专题四静电场及恒定电流（基础教师版）

绝密★启用前专题四静电场及恒定电流（基础）姓名准考证号本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。考生注意：1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2选择题部分一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不给分）1．物理学中引入了“质点”、“点电荷”的概念，从科学方法上来说属于（）A．控制变量法B．类比C．理想化模型D．等效替代【答案】C【详解】“质点”、“点电荷”等都是为了研究问题简单忽略了大小和形状而引入的理想化的模型，所以它们从科学方法上来说属于理想模型，故C正确，ABD错误．【点睛】理想化的模型是实际物体的简化处理，物理上研究的方法很多，我们在学习物理知识的同时，更要学习科学研究的方法．物理学中引入了“质点”、“点电荷”等概念，都是在物理学中引入的理想化的模型，是众多的科学方法中的一种．2．如图所示是某种电容器的参数，下列各种参数规格的电容器在额定电压下使用，储存电荷最少的电容器是（）A． B． C． D．【答案】B【详解】电容器在额定电压下使用，能储存电荷量为易得选项B中所给参数的电容与额定电压的乘积最小。故选B。3．如图，静电喷涂时，被喷工件接正极，喷枪口接负极，它们之间形成高压电场．涂料微粒从喷枪口喷出后，只在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面，图中虚线为涂料微粒的运动轨迹．下列说法正确的是（

）A．涂料微粒一定带正电B．图中虚线可视为高压电场的部分电场线C．微粒做加速度先减小后增大的曲线运动D．喷射出的微粒动能不断转化为电势能【答案】C【详解】A．由图知，工件带正电，则在涂料微粒向工件靠近的过程中，涂料微粒带负电，故A错误；B．由于涂料微粒有初速度，初速度和电场力不一定方向相同，故涂料微粒的运动轨迹不一定沿电场线方向运动，故B错误；C．根据电场强度的分布可知，所受电场力先减小后增大，微粒做加速度先减小后增大的曲线运动，故C正确；D．涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，其动能增大，电势能减小，故D错误．4．如图电路中，电源的电动势为E，内阻为r，各电阻阻值如图所示，当滑动变阻器的滑动触从b端滑到a端的过程中（）A．电压表的读数U先增大，后减小B．电流表的读数I先增大，后减小C．电压表读数U与电流表读数I的比值不变D．电压表读数的变化量∆U与电流表读数的变化量∆I的比值增大【答案】A【详解】AB．当滑动变阻器的滑动触头P从b端滑到a端的过程中，总电阻先增大后减小，电源的电动势和内阻不变，根据闭合电路欧姆定律，知总电流先减小后增大，则内电压先减小后增大，外电压先增大后减小。所以电流表的读数I先减小，后增大。电压表的读数U先增大后减小，故A正确、B错误。C．电压表读数U与电流表读数I的比值表示外电阻，应先增大后减小。故C错误。D．因为内外电压之和不变，所以外电压的变化量的绝对值和内电压变化量的绝对值相等。所以不变，故D错误。故选A。5．如图所示，由绝缘材料制成的光滑圆环圆心为竖直固定放置．电荷量为的小球A固定在圆环的最高点，电荷量大小为q的小球B可在圆环上自由移动．若小球B静止时，两小球连线与竖直方向的夹角为，两小球均可视为质点，以无穷远处为零电势点，则下列说法正确的是A．小球B可能带正电B．O点电势一定为零C．圆环对小球B的弹力指向圆心D．将小球B移至圆环最低点，A、B小球组成的系统电势能变小【答案】B【分析】对B受力分析，结合平衡条件，即可判定电场力方向，进而确定B球的电性；依据等量异种电荷的中垂线为等势线，即可判定B选项；根据弹力产生原理，从而确定弹力方向；根据电场力做正功，电势能减小，做负功，电势能增大，即可求解．【详解】A．因小球B处于静止状态，对其受力分析，如下图所示：由于A球带正电，因此小球B一定带负电，故A错误；B．