第九章 静电场及其应用 单元测试-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第九章 静电场及其应用 一、单选题 1．如图所示，Q1，Q2是两个电荷量相等的点电荷，O点为它们连线的中点，M、N为连线中垂线上的两点。下列说法正确的是（　　） A．若Q1，Q2均带正电，则在中垂线上，O点的电场强度不为零 B．若Q1，Q2均带正电，则M点的电场强度一定大于N点的电场强度 C．若Q1带正电、Q2带负电，则M点的电势一定比N点的电势高 D．若Q1带正电、Q2带负电，则在中垂线上，O点的电场强度最大 2．一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力，则（　　） A．粒子带正电 B．粒子加速度逐渐增大 C．A点的速度大于B点的速度 D．A点的电势能大于B点的电势能 3．如图所示，两个用绝缘柱支持的枕形导体A、B连在一起，将带正电的C靠近A端，则下列说法正确的是（　　） A．A左端带正电，B左端带负电 B．A左端带负电，B左端也带负电 C．先将A、B分开，再移走C，A将带正电 D．先将A、B分开，再移走C，A将带负电 4．下列关于电场线的说法中，正确的是（　　） A．电荷间的相互作用是通过电场线而产生的 B．电场线就是初速度为零的正电荷在电场中的运动轨迹 C．电场线方向就是正试探电荷在该点的运动方向 D．电场线方向就是正试探电荷在该点的加速度的方向 5．如图所示，一带负电小球用轻绳挂在竖直光滑的绝缘墙壁上，小球处在水平向右的匀强电场中，若（　　） A．撤去电场，小球受绳子的拉力减小 B．撤去电场，小球受绳子的拉力不变 C．撤去电场，小球受绳子的拉力变大 D．场强方向不变，逐渐增大场强，小球受绳子的拉力逐渐增大 6．下图方框中是常见的几种典型电场的部分电场线，其中描述等量同种点电荷的电场线是（　　） A． B． C． D． 7．如图，真空中三个点电荷A、B、C，可以自由移动，依次排列在同一直线上，都处于平衡状态，若三个电荷的带电量、电性及相互距离都未知，但AB>BC，则根据平衡条件可断定（　　） A．A、B、C都带正电 B．A、C带正电荷，B带负荷 C． D． 8．关于点电荷的说法，正确的是（　　） A．只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 B．体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C．点电荷一定是电量很小的电荷 D．点电荷是一种理想化的物理模型 9．如图所示的xOy坐标系中，x轴上固定一个点电荷，带电荷量为Q，y轴上固定一根光滑绝缘细杆（细杆的下端刚好在坐标原点O处），将一个重力不计的带电圆环（可视为质点）套在杆上，由P处由静止释放，圆环从O处离开细杆后恰好绕点电荷Q做匀速圆周运动。已知单个点电荷Q周围的电势可以表示为（以无穷远为零电势，其中r表示该考察点到点电荷Q的距离）。则下列说法正确的是（　　） A．若只增大圆环的质量，欲使圆环离开细杆后仍然能绕点电荷Q做匀速圆周运动，则初始释放点应在更远离O点的点 B．若只增大圆环所带的电荷量，欲使圆环离开细杆后仍然能绕点电荷Q做匀速圆周运动，则初始释放点应在更靠近O点的点（图中未画出） C．若只减小Q所带的电荷量，欲使圆环离开细杆后仍然能绕点电荷Q做匀速圆周运动，则初始释放点应在更远离O点的点 D．若把细杆向右平移一定距离（细杆依然在Q的左侧），欲使圆环离开细杆后仍然能绕点电荷Q做匀速圆周运动，则细杆上的初始释放点应在目前PQ连线上 10．在空气潮湿的情况下，已带正电的验电器金属箔片张角不断减小，在这个过程中（　　） A．验电器上的电子数不断增加 B．验电器上的电子数不断减少 C．验电器上的电子数保持不变 D．验电器上的质子数不断减少 二、填空题 11．如图所示，三个带电小球A、B、C放在光滑绝缘的水平透明管道内，其中带正电的A小球固定，B小球的位置可人为控制，C小球可在水平方向自由移动。最初C处于平衡状态，若将B小球向右移动，小球C也跟着向右移动，则小球C带_________电，判断依据为____________。 12．如图，光滑绝缘水平商上相距为L的点电荷A、B带电荷量分别为+4q和-q，今引入第三个点电荷C，使三个点电荷都处于平衡状态。则点电荷C放置的位置是____________，C的电荷量为____________。 13．在静电感应实验中，取一对用绝缘柱支持的不带电导体A和，使它们彼此接触，把毛皮摩擦过的橡胶棒C移近导体A在下列不同操作后判断导体A和B的电性（选填“带正电”“带负电”或“不带电”）。 （1）把A和B分开，然后移去C，此时_________，B______； （2）先移去C，然后把A和B分开，此时________，B_______； （3）用手摸一下A，然后移去C，再把A和B分开，此时_________，B________。 14．点电荷的电荷量为，是点电荷电场中的一点，点到的距离。则点电荷在点产生的电场强度大小为_________ N/C，将一个电量的点电荷放到点，受到的电场力为__________N静电力常量）。 三、实验题 15．某同学做摩擦起电的实验过程和观察到的现象：手戴绝缘的手套拿有机玻璃棒，用力将两块起电板快速摩擦后分开，如图甲；将其中一块板插入箔片验电器上端的空心金属球（不要接触金属球），如图乙箔片张开；将两块板同时插入空心金属球，如图丙箔片闭合。根据以上实验过程和观察到的现象，回答下列问题： （1）如图甲用力将两块起电板快速摩擦后分开，两板分别带上了____________电荷； （2）如图乙箔片张开的实验现象，说明____________； （3）如图丙箔片闭合的实验现象，说明____________； （4）该研究性实验能验证____________定律。 16．某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。 步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，比较小球在不同位置所受带电物体的静电力的大小。 