人教版高中物理选修31第一章 静电场单元练习包含答案.docx
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人教版高中物理选修31第一章静电场单元练习包含答案
人教版选修3-1第一章静电场
一、单选题
1.在x轴上存在与x轴平行的电场,x轴上各点的电势随x点位置变化情况如图所示.图中-x1~x1之间为曲线,且关于纵轴对称,其余均为直线,也关于纵轴对称.下列关于该电场的论述正确的是( )
A.x轴上各点的场强大小相等
B.从-x1到x1场强的大小先减小后增大
C.一个带正电的粒子在x1点的电势能大于在-x1点的电势能
D.一个带正电的粒子在-x1点的电势能大于在-x2的电势能
2.在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为+3q的试探电荷时,此时测得该点的场强为( )
A.大小为3E,方向和E相反
B.大小为E,方向和E相同
C.大小为3E,方向和E相同
D.大小为E,方向和E相反
3.某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.c点的电场强度大于b点的电场强度
B.若将一试探电荷+q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点
C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度的方向相同
4.如图所示,在点电荷Q产生的电场中,将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点,虚线为等势线.取无穷远处为零电势点,若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是( )
A.A点电势大于B点电势
B.A、B两点的电场强度相等
C.q1的电荷量小于q2的电荷量
D.q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能
5.如图所示,a、b和c表示电场中的三个等势面,a和c的电势分别为φ和
φ,a、b的电势差等于b、c的电势差.一带电粒子从等势面a上某处以速度v释放后,仅受电场力作用而运动,经过等势面c时的速率为2v,则它经过等势面b时的速率为( )
A.
v
B.
·v
C.
·v
D.1.5v
6.正电荷Q周围的电场线如图所示,由图可知,下列判断正确的是( )
A.Ea>Eb
B.Ea=Eb
C.Ea<Eb
D.无法确定
7.某一电解电容器如图甲所示,接入如图乙所示的电路,下列说法正确的是( )
A.该电容器只有在电压为45V时,电容才是33μF
B.该电容器能容纳的最大电荷量为3.3×10-5C
C.接通电路后,电容器的电容仍是33μF
D.接通电路后,灯泡能持续发亮
8.真空中两个点电荷,它们之间的静电力为F,如果将两个点电荷的距离增大为原来的2倍,电量都增大为原来的2倍.它们之间静电力的大小为()
A.F/2
B.F
C.2F
D.4F
9.A、B两个点电荷间距离恒定,当其他电荷移到A、B附近时,A、B之间的库仑力将( )
A.可能变大
B.可能变小
C.一定不变
D.不能确定
10.如图所示,A是带正电的小球,B是不带电的绝缘导体,设此时B的电势为φ1;用手摸绝缘导体的左端,B的电势变为φ2;放开手后,再将A移走,B的电势又变为φ3;则( )
A.φ1=φ2=φ3
B.φ1>φ2=φ3
C.φ1>φ2>φ3
D.φ1<φ2<φ3
二、多选题
11.(多选)在两块带等量异性电荷的平行金属板M、N之间,垂直于金属板放置一个原来不带电的金属棒AB,如图所示.当达到静电平衡后,以下说法中正确的是( )
A.金属棒上A端电势高于B端电势
B.金属棒上A、B两端电势相等
C.由于静电感应,金属棒的A端带正电荷
D.由于静电感应,金属棒的A端带负电荷
12.(多选)如图所示,光滑的水平轨道AB与半径为R的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点,AB水平轨道部分存在水平向右的匀强电场,半圆形轨道在竖直平面内,B为最低点,D为最高点.一质量为m、带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动,恰能通过最高点,则( )
A.R越大,x越大
B.R越大,小球经过B点后瞬间对轨道的压力越大
C.m越大,x越小
D.m与R同时增大,电场力做功增大
13.(多选)空间某一静电场的电势φ随x变化情况如图所示,下列说法中正确的是( )
A.空间各点场强的方向均与x轴垂直
B.电荷沿x轴从O移到x1的过程中,电场力不做功
C.正电荷沿x轴从x1移到x2的过程中,电场力做正功,电势能减小
D.负电荷沿x轴从x1移到x2的过程中,电场力做负功,电势能增加
三、填空题
14.如图,A、B、C为一条电场线上的三点,以A点为电势零点,一个质子从A点移到B点和C点静电力分别做功3.2×10-19J和9.6×10-19J,则电场线的方向____________,B、C两点的电势差UBC=__________V.
