2017版高考物理一轮复习 第1-10章_17

1 第八章 静电场 题组一 电荷守恒定律 1科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电荷量的单位， 关于元电荷，下列说法中不正确的是 ( ) A把质子或电子叫元电荷 B1.6010 19 C 的电荷量叫元电荷 C电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷 D质子带有最小的正电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷 解析 元电荷不是电荷种类，而是表示最小的电荷量，数值为 1.601019 C，其大小 和质子、电子所带电荷量的绝对值相等，故选项 A 错误，选项 B、C、D 正确。 答案 A 2完全相同的金属小球 A、 B， A 球带电荷量为16 Q， B 球带电荷量为8 Q，现将 A 与 B 接触后分开，则 A、 B 两球的带电荷量分别为 ( ) A8 Q，16 Q B8 Q，8 Q C4 Q，4 Q D4 Q，4 Q 解析 因两球带异种电荷，所以 A 与 B 接触后应是先中和，后把剩余的电荷量平分， 即 A、 B 两球的带电荷量都为 q 4 Q，选项 C 对。 16Q 8Q2 答案 C 3原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接 触，最后，得知甲物体带正电荷 1.61015 C，丙物体带电荷量的大小为 81016 C，则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是 ( ) A乙物体一定带有负电荷 81016 C B乙物体可能带有负电荷 2.41015 C C丙物体一定带有正电荷 81016 C D丙物体一定带有负电荷 2.41016 C 解析 由于甲、乙、丙原来都不带电，甲、乙相互摩擦导致甲失去电子而带 2 1.61015 C 的正电荷，乙物体得到电子而带 1.61015 C 的负电荷；乙物体与不带 电的丙物体相接触，从而使一部分负电荷转移到丙物体上，故可知乙、丙两物体都带负 电荷，由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为 1.61015 C810 16 C810 16 C， 故 A 正确，D 错误。 答案 A 题组二 库仑定律及应用 4(20152016 诸暨市第一学期期末)下列哪一个是库仑定律的表达式 ( ) A F k B F k q1q2r q1q2r2 C F k D F qr2 q1q2r2 答案 B 5关于库仑定律的适用范围，下列说法正确的是 ( ) A真空中两个带电球体 B真空中任意带电体 C真空中两个点电荷 D真空中两个带电体的大小小于它们之间的距离 解析 由于库仑定律确定的是真空中两点电荷间的作用力，可见库仑定律的适用范围是 真空中的两个点电荷。选项 C 正确。 答案 C 6关于库仑定律，下列说法正确的是 ( ) A库仑定律适用于体积很小的带电球体 B根据公式 F k ，当两个电荷间的距离趋于 0 时，库仑力将趋于无穷大 q1q2r2 C若点电荷 Q1的电荷量大于 Q2的电荷量，则 Q1对 Q2的库仑力大于 Q2对 Q1的库仑力 D库仑定律适用于真空中任何两个点电荷 解析 能否把带电体看成点电荷的关键是看它的大小，形状对研究问题有没有影响，体 积很小的带电球体也不一定能看成点电荷，选项 A 错误；当两个电荷间的距离趋于 0 时， 两个带电体就不能看成点电荷了，公式 F k 不再适用，选项 B 错误；电荷间的库 q1q2r2 仑力是一对作用力和反作用力，总是等大、反向，与两个点电荷电荷量是否相等无关， 3 选项 C 错误；库仑定律的适用条件就是真空中的点电荷，所以选项 D 正确。 答案 D 7两个可视为点电荷的金属小球带有等量同种电荷 q，当它们相距为 5r 时，它们之间相 互作用的静电力的大小为 ( ) A F k B F k q225r2 q25r2 C F k D条件不足，无法判断 25q2r2 解析 由于两带电金属球为点电荷，根据库仑定律可得 F k k ，故选 A。 