步骤二：使小球处于同一位置，增大（或减小）小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。 （1）图甲中实验采用的方法是 ___________（填正确选项前的字母，单选）； A．理想实验法           B．等效替代法        C．微小量放大法       D．控制变量法 （2）图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而 ___________（填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）接着该组同学使小球处于同一位置，增大（或减少）小球A所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的变化。如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B，在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球A，当A球到达悬点P的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向角度为θ，若两次实验中A的电量分别为q1和q2，θ分别为30°和60°，则为 ___________。 四、解答题 17．A为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的正电荷，所受电场力大小为F，方向向右，求: （1）A点的场强大小和方向？ （2）若将A点电荷q移去，求移去q后A点的场强的大小和方向？ （3）若将A点的电荷q换成电量为2q的正电荷，求2q电荷在A点所受电场力的大小和方向？ 18．如图所示，用长30cm的细线将质量为m = 4 × 10－3kg的带电小球P悬挂在O点，当空间有方向水平向右、大小为E = 1 × 104N/C的匀强电场时，小球偏转37°，并处于静止状态（sin37° = 0.6，cos37° = 0.8，g取10m/s2）。 （1）判断小球的带电性质； （2）求小球所带的电荷量和细线的拉力。 19．如图所示，水平地面上固定一个粗糙绝缘斜面，斜面与水平面的夹角，斜面底端固定带电体A，在A正上方处固定相同带电体B，两带电体电荷量均为。斜面上质量的带正电物块C与斜面底端带电体A相距，物块与斜面间动摩擦因数，物块处于静止状态。（静电力常数，重力加速度，带电物体均视为点电荷），求： （1）带电体A、B在物块C处产生的合电场强度； （2）物块C所带电荷量的最大值q为多少。 20．如图所示，把一电荷量为Q=﹣5×10-8C的小球A用绝缘细绳悬起来，若将电荷量为q=﹢4×10-6C的带电小球B靠近A，当两个带电小球在同一高度相距r=0.2m时，绳与竖直方向夹角α=45°，取g=10m/s2，k=9.0×109N·m2/C2，且A、B两小球均可看成点电荷，求： （1）A、B两球间的库仑力大小； （2）A球的质量。 参考答案 1．D 【详解】A．若、均带正电，它们在点O处产生的电场强度大小相等，方向相反，互相抵消，则中点O的场强为零，故A错误； B．若、均带正电，中点O的场强为零，中垂线上无穷远处场强也为0，则从O点到无穷远处，场强先增大后减小，所以无法确定M、N两点的场强大小，故B错误。 C．若带正电、带负电，由等量异种电荷的电场线分布可知，连线的中垂线为等势线，则M点的电势与N点的电势相等，故C错误； D．若带正电、带负电，由等量异种电荷的电场线分布可知，在中垂线上，O点的电场线最密集，电场强度最大，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】A．由运动轨迹可知电场力方向向左，粒子带负电，故A错误； B．A→B电场强度变小，电场力变小，加速度变小，故B错误； C．粒子运动过程中，电场力与运动方向的夹角大于90°角，所以速率减小，故C正确； D．电场力做负功，故A点的电势能小于B点的电势能，故D错误。 故选C。 3．D 【详解】AB．根据静电感应规律可知，A左端带负电，B右端带正电，B左端不带电，故AB错误； CD．先将A、B分开，再移走C，由于A不再与B相接触，所以A将带负电，故C错误，D正确。 故选D。 4．D 【详解】A．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，不是通过电场线而产生的，A错误； B．如果电场线是曲线，初速度为零的正电荷在电场中的运动轨迹与电场线不重合，所以，电场线不是电荷的运动轨迹， B错误； C．电场线方向与正试探电荷在该点的运动方向不一定相同，例如，氢原子的核外电子的运动方向与电场线垂直，C错误； D．电场线方向就是正试探电荷在该点所受电场力的方向，而电荷加速度的方向与电场力方向相同，所以电场线方向就是正试探电荷在该点的加速度的方向，D正确。 故选D。 5．B 【详解】ABC．依题意，可得未撤去电场之前，小球所受电场力水平向左，小球受力分析如图所示 设绳与竖直墙壁的夹角为，根据平衡条件可得：小球受绳子的拉力满足 撤去电场后，小球仍然紧靠竖直墙壁处于静止状态，不变，所以小球受绳子的拉力保持不变，故AC错误，B正确； D．逐渐增大场强，小球所受电场力方向保持不变，小球仍然紧靠竖直墙壁处于静止状态，小球受绳子的拉力仍然满足 不变，所以小球受绳子的拉力保持不变，故D错误。 故选B。 6．B 【详解】A．该电场线是平行等间距的直线，是匀强电场的电场线，A错误； B．根据该电场电场线分布的特征，该电场是等量同种正点电荷的电场线，B正确； C．根据该电场电场线分布的特征，该电场是等量异种点电荷的电场线，C错误； D．根据该电场电场线分布的特征，该电场是正点电荷的电场线，D错误。 故选B。 7．D 【详解】AB．由于三个点电荷均处于平衡状态，根据平衡条件分析可知，三个点电荷的电性有两种可能性。若A带正电，则B带负电，C带正电，若A带负电，则B带正电，C带负电，即三个点电荷电性满足“两同夹异”，AB错误； CD．对点电荷A有 对点电荷B有 对点电荷