鲁科版高中物理选修31第一章静电场单元检测含答案解析.docx
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鲁科版高中物理选修31第一章静电场单元检测含答案解析
鲁科版高中物理选修3-1第一章静电场单元检测
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.如图所示,把一个带正电的小球放置在原来不带电的枕形导体附近,由于静电感应,枕形导体的a、b端分别出现感应电荷,则( )
A.枕形导体a端电势高于b端电势
B.仅闭合S1,有电子从大地流向枕形导体
C.仅闭合S1,有电子从枕形导体流向大地
D.仅闭合S2,有正电荷从枕形导体流向大地
2.关于点电荷的说法,正确的是( )
A.只有体积很小的带电体,才能看作点电荷
B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷
C.点电荷一定是电荷量很小的电荷
D.两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理
3.如图所示,真空中M、N处放置两等量异种电荷,a、b、c表示电场中的三条等势线,d点和e点位于等势线a上,f点位于等势线c上,df平行于
已知一带正电的试探电荷从d点移动到f点时,试探电荷的电势能增加,则以下判定正确的是
A.M点处放置的是正电荷
B.d点的电势高于f点的电势
C.d点的场强与f点的场强完全相同
D.将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到e点,电场力先做正功,后做负功
4.如图所示,一带负电的粒子,沿着电场线从A点运动到B点的过程中,以下说法中正确的是()
A.带电粒子的电势能越来越大
B.带电粒子的电势能越来越小
C.带电粒子受到的静电力一定越来越小
D.带电粒子受到的静电力一定越来越大
5.真空中有两个点电荷,它们间的静电力为F,如果保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大为原来的3倍,它们之间静电力的大小等于()
A.3FB.F/3C.FD.F/9
6.一金属容器置于绝缘板上,带电小球用绝缘细线悬挂于容器中,容器内的电场线分布如图所示.容器内表面为等势面,A、B为容器内表面上的两点,下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度比B点的大
B.小球表面的电势比容器内表面的低
C.B点的电场强度方向与该处内表面垂直
D.将检验电荷从A点沿不同路径移到B点,电场力所做的功不同
7.如图所示,在等量异种电荷形成的电场中,以电荷连线中点O为圆心画一圆,交连线于A、C两点,交连线中垂线于B、D两点。
下列说法中正确的是( )
A.A点的电场强度大于B点的电场强度且两点电场强度方向不同
B.B、D两点的电场强摩及电势均相同
C.一电子由B点沿B→C→D路径移至D点,电势能先减小后增大
D.一质子由C点沿C→O→A路径移至A点,电场力对其先做负功后做正功
8.电场中有一点P,下列哪种说法是正确的( )
A.若放在P点电荷的电荷量减半,则P点的场强减半
B.若P点没有试探电荷,则P点场强为零
C.P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向
D.P点场强越大,则同一电荷在P点所受静电力越大
9.如图所示,平行板电容器的电容为C,带电荷量为Q,板间距离为d,今在两板的中点
处放一点电荷q,则它所受静电力的大小为( )
A.k
B.k
C.
D.
