苏教版高三物理选修3-1第4章电场习题集及答案

苏教版高三物理选修3-1第4章电场习题集及答案第1页共1页苏教版高三物理选修3-1第4章电场习题集及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）（每小题只有一个选项符合题意，请把正确选项的字母填在题后括号内）1.一个电子从电场中A点运动到B点，电场力做正功，则A、B两点电势φA与φB的关系是？A.φAφBB.φAφBC.φA=φBD.无法确定参考答案：A2.在一个点电荷Q产生的电场中，距离Q为r的P点放置一个试探电荷q，若将q从P点移到距离Q为2r的另一点，电场力做功是原来的多少倍？A.1/2B.1/4C.2倍D.4倍参考答案：B3.关于电场线，下列说法正确的是？A.电场线是真实存在的曲线B.电场线上任意一点的切线方向与该点电场强度方向相同C.电场线可以相交D.电场线是闭合曲线参考答案：B4.两个点电荷Q1和Q2，分别位于x轴上的x1和x2位置，若Q1和Q2的电荷量分别为+Q和-Q，则x轴上电势为零的点的个数是？A.0个B.1个C.2个D.3个参考答案：C5.一个带电粒子在匀强电场中做直线运动，不计重力，则该粒子一定？A.做匀加速直线运动B.做匀减速直线运动C.做变加速直线运动D.做匀速直线运动参考答案：C6.电容器的电容C取决于？A.极板间的电压B.极板所带的电荷量C.极板的面积和极板间的距离D.极板间的介质参考答案：C7.一个平行板电容器，当极板间的距离减小时，其电容将？A.增大B.减小C.不变D.无法确定参考答案：A8.在一个平行板电容器中，保持极板间的电压不变，将极板间的距离增大一倍，则极板间的电场强度将？A.增大一倍B.减小一半C.不变D.无法确定参考答案：B9.一个带电粒子以速度v进入一个匀强电场，速度方向与电场强度方向相同，则该粒子的动能将？A.增大B.减小C.不变D.无法确定参考答案：A10.关于电势差，下列说法正确的是？A.电势差是标量B.电势差是矢量C.电势差与零势点的选择有关D.电势差与电场力做功无关参考答案：A二、填空题（共10小题，每题2分）（请把正确答案直接填写在题中横线上，填写不完整的不得分）1.一个电子在电场中从A点运动到B点，电场力做正功，则A、B两点电势关系是______。参考答案：φAφB2.关于电场线，下列说法正确的是______。参考答案：电场线总是从正电荷出发，到负电荷终止3.一个带电粒子在匀强电场中做直线运动，不计重力，则该粒子一定______。参考答案：带电粒子所受电场力与速度方向在同一直线上4.电容器的电容C取决于______。参考答案：电容器的极板面积、极板间的距离、介电常数5.一个平行板电容器，当极板间的距离减小时，其电容将______。参考答案：增大6.在一个平行板电容器中，保持极板间的电压不变，将极板间的距离增大，则电容器极板上的电荷量将______。参考答案：减小7.一个带电粒子以速度v进入一个匀强电场，速度方向与电场强度方向垂直，则该粒子将做______运动。参考答案：类平抛运动8.关于电势差，下列说法正确的是______。参考答案：电势差是描述电场性质的物理量，与电场力做功有关9.一个矩形导线框abcd以速度v匀速进入一个宽度大于ab的匀强磁场中，导线框中产生的感应电动势最大时，导线框的位置关系是______。参考答案：导线框的ab边与cd边平行且都与磁场方向垂直10.一个理想变压器原副线圈匝数比为n1:n2，原线圈接在电压有效值为U的交流电源上，则副线圈两端的电压有效值为______。参考答案：n2U/n1三、判断题（共10小题，每题2分）（正确的打“√”，错误的打“×”，把判断符号填在题后括号内）1.在电场中，电场线总是从正电荷出发，到负电荷终止。参考答案：√2.电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。参考答案：√3.两个点电荷之间的库仑力遵守平方反比定律，与它们之间的距离平方成反比。参考答案：×4.电势是标量，其值具有相对性，但电势差是绝对的。参考答案：√5.在匀强电场中，沿电场线方向移动电荷，电势能一定减小。参考答案：√6.导体在电场中达到静电平衡时，内部电场强度处处为零。参考答案：√7.电容器的电容大小与其所带电荷量成正比。参考答案：×8.在电场中，电势越高的地方，电场强度一定越大。参考答案：×9.带电粒子在电场中运动时，如果电场力不做功，其速度大小一定不变。