学年秋人教版物理选修31第一章《静电场》测试题含答案.docx

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学年秋人教版物理选修31第一章《静电场》测试题含答案

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2019-2020年秋人教版物理选修3-1第一章《静电场》测试题

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷

一、单选题（共20小题,每小题3.0分,共60分）

1.真空中的某装置如图所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点（已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电量之比为1∶1∶2且粒子重力不计）．下列说法中正确的是（　　）

A．三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1

B．三种粒子出偏转电场时的速度相同

C．在荧光屏上将只出现1个亮点

D．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2

2.真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定于x轴上x1＝0和x2＝3a的两点上，在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示，以下判断中正确的是（　　）

A．x＝a点的电势高于x＝2a点的电势

B．点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4∶1

C．点电荷M、N一定为异种电荷

D．x＝2a处的电势一定为零

3.下列关于点电荷的说法中，正确的是（　　）

A．带电球体一定可以看成点电荷

B．直径大于1cm的带电球体一定不能看成点电荷

C．直径小于1cm的带电球体一定可以看成点电荷

D．点电荷与质点都是理想化的模型

4.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

5.如图所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度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

6.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B球的速率大小应变为（　　）

A．

v0

B．

v0

C．2v0

D．

7.在前人研究的基础上，有一位物理学家利用图所示的扭秤装置进行研究，提出真空中两个静止点电荷之间相互作用的规律，这位物理学家是（）

A．牛顿

B．伽利略

C．库仑

D．焦耳

8.如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上．a和c带正电，b带负电，a所带的电荷量比b所带的电荷量小．已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是（　　）

A．F1

B．F2

C．F3

D．F4

9.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．点电荷一定是电量很小的电荷

C．体积很大的带电体一定不能看作点电荷

D．带电体能否看成点电荷，是看它的形状和大小对相互作用力的影响是否能忽略不计

10.将两个带正电量之比为2：

5的相同金属小球A、B分别固定在相距为r的两处（均可视为点电荷），它们之间库仑力的大小为F．现将第三个与A、B两小球完全相同的不带电绝缘金属小球C先后与A、B相互接触后拿走，A、B间距离保持不变，则两球间库仑力的大小为（　　）

A．F

B．F

C．F

D．F

11.如图所示，一带正电的粒子处于电场中，图中能正确表示该粒子所受静电力的是（　　）

A．F1

B．F2

C．F3

D．F4

12.电场中等势面如图所示，下列关于该电场描述正确的是（　　）

A．A点的电场强度比C点的小

B．负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大

C．电荷沿等势面AB移动的过程中，电场力始终不做功

D．正电荷由A移动到C，电场力做负功

13.如图所示，点电荷A、B固定且带有等量同种电荷，将第三个点电荷C放在A、B连线中点恰好处于平衡状态．现将B缓慢地沿A、B连线远离A移动，则C的运动情况是（　　）

A．靠近A移动

B．远离A移动

C．仍然不动

D．可能靠近，也可能远离A移动

14.如图所示为一个均匀带正电的细圆环，半径为R.取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴．设轴上某点P到O点的距离为x，设无穷远处的电势为零，P点的电势为φ，真空中静电力常量为k.下面判断正确的是（　　）

A．图中P点电场强度E的方向是沿x轴负方向，O点电势φ为零

B．图中P点电场强度E的方向是沿x轴正方向，O点电场强度E为零

C．从O点到P点，电场强度E一定逐渐增大，电势φ一定逐渐增大

D．从O点到P点，电场强度E一定逐渐减小，电势φ一定逐渐减小

15.在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C.当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光，则可以判定（　　）

A．电源的电动势E一定小于击穿电压U

B．电容器所带的最大电荷量一定为CE

C．闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大

D．在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等

16.如图所示，匀强电场的场强为E，A与B两点间的距离为d，AB与电场线的夹角为α，则A、B两点间的电势差为（）

A．Ed

B．Edcosα

C．Edsinα

D．Edtanα

17.如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为＋Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上．圆心为O点，过O点作一竖直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R，在A点放一检验电荷＋q，则＋q在A点所受的电场力为（　　）

A．

，方向向上

B．

，方向向上

C．

，方向水平向左

D．不能确定

18.如图所示，电场中a、b、c三点，ab=bc，则把点电荷+q从a点经b移到c的过程中，电场力做功的大小关系有（　　）

A．Wab＞Wbc

B．Wab=Wbc

C．Wab＜Wbc

D．无法比较

19.如图为某位移式传感器的原理示意图，平行金属板A、B和介质P构成电容器．则（　　）

A．A向上移，电容器的电容变大

B．P向左移，电容器的电容变大

C．A向上移，流过电阻R的电流方向从N到M

D．P向左移，流过电阻R的电流方向从M到N

20.如图所示，A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度．下列操作可使指针张开角度增大一些的是（　　）