10.下列几种做法中,符合安全用电的是()
A.保险丝常熔断,可用几条保险丝并联使用,以减少更换保险丝次数
B.电线着火,先泼水灭火然后再去切断电源,以免造成火灾
C.发现有人触电时,应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开
D.带有绝缘皮的电线可以与晾衣服的铁丝接触
11.如图所示为电场中的某一条电场线,A、B、C是其上的三点.现用EA、EB、EC表示这三点的电场强度,ΦA、ΦB、ΦC表示这三点的电势,EPA、EPB、EPC表示某一点电荷-q在这三点具有的电势能,则必有( )
A.EA>EB>EC
B.ΦA>ΦB>ΦC
C.EPA>EPB>EPC
D.EPC=EPB=EPA
12.图中虚线为电场中与场强方向垂直的等间距平行直线,两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等。
现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。
点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c点。
若不计重力,则( )
A.M带负电荷,N带正电荷
B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C.N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功
D.M在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零
13.图中虚线为电场中与场强方向垂直的等间距平行直线,两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等。
现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。
点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c点。
若不计重力,则( )
A.M带负电荷,N带正电荷
B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C.N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功
D.M在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零
二、多选题
14.如图,在粗糙的绝缘水平面上,彼此靠近地放置两个带正电荷的小物块(动摩擦因数相同).由静止释放后,向相反方向运动,最终都静止.在小物块的运动过程中,表述正确的是()
A.物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力
B.物体之间的库仑力都做正功,作用在质量较小物体上的库仑力做功多一些
C.因摩擦力始终做负功,故两物块组成的系统的机械能一直减少
D.整个过程中,物块受到的库仑力做的功等于电势能的减少
15.如图所示,a、b是两个电荷量都为Q的正点电荷.O是它们连线的中点,P、P′是它们连线中垂线上的两个点.从P点由静止释放一个质子,质子将向P′运动.不计质子重力.则质子由P向P′运动的情况是( )
A.一直做加速运动,加速度一定是逐渐减小
B.一直做加速运动,加速度可能是逐渐减小
C.一直做加速运动,加速度可能是先增大后减小
D.先做加速运动,后做减速运动
三、解答题
16.如图所示,当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时,则验电器带电电性________.
17.如图所示,固定于同一竖直线上的AB是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷分别为+Q和-Q,AB相距为2d,MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿细杆带电小球p,质量为m电荷量为+q(视为电荷不影响电场的分布)现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球p向下运动到距C点距d时,速度为v0;已知MN与AB之间的距离为d,静电力常数为k,重力加速度为g,求:
(1)O点处的电场强度E的大小;
(2)CO间的电势差UCO;
(3)小球P经过与点电荷等高的D点时的速度.
18.用两根长度均为L的绝缘细线各系一个小球,并悬挂于同一点.已知两小球质量均为m,当它们带上等量同种电荷时,两细线与竖直方向的夹角均为
,如图所示.若已知静电力常量为k,重力加速度为g.求:
(1)画出左边小球的受力分析图;
(2)小球受绝缘细线拉力的大小;
(3)小球所带的电荷量.
19.一端固定的长为L的绝缘线,另一端拴住质量为m带电荷量为q的小球,放在水平向右的匀强电场中,如图所示,把细线拉至水平,将小球从A点由静止释放,当小球向下摆过60°角达B的位置时速度恰好为零,求:
(1)A、B两点间的电势差;
(2)匀强电场的场强.
四、填空题
20.电荷量为-5.0×10﹣12C的点电荷A置于电场中的P点,所受电场力大小为2.0×10﹣6N,方向向右,则P点的电场强度大小为________ N/C,方向________(填“向右”或“向左”).若A电荷在P点具有-1.5×10﹣11J的电势能,则P点的电势为________ V.若将P点的电荷换成电荷量为+2.0×10﹣12C的点电荷B,则P点的电场强度大小为________ N/C,B电荷的电势能为________ J.
21.如图所示,真空中有两个等量异种点电荷A和B,一带负电的试探电荷仅受电场力作用,在电场中运动的部分轨迹如图中实线所示.M、N是轨迹上的两点,MN连线与AB连线垂直,O为垂足,且AO>OB.可以判断A一定带________(正电或负电)
22.如图,O是一固定的点电荷,另一点电荷P从很远处以初速度v0射入点电荷O的电场,在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN.a、b、c是以O为中心,分别以Ra、Rb、Rc为半径画出的三个圆,且Rc-Rb=Rb-Ra.1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点.以|W12|表示点电荷P由1到2的过程中电场力做功的大小,|W34|表示由3到4的过程中电场力做功的大小,则P、O两点电荷________(选填“同号”、“异号”);|W12|________2|W34|(选填“>”、“<”或“=”).