参考答案：√10.两点电荷电场中某点的电场强度为零，则该点一定位于两点电荷连线的中点。参考答案：×四、简答题（共8小题，每题2分）（请分点作答，语言简明、要点齐全，写在对应题目下方的横线上）1.简述电场强度的定义及其国际单位制单位。参考答案：电场强度是描述电场性质的物理量，定义为放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与该电荷电荷量q的比值，即E=F/q。国际单位制单位是牛/库仑（N/C）。2.判断下列说法是否正确：电场线是真实存在的曲线。参考答案：×3.在点电荷电场中，离点电荷越近的地方电场强度是否越大？请说明理由。参考答案：是。根据点电荷电场强度的公式E=kQ/r^2，电场强度与电荷量Q成正比，与距离r的平方成反比。因此，离点电荷越近的地方，电场强度越大。4.简述电势与电势能的区别与联系。参考答案：电势是描述电场能的性质的物理量，其定义是放入电场中某点的电荷所具有的电势能Ep与该电荷电荷量q的比值，即φ=Ep/q。电势能是电荷在电场中具有的势能，它等于将电荷从无穷远处移到该点电场力所做的功。电势与电势能的关系是Ep=qφ。5.判断下列说法是否正确：在匀强电场中，电势差与电场强度的比值是一个常数。参考答案：√6.简述电容器的基本结构及其工作原理。参考答案：电容器的基本结构包括两个相互靠近的导体，它们之间用绝缘介质隔开。电容器的工作原理是利用导体的静电感应现象。当电容器接在电源上时，电源正极使一个导体带正电，电源负极使另一个导体带负电，从而在两个导体之间形成电场，储存电荷。7.判断下列说法是否正确：电容器在电路中可以储存电荷。参考答案：√8.简述静电屏蔽现象的原理及其应用。参考答案：静电屏蔽现象的原理是：金属导体在静电平衡时，内部电场强度处处为零，电荷只分布在导体外表面。当金属网罩或金属壳放入电场中时，电场线将被金属导体表面电荷所排斥，无法进入金属导体内部，从而起到屏蔽电场的作用。应用包括：防静电干扰的电子设备外壳、防电磁辐射的屏蔽室等。五、应用题（共8小题，每题3分）（请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后结果不得分）1.在一个真空环境中，两个点电荷分别位于坐标原点和x轴上的A点（A点坐标为(0.1m,0)），它们的电荷量分别为+2×10^-6C和-4×10^-6C。求A点处的电场强度大小和方向。参考答案：2.4×10^4N/C，方向沿x轴正方向2.一个平行板电容器，板间距为0.02m，板面积为0.01m^2，两板间电压为100V。求该电容器的电容。参考答案：4.4×10^-12F3.一个带电粒子以速度v=3×10^6m/s进入一个磁感应强度为0.5T的匀强磁场，速度方向与磁场方向垂直。求该带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。参考答案：6×10^-4m4.一个电容器由两个平行金属板组成，板间距为d，板面积为S。当两板间插入一块厚度为d/2、介电常数为ε的介质时，求该电容器的电容变为原来的多少倍。参考答案：3倍5.一个电子在电场中从A点移动到B点，电场力对电子做功为1.6×10^-19J。求A点和B点之间的电势差。参考答案：100V6.一个平行板电容器，板间距为d，板面积为S。当两板间电压为U时，求两板间的电场强度大小。参考答案：5×10^4N/C7.一个带电粒子以速度v=2×10^6m/s进入一个磁感应强度为0.3T的匀强磁场，速度方向与磁场方向成30°角。求该带电粒子在磁场中做螺旋运动的半径和周期。参考答案：1.2×10^-3m，1.3×10^-7s8.一个电容器由两个平行金属板组成，板间距为d，板面积为S。当两板间电压为U时，求两板间的电场力对电子做功。参考答案：1.6×10^-19J标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：A解析：本题考查“电场力做功与电势差的关系”。电子带负电，从A点运动到B点电场力做正功，说明电子克服电场力做功，即电场力做负功。根据WAB=qUAB，电场力做负功，则UAB0，即φAφB。故A正确。2.参考答案：B解析：本题考查“点电荷电场中电势的计算”。根据点电荷电势公式φ=kQ/r，P点电势φP=kQ/r，Q点电势φQ=kQ/(2r)。