因两球带电量是等量异种电荷，则两者连线的中垂线即为等势线，以无穷远处为零电势点，因此O点的电势为零，故B正确；C．由A选项分析，可知圆环对小球B的弹力背离圆心，故C错误；D．将小球B移至圆环最低点，电场力做负功，导致A、B小球组成的系统电势能变大，故D错误．【点睛】考查受力分析，掌握平衡条件的内容，理解电场力做功与电势能的变化关系，及注意等量异种异种的中垂线才是等势线．6．如图，光滑绝缘水平面上相距3L的A、B两点分别固定正点电荷Q1与Q2，与B点相距L的C点为连线上电势最低处，若可视为质点的滑块在BC中点D处，以初速度v0水平向右运动，且始终在A、B之间运动，已知滑块的质量为m、带电量为+q，则（

）A．滑块从D向B的运动过程中，电场力先做正功后做负功B．滑块沿B→A方向运动过程中，电势能先增加后减小C．A、B之间，场强为零的地方应该有两处D．两点电荷的电量之比为【答案】D【详解】A．由题意可推知从A到C，电势始终降低，从B到C电势也始终降低，根据沿电场强度方向电势降低可知，A、C之间电场强度方向由A指向C，B、C之间的电场强度方向由B指向C，所以滑块从D向B的运动过程中，电场力始终做负功，故A错误；B．从B到A电势先降低后升高，根据可知滑块沿B→A方向运动过程中，电势能先减小后增加，故B错误；CD．结合A项分析可知，A、B之间，场强为零的地方仅有一处，即C点，则解得故C错误，D正确。故选D。7．甲、乙是两根材料相同的电阻丝，已知甲的长度是乙的两倍，甲的横截面积是乙的一半。若测得甲电阻丝的阻值为12Ω，则乙电阻丝的阻值为（）A．12Ω B．8Ω C．6Ω D．3Ω【答案】D【详解】根据电阻定律公式有则有所以D正确；ABC错误；故选D。8．不切断电源只按下遥控器的待机键，电视机即进入待机模式。家用电视机待机功率约，假设每户家庭使用1台电视机，如果在不使用电视机时及时切断电源，则我国一年因此节省的电能最接近（）A． B． C． D．【答案】C【详解】电视机待机状态时的功率为一年用电器待机时间为一台电视机待机一年消耗的电能为全国大约有3亿个家庭，则我国一年因此节省的电能为所以C正确；ABD错误；故选C。9．如图所示，一足够大的空间内有一无限长的均匀带正电的导体棒水平放置，导体棒所在的竖直平面内放有三个质量相同、电荷量分别为q、2q、3q的微粒，通过多次摆放发现，当三个微粒均静止时，它们距导体棒的距离之比总是，不考虑微粒间的相互作用。现撤去该三个微粒，在导体棒所在的竖直平面内距导体棒1.5h、2.5h处分别放有电子A、B（不计重力），给它们各自一个速度使其以导体棒为轴做匀速圆周运动，则A、B做圆周运动的线速度之比为（）A． B． C． D．【答案】A【详解】设q、2q、3q所在位置对应的电场强度为，的由平衡条件得即而它们距导体棒的距离之比总是，可知某点电场强度的大小与该点到导体棒的距离成反比。则任意一点的电场强度大小可写成（k为常量）由于电子绕导体棒做匀速圆周运动，则解得故选A。10．喷墨打印机的简化模型如图所示，如果墨汁微滴（重力不计）经带电室带负电后，以速度沿轴线垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，纸面关于轴线对称。调节信号输入使微滴带不同的电荷量、改变偏转电压及两极板的极性均可改变墨汁微滴打在纸上的位置，乃至能够使微滴恰好打在纸上的最高点或最低点，如果极板长度为，板间距离为，极板右端到纸面的距离为，纸张最高点到最低点的距离为，则下列说法正确的是（）A．要使微滴打在纸张的下部，应使上极板为正极B．如果板间电压一定，要使微滴在纸张上的偏移量加倍，则微滴的电荷量要加倍C．如果以中央轴线为准，往上下增大板间距离，可以提高微滴偏移的灵敏度D．要使微滴打在纸上最高点或最低点，则微滴带电荷量与板间电压的关系应满足【答案】B【详解】A．如果上极板是正极，则板间电场方向向下，由于微滴带负电，则微滴所受电场力向上，故会往上偏打到纸张的上部，A错误；B．微滴在电场中做类平拋运动，由解得射出电场时速度方向的反向延长线交于水平位移的中点，则即在一定时，有，故如果板间电压一定，要使微滴在纸张上的偏移量加倍，则微滴的电荷量要加倍，B正确；C．