参考答案
1.B
【解析】
试题分析:
处在电场中的导体静电平衡状态下为等势体,所以a端电势等于b端电势,A错误;因为导体处于正电荷产生的电场中,电势大于零,而大地的电势为零,所以自由电子会从低电势流向高电势,故有电子从大地流向枕形导体,B正确C错误;金属导体中只有自由电子可以移动,D错误;
考点:
考查了静电感应
2.D
【详解】
点电荷是理想化模型,只有当体积、形状等对于研究问题没有影响,才可看作点电荷,因此不论电荷的体积多少还是电荷量由多少,只要带电体的大小和形状对研究的问题没用影响或者可忽略不计时才可看成点电荷,ABC错误,D正确
3.D
【详解】
正试探电荷从d到f电势能增加,说明电场力做负功,所以Udf<0,电场线从高电势指向低电势,也就是说N为正电荷,M为负电荷,所以A错,B正确.在d点电场方向与f点不同,所以C错.将带正电的试探电荷沿直线由d点移动到e点,电势先升高后降低,所以电场力先做正功后做负功,所以D对.
【点睛】
本题通过考察等量异种电荷电场线分布、等势线分布,通过电场力做功最终形成结论.
4.A
【解析】
粒子带负电,受到的电场力方向和电场方向相反,所以从A到B过程中电场力做负功,粒子的电势能增大,但只有一条电场线,无法判断电场强度的变化,即不能判断粒子受到电场力的变化情况,故A正确.
5.D
【解析】
由库仑定律的公式F=k
知,将保持它们所带的电量不变,将它们之间的距离增大为原来的3倍,则们之间的静电力大小变为原来的1/9.故D正确,ABC错误.故选D.
6.C
【解析】
试题分析:
依据电场线越疏,电场强度越弱,而电场线越密的,则电场强度越强,由图可知,则A点的电场强度比B点的小,故A错误;根据沿着电场线方向电势是降低的,可知,小球表面的电势比容器内表面的高,故B错误;因容器内表面为等势面,且电场线总垂直于等势面,因此B点的电场强度方向与该处内表面垂直,故C正确;因A、B在同一等势面上,将检验电荷从A点沿不同路径到B点,电场力所做的功相同,均为零,故D错误;故选C.
考点:
电场线;电场强度;电势
【名师点睛】本题考查电场线的疏密与电场强度的强弱的关系,掌握电场线的方向与电势的高低的关系,理解电场线总垂直等势面,注意同一等势面上移送电荷时,电场力不做功.
7.B
【解析】
试题分析:
在如图所示的电场中EA>EO>EB,且电场方向都水平向右,故A错误;由于B、D两点关于O点对称,因此其场强大小相等,方向均水平向右,中垂线为零等势线,故B正确;电子由B沿B→C运动到C过程中,靠近负电荷远离正电荷,因此电场力做负功,电势能增大,沿C→D运动到D过程中,靠近正电荷远离负电荷,电场力做正功,电势能减小,故整个过程中电势能先增大后减小,故C错误;图中两电荷连线电场方向水平向右,即由A指向C,质子受电场力水平向右,故质子由C点沿C→O→A路径移至A点过程中电场力做负功,故D错误.
考点:
考查了等量异种电荷形成的电场
点评:
要熟练掌握等量异种电荷和等量同种电荷周围电场强度、电势分布情况,并能正确判断电荷在电场中运动时动能、电势能变化情况.
8.D
【详解】
AB.电场强度是电场本身的性质,与放不放电荷没有关系,放什么电荷无关,AB错;
C.正电荷所受电场力的方向与场强方向相同,负电荷所受电场力的方向与场强方向相反,C错;
D.由公式F=qE可知D对;
故选D。
9.C
【解析】
根据公式
可得两极板间的电压为
,根据公式
可得两极板间的电场强度大小为
,因为两板间是匀强电场,所以任一点的电场强度相等,故两板中点出的电荷受到的静电力为
,C正确.