电场力做功W=qU=q(φP-φQ)=qkQ/r-qkQ/(2r)=qkQ/(2r)=qU/2。故电场力做功是原来的1/4倍。故B正确。3.参考答案：B解析：本题考查“电场线的性质”。电场线是人们为了形象描述电场而引入的假想曲线，不是真实存在的。电场线上任意一点的切线方向表示该点电场强度方向。电场线不相交，否则在交点处会出现两个不同方向的电场强度，违背电场强度唯一性。电场线起始于正电荷或无穷远，终止于负电荷或无穷远，不是闭合曲线。故B正确。4.参考答案：C解析：本题考查“点电荷电场中电势的计算”。根据点电荷电势公式φ=kQ/r，Q1在x1位置，Q2在x2位置，Q1为+Q，Q2为-Q。x轴上电势为零的点满足φ=kQ/r1-kQ/r2=0，即kQ/r1=kQ/r2，即r1=r2。由于Q1和Q2电荷异号，存在两个位置满足r1=r2，一个在Q1和Q2之间，一个在Q1和Q2外侧对称位置。故C正确。5.参考答案：C解析：本题考查“带电粒子在匀强电场中的运动”。带电粒子在匀强电场中做直线运动，不计重力，则电场力F=qE为恒力。若粒子初速度v0与电场力方向相同，则粒子做匀加速直线运动；若v0与电场力方向相反，则粒子做匀减速直线运动；若v0与电场力方向垂直，则粒子做类平抛运动，不是直线运动。故C正确。6.参考答案：C解析：本题考查“电容器的电容”。电容器的电容C=Q/U，其中Q为极板所带的电荷量，U为极板间的电压。电容C是描述电容器容纳电荷本领的物理量，取决于电容器本身的性质，即极板的面积A、极板间的距离d以及极板间的介质介电常数ε。故C正确。7.参考答案：A解析：本题考查“平行板电容器的电容”。平行板电容器的电容C=εS/(4πkd)，其中S为极板面积，d为极板间距离，ε为介电常数。当极板间的距离d减小时，电容C增大。故A正确。8.参考答案：B解析：本题考查“平行板电容器中电场强度与电压的关系”。平行板电容器中，电场强度E=U/d，其中U为极板间电压，d为极板间距离。当极板间的电压U不变，将极板间的距离d增大一倍，则电场强度E将减小一半。故B正确。9.参考答案：A解析：本题考查“带电粒子在匀强电场中的运动”。带电粒子以速度v进入一个匀强电场，速度方向与电场强度方向相同，则电场力F=qE与速度方向相同，粒子做匀加速直线运动。根据动能定理，电场力做正功，粒子的动能将增大。故A正确。10.参考答案：A解析：本题考查“电势差的概念”。电势差是描述电场中两点电势差异的物理量，是标量。电势差由电场本身决定，与零势点的选择无关。根据WAB=qUAB，电势差UAB=WAB/q，电势差与电场力做功成正比。故A正确。二、填空题1.参考答案：φAφB解析：本题考查电场力做功与电势差的关系。电子带负电，电场力做正功说明电子从高电势点运动到低电势点，即φAφB。2.参考答案：电场线总是从正电荷出发，到负电荷终止解析：本题考查电场线的性质。电场线是描述电场分布的假想曲线，其特点是从正电荷出发，到负电荷终止，且不相交不闭合。3.参考答案：带电粒子所受电场力与速度方向在同一直线上解析：本题考查带电粒子在匀强电场中的运动。带电粒子在匀强电场中做直线运动，说明电场力与速度方向在同一直线上，否则粒子将做曲线运动。4.参考答案：电容器的极板面积、极板间的距离、介电常数解析：本题考查平行板电容器的决定式。电容C=ɛS/(4πkd)，其中ɛ为介电常数，S为极板面积，d为极板间距离。5.参考答案：增大解析：本题考查平行板电容器的决定式。根据C=ɛS/(4πkd)，当极板间距离d减小时，电容C增大。6.参考答案：减小解析：本题考查平行板电容器的动态分析。根据C=Q/U和C=ɛS/(4πkd)，当电压U不变，极板间距离d增大时，电容C减小，则电荷量Q减小。7.参考答案：类平抛运动解析：本题考查带电粒子在匀强电场中的运动。带电粒子以速度v进入一个匀强电场，速度方向与电场强度方向垂直，则粒子将做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。8.参考答案：电势差是描述电场性质的物理量，与电场力做功有关解析：本题考查电势差的概念。电势差是描述电场性质的物理量，等于电场力移动单位正电荷所做的功。9.参考答案：导线框的ab边与cd边平行且都与磁场方向垂直解析：本题考查电磁感应现象。矩形导线框进入匀强磁场时，产生感应电动势的大小与穿过导线框的磁通量变化率有关，当导线框的ab边与cd边平行且都与磁场方向垂直时，磁通量变化率最大，感应电动势最大。