15.如图所示,a、b、c表示点电荷电场中的三个等势面,它们的电势分别为φ、
φ和
φ(φ>0),该点电荷的电性为________.一带电粒子从等势面a上某处由静止释放,仅受到电场力作用而运动,已知带电粒子经过等势面b时的速率为v,它经过等势面c时的速率为________.
16.如图所示,在带电体C的右侧有两个相互接触的金属导体A和B,均放在绝缘支座上.若先将C移走,再把A、B分开,则A 电,B 电.若先将A、B分开,再移走C,则A 电,B 电.
17.如图所示,把电荷量为-5×10-9C的电荷,从电场中的A点移到B点,其电势能________(选填“增大”“减小”或“不变”);若A点的电势φA=15V,B点的电势φB=10V,则此过程中静电力做的功为________J.
18.如图所示,电场中某一电场线为一直线,线上有A、B、C三个点,电荷q1=10-8C,从B点移到A点时静电力做了10-7J的功;电荷q2=-10-8C,在B点的电势能比在C点时大10-7J,那么:
(1)比较A、B、C三点的电势高低,由高到低的排序是________;
(2)A、C两点间的电势差是________V;
(3)若设B点的电势为零,电荷q2在A点的电势能是________J.
四、计算题
19.在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线一端连着一个质量为m、电荷量为+q的带电小球,另一端固定于O点.将小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速度释放,则小球沿圆弧做往复运动.已知小球摆到最低点的另一侧,此时线与竖直方向的最大夹角为θ(如图).求:
(1)匀强电场的场强;
(2)小球经过最低点时细线对小球的拉力.
20.示波管的主要结构由电子枪、偏转电极和荧光屏组成.在电子枪中,电子由阴极K发射出来,经加速电场加速,然后通过两对相互垂直的偏转电极形成的电场,发生偏转.其示意图如图(图中只给出一对yy′方向偏转的电极)所示.已知:
电子质量为m,电量为e,两个偏转电极间的距离为d,偏转电极边缘到荧光屏的距离为L.没有加偏转电压时,电子从阴极射出后,沿中心线打到荧光屏上的O点时动能是E0.设电子从阴极发射出来时的初速度可以忽略,偏转电场只存在于两个偏转电极之间.求:
(1)电子枪中的加速电压U是多少?
(2)如果yy′方向的偏转电极加的偏转电压是Uy,电子打到荧光屏上P点时的动能为Et.求电子离开偏转电场时,距中心线的距离sy为多少?
21.一个电容器所带的电荷量为4×10-8C,两极板间的电压是2V,那么这个电容器的电容是多少?
如果电容器的电荷量减少了1×10-8C,则板间电压变成多少?
答案解析
1.【答案】B
【解析】φ-x图象的斜率等于电场强度大小,故x轴上的电场强度不同,故A错误;从-x1到x1场强斜率先减小后增大,故场强先减小后增大,故B正确;由图可知,场强方向指向O,根据电场力做功可知,一个带正电的粒子在x1点的电势能等于在-x1点的电势能,故C、D错误.
2.【答案】B
【解析】当在电场中某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的场强为E,若在同一点放入电荷量为+3q的试探电荷时,电场强度的大小和方向都不变,即该点的场强大小仍为E,方向与E相同.
3.【答案】C
【解析】电场线的疏密表征了电场强度的大小,由题图可知Ea<Eb,Ed>Ec,Eb>Ed,Ea>Ec,故选项C正确,选项A错误.由于电场线是曲线,由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错误.电场线的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点的切线方向不在同一条直线上,故选项D错误.
