粤教版物理选修3-1作业：第1章 电场 第8节

第八节静电与新技术1静电技术的应用主要有激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等2在静电除尘装置中，高压电源的正极接到金属圆筒上，负极接到悬挂在管心的金属线上，它们之间有很强的电场，且距管心的金属线越近，场强越大3形成静电灾害的必要条件是积累足够多的静电荷，所以防止静电灾害的基本原则是：控制静电的产生，把产生的静电迅速引走以避免静电的积累【概念规律练】知识点一静电的产生1人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“劈啪”声，这是因为()A衣服由于摩擦而产生了静电B人体本身是带电体C空气带电，在衣服上放电所致D以上说法均不正确答案A解析若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间、衣服和皮肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象，于是我们听到“劈啪”的放电声，若是在晚上还可以看见火花四溅的现象2在工厂里，靠近传送带的工人经常受到电击经研究发现，这是由于传送带在传送过程中带上了电(1)解释为什么靠近传送带的物体会带电；(2)你可以用什么方法来解决这个问题答案见解析解析(1)因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的物体(如人体)因为感应也带上了电(2)要避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中，让传送带变成导体，或者干脆用导体制造传送带，再用适当方法把传送带接地，静电便不会积累，工人也不会再遭电击知识点二静电危害的防止3下列哪些做法不属于防止静电危害的措施()A复印机外壳用导线接地B静电植绒在纺织业得到很广泛的应用C在地毯中夹杂细钢丝导电纤维D做静电实验时，实验室要通气，以避免空气中有过多的二氧化碳、水蒸气或各种离子答案B解析静电放电的措施是多样的，可以控制静电不产生或少产生，若不可回避地产生了静电还可以采取导电的方式防止聚集，B属于静电的利用，A、C、D都是防止静电危害的措施，故选B项4下列措施中，不属于防止静电危害的是()A油罐车后有一条拖在地面上的铁链条B小汽车上有一根露在外面的小天线C在印染厂中保持适当的湿度D在地毯中夹杂0.050.07 mm的不锈钢丝导电纤维答案B解析油罐车后装一条拖在地面上的铁链条，可以及时导走油罐车上产生的静电荷，避免了因电荷越积越多产生高压放电，而使油罐车起火爆炸；在地毯中夹杂导电纤维，同样是为了导走摩擦产生的静电荷；保持印染厂空气湿度适当，是为了使静电荷及时散失，避免干扰印染的质量；而在小汽车外露出一根小天线，是为了接收电磁波，如果小天线不露在汽车外，车内处于被金属包围的环境中，车内被静电屏蔽，无法收到无线电波，所以选B.5请用学过的电学知识判断下列说法正确的是()A电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C小鸟停在单根高压输电线上会被电死D打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险答案B解析由静电屏蔽的知识可知，A、D选项均错；金属可以消除多余的静电，B项正确；单根高压输电线上相距较近的两点之间电阻很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C选项错误知识点三静电的应用6油罐车上常拖有一根铁链，它一端与油罐相连，一端拖在地上，这根铁链的作用是()A无任何作用 B方便上下车C测量地面温度 D导走静电答案D解析油罐车在行驶中由于摩擦会产生静电，若静电荷积累过多易引起火灾，车上的铁链可以将静电荷导入大地，避免静电荷的积累7下列哪些现象利用了静电()A常用的复印机复印文稿等B常用的家用照相机成像在底片上C针式打印机打印文字图象D数码照相机照相答案A解析根据课本内容可知复印机是利用电场力控制点电荷的运动，属于静电的应用，所以选项A正确；照相机成像是利用光的原理工作的，针式打印机打印文字和图象是利用振针和墨带打印的，数码照相是将光信号转换为数字信号，所以选项B、C、D都是错误的8下列说法不正确的是()A静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到异性电极上B静电复印的原理是让油墨带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到带异种电荷的白纸上C静电喷墨的原理是让油漆带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