10.参考答案：n2U/n1解析：本题考查理想变压器的电压关系。根据理想变压器的电压比公式U1/U2=n1/n2，可得U2=U1n2/n1。三、判断题1.参考答案：√解析：本题考查“电场线的定义与性质”。电场线是描述电场分布的假想曲线，其方向规定为正电荷在该点受力的方向，且总是从正电荷出发，到负电荷终止。电场线不闭合，不相交，疏密表示电场强度大小。该表述符合电场线的定义，故正确。2.参考答案：√解析：本题考查“电场强度的方向”。电场强度是描述电场力的性质的物理量，其方向规定为正电荷在该点受力的方向。负电荷受力的方向与电场强度方向相反。因此，电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，该表述正确。3.参考答案：×解析：本题考查“库仑定律”。库仑定律描述的是点电荷之间的相互作用力，其表达式为F=kQ1Q2/r^2，其中F是两点电荷之间的库仑力，Q1、Q2是两点电荷的电荷量，r是两点电荷之间的距离，k是静电力常量。该定律表明库仑力与它们之间的距离平方成反比，但前提是点电荷模型成立。如果电荷不是点电荷，或者存在介质，平方反比定律不再严格成立。因此，该表述不完全准确，故错误。4.参考答案：√解析：本题考查“电势与电势差”。电势是描述电场能的性质的物理量，是标量，其值具有相对性，取决于零势能点的选择。电势差是描述电场中两点电势差异的物理量，是绝对的，与零势能点的选择无关。因此，该表述正确。5.参考答案：√解析：本题考查“电势能与电场力的关系”。在匀强电场中，电场强度E处处相等，电势差U=Ed（d为沿电场线方向的距离）。正电荷沿电场线方向移动时，电场力做正功，电势能减小；负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加。因此，对于正电荷，沿电场线方向移动，电势能一定减小，该表述正确。6.参考答案：√解析：本题考查“导体的静电平衡”。导体在电场中达到静电平衡时，内部电场强度处处为零。这是因为如果内部存在电场，自由电荷会在电场力作用下移动，直到内部电场被完全抵消。同时，导体表面是等势面，整个导体电势相同。因此，该表述正确。7.参考答案：×解析：本题考查“电容的定义”。电容是描述电容器储存电荷能力的物理量，其定义式为C=Q/U，其中C是电容，Q是电容器所带电荷量，U是电容器两端的电势差。电容是电容器本身的属性，由其结构和材料决定，与所带电荷量Q和电势差U无关。因此，该表述错误。8.参考答案：×解析：本题考查“电场强度与电势的关系”。电场强度是描述电场力的性质的物理量，电势是描述电场能的性质的物理量，两者没有直接的比例关系。电场强度大小与电势梯度有关，即E=-dU/dr。电势越高的地方，电势梯度不一定越大，因此电场强度也不一定越大。例如，在点电荷电场中，离点电荷越远，电势越低，但电场强度也越小。因此，该表述错误。9.参考答案：√解析：本题考查“电场力做功与动能的关系”。根据动能定理，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。如果电场力不做功，说明合外力对物体做的功为零，因此物体动能不变，即速度大小不变。需要注意的是，速度方向可能改变。因此，该表述正确。10.参考答案：×解析：本题考查“电场强度的叠加”。两点电荷电场中某点的电场强度为零，意味着该点两个点电荷产生的电场强度大小相等，方向相反。该点不一定位于两点电荷连线的中点。例如，对于等量异种点电荷，连线中垂线上的某点电场强度可能为零，但该点不一定在中点。因此，该表述错误。四、简答题1.参考答案：电场强度是描述电场性质的物理量，定义为放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与该电荷电荷量q的比值，即E=F/q。国际单位制单位是牛/库仑（N/C）。解析：本题考查“电场强度的定义与单位”。电场强度是描述电场力作用强度的物理量，其定义式为E=F/q，其中F是放入电场中电荷所受的电场力，q是电荷量。电场强度的方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向。国际单位制单位由力的单位牛（N）和电荷量的单位库仑（C）组合而成，即N/C。电场强度的另一个单位是伏/米（V/m），根据E=U/d可知，这两个单位是等价的。本题答案需要包含电场强度的定义式和单位。2.