q2（ 5r） 2 q225r2 答案 A 8电荷量分别为 q1、 q2的两个点电荷，相距 r 时相互作用力为 F，则下列说法正确的是 ( ) A如果 q1、 q2恒定，当距离变为 r/2 时作用力将变为 2F B如果其中一个电荷的电荷量和它们的距离都减半时，作用力变为 4F C如果将它们的电荷量和距离都加倍时，作用力变为 2F D如果它们的电荷量都加倍，距离变为 r 时，作用力变为 2F2 解析 根据公式 F ，当距离减少为原来的 时，相互作用力变为原来的 4 倍；若 kq1q2r2 12 其中一个电荷的电荷量和它们的距离都减半时，作用力变为 2F；如果将它们的电荷量 和距离都加倍时，作用力不变；如果它们的电荷量都加倍，距离变为 r 时，作用力变2 为 2F。选项 D 正确。 答案 D 9一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性良好，内部有 两个完全相同的可看做点电荷的弹性金属小球 A 和 B， 电荷量分别为9 Q 和 Q，两小球从图示位置由静止释 放，那么，两小球再次经过图中原静止释放位置时， A 球的瞬时加速度为释放时的 ( ) A. B. C. D. 169 916 203 320 解析 释放时 A 受到的库仑力为： F k ，其加速度 a k ，当两球碰撞后，所 9Q2r2 Fm 9Q2mr2 带电荷量为 q 4 Q。故小球 A 再经过原位置时，受到的库仑力为 F k ， 9Q Q2 16Q2r2 4 所以加速度为 a k a，故选项 A 正确。 Fm 16Q2mr2 169 答案 A 10如图所示，水平天花板下用长度相同的绝缘细线悬挂起来的两个 相同的带电介质小球 a、 b，左边放一个带正电的固定球 Q 时， 两悬球都保持竖直方向。下面说法正确的是 ( ) A a 球带正电， b 球带正电，并且 a 球带电荷量较大 B a 球带负电， b 球带正电，并且 a 球带电荷量较小 C a 球带负电， b 球带正电，并且 a 球带电荷量较大 D a 球带正电， b 球带负电，并且 a 球带电荷量较小 解析 要使 a、 b 平衡，必须有 a 带负电， b 带正电，且 a 球带电较少，故应选 B。 答案 B 题组三 电场强度的理解及计算 11在电场中某点放一检验电荷，其电荷量为 q，检验电荷受到的电场力为 F，该点电场强 度为 E ，那么下列说法正确的是 ( ) Fq A若移去检验电荷 q，该点的电场强度就变为零 B若在该点放一个电荷量为 2q 的检验电荷，该点的场强就变为 E2 C若在该点放一个电荷量为2 q 的检验电荷，则该点场强大小仍为 E，但电 场强度的方向变为原来相反的方向 D若在该点放一个电荷量为 的检验电荷，则该点的场强大小仍为 E，电 q2 场强度的方向也还是原来的场强方向 解析 电场中某点的电场强度是由场源电荷和该点的位置判定的，而与检验电荷是否存 在、检验电荷的电性、电荷量无关。故正确答案为 D。 答案 D 12如图所示的各电场中， A、 B 两点电场强度相同的是 ( ) 5 解析 电场强度是矢量，电场强度相同是指电场强度大小和方向均相同，C 正确。 答案 C 13.如图所示，一电场的电场线分布关于 y 轴(沿竖直方 向)对称， O、 M、 N 是 y 轴上的三个点，且 OM MN。 P 点在 y 轴右侧， MP MN。则 O、 M、 N、 P 四点中电场 强度最大的是( ) A O 点 B M 点 C N 点 D P 点 解析 电场线的疏密程度表示场强大小，由此可知场强最大的点为 O 点，故选 A。 答案 A 14.如图所示，关于 a、 b 两点的电场强度的大小及方向，下列 表述正确的是 ( ) A Ea Eb方向相同 B Ea Eb方向不同 C Ea Eb方向相同 D Ea Eb方向不同 解析 电场线的疏密表示电场的强弱， a 点电场较强；电场线的切线方向表示电场方向， a、 b 两点的电场方向不相同，B 正确。 答案 B 15如图所示直线为空间某电场的一条电场线，关于电场线上 A、 B 两点的电场特点，下列说法正确的是 ( ) A A、 B 两点电场强度方向相同 B A、 B 两点电场强度方向不同 C A、 B 两点电场强度大小相等 D A、 B 两点电场强度大小不等 6 解析 电场强度方向沿电场线的切线方向， A、 B 两点在同一直电场线上，电场强度方 向相同，选项 A 正确，B 错误；因为图中只有一条电场线，无法从疏密程度上判断电场 强度的强弱，所以 A、 B 两点的电场强度大小无法判断，选项 C、D 错误。 答案 A 16. 如图所示， M、 N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点， O 点为半圆弧的圆心， MOP60。