高中物理 第一章 静电场同步练习1 新人教版选修3

用心 爱心 专心 1 第第 1 1 章章 静电场静电场 综合练习综合练习 实验 电场中等势线的描绘实验 电场中等势线的描绘 1 在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中 在下列所给出的器材中 应该选用的 是 A 6 伏的交流电源 B 6 伏的直流电源 C 100 伏的直流电源 D 量程 0 3 安 零刻度在刻度盘左边的电流表 E 量程 0 300 微安 零刻度在刻度盘中央的电流表 在实验过程中 要把复写纸 导电纸 白纸铺放在木板上 它们的顺序是 自上而下 答案答案 BE 导电纸 复写纸 白纸 2 用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时 下列哪些模拟实验的设计 图 9 6 5 是合理的 A 如图 所示圆柱形电极M N都接电源的正极 模拟等量正点电荷周围的静电场 B 如图 所示圆柱形电极M接电源正极 圆环形电极N接电源负极 模拟正点电荷周围 附近的静电场 C 如图 所示两个平行的长条形电极M N分别接电源正 负极 模拟平行板电容器间 的静电场 D 如图 所示圆柱形电极M接电源负极 模拟负点电荷周围的静电场 解析解析 用电流场模拟静电场 在导电纸上必须形成电流 由于 两个方案在导电纸上 不会形成电流 因此设计不合理 两个设计是合理的 选 BC 答案答案 BC 3 在 电场中等势线的描绘 实验中 下列说法正确的是 A 这是一个模拟实验 正负电极模拟正负点电荷 B 电源应为 8 10 伏直流电 C 若把灵敏电流计换成伏特计 这个实验也是可行的 D 找等势点时 两个探针应该同时移动 直至电流计示数指零 答案答案 AC 4 在用模拟法描绘静电场等势线的实验中 某同学发现描绘的等势线发生畸变 则产生误 差的可能原因是 图 9 6 5 1 用心 爱心 专心 2 A 电流表的灵敏度不高 B 电极与导电纸接触不良 C 导电纸涂层不均匀 D 有一个电极靠近导电纸边缘 答案答案 CD 5 某同学进行了实验探究 描绘静电场的等势线 做了以下的实验 把两条长条形电极紧 压在导电纸上 导纸铺在平木板上 并分别 接在低压恒定直流电源两极 现取一金属环 将圆环放在两电极中间的导电纸上 再在灵敏 电流计正 负接线柱上分别接两探针 和 电源从灵敏电流计正接线柱流入时 指针右偏 作如下测试如图 图 9 6 6 a 当两探针 和 与金属环内导电纸上任意两点 接触时 电流表指针将 填右偏 左偏或指零 b 当两探针 和 与金属环上任意两点接触时 电流表指针将 填右偏 左 偏或指零 c 当两探针 和 分别与环上 环内导电纸接触时 电流表指针将 填右偏 左偏或指零 d 当两探针 和 分别与环上 导电纸上 a 点接触时 电流表指针将 填右 偏 左偏或指零 答案答案 a 指零指零 b 指零指零 c 指零指零 d 左偏左偏 图 9 6 6 用心 爱心 专心 3 整合提升整合提升 一 选择题一 选择题 共 8 小题 每小题 6 分 共 48 分 在每小题中只有一个选项符合要求 1 关于场强的三个公式 的适用范围 下列说法正确的是 F E q 2 Q Ek r U E d A 三个公式都只能在真空中适用 B 公式 和 只能在真空中适用 公式 在真空 中和介质中都适用 C 公式 和 只能在真空中适用 公式 在真空中和介质中都适用 D 公式 适用于任何电场 公式 只适用于点电荷形成的电场 公式 只适用于匀强电 场 答案答案 D D 2 设电子在运动过程中只受电场力作用 则在下列哪个电场中 只要给电子一个适当的初 速度它就能自始至终沿一条电场线运动 而给电子一个适当的初速度它就能始终沿某个 等势面运动 A 匀强电场 B 正点电荷产生的电场 C 负点电荷产生的电场 D 以上都不可能 答案答案 B B 3 如图 9 1 把一带正电的小球 a 放在光滑绝缘面上 欲使球 a 能静止在斜面上 需在 MN 间放一带电小球 b 则 b 应 A 带负电 放在 A 点 B 带正电 放在 B 点 C 带负电 放在 C 点 D 带正电 放在 C 点 答案答案 C C 4 A B 两个小球带同种电荷 放在光滑的绝缘水平面上 A 的质量为 m B 的质量为 2m 它们相距为 d 同时由静止释放 在它们距离到 2d 时 A 的加速度为 a 速度为 v 则 A 此时 B 的加速度为 a 4 B 此过程中电势能减小 5mv2 8 