苏教版高三物理选修3-1第一章电场测试卷及答案

苏教版高三物理选修3-1第一章电场测试卷及答案第1页共1页苏教版高三物理选修3-1第一章电场测试卷及答案一、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.在真空中，一个点电荷Q产生电场，距离Q为r的某点电场强度大小为E。若在该点放入一个电荷量为q的试探电荷，则该试探电荷所受电场力大小为（）A.EB.qEC.Qq/4πε₀r²D.Q/4πε₀r²参考答案：B2.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的电场强度方向相同C.电场线可以相交D.电场线是闭合曲线参考答案：B3.两个点电荷Q₁和Q₂，分别位于x轴上的x₁和x₂位置（x₁x₂），它们产生的电场在x轴上某点P（xx₁）处的合场强方向沿x轴正方向。下列说法正确的是（）A.Q₁和Q₂一定是同种电荷B.Q₁和Q₂一定是异种电荷C.Q₁和Q₂的电荷量大小关系为|Q₁||Q₂|D.Q₁和Q₂的电荷量大小关系为|Q₁||Q₂|参考答案：D4.一个带电粒子在匀强电场中运动，不计重力。若粒子从A点运动到B点，速度大小不变，但速度方向改变，则（）A.电场力对粒子一定做正功B.电场力对粒子一定做负功C.电场力对粒子可能不做功D.电势能一定增加参考答案：C5.一个平行板电容器，两极板间距离为d，极板面积为S。若在两极板间插入一块厚度为d/2、介电常数为ε的均匀电介质，则电容器的电容变为原来的（）A.2倍B.1/2倍C.2ε倍D.ε/2倍参考答案：A6.一个带电粒子以速度v₀沿电场线方向进入一个匀强电场，不计重力。若粒子电荷量为q，电场强度为E，则粒子进入电场后（）A.速度大小一定改变，方向可能不变B.速度大小一定不变，方向可能改变C.速度大小和方向都一定改变D.速度大小和方向都不改变参考答案：A7.一个带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其运动周期T与哪些因素有关？（）A.粒子电荷量qB.粒子质量mC.磁场强度BD.粒子速度v参考答案：B、C、D8.一个电子以速度v₀垂直进入一个匀强磁场，不计重力。则电子在磁场中做匀速圆周运动的半径R与哪些因素有关？（）A.电子电荷量eB.电子质量mC.磁场强度BD.电子速度v₀参考答案：A、B、C、D9.一个带电粒子以速度v₀进入一个相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域，不计重力。若电场强度为E，磁场强度为B，则粒子运动轨迹可能是（）A.直线B.圆弧C.椭圆D.抛物线参考答案：A10.一个带电粒子以速度v₀进入一个电场和磁场相互垂直的区域，电场强度为E，磁场强度为B。若粒子电荷量为q，质量为m，且v₀与电场强度方向垂直，与磁场强度方向平行，则粒子运动轨迹可能是（）A.直线B.圆弧C.椭圆D.抛物线参考答案：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）1.一个平行板电容器，两极板间距为d，极板面积为S，若两极板间电压为U，则电容器储存的电场能表达式为______。参考答案：E=1/2CU²2.一个带电粒子q以速度v₀垂直进入一个磁感应强度为B的匀强磁场，则粒子做匀速圆周运动的半径表达式为______。参考答案：r=m₀v₀/Bq3.电场线是描述电场性质的曲线，其特点之一是______。参考答案：电场线总是从正电荷出发，到负电荷终止4.两个点电荷Q₁和Q₂，分别位于x轴上的x₁和x₂位置（x₁x₂），若Q₁为正电荷，Q₂为负电荷，则在x轴上Q₁和Q₂产生的电场强度大小相等的点位于______区间。参考答案：(x₁+x₂)/2xx₂5.