2022年高中物理第一章静电场过关检测新人教版选修

2022年高中物理第一章静电场过关检测新人教版选修一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一个选项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.关于点电荷的说法,正确的是()A.只有体积很小的带电体,才能看作点电荷B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷C.点电荷一定是电荷量很小的电荷D.两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理解析:当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体、大小及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时就可以看成点电荷。不是电荷量很小时可看作点电荷,也不是体积很小时可看作点电荷,也不是体积很大时就不可看作点电荷。故A、B、C错误,D正确。答案:D2.如图所示,真空中A、B两个点电荷的电荷量分别为+Q和+q,放在光滑绝缘的水平面上,A、B之间用绝缘的轻弹簧连接。当系统平衡时,弹簧的伸长量为x0。设弹簧均在弹性限度内,则()A.保持Q不变,将q变为3q,平衡时弹簧的伸长量等于3x0B.保持q不变,将Q变为3Q,平衡时弹簧的伸长量小于3x0C.保持Q不变,将q变为-q,平衡时弹簧的缩短量等于x0D.保持q不变,将Q变为-Q,平衡时弹簧的缩短量小于x0解析:设弹簧的原长为l,由库仑定律和胡克定律得,当电荷量为q时,F=k=kx0;当电荷量为3q时,设弹簧的伸长量为x,F1=k=kx。由上述两式得3,x1,xx0。故选项B正确。答案:B3.用控制变量法可以研究影响平行板电容器电容的因素,如图所示,设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为。实验中,极板所带电荷量不变,若()A.保持S不变,增大d,则变大B.保持S不变,增大d,则变小C.保持d不变,减小S,则变小D.保持d不变,减小S,则不变解析:静电计的作用是测量电容器两端的电势差,它是由一个很小的电容器改装而成,其原理类似于验电器,所以在实验中可以认为Q不变。根据电容器公式C=、C=,S不变,d增加,则电容器变小,则两板的电势差变大,A正确。d不变,S减小,则C减小,角度应变大。答案:A4.某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ,电势分别为P和Q,则()A.EPEQ,PQB.EPEQ,PQC.EPQD.EPEQ,PQ解析:从题图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点电场线的密集程度,故P点的电场强度大于Q点的电场强度。因电场线的方向由P指向Q,而沿电场线的方向电势逐渐降低,故P点的电势高于Q点的电势,故A选项正确。答案:A5.使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开,如图所示表示验电器上感应电荷的分布情况中,正确的是()解析:带电的金属球靠近不带电的验电器时,小球和箔片感应出异种电荷,所以选项A、C错误;靠近带电金属球的小球所带电荷应与带电金属球上的电荷电性相反,所以选项D错误,选项B正确。答案:B6.如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且|CO|=|OD|,ADO=60。下列判断正确的是()A.O点电场强度为零B.D点电场强度为零C.若将点电荷+q从O移向C,电势能增加D.若将点电荷-q从O移向C,电势能增加解析:由电场的叠加知,A、B处的点电荷在O点处产生的合电场强度为零,故O点的电场强度就等于C处的点电荷在O点产生的电场强度,选项A错误;由题知rDA=rDB=rDC,则D处的电场强度为0,如图所示,故选项B正确;由题知由O到C各点处的电场强度方向沿x轴负方向,若将点电荷+q从O移向C,静电力做正功,电势能减少,故选项C错误;若将点电荷-q从O移向C,静电力做负功,电势能增加,故选项D正确。答案:BD7.如图所示,A、B、C、D为匀强电场中相邻的等势面,一个电子垂直经过等势面D时的动能为20 eV,经过等势面C时的电势能为-10 eV,到达等势面B时的速度恰好为零。已知相邻等势面间的距离为5 cm,不计电子的重力,下列说法中正确的是()A.C等势面的电势为10 VB.匀强电场的电场强度为200 V/mC.电子再次经过D等势面时,动能为10 eVD.电子的运动是匀变速曲线运动解析:设相邻两等势面间的电势差大小为U,对电子由D到B的过程应用动能定理得-2Ue=0-20 eV,可得 U=10 V,由E=可得E= V/m=200 V/m,选项B正确;由EpC=Cq得C=10 V,选项A正确;当电子再次经过D等势面时,静电力对电子做的总功为零,动能仍为20 eV,选项C错误;电场方向垂直于等势面,沿竖直方向,故电子的运动为匀变速直线运动,选项D错误。答案:AB8.有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的微粒,从极板左侧中央以相同的水平初速度v先后垂直电场强度射入,分别落到极板A、B、C处,如图所示,则正确的有()A.粒子A带正电,B不带电,C带负电B.三个粒子在电场中运动时间相等C.三个粒子在电场中运动的加速度aAaBEkBEkC解析:三粒子在水平方向上都为匀速运动,则它们在电场中的飞行时间关系为tAtBtC,三粒子在竖直方向上有at2,所以aAaBaC,则A带正电,B不带电,C带负电。再由动能定理知,三粒子到达极板时动能关系为EkAEkBEkC。答案:AC二、填空题(每小题10分,共20分)9.如图所示,q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷。已知q1与q2之间的距离为l1,q2与q3之间的距离为l2,且每个电荷都处于平衡状态。若q2为正电荷,则q1为电荷,q3为电荷;q1、q2、q3三者电荷量大小之比是。解析:(1)由于三个点电荷的存在,使每个点电荷皆受三个库仑力的作用而平衡。若q2为正电荷,对q2而言,q1和q3必为同性电荷,但对三者而言,要求每个电荷都处于平衡态,则q1与q3必为负电荷。(2)由库仑定律和平衡条件知,对q1:k=k对q3:k=k由式得由式得由两式得q1q2q3=1。答案:负负110.图中a、b和c表示点电荷的电场中的三个等势面,它们的电势分别为U、U、U。一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后,仅受静电力作用而运动,已知它经过等势面b时的速率为v,则它经过等势面c时的速率为。解析:设带电粒子的电荷量为q、质量为m,由动能定理得q(U-U)=mv2,q(U-U)=联立两式即得经过等势面c时的速率vc=v。答案:v三、计算题(每小题16分,共32分)11.一条长为3l的绝缘丝线穿着两个质量均为m的金属环A和B,将线的两端都系于同一点O,如图所示,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,两环各带多少电荷量?解析:因为两个小环完全相同,它们的带电情况相同,设每环所带电荷量为q,小环可看成点电荷。排斥开后如图所示,以B为研究对象受力分析,小球受重力、丝线的拉力F1和静电力F。根据平衡条件,竖直方向有F1cos 30=mg水平方向有F1+F1sin 30=F其中F=以上三式联立可得q=。答案:均带的电荷量12.如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2 m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,电场强度大小E=5103 V/m。一带正电小球,以速度v0沿水平轨道向右运动,接着进入半圆轨道后,恰能通过最高点D点。已知小球的质量为m=1.010-2 kg,所带电荷量q=2.010-5 C,g取10 m/s2。(水平轨道足够长,小球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)(1)小球能通过轨道最高点D时的速度v0;(2)带电小球在从D点飞出后,首次在水平轨道上的落点与B点的距离;(3)小球的初速度v0。解析:(1)恰能通过轨道的最高点的情况下,设到达最高点的速度为vD,离开D点到达水平轨道的时间为t,落点到B点的距离为x,则m=mg+qE,代入数据解得vD=2 m/s。(2)2R=t2,代入数据解得t=0.2 s,x=vDt=0.4 m。(3)由动能定理得-mg2R-qE2R=得v0=2 m/s。答案:(1)2 m/s(2)0.4 m(3)2 m/s