10.C
【解析】
试题分析:
安全用电常识包括:
(1)不靠近高压带电体(室外、高压线、变压器旁),不接触低压带电体;
(2)不用湿手扳开关,插入或拔出插头;
(3)发现有人触电,要立即断开电源再救人或用干燥的木棒使人与带电体脱离;发现用电器着火了,要立即断开电源再想法灭火;
(4)禁止用铜丝代替保险丝,禁止用橡皮胶代替电工绝缘胶布;
A、更粗的保险丝,在电路中电流较大时,不能及时熔断,起不到保护电路的作用.不合题意.
B、电线着火,应先切断电源,再用泡沫灭火器灭火,此选项不符合安全用电原则.
C、发现有人触电时,应赶快切断电源或用干燥木棍将电线挑开.符合题意.
D、水是导体,将湿衣服晾在电线上,易发生触电事故.不合题意,不合题意.
故选C.
考点:
安全用电原则.
点评:
本题考查了学生对安全用电知识的了解与掌握,平时学习时多了解、积累,加强安全意识,不能违反.
11.B
【解析】
【详解】
A、电场线的疏密程度表示电场强度的大小,由于只有一根电场线,故无法判断电场强度的大小,故A错误;B、沿着电场线电势逐渐降低,故ΦA>ΦB>ΦC,故B正确;C、D、根据公式Ep=qφ,负电荷在电势高的点电势能小,故EPC>EPB>EPA,故C、D均错误.故选B.
【点睛】
本题关键是明确电场线与电场强度和电势的关系,注意电势能与试探电荷有关,电势和场强与试探电荷无关.
12.D
【详解】
A.由于O点电势高于c点.电场强度方向向下,根据MN粒子的运动轨迹可知N受到的电场力向上,M受到的电场力向下,N带负电,M带正电,A错误;
B.根据题意可知
,而且电场力都做的是正功,而且电荷和质量大小相等,根据动能定理得
,N在a点的速度与M在c点的速度大小不等,B错误;
C.N在从O点运动至a点的过程中受到的电场力向上,轨迹运动方向也向上,故电场力做正功,C错误
D.图中的虚线为等势线,即O点和b点的电势相等,所以M点从O点到b点的过程中电场力对粒子做功等于零,D正确。
故选D。
13.D
【详解】
A.由于O点电势高于c点.电场强度方向向下,根据MN粒子的运动轨迹可知N受到的电场力向上,M受到的电场力向下,N带负电,M带正电,A错误;
B.根据题意可知
,而且电场力都做的是正功,而且电荷和质量大小相等,根据动能定理得
,N在a点的速度与M在c点的速度大小不等,B错误;
C.N在从O点运动至a点的过程中受到的电场力向上,轨迹运动方向也向上,故电场力做正功,C错误
D.图中的虚线为等势线,即O点和b点的电势相等,所以M点从O点到b点的过程中电场力对粒子做功等于零,D正确。
故选D。
14.BD
【详解】
A.小物块开始做加速运动,后做减速运动到静止,所以物块受到的摩擦力开始比库仑小,后比库仑力大,A错;
B.两物块间的库仑力大小相等方向相反,由动量守恒可知,质量小的物体初速度较大,由动能定理:
,可得其运动的位移要远,故库仑力做功多一些,B对;
C.物块先加速后减速,其机械能先增大,后减少,C错;
D.整个过程中,库仑力对物块做正功,所以库仑力做的功等于电势能的减少,D对。
故选BD。
15.BC
【解析】
试题分析:
本题涉及到等量同种点电荷连线中垂线上的电场的场强分布规律,是先增大后减小,它们连线的中点上方的磁场竖直向上,所以释放质子后,质子沿此直线做加速运动,电场力先增大后减小,则加速度也先增大后减小,一直做加速运动.由于不知道场强最大的位置与P和P′位置关系,所以由P向P′运动可能加速度增大,也可能加速度减小,还可能加速度先增大后减小.