A．保持开关S闭合，将R上的滑片向右移动

B．保持开关S闭合，将A、B两极板介开一些

C．断开开关S后，将A、B两极板靠近一些

D．断开开关S后，将A、B两极板分开一些

第Ⅱ卷

二、计算题（共4小题,每小题10.0分,共40分）

21.假设两个电荷量为1C的点电荷相距r时它们间的静电力大小等于F，如果某两个质量都等于m的质点在相距r时它们的万有引力也等于F，则m约为多少kg？

22.如图所示，在匀强电场中的M、N两点距离为2cm，两点间的电势差为5V，M、N连线与场强方向成60°角，则此电场的电场强度多大？

23.在真空中的O点放一点电荷Q=1.0×10﹣9C，直线MN过O点，OM=30cm，M点放有一点电荷q=﹣2.0×10﹣9C，如图所示．求：

（1）电荷Q在M点产生的电场强度的大小；

（2）若M点的电势比N点的电势高20V，则电荷q从M点移到N点，电势能变化了多少？

24.在如图所示水平向右的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝10cm，bc＝15cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成53°角．电荷量为q＝4×10－7C的正电荷从a点移到b点，电场力做功为W＝1.2×10－5J，已知sin53°＝0.8.求：

（1）匀强电场的场强的大小？

（2）该正电荷从a点移到c点，电场力所做的功为多少？

答案解析

1.【答案】C

【解析】根据动能定理得qU1＝

mv

－0，则进入偏转电场的速度v0＝

，因为质子、氘核和α粒子的比荷之比为2∶1∶1，则初速度之比为

∶1∶1，则运动的时间t＝

，知时间之比为1∶

∶

.故A错误．在竖直方向上的分速度vy＝at＝

，则出电场时的速度v＝

＝

.因为粒子的比荷不同，则速度的大小不同．故B错误．偏转位移y＝

at2＝

·

·

，因为qU1＝

mv

－0，则y＝

，与粒子的电量和质量无关，则粒子的偏转位移相等，荧光屏将只出现一个亮点．故C正确．偏转电场的电场力对粒子做功W＝qEy，因为E和y相同，电荷量之比为1∶1∶2，则电场力做功之比为1∶1∶2.故D错误．

2.【答案】B

【解析】由于不知道M、N的所带电荷的性质，故需要讨论，若都带正电荷，则0～2a场强的方向向右，而沿电场线方向电势降低，故x＝a点的电势高于x＝2a点的电势；若都带负电荷，则0～2a场强的方向向左，故x＝a点的电势低于x＝2a点的电势，故A错误．M在2a处产生的场强E1＝

，而N在2a处产生的场强E2＝

，由于2a处场强为0，故E1＝E2，所以QM＝4QN，故B正确．由于M、N之间的场强的方向相反，故点电荷M、N一定为同种电荷，故C错误．由于电势是一个相对性的概念，即零电势的选择是任意的，人为的，故x＝2a处的电势可以为零，也可以不为零，故D错误．

3.【答案】D

【解析】点电荷与质点一样都是理想化的模型，一个带电体是否可看做点电荷，不以带电体的几何尺度大小而定，而是要分析带电体与发生作用的另外一个带电体之间的距离跟它的几何尺度的大小关系，如果带电体的形状和大小带来的影响很小，可忽略不计时，该带电体则可视为点电荷．

4.【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．

5.【答案】C

【解析】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．

6.【答案】A

【解析】半径为r时，对B球：

k

＝mB

半径为2r时，对B球k

＝mB

解得v＝

v0，A正确．

7.【答案】C

【解析】库仑发现了两点电荷之间的相互作用规律，牛顿发现了万有引力定律，伽利略利用理想斜面实验推导出了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因，焦耳发现了焦耳定律，故C正确

8.【答案】B

【解析】据“同电相斥，异电相吸”规律，确定金属小球c受到a和b的静电力方向，考虑a的带电荷量小于b的带电荷量，故Fac与Fbc的合力只能为F2，选项B正确．

9.【答案】D

【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，这样的带电体就可以看做带电的点电荷，故ABC错误，D正确；故选D.