C 此过程中电势能减小 mv2 4 D 此时 B 的速度为 v 2 解析解析 相互作用的两小球在运动过程中的任一时刻 作用力大小相等 因此当质量为 m 的 A 球的加速度为 a 时 质量为 2m 的 B 球加速度为 又因为系统动量守恒 2 a 得 电势能的减小量 2 0vmmv 2 vv 222 4 3 2 2 2 1 2 1 mv v mmv 答案答案 D D 5 图 9 2 A B 两点各放有电量为 Q 和 2Q 的点电荷 A B C D 四点在同一直线上 且 AC CD DB 将一正电荷从 C 点沿直线移到 D 点 则 A 电场力一直做正功 图 9 1 图 9 2 用心 爱心 专心 4 B 电场力先做正功再做负功 C 电场力一直做负功 D 电场力先做负功再做正功 解析解析 通过计算 AB 两点间两点电荷叠加的合场强为零的位置在 C 和 D 点之间 故将一正 电荷从 C 点沿直线移到 D 点 电场力先做正功再做负功 答案答案 B B 6 某电解电容器上标有 25V 470 F 的字样 对此 下列说法正确的是 A 此电容器只能在直流 25V 及以下电压才能正常工作 B 此电容器在交流电压的有效值为 25V 及以下也能正常工作 C 当工作电压是 25V 时 电容才是 470 F D 这种电容器使用时 不必考虑两个引出线的极性 解析解析 由标称值可知 该电解电容器用于直流 25V 及以下电压时才能正常工作 电容器的 电容值由其内部构造所决定 在不被击穿的条件下 与其工作电压无关 电解电容器两引线 有正 负极之分 使用时极性不能接错 也不能接交流电 正确答案为 A 答案答案 A A 7 某研究性学习小组学习电学知识后进行对电工穿的高压作业服进行研究 发现高压作业 服是用铜丝编织的 下列各同学的理由正确的是 A 甲认为铜丝编织的衣服不易拉破 所以用铜丝编织 B 乙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹 使体内电势保持为零 对人体起保护作用 C 丙认为电工被铜丝编织的衣服所包裹 使体内电场强度保持为零 对人体起保护作用 D 丁认为铜丝必须达到一定的厚度 才能对人体起到保护作用 解析解析 利用静电平衡及静电屏蔽知识可得 答案答案 C 8 如图 9 3 所示 L 为竖直 固定的光滑绝缘杆 杆上 O 点 套有一质量为 m 带电量为 q 的小环 在杆的左侧固定 一电荷量为 Q 的点电荷 杆上 a b 两点到 Q 的距离相 等 Oa 之间距离为 h1 ab 之间距离为 h2 使小环从图示 位置的 O 点由静止释放后 通过 a 的速率为 1 3gh 则下列说法正确的是 A 小环通过 b 点的速率为 23 21 hhg B 小环从 O 到 b 电场力做的功可能为零 C 小环在 Oa 之间的速度是先增大后减小 D 小环在 ab 之间的速度是先减小后增大 解析解析 O 到 a 有 O 到 b 有 0 2 1 2 1 aoa mvmghqU 2 21 2 1 bob mvhhmgqU 因为 联立可得 oboa UU 23 21 hhgvb 答案答案 A A 二 填空题二 填空题 共 4 小题 每小题 5 分 共 20 分 9 真空中有两个相同的金属小球 带电量分别为 1 0 10 8C 和 3 0 10 8C 相距 r 时 相互作用为 0 30N 现将两球相接触后再放回原处 则它们之间的相互作用力为 图 9 3 用心 爱心 专心 5 N 答案答案 0 10N 10 如图 9 4 所示 一质量为 m 电荷量为 q 的小球 从距地面为 h 处 以初速度 v0水平抛出 在小 球运动的区域里 加有与小球初速度方向相反的 匀强电场 若小球落地时速度方向恰好竖直向下 小球飞行的水平距离为 L 小球落地时动能 EK 电场强度 E 解析解析 把小球的运动正交分解 水平方向做匀减速运动 竖直方向做自由落体运动 小球 在落地时的速度恰好竖直向下 说明水平方向恰好速度减为零 因此小球落地时速度由竖直 方向运动决定 所以得 在水平方向上 在竖直方向上 ghv2 2 mghmvEk 2 2 1 2 2 1 atL 2 2 1 gth h L g a g h L m qE qh mgL E 答案答案 mghEk qh mgL E 11 图 9 5 展示了等量异种点电荷的电场线 和等势面 从图中我们可以看出 A B 两点 的场强 电势 C D 两点的 场强 电势 以上四空均填 相同 或 不同 答案答案 相同 