2020年秋人教版高中物理选修3-1第一章静电场测试含答案

1、绝密启用前2020年秋人教版高中物理选修3-1第一章 静电场测试本试卷共100分，考试时间120分钟。、单选题（共10小题,每小题4.0分，共40分）1 .如图所示，两个质量均为 m的完全相同的金属球壳 a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷，使其电荷a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是（B. F引力F库2 .近日，中央电视台的一档智力冲关节目介绍说，蜜蜂飞行与空气摩擦产生静电，因此蜜蜂在飞行 中就可以吸引带正电的花粉，以下说法正确的是（）A.蜜蜂带负电B .蜜蜂带正电C.空气不带电D.空气带负电

2、3 .如图所示，在两个等量负点电荷形成的电场中，。点是两电荷连线的中点，a、b是该线上的两点,c、d是两电荷连线中垂线上的两点，acbd为一菱形.若将一负离子（不计重力且不影响原电场分布从c点匀速移动到d点，电场强度用 E、电势用。来表示.则下列说法正确的是 （）A© ud ©砰A . （j）a 一"定小于 （j）O, （j）O 一定大于机B. Ea 一定大于EO, EO 一定大于日C.负离子的电势能一定先增大后减小D .施加在负离子上的外力一定先减小后增大4.如图所示，带电体 Q靠近一个接地空腔正方体导体，空腔里面无电荷，达到静电平衡后，下列物 理量中不等于零的

3、是（）A.导体空腔内任意点的场强B.导体空腔内任意点的电势C.导体外表面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量5 .如图所示，直线上有 。、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等.在 O点处有固定点电 荷.已知b点电势高于c点电势.若一带负电荷的粒子仅在静电力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则（）A.两过程中静电力做的功相等B.前一过程中静电力做的功大于后一过程中静电力做的功C.前一过程中，粒子电势能不断减少D.后一过程中，粒子动能不断减少6 .对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是（）A.导体内部既无正电荷，又无负电荷B .导体内部和外表面处的电场均为零C.导体处于

4、静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零D.导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果7 .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（）8 .如图所示是某电场中的三条电场线，C点是A、B连线的中点.已知 A点的电势是 必=30 V, B点的电势 如=20 V,则下列说法正确的是（）A. C点的电势快=5 VB. C点的电势怔5 VC. C点的电势（）CV 5 VD.负电荷在A点的电势能大于在 B点的电势能9 .如图所示，Qi、Q2为两个等量同种正点电荷，在 Qi、Q2产生的电

5、场中有 M、N和。三点，其中M和O在Qi、Q2的连线上（O为连线的中点）,N为两电荷连线中垂线上的一点，则下列说法中正 确的是（）A.。点电势等于N点电势B .。点场强一定大于 M点场强C.将一个负点电荷从 M点移到N点，电场力对其做负功D.若将一个正点电荷分别放在 M、N和。三点，则该点电荷在 。点时电势能最大10 .如图所示，平行板 a、b组成的电容器与电池 E连接，平行板电容器 P处固定放置一带负电的点 电荷，平行板b接地.现将电容器的 b板向下稍微移动，则（）hA.点电荷所受电场力增大B.点电荷在P处的电势能减少C. P点电势减小D.电容器的带电荷量增加二、多选题（共4小题,每小题5.

6、0分，共20分）11.（多选）在相距为r的A、B两点分别放上点电荷 QA和qb, C为AB的中点，如图所示，现引入带 正电的检验电荷 q,则下列说法正确的是 （）A .如果q在C点受力为零，则 QA和QB 一定是等量异种电何B.如果q在AB延长线离B较近的D点受力为零，则 Qa和Qb一定是异种电荷，且电量大小 Qa>QbC.如果q在AC段上的某一点受力为零，而在BC段上移动时始终受到向右的力，则 qa 一定是负电荷，且电量大小 Qav QbD.如果q沿AB的垂直平分线移动时受力方向始终不变，则Qa和Qb一定是等量异种电荷12.（多选）空间某一静电场的电势。随x变化情况如图所示，下列说法中

7、正确的是（A .空间各点场强的方向均与 x轴垂直B.电荷沿x轴从O移到xi的过程中，电场力不做功C.正电荷沿x轴从xi移到x2的过程中，电场力做正功，电势能减小D.负电荷沿x轴从xi移到x2的过程中，电场力做负功，电势能增加13.（多选）如图所示，平行金属板内有一匀强电场，一个电量为 q,质量为m的带电粒子（不计重力）以V。从A点水平射入电场，且刚好以速度v从B点射出，则（）* 击 午A，* -看好用函- IA .若该粒子以速度 -v”从B点射入，则它刚好以速度-V。”从A点射出B.若将q的反粒子（一q, m）以，v”从B点射入，它将刚好以速度J v。”从A点射出C.若将q的反粒子（一q, m