到吸引油漆的工件上D静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方答案D解析灰尘很容易吸附电子，这些吸附负电荷的灰尘在电场力作用下，被吸附到带正电的圆筒上；静电复印和静电喷墨是分别使油墨和油漆带电，在电场力作用下吸附到带异种电荷的预期部位；静电复印曝光时，在光学系统作用下，将原稿图象投射到感光板上，并使其形成静电潜像的过程，硒鼓上字迹的像是未曝光的地方9(双选)如图1所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源，金属管内空气电离，电离的电子在电场力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，因而煤粉被吸附到管上，排出的烟就清洁了，就此示意图，下列说法正确的是()图1AN接电源的正极BM接电源的正极C电场强度EmEnD电场强度EmEn.10(双选)滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成C与G分别接于直流高压电源的正、负极，并令C接地如图2所示，电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒C上，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性下列说法正确的是()图2A粉粒a落入料槽F，粉粒b落入料槽EB粉粒b落入料槽F，粉粒a落入料槽EC若滚筒C不接地而放电针G接地，从工作原理上看，这是允许的D若滚筒C不接地而放电针G接地，从工业实用角度看，这也是允许的答案AC解析因为C和G分别接在高压电源的正、负极上，放电针G附近形成很强的电场，使放电针G附近的空气电离而产生大量离子，其中的负离子在奔向正极C的过程中被吸附到粉粒a、b上，a、b因吸附负离子而带负电，被吸引到带正电的滚筒C上，因a具有良好的导电性，a所带电荷被C上的正电荷中和并最终带上和C相同的电荷而被C排斥，落入料槽F，粉粒b因具有良好的绝缘性，所带负电荷不会被中和，和C相互吸引，被吸引到滚筒C上，直到D处被刮板刮落而落入料槽E中，故A对，B错若滚筒C不接地而放电针G接地，同样能使放电针附近空气电离，从工作原理上看是允许的，但滚筒C不接地具有高压，不安全，从工业实用角度看，不允许，故C对，D错第一章 电场（A）(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题（本题共6个小题，每小题4分，共24分）1电荷从静止开始只在电场力作用下的运动(最初阶段的运动)，则电荷()A总是从电势高的地方移到电势低的地方B总是从电场强度大的地方移到电场强度小的地方C总是从电势能大的地方移到电势能小的地方D总是从电势能小的地方移到电势能大的地方答案C2电场中有一点P，下列说法中正确的有()A若放在P点的电荷的电荷量减半，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CP点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大DP点的场强方向为放在该点的电荷所受电场力的方向答案C3. 如图1所示是两个等量异种点电荷，周围有1、2、3、4、5、6各点，其中1、2之间距离与2、3之间距离相等，2、5之间距离与2、6之间距离相等两条虚线互相垂直且平分，那么关于各点电场强度和电势的叙述错误的是()图1A1、3两点电场强度相同B5、6两点电场强度相同C4、5两点电势相同D1、3两点电势相同答案D解析两个等量异种点电荷的中垂线是等势线，所以2、4、5、6的电势相等，C正确；顺着电场线的方向电势降低，1、3电势不相等，D错误；1、2之间距离与2、3之间距离相等，由场强的矢量合成可以知道1、3两点电场强度相同，A正确；2、5之间距离与2、6之间距离相等，由场强的矢量合成得5、6两点电场强度相同，B正确4. 如图2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a、b两点场强Ea、Eb及电势a、b的关系，正确的是 ()图2AEa3Eb，ab BEa3Eb，abCEa，ab DEaEb，ab答案B解析点电荷所形成的电场强度为Ek，又由题图可知ratan 60rb，所以Ea3Eb.点电荷所形成的等势面是以点电荷为球心的球面，从a、b两点的场强方向可知此点电荷为负电荷，所以aECx，EOx0，故A对，C错根据电场中沿着电场线的方向电势逐渐降低可知EBx沿x轴负方向，B项错负电荷在正x轴上受电场力沿x轴负向，在负x轴上受电场力沿x轴正向，故可判断负电荷从B移到C的过程中，电场力先做正功后做负功，D项正确12. 