参考答案：×解析：本题考查“电场线的概念”。电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，它不是真实存在的曲线。电场线的疏密程度表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向。电场线从正电荷出发，到负电荷终止，在电场中任意一点，电场只有一个方向，因此电场线不会相交。本题需要判断电场线是否真实存在，答案应为错误。3.参考答案：是。根据点电荷电场强度的公式E=kQ/r^2，电场强度与电荷量Q成正比，与距离r的平方成反比。因此，离点电荷越近的地方，电场强度越大。解析：本题考查“点电荷电场强度的特点”。点电荷电场强度的公式为E=kQ/r^2，其中k是静电力常量，Q是点电荷的电荷量，r是距离点电荷的距离。由公式可知，电场强度E与电荷量Q成正比，与距离r的平方成反比。因此，离点电荷越近的地方，电场强度越大；离点电荷越远的地方，电场强度越小。本题需要说明离点电荷越近的地方电场强度是否越大，并给出理由。4.参考答案：电势是描述电场能的性质的物理量，其定义是放入电场中某点的电荷所具有的电势能Ep与该电荷电荷量q的比值，即φ=Ep/q。电势能是电荷在电场中具有的势能，它等于将电荷从无穷远处移到该点电场力所做的功。电势与电势能的关系是Ep=qφ。解析：本题考查“电势与电势能的区别与联系”。电势是描述电场能的性质的物理量，它是一个相对的、标量的物理量，其定义是放入电场中某点的电荷所具有的电势能Ep与该电荷电荷量q的比值，即φ=Ep/q。电势能是电荷在电场中具有的势能，它是一个绝对的、标量的物理量，它等于将电荷从无穷远处移到该点电场力所做的功。电势与电势能的关系是Ep=qφ。本题需要说明电势与电势能的区别与联系。5.参考答案：√解析：本题考查“匀强电场中电势差与电场强度的关系”。在匀强电场中，电场强度E是一个恒量，电势差U与电场强度E和沿电场方向距离d的比值，即U=Ed。因此，在匀强电场中，电势差与电场强度的比值是一个常数，等于沿电场方向距离单位长度的电势差。本题需要判断在匀强电场中，电势差与电场强度的比值是否是一个常数，答案应为正确。6.参考答案：电容器的基本结构包括两个相互靠近的导体，它们之间用绝缘介质隔开。电容器的工作原理是利用导体的静电感应现象。当电容器接在电源上时，电源正极使一个导体带正电，电源负极使另一个导体带负电，从而在两个导体之间形成电场，储存电荷。解析：本题考查“电容器的基本结构和工作原理”。电容器是一种储存电荷的器件，其基本结构包括两个相互靠近的导体，它们之间用绝缘介质隔开。电容器的工作原理是利用导体的静电感应现象。当电容器接在电源上时，电源正极使一个导体带正电，电源负极使另一个导体带负电，从而在两个导体之间形成电场，储存电荷。电容器的电容大小取决于其结构，即两个导体的面积、间距以及介质的介电常数。本题需要说明电容器的基本结构和工作原理。7.参考答案：√解析：本题考查“电容器的功能”。电容器在电路中可以储存电荷，这是电容器的基本功能。当电容器接在电源上时，它会储存电荷，当电源断开时，它会保持所储存的电荷。电容器在电路中可以用于滤波、耦合、定时等作用。本题需要判断电容器在电路中是否可以储存电荷，答案应为正确。8.参考答案：静电屏蔽现象的原理是：金属导体在静电平衡时，内部电场强度处处为零，电荷只分布在导体外表面。当金属网罩或金属壳放入电场中时，电场线将被金属导体表面电荷所排斥，无法进入金属导体内部，从而起到屏蔽电场的作用。应用包括：防静电干扰的电子设备外壳、防电磁辐射的屏蔽室等。解析：本题考查“静电屏蔽现象的原理与应用”。静电屏蔽现象的原理是：金属导体在静电平衡时，内部电场强度处处为零，电荷只分布在导体外表面。当金属网罩或金属壳放入电场中时，电场线将被金属导体表面电荷所排斥，无法进入金属导体内部，从而起到屏蔽电场的作用。静电屏蔽现象的应用包括：防静电干扰的电子设备外壳、防电磁辐射的屏蔽室等。本题需要说明静电屏蔽现象的原理及其应用。五、应用题1.参考答案：2.4×10^4N/C，方向沿x轴正方向解析：本题考查电场强度的叠加。根据点电荷电场强度公式，E1=kQ/r^2，E2=kq/r^2，其中k=9×10^9N•m^2/C^2，Q=+2×10^-6C，q=-4×10^-6C，r=0.1m。E1=1.8×10^4N/C，方向沿x轴正方向；E2=3.6×10^4N/C，方向沿x轴负方向。