8、）从B点以1v。”射入电场，它将刚好以速度iv”从A点射出D.若该粒子以速度 -v。”从B点射入电场，它将刚好以速度-v”从A点射出14.（多选）如图所示，平行板电容器两极板A、B与电池两极相连，一带正电小球悬挂在电容器内部.闭合开关S,充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为9,则（）A.保持S闭合，将A板向B板靠近，则。增大B.保持S闭合，将A板向B板靠近，则。不变C.断开S,将A板向B板靠近，则。增大D.断开S,将A板向B板靠近，则。不变三、计算题(共4小题每小题10.0分，共40分)15 .如图所示，匀强电场中， A、B、C三点构成一个直角三角形，把电荷量 q = 2M010C的点电 荷由A点

9、移动到B点，电场力做功4.8M08J,再由B点移到C点电荷克服电场力做功 4.8 10 8J, 取B点的电势为零，求 A、C两点的电势及场强的方向.16 .制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示.加在极板A、B间的电压 Uab做周期性变化，其正向电压为U0,反向电压为一kUO(k>1),电压变化的周期为2q如图乙所示.在 t=0时，极板B附近的一个电子，质量为 m、电荷量为e,受电场作用由静 止开始运动.若整个运动过程中，电子未碰到极板A,且不考虑重力作用.若 k=1 ,电子在02。时间内不能到达极板A,求d应满足的条件.I 一生4卜17 .如图所示，可

10、视为质点的三物块A、B、C放在倾角为 30。的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数 方凑,A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA= 0.60 kg, mB= 0.30 kg, mC=0.50 kg,其中A不带电，B、C均带正电，且 qC= 1.0 10 5C,开始时三个物块均 能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用，B、C间相距L= 1.0 m.现给A施加一平行于斜面向上的力F,使A在斜面上做加速度 a=1.0 m/s2的匀加速直线运动，假定斜面足够长.已知静电力常量k= 9.0 M09N m2/C2, g= 10 m/s2.求：(1)B物块的带电量qB；(2)A、B运动多长

11、距离后开始分离.18.如图所示，两平行金属板 A、B间为一匀强电场，A、B相距6 cm, C、D为电场中的两点(其中 C点在金属板上)，且CD= 4 cm, CD连线和场强方向成 60 °角.已知电子从 D点移到C点电场力做 功为 3.2M0-17j,求：(1)匀强电场的场强大小；(2)A、B两点间的电势差；(3)若A板接地，D点电势为多少?答案解析1 .【答案】D【解析】由于 a、b两球所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一 侧电荷分布较密集，又 l = 3r,不满足l?r的要求，故不能将带电球壳看成点电荷，所以不能应用 库仑定律，故F库尔隼.虽然不满足l

12、? r,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看成质量 集中于球心的质点，可以应用万有引力定律，故F引=率.故选D.2 .【答案】A【解析】蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉，则蜜蜂飞行与空气摩擦产生的静电应该是负电.3 .【答案】C【解析】两等量同种负点电荷连线中点O的场强为零，B项错；由c到。过程中，负离子受到沿Oc方向的电场力作用，电场力做负功，电势能增大，由电势能与电势关系可知，g 一定小于（j）c,故A项错；由。到d过程中，负离子受到沿 Od方向的斥力，电场力做正功，电势能减小，故C项正确；在两点电荷连线垂直平分线上，由O到无穷远处，场强先增大后减小，由题意不能确定d点场强与中垂

13、线上场强最大值的关系，故D项错误.4 .【答案】C【解析】静电平衡后导体空腔内任意点的场强为0;电荷分布在导体外表面，空腔内表面的电荷量为0;导体为等势体，接地后电势为 0.5 .【答案】C【解析】由题意知 O点点电荷带正电，其周围部分电场线分布如图所示，负电荷由 c到b再到a 过程中，电场强度不断变大，根据公式U=Ed可知，a、b间电势差Uab大于b、c间电势差Ubc,由W=qU可知 Wab>Wbc,故A、B项均错误；负电荷由 c- b-a过程中，静电力做正功，电势能 不断减少，动能不断增加，故C项正确，D项错误.6 .【答案】D【解析】导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、

14、负电荷总量相等，电荷量为 零.其表面处有净电荷，以至于该处电场不为零.7 .【答案】D【解析】由于带电粒子只受电场力的作用，而且运动过程中电势能逐渐减少，可判断电场力做正功，即电场力方向与粒子速度方向夹角为锐角，且电场力方向沿着电场线指向轨迹凹侧，故D项正确.8 .【答案】C【解析】由图看出，AC段电场线比CB段电场线密，则 AC段场强较大，根据公式 U=Ed可知，AC 间电势差Uac大于CB间电势差Ucb,所以Uac>|uab=25 V,即 g怔>25 V,又 忸=30 V,可知 帕< 5 V.故C正确，A、B错误.而负电荷在电势低处电势能较大，故 D错误.9 .【答案】C