电荷量相等、符号相反的 两个点电荷分别置于 M、 N 两点，这时 O 点电场强度的大小为 E1；若将 N 点处的点电荷移至 P 点，则 O 点的场强大小变为 E2， E1与 E2之比为 ( ) A12 B21 C2 D43 3 解析 依题意，每个点电荷在 O 点产生的场强大小为 ，则 E12 当 N 点处的点电荷移至 P 点时，假设 M 点为正点电荷，则 O 点场强如图所示，合场强大小为 E2 ，则 21，故正 E12 E1E2 确答案为 B。 答案 B 17. 如图所示，质量为 m、带电荷量为 q 的小球 B 用绝缘细线 悬挂，处于固定的带电体 A 产生的电场中， A 可视为点电荷， B 为试探电荷。当 B 静止时， A、 B 等高，细线与竖直方向的 夹角为 。已知重力加速度为 g。则 A 在 B 处所产生的场强 大小为 ( ) A. B. mgtan q mgcot q C. D. mgsin q mgcos q 解析 对 B 受力分析，由平衡条件得： qE mgtan ，解得 A 在 B 处所产生的场强大小 为 ，A 正确。 mgtan q 答案 A 题组四 电势能和电势、电势差 18关于重力势能和电势能，下列说法中正确的是 ( ) A两种势能都是物体单独具有的 7 B两种势能的值都与零势能位置选择无关 C两种势能的变化量，都可以用力做的功来衡量 D两种势能的值都可正可负，所以都是矢量 解析 势能为相互作用的系统所共有的，选项 A 错误；两种势能的值都与零势能位置选 择有关，选项 B 错误；两种势能的变化量，都可以用力做的功来衡量，选项 C 正确；由 于势能的大小与零势能位置选择有关，其正、负值表示相对于零势能位置是高或低，势 能没有方向，选项 D 错误。 答案 C 19.如图所示，将一带正电的点电荷沿电场线方向从 A 点移动到 B 点，下列说法正确的是 ( ) A静电力做正功，电势能增加 B静电力做负功，电势能增加 C静电力做正功，电势能减少 D静电力做负功，电势能减少 解析 正电荷所受静电力方向与电场线方向相同，当带正电的点电荷沿电场线方向从 A 点移动到 B 点时，静电力做正功，电势能减少，选项 C 正确。 答案 C 20.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小 B带电粒子的电势能越来越大 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做正功 解析 带负电的粒子所受静电力方向与电场线方向相反，所以当带负电的粒子沿着电场 线从 A 点运动到 B 点的过程中，静电力做负功，电势能越来越大，选项 A、D 错误，B 正确；电场线的疏密表示场强的大小，所以 EA EB，带电粒子受到的静电力一定越来越 大，选项 C 错误。 答案 B 21(20152016 诸暨市第一学期期末)如图所示，球形电容器 是由半径不同的同心金属球壳组成，内外球壳带有等量异种 8 电荷，球壳之间为真空，并形成了沿半径方向的电场。已知 M 点与 N 点在同一电场线上， M 点与 P 点到圆心距离相等，则下列说法正确的是 ( ) A该径向电场为匀强电场 B M 点的电场强度比 N 点小 C P 点的电势比 N 点低 D电荷沿圆弧虚线从 M 到 P，电场力不做功 答案 D 22关于电势差的说法中，正确的是 ( ) A两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，静电力所做的功 B1 C 电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了 1 J 的功，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两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电荷量成反比 解析 由公式 UAB 可知，两点间的电势差等于移动 1 C 的电荷时静电力所做的功， WABq 故选项 A 错误，B 正确；两点间的电势差由电场决定，即电势差与试探电荷没有关系， 由此知道选项 D 错误；由 WAB qUAB可知，静电力做功的多少与 q、 UAB均有关，选项 C 错误。 