一个带电粒子在匀强电场中做匀速直线运动，则该粒子所受合外力______。参考答案：06.电容器的电容大小与其极板面积S和极板间距离d有关，当S增大时，电容C将______。参考答案：增大7.一个电感L与一个电阻R串联接在电压为U的电源上，电路稳定后，电感两端的电压______。参考答案：08.在真空中，一个点电荷Q产生电场，距离Q为r的某点电场强度大小表达式为______。参考答案：E=kQ/r²9.一个带电粒子以速度v₀沿电场线方向进入一个匀强电场，不计重力，则粒子在电场中做______运动。参考答案：匀变速直线运动10.关于电场线，下列说法正确的是______。参考答案：C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.电场线是真实存在的曲线，可以用来形象地描述电场的强弱和方向。参考答案：×2.在点电荷电场中，离点电荷越近的地方电场强度越大，电势也越高。参考答案：×3.匀强电场中，同一电场线上任意两点的电势差都相等。参考答案：√4.一个不带电的金属球靠近一个带正电的绝缘导体时，金属球的左端会感应出负电荷。参考答案：√5.电势是标量，其单位是伏特（V），而电场强度是矢量，其单位是牛顿/库仑（N/C）。参考答案：√6.在静电平衡状态下，导体内部的电场强度处处为零。参考答案：√7.电容器的电容大小与其极板面积成正比，与极板间距离成反比。参考答案：√8.带电粒子在匀强电场中运动时，如果其初速度方向与电场线方向平行，它将做匀变速直线运动。参考答案：√9.两个等量异种点电荷连线的中垂线上，任意一点的电场强度都为零。参考答案：×10.电势能是电荷在电场中具有的能量，其大小取决于电荷的电量及其所在位置的电势。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：电场强度是放入电场中某点的电荷所受的电场力与其电量的比值，国际单位制单位是牛/库仑。2.判断下列说法是否正确：在点电荷电场中，离点电荷越近的地方电场强度越大，电势也越高。参考答案：×3.电容器在电路中主要起到什么作用？请列举两种常见的电容器。参考答案：电容器在电路中主要起到储存电荷和滤波的作用。常见的电容器有电解电容器和瓷片电容器。4.简述匀强电场中电势差与电场强度的关系。参考答案：在匀强电场中，电势差与电场强度成正比，即U=Ed，其中U为电势差，E为电场强度，d为沿电场方向的距离。5.一个带电粒子以速度v₀进入一个方向竖直向上的匀强电场中，不计重力，粒子将如何运动？参考答案：带电粒子进入方向竖直向上的匀强电场中，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。6.简述平行板电容器的电容公式及其物理意义。参考答案：平行板电容器的电容公式为C=ɛS/(4πkd)，其中C为电容，ɛ为介电常数，S为极板面积，k为真空介电常数，d为极板间距。电容表示电容器储存电荷的本领。7.在静电平衡状态下，导体内部的电场强度有何特点？参考答案：在静电平衡状态下，导体内部的电场强度处处为零。8.电势是标量，其单位是什么？请解释电势与电势能的区别。参考答案：电势的单位是伏特（V）。电势是描述电场中某点电势能性质的物理量，而电势能是电荷在电场中具有的能量，其大小取决于电荷的电量及其所在位置的电势。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）1.一个平行板电容器，极板面积为S，极板间距离为d，极板间充满介电常数为ε的介质。现给电容器充电至两板间电压为U，求此时电容器储存的电能。参考答案：1/2εSU²/d2.一个质量为m、带电荷量为q的小球，从静止开始从A点沿光滑绝缘轨道下滑到B点，A、B两点间的高度差为h，轨道所在空间存在匀强电场，电场强度方向竖直向上。