4.【答案】C
【解析】由于电场力做负功,所以Q应带负电荷,由负点电荷产生电场的电场线的分布规律可判断出φB>φA,故A项错误;由E=k
,r不相等,所以EA≠EB,B项错误;由φA=
、φB=
,因为WA→∞ > ,即q1 5.【答案】B 【解析】由动能定理知从a到c: qUac= m(4v2-v2)=1.5mv2=0.8qφ,设该粒子经过等势面b时的速率为vb,则qUab= m(v -v2)=0.4qφ,联立可得: vb= ·v,B正确. 6.【答案】A 【解析】根据公式E=k 可知,E与r的平方成反比,则距点电荷越近处电场强度越大.故A正确,BCD错误. 7.【答案】C 【解析】 无论电容器是否充电,其电容都是33μF,选项A错误,C正确;该电容器能容纳的最大电荷量Q=CU≈1.5×10-3C,选项B错误;电容器仅在充电时灯泡发光,充电结束后,灯泡熄灭,选项D错误. 8.【答案】B 【解析】由库仑定律的公式F=k 知,将它们的电量都增大为原来的2倍,它们之间的距离增加为原来的2倍,则它们之间的静电力大小变为 ,故B正确. 9.【答案】C 【解析】两个点电荷之间的作用力不因第三个电荷的存在而改变. 10.【答案】C 【解析】把一个在绝缘支架上不带电的绝缘导体放在带正电的导体A附近,达到静电平衡后,绝缘导体是个等势体.带正电的导体产生的是发散的电场,产生的电场的电场线如图所示,由于沿着电场线电势降低,以无穷远处的电势为零,那么电场中的所有电势都是正值,即φ1>0;用手摸绝缘导体的左端,手与大地相连,则B的电势为零,即φ2=0,当放开手后,再将A移走,B带负电,则B的电势小于零,即φ3<0;所以φ1>φ2>φ3,故A、B、D均错误,C正确. 11.【答案】BD 【解析】达到静电平衡后,导体为等势体,导体上的电势处处相等,所以可以得到φA=φB, 由于正电荷在左边,所以棒A端带负电,B端带正电,所以B、D正确,A、C错误. 12.【答案】AD 【解析】小球在BCD部分做圆周运动,在D点,mg=m ,小球由B到D的过程中有: -2mgR= mv - mv ,解得vB= ,R越大,小球经过B点时的速度越大,则x越大,选项A正确;在B点有: FN-mg=m ,解得FN=6mg,与R无关,选项B错误;由Eqx= mv ,知m、R越大,小球在B点的动能越大,则x越大,电场力做功越多,选项C错误,D正确. 13.【答案】CD 【解析】因电势有变化,则沿x方向有场强的分量,场强不可能与x轴垂直.故A错误;由O到x1电势降低,电势能变化,必有电场力做功.故B错误;正电荷沿x轴从x1移到x2的过程中,电势降低,则电势能减小,则电场力做正功.故C正确;负电荷从x1移到x2的过程中,电势降低,则电势能增加,电场力做负功.故D正确. 14.【答案】从A到C 4 【解析】质子带正电,从A点移到B点和C点静电力分别做功3.2×10-19J和9.6×10-19J,电场力做正功,说明电场线的方向从A到C; UAB= ;UAC= ; 所以UBC=UAC-UAB= = =4V. 15.【答案】正 v 【解析】沿着电场线的方向电势降低,由题中关系可知场源电荷为正电荷;由动能定理得q(φa-φb)= mv2① q(φa-φc)= mv ② 由①②得: vc= v 16.【答案】不带;不带;带负;带正 【解析】解: 若先移走C,此时导体A和B中的电荷又发生中和,不再带电,再把导体A和B分开,同样不再带电,所以此时A不带电,B不带电. 先把导体A和B分开,再移走C,导体A和B由于感应起电带上异种电荷,所以此时A带负电,B带正电. 17.【答案】增大 -2.5×10-8 【解析】负电荷受到的静电力方向逆着电场线的方向,电荷从A点移到B点的过程中,静电力对其做负功,电势能增大;静电力做功WAB=qUAB=(-5×10-9)×(15-10)J=-2.5×10-8J. 18.【答案】 (1)φC>φB>φA (2)-20 (3)10-7 【解析】从B点移到A点时静电力做正功,电势能减小,根据电荷的电性可以判断A点电势最低,C点电势最高. 19.【答案】 (1) (2)mg(3- ) 【解析】设细线长为l,匀强电场的场强为E,因带电小球的电荷量为正,故匀强电场的场强的方向为水平向右. 从释放点到左侧最高点,由动能定理有WG+WE=ΔEk=0,故mglcosθ=qEl(1+sinθ) 解得E= (2)设小球运动到最低点的速度为v,此时细线的拉力为FT,由动能定理可得 mgl-qEl= mv2,由牛顿第二定律得FT-mg=m ,联立解得FT=mg(3- ). 20.【答案】 (1) (2) 【解析】 (1)由E0=eU得: U= (2)偏转电场的场强为: E= 带电粒子在偏转电场中运动时由动能定理得: Eesy=Et-E0 所以: sy= = . 21.【答案】2×10-8F 1.75V 【解析】C= = F=2×10-8F 又因C= 得ΔU= = V=0.25V 所以U′=U-ΔU=2V-0.25V=1.75V.
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