答案 B 23电荷 Q 在电场中某两点间移动时，静电力做功为 W，由此可算出两点间的电势差为 U； 若让电荷量为 2Q 的电荷在电场中的这两点间移动，则 ( ) A静电力做功仍为 W B静电力做功为 W2 C两点间的电势差仍为 U D两点间的电势差为 U2 解析 电势与电势差是电场本身的性质，与试探电荷无关，选项 C 对、D 错；由静电力 做功的公式 W qU 可知当电荷量为 2Q 的电荷在两点间移动时，静电力做功为 2W，选项 A、B 错。 答案 C 9 24电荷量为 1.61019 C 的带正电的质子在静电场中由 A 点移到 B 点，在这过程中，静 电力做的功为 8.01017 J，则 A、 B 两点间的电势差 UAB为 ( ) A310 2 V B510 2 V C410 2 V D710 2 V 解析 由公式 UAB 得电势差 UAB V510 2 V，选项 B 正确。 WABq 8.010 171.610 19 答案 B 25.电场中有 A、 B 两点，一个点电荷在 A 点的电势能为 1.2108 J，在 B 点的电势能为 0.80108 J。已知 A、 B 两点在同一条 电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为 1.0109 C，那么 ( ) A该电荷为负电荷 B该电荷为正电荷 C A、 B 两点的电势差 UAB4.0 V D把电荷从 A 移到 B，静电力做功为 W2.510 10 J 解析 A 点的电势能大于 B 点的电势能，从 A 到 B 静电力做正功，所以该电荷一定为负 电荷，故选项 A 正确，选项 B 错误；静电力做功 WAB EpA EpB1.210 8 J0.810 8 J0.4010 8 J，选项 D 错误；由 UAB 得 UAB WABq 0.410 8 1.010 9 V4.0 V，所以选项 C 错误。 答案 A 题组五 电容器的电容 带电粒子在电场中的运动 26电容器的电容与本身构造有关，对于平行板电容器，不能决定电容器电容的物理量是 ( ) A电容器两板间的距离 B电容器两板所带的电荷量 C电容器两板的正对面积 D电容器两板间的电介质 解析 根据平行板电容器电容的决定式 C 可得电容的大小和两极板间的距离 d、 rS4 kd 两极板的正对面积 S、电容器极板间的电介质有关，与两极板的电荷量无关，故选 B。 答案 B 10 27对电容的定义式 C ，以下说法正确的是 ( ) QU A电容器带电荷量越大，电容就越大 B对于某一电容器，它的带电荷量跟它两极板间所加电势差的比值保持不变 C对于某一电容器，它的带电荷量跟加在两极板间的电势差成反比 D如果一个电容器两极板间没有电势差，就没有带电荷量，也就没有电容 解析 电容器电容是其本身固有属性，与带电荷量及两极板间电势差无关，故选项 A、D 错误，选项 B 正确；由 C 得 Q CU，由此可知 Q U，选项 C 错误。 QU 答案 B 28(2016金华市联考)一个电容器的规格是“10 F 50 V” ，则 ( ) A这个电容器的电容为 105 F B这个电容器加上 50 V 电势差时，电容才是 10 F C这个电容器没有电势差时，电容为 0 D这个电容器加的电势差不能低于 50 V 解析 电容器的电容与电容器板间电势差无关，无论是否有电势差，电容都是 10 F，选项 A 正确，B、C 错误；50 V 为电容器允许加的最大电势差，选项 D 错误。 答案 A 29某电场电场线分布如图所示， A、 B 为某电场线上的两点，一 带负电的粒子以一定的初速度沿电场线从 A 运动到 B。不计粒 子的重力，在整个运动过程中( ) A粒子做匀加速直线运动 B粒子运动的加速度增大 C粒子的电势能减少 D粒子的动能减少 解析 根据题目信息，带负电的粒子从 A 运动到 B 的过程中，电场力方向与运动方向相 同，电场强度逐渐减小，电场力逐渐减小，因粒子重力不计，电场力就是粒子受到的合 力，所以粒子做加速度减小的直线运动，选项 A、B 错；因电场力方向与运动方向相同， 所以电场力做正功，电势能减少，粒子的动能增加，选项 C 对，D 错。 答案 C 30电场中，初速度为零的带正电粒子在匀强电场中仅在电场力作用下，运动方向正确的 11 是 ( ) 解析 正电荷在电场中受电场力的方向与电场方向相同，若电荷由静止开始运动，则正 电荷应沿电场线运动，D 正确。 答案 D 31如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力的 作用，运动过程中电势能逐渐减少，它运动到 b 处时的运动方向与受力方向可能的是 ( ) 解析 由于带电粒子只受电场力的作用，