如图10所示，三个质量相同，带电荷量分别为q、q和0的小液滴a、b、c，从竖直放置的两板中间上方由静止释放，最后从两板间穿过，轨迹如图所示，则在穿过极板的过程中()图10A电场力对液滴a、b做的功相同B三者动能的增量相同C液滴a电势能的增加量等于液滴b电势能的减小量D重力对三者做的功相同答案AD解析此题考查带电粒子在电场中的受力运动及能量变化规律，因a、b带电荷量相等，所以穿过两板时电场力做功相同，电势能增加量相同，A对，C错；c不带电，不受电场力作用，由动能定理，三者动能增量不同，B错；a、b、c三者穿出电场时，由WGmgh知，重力对三者做功相同，D对三、计算题（本题共4个小题，满分40分）13.（10分）如图11所示，P、Q两金属板间的电势差为50 V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d10 cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4 cm，求：图11(1)P板及A点的电势(2)保持两板间的电势差不变，将Q板向左平移5 cm，则A点的电势将变为多少？答案(1)50 V30 V(2)10 V解析(1)UPQPQ50 V，UAQd10.06 V30 V因Q板接地，故P点电势P50 V，A30 V.(2)Ad20.01 V10 V.14.（10分）在一个点电荷Q的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0 m和5.0 m已知放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电荷量大小的关系如图12中的直线A、B所示，放在A点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电求：图12(1)B点的电场强度的大小和方向；(2)试判断点电荷Q的电性，并确定点电荷Q的位置坐标答案(1)2.5 N/C沿x轴的负方向(2)负电2.6 m解析(1)由题图可得B点电场强度的大小EB2.5 N/C.因B点的试探电荷带负电，而受力指向x轴的正方向，故B点场强的方向沿x轴的负方向(2)因A点的正电荷受力和B点的负电荷受力均指向x轴的正方向，故点电荷Q位于A、B两点之间，带负电设点电荷Q的坐标为x，则EAk，EBk.由题图可得EA40 N/C，解得x2.6 m.15.（10分）如图13所示，带负电的小球静止在水平位置的平行板电容器两极板间，距下极板0.8 cm，两极板间的电势差为300 V如果两极板间电势差减小到60 V，则带电小球运动到极板上需多长时间？图13答案4.5102 s解析取带电小球为研究对象，设它带电荷量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用当U1300 V时，小球平衡：mgq当U260 V时，带电小球向下极板做匀加速直线运动：mgqma又hat2由得：t s4.5102 s16.（10分）如图14所示，两块竖直放置的平行金属板A、B，板间距d0.04 m，两板间的电压U400 V，板间有一匀强电场在A、B两板上端连线的中点Q的正上方，距Q为h1.25 m的P点处有一带正电的小球，已知小球的质量m5106 kg，电荷量q5108 C设A、B两极板足够长，g取10 m/s2.试求：图14(1)带正电的小球从P点开始由静止下落，经多长时间和金属板相碰；(2)相碰时，离金属板上端的距离多大答案(1)0.52 s(2)0.102 m解析(1)设小球从P到Q需时间t1，由hgt得t1 s0.5 s，小球进入电场后其飞行时间取决于电场力产生的加速度a，由力的独立作用原理，可以求出小球在电场中的运动时间t2.应有qEma，E，at，以上三式联立，得t2d0.04 s0.02 s，运动总时间tt1t20.5 s0.02 s0.52 s.(2)小球由P点开始在竖直方向上始终做自由落体运动，在时间t内的位移为ygt210(0.52)2 m1.352 m. 相碰时，与金属板上端的距离为syh1.352 m1.25 m0.102 m.