求小球到达B点时的速度大小。参考答案：√(2mgh+q²E²h²)/(m²)3.一个带电粒子以速度v₀进入一个方向水平向右的匀强电场中，电场强度为E。不计粒子重力，求粒子在电场中运动1秒后的速度大小和方向。参考答案：v₀，tan⁻¹(qE/m)4.一个电场线分布的电场，一个电荷量为q的正点电荷从A点运动到B点，A点的电势为φ₁，B点的电势为φ₂。求点电荷从A点运动到B点电场力做的功。参考答案：q(φ₁-φ₂)5.一个平行板电容器，极板面积为S，极板间距离为d，极板间充满空气。现给电容器充电至两板间电压为U，求此时电容器的电容大小。参考答案：εS/4πkd6.一个带电粒子以速度v₀进入一个方向竖直向上的匀强电场中，电场强度为E，粒子质量为m，电荷量为q。求粒子在电场中运动1秒后的高度变化。参考答案：v₀²/(2qE/m)7.一个电场线分布的电场，一个电荷量为q的负点电荷从C点运动到D点，C点的电势为φ₃，D点的电势为φ₄。求点电荷从C点运动到D点电场力做的功。参考答案：参考答案-q(φ₃-φ₄)8.一个平行板电容器，极板面积为S，极板间距离为d，极板间充满介电常数为ε的介质。现给电容器充电至两板间电压为U，求此时电容器极板上的电荷量。参考答案：CU=εSU/(4πkd)标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：B解析：本题考查电场强度的定义。电场强度E是描述电场性质的物理量，其定义为放入电场中某点的试探电荷所受电场力F与试探电荷电荷量q的比值，即E=F/q。在本题中，距离Q为r的某点电场强度大小为E，若在该点放入一个电荷量为q的试探电荷，则该试探电荷所受电场力大小为F=qE。因此，正确选项为B。选项A错误，因为E本身就是电场强度的大小；选项C错误，因为Qq/4πε₀r²是库仑定律中两个点电荷之间的相互作用力大小；选项D错误，因为Q/4πε₀r²是点电荷Q在距离r处产生的电势。2.参考答案：B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，其方向规定为该点电场强度的方向。电场线上任意一点的切线方向与该点的电场强度方向相同，这是电场线的基本性质。因此，正确选项为B。选项A错误，因为电场线是假想的，不是真实存在的；选项C错误，因为电场线不相交，否则会在交点处出现两个不同的电场强度方向；选项D错误，因为电场线起始于正电荷，终止于负电荷，不是闭合曲线。3.参考答案：D解析：本题考查点电荷电场叠加。根据点电荷电场公式，Q₁在P点产生的场强大小为E₁=k|Q₁|/r₁²，方向沿Q₁指向P；Q₂在P点产生的场强大小为E₂=k|Q₂|/r₂²，方向沿Q₂指向P。由于P点合场强方向沿x轴正方向，即E₁和E₂的合矢量方向沿x轴正方向，且x₁x₂，所以Q₁在P点产生的场强方向与x轴正方向相同，Q₂在P点产生的场强方向与x轴正方向相反。因此，Q₁和Q₂一定是异种电荷。由于E₁和E₂的合矢量方向沿x轴正方向，且E₁和E₂方向相反，所以|Q₁|/r₁²|Q₂|/r₂²。由于r₁r₂，所以|Q₁||Q₂|。因此，正确选项为D。选项A错误，因为Q₁和Q₂不一定是同种电荷；选项B错误，因为Q₁和Q₂一定是异种电荷；选项C错误，因为|Q₁||Q₂|。4.参考答案：C解析：本题考查电场力做功与电势能变化的关系。由于粒子速度大小不变，说明电场力不做功，因为电场力做功等于粒子动能的变化量。根据动能定理，电场力做功为零，说明粒子动能不变。由于粒子速度方向改变，说明粒子所受合外力不为零，但合外力不做功，因为粒子动能不变。因此，电场力对粒子可能不做功。选项A和B错误，因为电场力不做功；选项D错误，因为电势能不变。5.参考答案：A解析：本题考查平行板电容器的电容公式。