新教材人教版学年高中物理必修第三册第九章 静电场及其应用练习含答案.docx
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新教材人教版学年高中物理必修第三册第九章静电场及其应用练习含答案
新教材人教版2020—2021学年高中物理必修第三册第九章静电场及其应用练习含答案
（新教材）必修第三册第九章静电场及其应用
1、两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1（皆可视为点电荷），它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2可能为（ ）
A．5∶2 B．5∶4
C．5∶6D．5∶8
2、使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是（ ）
3、如图所示，在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球。
同时从静止释放，则两个小球的加速度大小和速度大小随时间变化的情况是（ ）
A．速度变大，加速度变大
B．速度变小，加速度变小
C．速度变大，加速度变小
D．速度变小，加速度变大
4、如图所示，O为半径为R的正六边形外接圆的圆心，在正六边形的一个顶点放置一带电荷量为＋q的点电荷，其余顶点分别放置带电荷量均为－q的点电荷。
则圆心O处的场强大小为（ ）
A.
B.
C.
D．0
5、在绕地球做匀速圆周运动的航天器中，物体处于完全失重状态，可以形成一种“重力屏蔽状态”，在航天器中建立电学实验室，可以有效消除常态下重力的影响。
空腔导体内部可以实现静电屏蔽，在空腔导体内部建立物理实验室，可以有效消除外电场的干扰。
下列说法正确的是（ ）
A．电场是一种人为假设的物质，实际是不存在的
B．航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中不存在重力
C．外电场在空腔导体的内部产生的场强为0，所以外电场被屏蔽
D．在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体，其内部的总电场强度为0
6、[多选]如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则（ ）
A．仅有两个小球带同种电荷
B．仅有三个小球带同种电荷
C．c、d小球带同种电荷
D．c、d小球带异种电荷
7、两个可自由移动的点电荷分别在A、B两处，如图所示。
A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在直线AB上，欲使整个系统处于平衡状态，则（ ）
A．Q3为负电荷，且放于A左方
B．Q3为负电荷，且放于B右方
C．Q3为正电荷，且放于A与B之间
D．Q3为正电荷，且放于B右方
8、（双选）如图甲所示，真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m。
在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。
下列说法正确的是（ ）
A．B点的电场强度大小为0.25N/C
B．A点的电场强度的方向沿x轴正方向
C．点电荷Q是正电荷
D．点电荷Q的位置坐标为0.3m
9、如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手接触一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则（ ）
A．A球带负电荷，B球带正电荷
B．A球带负电荷，B球不带电
C．A、B两球都带负电荷
D．A、B两球都带正电荷
10、如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是（ ）
A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QA
B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝QA
C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QA
D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关
11、在光滑绝缘桌面上，带电小球A固定，带电小球B在A、B间库仑力作用下以速率v0绕小球A做半径为r的匀速圆周运动，若使其绕小球A做匀速圆周运动的半径变为2r，则小球B的速率大小应变为（ ）
A.
v0B.
v0
C．2v0D.
12、一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是（ ）
13、如图所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12C的电荷量，求：
（1）金属瓶上收集到多少个电子？
（2）实验的时间为多长？
14、如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷。
求：
（1）金属杆中点处电场强度的大小；
（2）金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度。
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（新教材）必修第三册第九章静电场及其应用
1、两个完全相同的小金属球，它们的带电荷量之比为5∶1（皆可视为点电荷），它们在相距一定距离时相互作用力为F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互作用力变为F2，则F1∶F2可能为（ ）
A．5∶2 B．5∶4
C．5∶6D．5∶8
解析：
选B 设两金属小球所带电荷量大小分别为5q、q，它们在相距一定距离时相互作用力为F1＝k
；若两电荷异性，接触后再分开，两球电荷量的绝对值为2q，此时两球的库仑力F2＝k
＝
F1，则F1∶F2为5∶4，若两电荷同性，接触后再分开，两球电荷量的绝对值为3q，此时两球的库仑力F2＝k
＝
F1，则F1∶F2为5∶9，故B正确，A、C、D错误。
2、使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，图中表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是（ ）
解析：
选B 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器发生静电感应，若金属球带正电，验电器上的小球带负电，下端金属箔带等量的正电，金属箔张开，A、C错误；若金属球带负电，验电器上的小球带正电，下端金属箔带等量的负电，金属箔张开，B正确，D错误。
3、如图所示，在绝缘光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球。
同时从静止释放，则两个小球的加速度大小和速度大小随时间变化的情况是（ ）
A．速度变大，加速度变大
B．速度变小，加速度变小
C．速度变大，加速度变小
D．速度变小，加速度变大
解析：
选C 因电荷间的静电力与电荷的运动方向相同，故电荷将一直做加速运动，又由于两电荷间距离增大，它们之间的静电力越来越小，故加速度越来越小。
4、如图所示，O为半径为R的正六边形外接圆的圆心，在正六边形的一个顶点放置一带电荷量为＋q的点电荷，其余顶点分别放置带电荷量均为－q的点电荷。
则圆心O处的场强大小为（ ）
A.
B.
C.