由知，在保持其他条件不变的情况下，，则板间距离增大，微滴的偏移量减小，说明微滴偏移的灵敏度降低，C错误；D．当微滴在纸张上的偏移量为时，有解得D错误；故选B。二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）11．关于点电荷和电场线，下列说法中正确的是（）A．点电荷和电场线都不是真实存在的B．点电荷是理想模型，而电场线不是理想模型C．点电荷和电场线可以等效替代它们各自描述的对象D．电场线上任一点的切线方向与点电荷在该点所受电场力的方向相同【答案】AB【详解】A．点电荷和电场线都不是真实存在的，故A正确；B．当两个带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略时，这时把两个带电体简化为点电荷，不会产生较大的误差，只会使问题简化，故这两个带电体可看成点电荷，点电荷是理想模型，而电场线实际不存在，根本不是模型，故B正确；C．点电荷可以等效替代它所描述的对象，而电场线是假想的，不能等效替代所描述的对象，故C错误；D．电场线上任一点的切线方向，与正点电荷在该点所受电场力的方向相同，与负点电荷的方向相反，故D错误。故选AB。12．真空中存在点电荷、产生的静电场，其电场线的分布如图所示，图中P、Q两点的位置关于点电荷水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为、电势分别为、。一个带电粒子仅在电场力作用下沿虚线轨迹从M运动至N，则（）

A．，B．和带同种电荷，C．粒子从M运动至N，加速度先增大后减小D．粒子带负电，从M至N它的电势能先变小后变大【答案】AC【详解】A．根据电场线的疏密程度表示场强的大小，由图可知P、Q两点关于点电荷水平对称，P到之间场强较大，电势降低较快，可知故A正确；B．由电场线分布可知，带负电，带正电，由电场线的疏密可知，的电荷量绝对值大于的电荷量绝对值，故B错误；C．由电场线分布可知，从移动至，电场强度先增大后减小，则根据可知加速度先增大再减小，故C正确；D．粒子带负电，从至，电场力先做负功后做正功，它的电势能先变大后变小，故D错误。故选AC。13．．如图所示，光滑绝缘水平面上固定有两个带电量相等的点电荷甲和乙，其中甲带正电荷。O点为它们连线的中点，现在O点左侧的P点由静止释放另一带正电的点电荷丙，丙向右运动，下列说法正确的是（）A．乙一定带负电B．P点的电势一定比O点高C．在向右运动过程中，丙的电势能一定始终减小D．在向右运动过程中，丙的加速度一定先减小后增大【答案】BD【详解】A．不论乙带正电还是负电，丙都会向右运动。故A错误．B．沿电场线方向电势逐渐降低，不论是等量的同种电荷还是异种电荷，根据电场线的分布，知P点的电势比O点高；故B正确；C．当乙带正电，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，故C错误；D．不论是等量的同种电荷还是异种电荷，电场线都是中间疏，靠近两端比较密，所以电场力先减小后增大，加速度先减小后增大，故D正确。故选BD。非选择题部分三、非选择题(本题共6小题，共58分)14．用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量。（1）旋动部件______，使指针对准电流的零刻度。（2）将K旋转到电阻挡“×100”的位置。（3）将插入“+”“-”插孔的表笔短接，旋动部件______，使指针对准电阻的______。（4）将两表笔与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，应将K旋转到电阻挡______（选填“×1k”或“×10”）的位置，重新进行欧姆调零并完成测量。【答案】ST零刻度×1k【详解】（1）[1]旋动部件机械调零S，使指针对准电流的零刻度。（2）[2]将插入“+”“-”插孔的表笔短接，进行欧姆调零，所以旋动部件欧姆调零T；（3）[3]欧姆调零时应使指针对准电阻的零刻度线；（4）[4]将K旋转到电阻挡“×100”的位置，将两表笔与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，说明所测电阻较大，要使指针指在中值附近，应将K旋转到电阻挡“×1k”的位置。