不同 不同 相同 12 如图 9 6 所示 有三个质量相等 分别带正电 负电和不带电的粒子 从极板左侧中央以相同的水 平速度v先后垂直地射入匀强电场中 分别落在正极板 的a b c处 粒子所受重力不能忽略 则可知粒子 a b c三个粒子在电场中的加速度有 aa ab ac 填 或 c粒子 电 填 带正电 带负电 或 不带电 解析解析 三粒子作类平抛运动 因为相同的水平初速度 所以飞行越远 时间越长 在竖直方向 有 因此 c粒子带负电 2 2 1 ath 2 2 t h a cba aaa 答案答案 c粒子带负电 三 计算题三 计算题 共 4 小题 共 52 分 13 10 分 一个带正电的微粒 从A点射入水平方向的匀强电场中 微粒沿直线AB运动 如图 9 7 AB与电场线夹角 30 已知带电微粒的质量 电量kgm 7 100 1 图 9 4 3 图 9 5 图 9 6 用心 爱心 专心 6 A B相距 取g 10m s2 结果保留二位有效数字 求 Cq 10 100 1 cmL20 1 说明微粒在电场中运动的性质 要求说明理由 2 电场强度的大小和方向 3 要使微粒从A点运动到B点 微粒射入电场时的最小速度是多少 解析解析 1 微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动 在垂直于AB方向上的重力和电 场力必等大反向 可知电场力的方向水平向左 如题图所示 微粒所受合力的方向由B 指向A 与初速度方向相反 微粒做匀减速运动 0 v 2 在垂直于AB方向上 有 0cossin mgqE 所以电场强度 电场强度的方向水平向左 CNE 107 1 4 3 微粒由A运动到B时的速度时 要使微粒进入电场时的速度最小 由动0 B v 能定理得 代入数据 解得 2 0 2 1 cossinmvqELmgL smv 8 2 0 14 12 分 一条长为的丝线穿着两个质量均为的金属环 A 和 B 将线的两端都系于同l 3m 一点 O 图 9 8 当金属环带电后 由于静电斥力使丝线构成一等边三角形 此时两环处 于同一水平面上 如不计环与丝线的摩擦 两环各带多少电量 解析解析 因为两个小环完全相同 它们的带电情况相同 设每环带电为 小环可看成点电荷 斥开后如图甲所q 示 以 B 为研究对象受力分析 小球受重力 丝线的张力 F1和库仑力 F 根据平衡条件 竖 直方向有 mgF 0 1 30cos 水平方向有 其中 FFF 0 11 30sin 2 2 l kq F 因为是光滑小环 因此两个方向的丝线的张力相等 以上三式联立可得 k mgl q 2 3 图 9 7 AB BA O 图 9 8 A B F1 F1 mg F o 甲 用心 爱心 专心 7 答案答案 k mgl q 2 3 15 14 分 如图 9 9 所示 一半径为 R 的绝缘圆形轨道竖直放置 圆轨道最低点与一条水 平轨道相连 轨道都是光滑的 轨道所在空间存在水平向右的匀强电场 场强为 E 从水平 轨道上的 A 点由静止释放一质量为 m 的带正电的小球 为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动 求释放点 A 距圆轨道最低点 B 的距离 s 已知小球受到的电场力大小等于小球重力的倍 4 3 解析解析 将电场和重力场等效为一个新的重力场 小球刚好沿圆轨道做圆周运动可视为小球 到达等效重力场 最高点 时刚好由等效重 力提供向心力 如图甲 可得 R v mmg 2 0 37cos 再对全过程运用动能定理即可求解 200 2 1 37cos 37sin mvRRmgRsqE 联立 可得 Rs 6 23 答案答案 Rs 6 23 16 16 分 真空中有足够大的两个互相平行的金属板 之间的距离为 两板之间abd 的电压为 按如图 9 10 所示的规律变化 其周期为 在 0 时刻 一带 baab UUU Tt 正电的的粒子仅在电场力作用下 由板从静止向板运动 并于 为自然数 时abnTt n 刻恰好到达 板 求 b 1 若该粒子在时刻才从板开始运动 那么粒子经历同样长的时间 它能运动到Tt 6 1 a 离板多远的距离 a 2 若该粒子在时刻才从板开始运动 那么粒子经历多长的时间到达板Tt 6 1 ab s m AB O R E 图 9 9 o qE mg 图甲 用心 爱心 专心 8 解析解析 1 当带正电粒子从在 0 时刻 一带电的的粒子仅在电场力作用下 由板从静ta 止