D．0
解析：
选B 根据对称性，可知在正六边形对角处的两负电荷产生的场强大小相等、方向相反，相互抵消；最下面的负电荷和最上面的正电荷产生的场强叠加即为O点的场强，所以根据电场的叠加原理可知O处的场强大小为E＝E＋＋E－＝
＋
＝2
，故B正确。
5、在绕地球做匀速圆周运动的航天器中，物体处于完全失重状态，可以形成一种“重力屏蔽状态”，在航天器中建立电学实验室，可以有效消除常态下重力的影响。
空腔导体内部可以实现静电屏蔽，在空腔导体内部建立物理实验室，可以有效消除外电场的干扰。
下列说法正确的是（ ）
A．电场是一种人为假设的物质，实际是不存在的
B．航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中不存在重力
C．外电场在空腔导体的内部产生的场强为0，所以外电场被屏蔽
D．在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体，其内部的总电场强度为0
解析：
选D 电场是看不见、摸不着，但是实际存在的，A错误；航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中物体间没有相互作用力，但仍存在重力，B错误；外电场在空腔导体的内部产生的场强，与感应电荷在内部的电场强度相互叠加后为0，C错误；由于静电屏蔽作用，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，所以导体内部的总电场强度为0，D正确。
6、[多选]如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸引d，b排斥c，c排斥a，d吸引b，则（ ）
A．仅有两个小球带同种电荷
B．仅有三个小球带同种电荷
C．c、d小球带同种电荷
D．c、d小球带异种电荷
解析：
选BD 四个小球均带电，由d吸引a、d吸引b知a与b带同种电荷，且与d带异种电荷；由c排斥a、c排斥b可知c与a、b带同种电荷，c与d带异种电荷，故选项A、C错误，B、D正确。
7、两个可自由移动的点电荷分别在A、B两处，如图所示。
A处电荷带正电Q1，B处电荷带负电Q2，且Q2＝4Q1，另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在直线AB上，欲使整个系统处于平衡状态，则（ ）
A．Q3为负电荷，且放于A左方
B．Q3为负电荷，且放于B右方
C．Q3为正电荷，且放于A与B之间
D．Q3为正电荷，且放于B右方
解析：
选A 要使Q3处于平衡状态，Q3应放在Q1的左侧，要使整个系统处于平衡状态，Q3必须带负电荷。
故选项A正确。
8、（双选）如图甲所示，真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2m和0.7m。
在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B两点的试探电荷受到静电力的方向都跟x轴正方向相同，静电力的大小F跟试探电荷电荷量q的关系分别如图乙中直线a、b所示。
下列说法正确的是（ ）
A．B点的电场强度大小为0.25N/C
B．A点的电场强度的方向沿x轴正方向
C．点电荷Q是正电荷
D．点电荷Q的位置坐标为0.3m
解析：
选BD 由两试探电荷受力情况可知，点电荷Q为负电荷，且放置于A、B两点之间某位置，故B正确，C错误；设Q与A点之间的距离为l，则点电荷在A点产生的电场强度为EA＝
＝
＝
N/C＝4×105N/C，同理，点电荷在B点产生的电场强度为EB＝
＝
＝
N/C＝0.25×105N/C，解得l＝0.1m，所以点电荷Q的位置坐标为xQ＝xA＋l＝0.2m＋0.1m＝0.3m，故A错误，D正确。
9、如图所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手接触一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则（ ）
A．A球带负电荷，B球带正电荷
B．A球带负电荷，B球不带电
C．A、B两球都带负电荷
D．A、B两球都带正电荷
解析：
选B 首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央，根据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷。
用手接触A相当于把A接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，此时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部。
用手接触B时，无电荷移动，B球不带电。
当带正电荷的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负电荷。
由上述可知，选项B正确。
10、如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为QA、QB，则下列结论正确的是（ ）
A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且QB>QA
B．只有沿虚线b切开，才有A带正电，B带负电，且QB＝QA
C．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且QB>QA
D．沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而QA、QB的值与所切的位置有关
解析：
选D 静电感应使得A端带正电，B端带负电，导体原来不带电，只是在C的正电荷的作用下，导体中的自由电子向B端移动，使B端带了多余的电子而带负电，A端少了电子，因而带正电。
A端移去的电子数目和B端多余的电子数目是相同的，因此无论从哪一条虚线切开，两部分的电荷总量是相等的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，自由电子在不同位置所受C的作用力的强弱是不同的，这样导致电子在导体上的分布不均匀，越靠近B端负电荷密度越大，越靠近A端正电荷密度越大，所以从不同位置切开时，QA、QB的值是不同的，故只有D正确。
11、在光滑绝缘桌面上，带电小球A固定，带电小球B在A、B间库仑力作用下以速率v0绕小球A做半径为r的匀速圆周运动，若使其绕小球A做匀速圆周运动的半径变为2r，则小球B的速率大小应变为（ ）
A.
v0B.
v0
C．2v0D.
解析：
选A 半径为r时，对B：
k
＝mB
；半径为2r时，对B：
k
＝mB
，解得v＝
v0，则选项A正确。
12、一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是（ ）
解析：
选D 电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的检验电荷及其所受电场力无关，A、B错误；检验电荷在该点受到的电场力F＝Eq，F与q成正比，C错误，D正确。
13、如图所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12C的电荷量，求：
（1）金属瓶上收集到多少个电子？
（2）实验的时间为多长？
解析：
（1）金属瓶上收集的电子数目为：
N＝
＝
＝5×107个。
（2）实验的时间：
t＝
s＝5000s。
答案：
（1）5×107个
（2）5000s
14、如图所示，长为l的金属杆原来不带电，在距其右端d处放一个电荷量为＋q的点电荷。
求：
（1）金属杆中点处电场强度的大小；
（2）金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的电场强度。
解析：
（1）金属杆处于静电平衡状态，其内部电场强度处处为零。
因此，金属杆中点处的电场强度为0。
（2）点电荷q在金属杆中点处产生的电场强度E点＝k
＝
，方向水平向左。
由于金属杆中点处的电场强度为0，所以感应电荷在杆中点处产生的电场强度与点电荷在该处产生的电场强度大小相等、方向相反，所以，感应电荷在金属杆中点处产生的电场强度大小
E感＝E点＝
，方向水平向右。
答案：
（1）0
（2）
，方向水平向右
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