10.【答案】C

【解析】设A、B两球的带电量分别为2Q和5Q．

开始时，由库仑定律得：

F=k

…①

当小球C和A接触后，A球带电为Q，C再和B球接触时，B球带电量为

=3Q

因此此时：

F1=k

…②

由①②得：

F1=F，故ABD错误，C正确．

11.【答案】B

【解析】正电荷在电场中受到的电场力的方向是沿着电场线的切线方向，由此可知，沿着电场线的切线方向的是F2，所以能正确表示正电荷的受到电场力的为

．

12.【答案】C

【解析】等势面越密集的地方电场强度越大，故A点的电场强度比C点的大，A错误；负电荷在电势越高的位置电势能越小，B错误；沿等势面移动电荷，电场力不做功，C正确；正电荷由A移动到C，电场力做正功，D错误．

13.【答案】D

【解析】若C与A、B的电性相反，则C受到A、B的库仑引力大小相等、方向相反，当B向右移动时，B对C的库仑引力减小，故C所受A、B的库仑力的合力向左，即靠近A移动．若C与A、B电性相同，则C受到A、B的库仑斥力大小相等、方向相反，当B向右移动时，B对C的库仑斥力减小，故C所受库仑斥力的合力沿连线向右，即C远离A移动．

14.【答案】B

【解析】将圆环看成若干个点电荷，则由电场强度相互叠加可知，P点电场强度E的方向是沿x轴正方向，O点电场强度E为零，设无穷远处的电势为零，因沿着电场线的方向，电势降低，则P点的电势大于零，故A错误，B正确；从O点到P点，电场强度E可能一直逐渐增大，也可能先增大后减小，而电势却是一直减小，故C、D错误．

15.【答案】D

【解析】电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯两端电压小于U，断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光．要使得充电后达到电压U，则电源电动势一定大于U，A项错误；电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为Q＝CU，B项错误；闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，C项错误；充电时电荷通过R，通过闪光灯放电，故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等，D项正确．

16.【答案】B

【解析】图中A、B两点之间沿电场方向的距离为dcosα，电势差

，故B正确，A、C、D错误.

17.【答案】B

【解析】先把带电圆环分成若干个小部分，每一小部分可视为一个点电荷，各点电荷对检验电荷的库仑力在水平方向上相互抵消，竖直方向上的电场力大小为

＝

，方向向上，故选B.

18.【答案】C

【解析】电场线疏密表示场强的大小，由图象知从左到右场强逐渐增大，电场力做功W=qU=qEd，ab=bc，所以Wab＜Wbc．

故选：

C.

19.【答案】D

【解析】A向上移时，板间距离增大，根据电容的决定式C＝

，得知电容器的电容变小，故A错误．P向左移，拔出电介质，根据电容的决定式C＝

，得知电容器的电容变小，故B错误．A向上移，电容减小，而电容器板间电压不变，由电容的定义式C＝

，分析可知电容器的电量减小，通过R放电，则流过电阻R的电流方向从M到N.故C错误．P向左移，电容减小，而电容器板间电压不变，由电容的定义式C＝

，分析可知电容器的电量减小，通过R放电，则流过电阻R的电流方向从M到N.故D正确．

20.【答案】D

【解析】保持开关闭合，电容器两端的电势差等于电源的电动势，故电容器两端的电势差不变，则指针张角不变，故A、B均错误；断开开关，电容器带电量不变，将A、B靠近一些，则d减小，根据C＝

知，电容增大，根据U＝

知，电势差减小，指针张角减小，故C错误；断开开关，电容器带电量不变，将A、B分开一些，则d增大，根据C＝

知，电容减小，根据U＝

知，电势差增大，指针张角增大，故D正确．

21.【答案】

kg

【解析】两电荷间的静电力为：

F=k

，

两电荷间的万有引力为：

F=G

，

得：

k

=G

则有：

m==

kg．

22.【答案】500V/m

【解析】由E=

得，E=

V/m=500V/m

即电场强度为500V/m．

23.【答案】

（1）100N/C

（2）4×10﹣8J

【解析】

（1）由点电荷的场强公式

可知，

N/C，所以电荷Q在M点产生的电场强度大小是100N/C.

（2）电荷q从M点移到N点，电场力做的功为：

J,所以电势能增加了

．

24.【答案】

（1）300V/m　

（2）2.28×10－5J

【解析】

（1）根据电场力做功公式W＝Uq得ab两点间的电势差Uab＝

，根据匀强电场电势差和电场强度的关系式得E＝

＝300V/m.

（2）a、c间电势差Uac＝Ed＝E（dab＋dbccos53°），电荷从a点移到c点，电场力所做的功Wac＝qUac，联立解得，Wac＝2.28×10－5J.