平行板电容器的电容公式为C=ε₀S/d。当在两极板间插入一块厚度为d/2、介电常数为ε的均匀电介质时，电容器可以看作两个串联的电容器，一个电容为C₁=ε₀S/(d/2)=2ε₀S/d，另一个电容为C₂=εε₀S/d。串联电容器的总电容为C=C₁C₂/(C₁+C₂)=2ε₀S/d×εε₀S/d/(2ε₀S/d+εε₀S/d)=2ε₀S/d×ε/(2+ε)=2εS/(2ε+1)d。因此，电容器的电容变为原来的2倍。因此，正确选项为A。选项B、C、D错误，因为计算结果不是这些选项。6.参考答案：A解析：本题考查带电粒子在电场中的运动。由于粒子电荷量为q，电场强度为E，且粒子以速度v₀沿电场线方向进入电场，不计重力，所以粒子所受电场力F=qE，方向与电场强度方向相同。由于电场力与粒子速度方向相同，所以电场力对粒子做正功，粒子动能增加，速度大小增加。由于电场力方向与粒子速度方向相同，所以粒子速度方向不变。因此，正确选项为A。选项B、C、D错误，因为粒子速度大小和方向都改变。7.参考答案：B、C、D解析：本题考查带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式为T=2πm/qB。因此，周期T与粒子质量m、电荷量q、磁场强度B有关，与粒子速度v无关。因此，正确选项为B、C、D。选项A错误，因为周期T与粒子电荷量q有关。8.参考答案：A、B、C、D解析：本题考查带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式为R=mv₀/qB。因此，半径R与粒子电荷量e、质量m、速度v₀、磁场强度B都有关。因此，正确选项为A、B、C、D。9.参考答案：A解析：本题考查带电粒子在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的运动。由于电场和磁场相互垂直，且粒子速度方向与电场强度方向垂直，与磁场强度方向平行，所以粒子所受电场力F=qE，方向沿电场强度方向；粒子所受洛伦兹力F洛=qv₀B，方向垂直于速度方向，即垂直于磁场强度方向。由于电场力和洛伦兹力方向相互垂直，所以粒子所受合外力不为零，且合外力大小和方向都恒定，所以粒子做匀变速曲线运动。由于电场力和洛伦兹力方向相互垂直，所以粒子运动轨迹为抛物线。因此，正确选项为A。选项B、C、D错误，因为粒子运动轨迹不是圆弧、椭圆或直线。10.参考答案：A解析：本题考查带电粒子在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的运动。由于电场和磁场相互垂直，且粒子速度方向与电场强度方向垂直，与磁场强度方向平行，所以粒子所受电场力F=qE，方向沿电场强度方向；粒子所受洛伦兹力F洛=qv₀B，方向垂直于速度方向，即垂直于磁场强度方向。由于电场力和洛伦兹力方向相互垂直，所以粒子所受合外力不为零，且合外力大小和方向都恒定，所以粒子做匀变速曲线运动。由于电场力和洛伦兹力大小相等，方向相互垂直，所以粒子所受合外力为零，粒子做匀速直线运动。因此，正确选项为A。选项B、C、D错误，因为粒子运动轨迹不是圆弧、椭圆或抛物线。二、填空题1.参考答案：E=1/2CU²解析：本题考查电容器储能公式。根据电容器储能公式E=1/2CU²，其中C为电容，U为电压。平行板电容器的电容公式为C=εS/d，代入储能公式得到E=1/2(εS/d)U²。该公式表明电容器储存的能量与极板面积、极板间距、介电常数和电压的平方成正比。2.参考答案：r=m₀v₀/Bq解析：本题考查带电粒子在磁场中做匀速圆周运动。根据洛伦兹力公式F=qvB，提供向心力F=m₀v₀²/r，联立得到m₀v₀²/r=qv₀B，解得半径r=m₀v₀/Bq。该公式表明粒子做匀速圆周运动的半径与粒子质量、初速度成正比，与磁感应强度和电荷量成反比。