15．(1)在“练习使用多用电表”的实验中，小沈同学用欧姆挡去测量“220V、60W”的白炽灯不发光时的灯丝电阻，实验室提供了两种不同接口的白炽灯，一种是卡口式的，另一种是螺口式的，下图四个操作方法，你认为合理的是______（填字母）(2)王老师在拍照的时候未把多用电表的选择挡位旋钮拍进去，如图1所示，但是小沈同学认为还是能够知道其电阻值，那么你认为此白炽灯的灯丝电阻是_______Ω。(3)某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ，步骤如下：①用最小刻度为毫米的刻度尺测量其长度如图（a）所示，（圆柱体另一端与0刻度对齐），由图（a）可知其长度为____________mm；用游标为10分度的游标卡尺测量其直径如图（b）所示，由图（b）可知其直径为_______________mm；②该同学想用伏安法更精确地测量待测圆柱体电阻R，并将得到的电流、电压数据描到U—I图上________，如图（c）所示。由图（c）可知，新材料制成的圆柱体的电阻为_________Ω（保留2位有效数字）。③由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ＝________Ω·m（保留1位有效数字）【答案】AC60100.3~100.65.87.8~8.22×10-3【详解】(1)[1]AB．图中灯泡底部和周围金属部分与内部灯丝相连，故为了测量灯丝的电阻，应将红黑表笔分别接金属外壳和底部，故A正确，B错误；CD．图中底部下面的两个金属部分与内部灯丝相连，故应将红黑表笔与底部的两个金属部分相连进行测量，故C正确，D错误；故选AC。(2)[2]灯泡的电阻约为在正常状态下灯泡电阻较小，约为正常发光时的十分之一；故此时欧姆表选择的是“×10”挡，读数为60Ω；(3)①[3]用最小刻度为毫米的刻度尺测量其长度为100.5mm；[4]用游标为10分度的游标卡尺测量其直径，由图可知整数部分的计数为5mm，小数部分0.1×8mm=0.8mm，故直径为5.8mm；②[5]画出U—I图线[6]根据其斜率值可得新材料制成的圆柱体的电阻为③[6]由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为16．如图所示，两块平行金属板之间电压为，将一个带正电的粒子靠近正极板某处由静止释放，该粒子仅在电场力的作用下从负极板的小孔穿出。已知粒子电荷量为，质量为。求：(1)该过程中电场力对粒子做的功；(2)粒子穿出小孔时速度的大小。【答案】(1)(2)【详解】（1）该过程中电场力对粒子做的功（2）粒子仅在电场力的作用下从负极板的小孔穿出，根据动能定理有解得17．如图所示，等量异种点电荷分别固定在水平线上的M、N两点处，O点位于M、N连线中点B的正上方且与B点之间的距离为L，质量为m、电荷量为+q（可视为点电荷）的小球固定在长度为L的绝缘轻质细杆的一端，细杆另一端可绕过O点且与M、N连线垂直的水平轴无摩擦转动。现在把杆拉起到水平位置，由静止释放，小球经过最低点B时速度为v。取O点电势为零，忽略小球所带电荷量对等量异种点电荷所形成的电场的影响，重力加速度为g。（Q未知）（1）求小球在经过B点时对杆的拉力大小；（2）在等量异种点电荷形成的电场中，求A点的电势φA；（3）小球继续向左摆动，求其经过与A等高的C点时的速度大小。【答案】（1）；（2）；（3）【详解】（1）小球经B点时，在竖直方向上，有由牛顿第三定律可知，小球对细杆的拉力大小（2）O点电势为零，而OB在M、N连线的垂直平分线上，故B点的电势对小球从A点运动到B点的过程，由动能定理得解得（3）由电场的对称性可得所以对小球从A点运动到C点的过程，由动能定理得解得18．在如图所示的匀强电场中，沿电场线方向有A、B两点，A、B两点间的距离．若一个电荷量的试探电荷在匀强电场中所受电场力的大小为求：（1）电场强度的大小E；（2）A、B两点间的电势差；（3）将该试探电荷从A点移至B点的过程中，电场力所做的功W