粤教版物理(选修31)第一章电场(B)(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5个小题，每小题4分，共20分)1同一直线上的三个点电荷q1、q2、q3，恰好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用已知q1、q2间的距离是q2、q3间的距离的2倍下列说法错误的是()Aq1、q3为正电荷，q2为负电荷 Bq1、q3为负电荷，q2为正电荷Cq1q2q33649 Dq1q2q394362电场强度的定义式为E，点电荷的场强公式为E，下列说法中正确的是()AE中的场强E是电荷q产生的 BE中的场强E是电荷Q产生的CE中的F表示单位正电荷的受力 DE和E都只对点电荷适用3下列说法中正确的是()A在电场中，电场强度大的点，电势必定高B电荷置于电势越高的点，其所具有的电势能也越大C电场中电场强度大的地方，沿电场线方向电势降落快D一带电粒子只受电场力作用在电场中运动时，电势能一定变化4如图1所示，质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B点时，速率vB2v0，方向与电场的方向一致，则A、B两点的电势差为()图1A. B. C. D.5如图2所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电源E相连，在距离两板等距离的M点有一个带电液滴处于静止状态若将b板向上平移一小段距离，但仍在M点下方，稳定后，下列说法中正确的是()图2液滴将加速向下运动M点电势升高带电液滴在M点的电势能增大在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同A B C D二、双项选择题(本题共5个小题，每小题6分，共30分)6如图3所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P慢慢靠近关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是()图3A两端的感应电荷越来越多 B两端的感应电荷是同种电荷C两端的感应电荷是异种电荷 D两端的感应电荷电荷量不相等7.一带电粒子沿着图4中曲线JK穿过一匀强电场，a、b、c、d为该电场的电势面，其中abcd，若不计粒子受的重力，可以确定()图4A该粒子带正电B该粒子带负电C从J到K粒子的电势能增加D粒子从J到K运动过程中的动能与电势能之和不变8如图5所示，导体球A与导体球壳B同心，原来都不带电，也不接地，设M、N两点的场强大小为EM和EN，下列说法中正确的是()图5A若使A带电，则EM0，EN0B若使B带电，则EM0，EN0C若使A、B两球分别带上等量异种电荷，则EM0，EN0D若使A球带电，B球接地，则EM0，EN09如图6所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B极板接地，A极板带有电荷量Q，板间电场有一固定点P，若将B极板固定，A极板下移一些，或者将A极板固定，B极板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是()图6AA极板下移时，P点的电场强度不变，P点电势不变BA极板下移时，P点的电场强度不变，P点电势升高CB极板上移时，P点的电场强度不变，P点电势降低DB极板上移时，P点的电场强度减小，P点电势降低10. 如图7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()图7A粒子的电荷量变为原来的 B两板间电压减为原来的C两板间距离变为原来的4倍 D两板间距离变为原来的2倍题号12345678910答案姓名：_班级：_学号：_得分：_ 三、填空题(本题共2个小题，满分12分)11(6分) 如图8所示，电场中某一电场线为一直线，线上有A、B、C三个点，电荷q1108 C，从B点移到A点时静电力做了107 J的功；电荷q2108 C，在B点的电势能比在C点时大107 J，那么：图8 (1)比较A、B、C三点的电势高低，由高到低的排序是_；(2)A、C两点间的电势差是_V；(3)若设B点的电势为零，电荷q2在A点的电势能是_J.12(6分)如图9所示，E板上发射的电子初速度为零，两电源的电压分别为45 V、30 V，A、B两板上有小孔OA、OB，则电子经过OA、OB孔以及到达C板的动能分别为：EkA_eV，EkB_eV，EkC_eV.图9四、计算题(本题共4个小题，满分38分)13(8分)半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开(1)若A、B两球带同种电荷时，接触后两球的电荷量之比为多大？(2)若A、B两球带异种电荷时，接触后两球的电荷量之比为多大？14(8分)有一个带电荷量q3106 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6104 J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9104 J的功，问：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？15.