3.参考答案：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，其特点包括：电场线起始于正电荷，终止于负电荷；电场线上任意一点的切线方向表示该点电场强度的方向；电场线的疏密程度表示电场强度的大小；电场线不相交、不闭合。本题考查的是电场线的起点和终点性质。4.参考答案：(x₁+x₂)/2xx₂解析：本题考查点电荷电场叠加。根据点电荷电场强度公式E=kQ/r²，Q₁在x₁处产生向右的电场，Q₂在x₂处产生向左的电场。在x轴上存在一点P，使得Q₁和Q₂在该点产生的电场强度大小相等，即kQ₁/r₁²=kQ₂/r₂²，其中r₁和r₂分别为P点到Q₁和Q₂的距离。由于Q₁为正电荷，Q₂为负电荷，要使电场强度大小相等，P点必须位于Q₁和Q₂之间，且更靠近Q₂。通过解不等式得到(x₁+x₂)/2xx₂。5.参考答案：0解析：本题考查电场力与运动状态关系。带电粒子在匀强电场中做匀速直线运动，说明粒子所受合外力为零。根据电场力公式F=qE，若粒子所受合外力不为零，则粒子将做加速或减速运动，不可能做匀速直线运动。因此，粒子所受合外力必须为零，即电场力为零或电场力与其他力平衡。6.参考答案：增大解析：本题考查平行板电容器电容公式。平行板电容器的电容公式为C=εS/d，其中C为电容，ε为介电常数，S为极板面积，d为极板间距。当极板面积S增大时，电容C将增大。这是因为电容与极板面积成正比，极板面积越大，电容越大。7.参考答案：0解析：本题考查电感电路稳定状态。电感L与电阻R串联接在电压为U的电源上，电路稳定后，电感两端的电压为零。这是因为电感线圈对直流电相当于短路，电路稳定后，电感线圈中电流不再变化，根据电感电压公式u_L=L(di/dt)，电感两端的电压为零。8.参考答案：E=kQ/r²解析：本题考查点电荷电场强度公式。根据库仑定律，真空中距离点电荷Q为r的某点电场强度大小表达式为E=kQ/r²，其中k为静电力常量，Q为点电荷电荷量，r为距离。该公式表明电场强度大小与电荷量成正比，与距离的平方成反比。9.参考答案：匀变速直线运动解析：本题考查带电粒子在电场中运动。带电粒子以速度v₀沿电场线方向进入一个匀强电场，不计重力，则粒子将做匀变速直线运动。这是因为电场力F=qE恒定，根据牛顿第二定律F=ma，粒子将获得恒定的加速度a=qE/m。由于粒子初速度方向与电场力方向相同，粒子将做匀加速直线运动。10.参考答案：C解析：本题考查电场线性质。电场线是描述电场性质的假想曲线，其特点包括：电场线起始于正电荷，终止于负电荷；电场线上任意一点的切线方向表示该点电场强度的方向；电场线的疏密程度表示电场强度的大小；电场线不相交、不闭合。选项A错误，电场线不是真实存在的线；选项B错误，电场线不是电荷的运动轨迹；选项D错误，电场线可以弯曲。因此，只有选项C正确，电场线总是从正电荷出发，到负电荷终止。三、判断题1.参考答案：×解析：本题考查电场线的概念。电场线是人们为了形象地描述电场而引入的假想曲线，它并不是真实存在的物理实体。电场线可以用来表示电场的方向和强弱，但它们本身并不存在。2.参考答案：×解析：本题考查点电荷电场的性质。在点电荷电场中，离点电荷越近的地方电场强度越大，但电势并不一定越高。对于正点电荷，离电荷越近电势越高；对于负点电荷，离电荷越近电势越低。3.参考答案：√解析：本题考查匀强电场的性质。在匀强电场中，电场强度处处相等，因此同一电场线上任意两点的电势差都相等。这是匀强电场的基本特性之一。4.参考答案：√解析：本题考查静电感应现象。当一个不带电的金属球靠近一个带正电的绝缘导体时，由于静电感应，金属球的左端会感应出负电荷，右端会感应出正电荷。这是静电感应的基本原理。5.参考答案：√解析：本题考查电势和电场强度的概念。