ随x的分布如图所示，一质量为m、电荷量大小为q的带电粒子从坐标原点O由静止开始，仅在电场作用下沿x轴正方向运动，则下列说法正确的是(　　)
A．该粒子带正电荷
B．空间存在的静电场场强E是沿x轴正方向均匀减小的
C．该粒子从原点O运动到x0过程中电势能是减小的
D．该粒子运动到x0处的速度是
【答案】AC　【解析】沿电场线方向电势降低，由图可知电场方向沿x轴正方向．带电粒子仅在电场力作用下由静止开始沿x轴正方向运动，受力方向与电场方向一致，故带电粒子带正电， A正确；沿x轴正方向电势均匀降低，电场为匀强电场， B错误；沿x轴正方向运动，电场力做正功，电势能减小，C正确；根据动能定理qφ0＝mv2，v＝，D错误．
12．如图所示虚线为某电场中间距相等且平行的等势面，实线是垂直等势面的一条直线，其中A的电势为2 V，一电子仅在静电力的作用下运动，经过O、C等势面时的动能分别为10 eV和4 eV，已知相邻等势面间距大小均为2 cm，则下列说中正确的是(　　)
A．此电场的电场强度的大小为100 V/m，向从O点指向D点
B．等势面B点的电势为零
C．电子不可能到达D等势面
D．电子运动到某一位置， 其电势能变为－2 eV时，它的动能应8 eV
【答案】ABD　【解析】根据题述，匀强电场中等势面间距相等，相邻等势面之间的电势差相等．设相邻等势面之间的电势差为U，经过O、C等势面时的动能分别为10 eV和4 eV，根据动能定理可得－e(φO－φC)＝－6 eV，φO－φC＝3U＝6 V，所以U＝2 V, 因A的电势为2 V，故等势面B的电势为零，所以B正确；从O到C动能减小，电势能增大，而电子带负电，所以C点电势小，沿电场线方向电势减小，所以电场线方向由O指向C，根据E＝＝100 V/m，A正确；因只有电场力做功，动能与电势能之和保持不变．当电子的速度为零时，由能量守恒可得eφB＋6 eV＝eφ，因B点的电势为零，解得φ＝－6 V，而D点的电势为－4 V，所以C错误；同理由能量守恒可得eφB＋6 eV＝－2 eV＋Ek，Ek＝8 eV，所以D正确．
三、非选择题：本题共6小题，共60分．
13．(9分)观察静电感应现象的操作如下．
(1)带正电的C移近导体A，金属箔片__________，移走C之后金属箔片__________.
(2)带正电的C移近导体A，先把AB分开，再移走C，金属箔片________，A带____电，B带____电，再让AB接触，金属箔片________.
(3)带正电的C移近导体A，用手摸一下A或者B，移走C，再分开AB，金属箔片__________，A、B带______电.
(4)把C碰一下A或者B，移走C，分开AB，A、B带______电.
【答案】(1)张开　闭合　(2)张开　负　正　闭合　(3)张开　负　(4)正
【解析】(1)C靠近A，A端感应出负电荷，B端感应出正电荷，电子从B端移到A端，金属箔片张开，移走C之后金属箔片闭合．
(2)C靠近A，金属箔片张开，先分开AB再移走C，金属箔片张开，A带负电，B带正电，再让AB接触，金属箔片闭合．
(3)C靠近A，用手摸一下A或者B，手上的电子移到B，移走C分开AB，AB带负电．
(4)C碰一下A或者B，电子转移到C上，移走C再分开AB，AB带正电．
14．(6分)在探究“两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中，一同学猜想可能与两电荷的距离和电荷量有关．他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示．
实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球的距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大．
实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的________而增大，随其所带电荷量的______而增大.
此同学在探究中应用的科学方法是______________(填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”).
【答案】减小　增大　控制变量法
【解析】由题意知，悬线夹角越大，说明受力越大，故两电荷之间的相互作用力，随其距离的减小而增大，随其所带电荷量的增大而增大．此同学在探究中应用的科学方法是控制变量法．
15．(10分)在电场中将2.0×10－9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功1.5×10－7 J，再把这个电荷从B点移到C点静电力做功－4×10－7 J．求：
(1)AB间、BC间、AC间电势差各是多少？
(2)将1.5×10－9 C的正电荷从A点移到C点静电力做功多少？
【答案】(1)75 V　－200 V　－125 V
(2)－1.875×10－7 J
【解析】(1) AB间电势差UAB＝＝ V＝75 V
BC间电势差UBC＝＝ V＝－200 V
AC间电势差UAC＝UAB＋UBC＝75 V＋(－200) V＝－125 V.
(2)将1.5 ×10－9 C的电荷从A点移到C点静电力做功
WAC′＝UACq′＝－125×1.5×10－9 J＝－1.875×10－7 J.
16．(12分)如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域，电场强度E＝3×104 N/C．在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m＝5×10－3 kg的带电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹角θ＝60°(g取10 m/s2)．试求：
(1)小球的电性和电荷量；
(2)悬线的拉力；
(3)若小球静止时离右板d＝5×10－2 m，剪断悬线后，小球经多长时间碰到右极板．
【答案】(1)正电　×10－6 C　(2)0.1 N
(3)0.1 s
【解析】(1)小球受静电力向右，故带正电，受力分析如图所示．
由平衡条件有Eq＝mgtan 60°
解得q＝×10－6 C．
(2)由平衡条件得F＝
解得F＝0.1 N.
(3)剪断细线后，小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，竖直方向做自由落体运动．
在水平方向上有ax＝，d＝axt2
联立以上两式解得t＝0.1 s.
17．(10分)如图所示，一质量为m、带电荷量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g.
(1)判断小球带何种电荷．
(2)求电场强度E.
(3)求此时细线中的拉力．
【答案】(1)负电　(2)　(3)
【解析】(1)根据共点力平衡知，小球所受的电场力水平向左，与电场线方向相反，可知小球带负电．
(2)小球受力如图所示，其中电场力F＝qE
由平衡条件得F＝mgtan θ
所以E＝.
(3)根据平行四边形定则知FT＝.
18. (13分)A、B两带电平行板间的电场强度E＝6×103 N/C，两板间距离为5 cm，电场中P1点距A板0.5 cm，B板接地，如图所示．求：
(1)A、B两板电压为多大？ P1点电势为多大？
(2)今将一个带电荷量为2×10－3 C的带电粒子由P1点移到P2点，此过程电场力做功－9.6×10－2 J，则P2点距离B板多远？
【答案】(1)300 V　－270 V　(2)3.7 cm
【解析】(1)由公式U＝Ed
得UAB＝－6×103×5×10－2 V＝－300 V
那么AB的电压为300 V.
两板间距离为5 cm，电场中P1点距A板0.5 cm，则P1点距B板的距离为4.5 cm
由公式U＝Ed得
UP1B＝－6×103×4.5×10－2V＝－270 V
由于B板接地且B极带正电，则P1点电势为－270 V.
(2)带电荷量为2×10－3 C的带电粒子由P1点移到P2点，此过程电场力做功－9.6×10－2 J，则这两点的电势差为UP1P2＝＝ V＝－48 V
对UP1p2＝φP1－φP2所以P2点电势为φP2＝－222 V
又因为UP2B＝Ed′
所以d′＝＝ m＝－3.7 cm
负号表示逆着电场线方向，即P2离B极3.7 cm.
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