15、【解析】根据两个等量同种正点电荷的电场分布特点，在两电荷连线的垂直平分线上电场强度方 向从。至ij N,则O点的电势高于N点的电势，故 A错误；在M、N和O三点中。点电场强度为零， 故。点场强一定小于 M点场强.故B错误；将负点电荷从 M点移到。点，电场力向左，电场力 对负电荷做负功，其电势能增加；再将负的试探电荷从 O点移到N点，电场力做负功，电势能增 加.故C正确；在两个等量同种正点电荷的连线上，中点 O的电势最低，根据两个等量同种正点 电荷的电场分布特点，在两电荷连线的垂直平分线上，。点的电势最高.故 M、N、。三点中，M点的电势最高，N点的电势最低.所以正点电荷在M点的电势能最大，在

16、N点的电势能最小.故D错误.10 .【答案】B【解析】b板下移后，电容减小，极板间电压不变，由Q=CU知，极板带电荷量减少，D错误；极板间电压不变，板间距增大导致内部场强减小，电荷受力减小，A错误；根据U=Ed,场强E的减小导致P处与上极板间的电势差减小，P处的电势升高，由于点电荷带负电，P点电势能减少，B正确，C错误. 11.【答案】BCD【解析】如果q在C点受力为零，则 Qa和Qb对q的力方向相反，所以 Qa和Qb一定是等量同种电 荷，故A错误；如果q在AB延长线离B较近的D点受力为零，则 Qa和Qb一定是异种电荷，由库 人”一过应也胡 , ._.,一. 仑7E律，对q有-a> rB

17、,所以电量大小 Qa>Qb.故B正确；如果q在AC段上的某一点受力为零，根据 十4 =方产，所以Qav Qb.在BC段上移动时始终受到向右的力，则 Qa一定是 负电荷，故C正确；如果q沿AB的垂直平分线移动时受力方向始终不变，即水平方向，所以 Qa 和Qb 一定是等量异种电荷，故 D正确.12 .【答案】CD【解析】因电势有变化，则沿 x方向有场强的分量，场强不可能与x轴垂直.故 A错误；由。到X1电势降低，电势能变化，必有电场力做功.故 B错误；正电荷沿 X轴从X1移到X2的过程中，电 势降低，则电势能减小，则电场力做正功.故 C正确；负电荷从 X1移到X2的过程中，电势降低，则电势能

18、增加，电场力做负功.故 D正确.13 .【答案】AC【解析】带电粒子从 A点垂直进入电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，速度大小为V0,运动时间为t = g, l是板长.若该粒子以速度 v从B点射入电场，竖直方向做匀减速直线运动，加速度没有变化，竖直方向初速度分量等于万奇，竖直方向运动的位移相等，水平方向运动时间没有变化，所以将刚好从A点射出，速度方向与 vo方向相反.从A到B电场力做功等于动能的增量，从B到A,粒子克服电场力做功等于动能的减少量，电场力做功的数值相等，所以动能 的变化量大小相等，则粒子到达A点时速度大小为vo.故A正确.若将q的反粒子（q, m）以速度-v从B点射入电

19、场，粒子运动时间不变.竖直方向做匀加速直线运动，若偏转距离相同时，竖直分速度大于 F二1，射出电场时速度大于 vo,不可能到达A点.故B错误.若将q的反粒子（q, m）以速度一vo从B点射入电场，其加速度与正粒子大小相等、方向相反，水平方向运动时间相等，竖直方向做匀加速直线运动，位移大小不变，粒子刚好到达A点，而且到达 A点时竖直方向分速度大小不变，根据运动的合成可知，到达A点的速度等于v.故C正确.若将粒子以速度vo从B减速直线运动，加速度没有变化，由于竖直方向分速度小于双 =帮,粒子没有到达 A点速度就减为零，所以粒子到不了 A点.故D错误.14 .【答案】AD【解析】保持开关 S闭合，电

20、容器两端间的电势差不变，带正电的A板向B板靠近，极板间距离减小，电场强度 E增大，小球所受的电场力变大，0增大，故A正确，B错误；断开开关 S,电容器所带的电荷量不变，C=；± , E= =焉=当¥，知d变化，E不变，电场力不变，0不变.故C错误，D正确.15 .【答案】 必=圾=-240 V 电场方向垂直于 AC,指向左上方 卬4【解析】把电荷从 A点移到B点，由Uab=7一得Uab= lV = 240 V,所以 以一旭=忸=- 240 V.把电荷从B点移到C点，Ubc=V=240 V,迪一M= M= 240 V,则 怔=240 V.因为 抬=怔，即A、C在同一等势面上，根据场强与等势面垂直且由高电势处指向低电势处，可得 该电场的场强方向垂直于 AC,指向左上方.16 .【答案】d>3【解析】电子在0。时间内做匀加速运动 加速度的大小ai =位移Xi =在 L 2 P时间内先做匀减速运动，