电势是标量，表示电场中某点的电势能大小，单位是伏特（V）。电场强度是矢量，表示电场中某点的电场力大小和方向，单位是牛顿/库仑（N/C）。6.参考答案：√解析：本题考查静电平衡状态。在静电平衡状态下，导体内部的电场强度处处为零。这是因为导体内部的自由电荷会在电场的作用下重新分布，直到内部的电场强度为零为止。7.参考答案：√解析：本题考查电容器的电容性质。电容器的电容大小与其极板面积成正比，与极板间距离成反比。这是电容器的基本公式之一，即C=εS/d，其中C是电容，ε是介电常数，S是极板面积，d是极板间距离。8.参考答案：√解析：本题考查带电粒子在匀强电场中的运动。如果带电粒子的初速度方向与电场线方向平行，它将受到一个恒定的电场力，因此做匀变速直线运动。这是匀强电场中带电粒子运动的基本规律。9.参考答案：×解析：本题考查等量异种点电荷的电场性质。两个等量异种点电荷连线的中垂线上，任意一点的电场强度并不都为零。只有在连线的中点处，电场强度才为零。10.参考答案：√解析：本题考查电势能的概念。电势能是电荷在电场中具有的能量，其大小取决于电荷的电量及其所在位置的电势。电势能的计算公式为E=qφ，其中E是电势能，q是电荷的电量，φ是电势。四、简答题1.参考答案：电场强度是放入电场中某点的电荷所受的电场力与其电量的比值，国际单位制单位是牛/库仑。解析：本题考查“电场强度的定义与单位”。电场强度（E）定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力（F）与其电量（q）的比值，即E=F/q。电场强度的国际单位制单位是牛/库仑（N/C）。电场强度是描述电场力性质的物理量，它反映了电场对电荷的作用力大小。2.参考答案：×解析：本题考查“点电荷电场中的电场强度与电势关系”。在点电荷电场中，离点电荷越近的地方电场强度越大，但电势不一定越高。对于正点电荷，离点电荷越近电势越高；对于负点电荷，离点电荷越近电势越低。电场强度和电势是描述电场不同性质的物理量，电场强度反映力的性质，电势反映能量的性质。3.参考答案：电容器在电路中主要起到储存电荷和滤波的作用。常见的电容器有电解电容器和瓷片电容器。解析：本题考查“电容器的功能与种类”。电容器的主要功能是储存电荷，在电路中可以起到滤波、耦合、隔直、旁路等作用。常见的电容器种类包括电解电容器、瓷片电容器、纸介电容器等。不同种类的电容器具有不同的特性，适用于不同的电路应用。4.参考答案：在匀强电场中，电势差与电场强度成正比，即U=Ed，其中U为电势差，E为电场强度，d为沿电场方向的距离。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，电势差（U）与电场强度（E）成正比，其关系式为U=Ed，其中d为沿电场方向的距离。这个关系表明，在匀强电场中，沿电场方向每移动单位距离，电势降低的数值等于电场强度的大小。5.参考答案：带电粒子进入方向竖直向上的匀强电场中，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。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v₀进入方向竖直向上的匀强电场中，不计重力，粒子将受到电场力的作用。由于电场力与速度方向垂直，粒子将做类平抛运动。水平方向不受力，做匀速直线运动；竖直方向受电场力作用，做初速度为零的匀加速直线运动。6.参考答案：平行板电容器的电容公式为C=ɛS/(4πkd)，其中C为电容，ɛ为介电常数，S为极板面积，k为真空介电常数，d为极板间距。电容表示电容器储存电荷的本领。解析：本题考查“平行板电容器的电容公式与物理意义”。平行板电容器的电容（C）与其极板面积（S）、极板间距离（d）以及介电常数（ɛ）有关，公式为C=ɛS/(4πk