故选C
考点:
等量同种电荷连线中垂线上电场分布特点
点评:
中等难度.等量同种点电荷连线中垂线上的电场是两个点电荷在该点的电场根据平行四边形定则合成的,特点是先增大后减小,方向与点电荷连线垂直.
16.带正电
【解析】
试题分析:
当导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时,导体A和验电器已合为一个整体,整个导体为等势体,同性电荷相斥,电荷重新分布,必有净电荷从A移向B,所以验电器带正电.
考点:
考查了静电感应
17.
(1)
(2)
(3)
【解析】
试题分析:
(1)小球P由C点运动到O点时,由动能定理,得:
mgd+qUCO=
mv02-0
解得
(2)小球在O点时受力如图所示;
由库仑定律得:
点电荷在O点所受的电场力为:
所以O点处的电场强度
.
(3)小球P由C点到O点与从O点到D点,电场力的功相同,则从C点到D点,根据动能定理得:
mg•2d+2qUCD=
mv2
则v=
v0.
考点:
电场强度;动能定理;电势差
【名师点睛】本题的关键要正确分析小球的受力情况,明确各个力做功关系,要知道O点的场强实际上是两点电荷在O点产生场强的合场强.
18.
(1)略
(2)
(3)
【解析】
试题分析:
(1)对小球进行受力分析,如图所示.
(2)设绳子对小球的拉力为T,
得:
(3)设小球受到的库仑力为F,则
,又
解得:
考点:
本题旨在考查库仑定律、物体的平衡.
19.
(1)
(2)
【详解】
(1)对于A→B的圆周运动由动能定理有:
解得:
(2)由匀强电场U=Ed可知,场强为:
代入数据得:
.
【点睛】
求电势差时,要注意顺序,运用动能定理求解电势差时,电场力做功公式WAB=qUAB,各个量都要代入符号进行计算.
20.4.0×105向左3.04.0×1056.0×10-12
【解析】
【详解】
(1)由电场强度的定义,P点的电场强度大小为
,方向与点电荷A所受电场力方向相反,水平向左.
(2)P点的电势为
.
(3)因电场强度由场源决定,与试探电荷无关,则将P点的电荷换成电荷量为+2.0×10-12C的点电荷B,P点的电场强度大小不变,仍为E=4.0×105N/C.
(4)B电荷的电势能为EPB=qBφ=2.0×10-12×3J=6.0×10-12J.
【点睛】
本题考查电场强度和电势定义式的应用,应用时电场强度定义式一般不代入符合计算,物理量的方向单独判断,而电势的定义式各量一般要代入正负号.
21.负电
【解析】
解:
粒子受到的电场力指向轨迹弯曲的一侧,因为负电的试探电荷仅受电场力作用,负电荷受力和场强方向相反,所以场强方向大致向左,所以A一定带负电.
答案为:
负电.
【分析】根据粒子受到的电场力指向轨迹弯曲的一侧,负电荷受力和场强方向相反判断.
22.异号>
【详解】
根据电场线的分布情况可知,2、3间的场强大于3、4间场强,由公式U=Ed分析得知,2、3间的电势差大于3、4间的电势差,所以1、2间的电势差大于3、4间电势差的2倍,即有|U12|>2|U34|,由电场力做功公式W=qU得,|W12|>2|W34|.
由轨迹的弯曲方向可判定两电荷间存在引力,是异号电荷.
【点睛】
本题是电场中轨迹问题,由U=Ed定性分析非匀强电场中两点间电势差的关系,由轨迹弯曲方向判断电场力方向都是常见的问题,
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- 鲁科版 高中物理 选修 31 第一章 静电场 单元 检测 答案 解析