(10分) 如图10所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量108 C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功6108 J，AB长6 cm，AB与AC的夹角为60.求：图10(1)场强方向；(2)设B处电势为1 V，则A处电势为多少；(3)A处的场强大小；(4)电子在A点的电势能16(12分) 如图11所示，在绝缘水平面上，相距为L的A、B两处分别固定着两个带电量相等的正电荷，a、b是AB连线上的两点，其中AaBbL/4，O为AB连线的中点，一质量为m、带电荷量为q的小滑块(可以看作质点)以初动能E0从a点出发，沿直线AB向b点运动，其中小滑块第一次经过O点的动能为初动能的n倍(n1)，到达b点时动能恰好为零，小滑块最终停在O点，求：图11 (1)小滑块与水平面间的动摩擦因数；(2)O、b两点间的电势差UOb；(3) 小滑块运动的总路程第一章电场(B)1D2B公式E是电场强度的定义式，适用于任何电场，q为试探电荷的电荷量，Ek仅适用于计算点电荷的场强，Q为场源点电荷的电荷量3C电场中电势的高低具有相对意义，与零势能点的选择有关，因此电势与场强没有直接的联系，场强大的地方电势可能低，反之亦然，A错；负电荷置于电势越高的地方，其具有的电势能反而越小，B错；由UEd可知，距离相同时，场强大的地方电势差大，沿电场线方向电势降落快，C正确；带电粒子只受电场力作用，可以在一个等势面上做匀速圆周运动，如电子绕原子核的运动，此时电场力不做功，带电粒子的电势能不变，D错4C粒子在竖直方向做匀减速直线运动，则有2ghv.电场力做正功，重力做负功，使粒子的动能由mv变为2mv，则根据动能定理，有Uqmgh2mvmv，解得，A、B两点电势差应为.5B电容器与电源相连，电容器板间的电压不变，b板向上平移一小段距离，由E可知场强变大，液滴所受的电场力变大，液滴将加速向上运动；a、M间的电势差增大，a点电势为零，M点电势降低；由于液滴带负电，带电液滴在M点的电势能增大；在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，两板间的电势差不变，电场力做功相同6AC由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P的一端带上了等量的负电荷导体离P球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多7BD此题已知电场中的一簇等势面，并且知道各等势面电势的高低，可知电场线与等势面垂直，且指向左由粒子运动的轨迹知，粒子所受电场力的方向与电场线方向相反，所以粒子带负电，A错，B正确；粒子从J到K运动过程中，电场力做正功，所以电势能减小，C错；只有电场力做功，动能与电势能之和保持不变，D对8BC如果A带电，则会感应B内部带异种电荷，外部电性与A相同，那么EM0，EN0；如果B带电，电荷只分布在外表面E内0，因此B正确；如果A、B带等量异种电荷，A与B的静电感应使B外表面恰好无电荷量，因此C正确；D是接地屏蔽，EM0，EN0.9AC10AD带电粒子在电场中做类平抛运动，即粒子做沿平行板方向上的匀速直线运动与垂直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，它沿平行板的方向发生位移L所用的时间与垂直板方向上发生位移所用的时间相等，设两板电压为U，则有.当入射速度变为，它沿平行板的方向发生位移L所用的时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量变为原来的或两板间距离增为原来的2倍时，均可使粒子在与垂直板方向上发生位移所用的时间变为原来的2倍，从而保证粒子仍恰好穿过电场11(1)CBA(2)20(3)10712454515解析在整个运动过程中，电子经历了两个电场作用，一个是E、A之间的电场，使电子向右加速，另一个是B、C之间的电场，使电子向右运动时减速；而A、B之间是等势区域，没有静电力做功根据题目给出的条件，分析出电子在EA、AB、BC各段的运动情况，由于已知各段的电压，所以可以利用动能定理求出动能因A点电势高于E点，所以电子在E、A间加速，静电力做正功，动能增加，由eUEkA0得EkA45 eV.因为A、B间电势差为零，即A、B间无电场，所以电子在A、B间做匀速直线运动，故EkBEkA45 eV.因为C点电势低于B点电势，所以电子在B、C间做减速运动，即克服静电力做功，动能减少，由eUEkBEkC得EkCEkBeU(4530) eV15 eV.13(1)23(2)21解析(1)A、B带同种电荷时，设电荷量为Q，C与A接触后，由于形状相同，二者平分电荷量，A、C所带的电荷量均为Q.C与B接触后平分二者电荷量，则B、C的