2020年秋人教版高中物理选修3-1第一章 静电场测试含答案

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2020年秋人教版高中物理选修3-1第一章 静电场测试

本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)

1.如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是( )

A．F引＝G，F库＝k

B．F引≠G，F库≠k

C．F引≠G，F库＝k

D．F引＝G，F库≠k

2.近日，中央电视台的一档智力冲关节目介绍说，蜜蜂飞行与空气摩擦产生静电，因此蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉，以下说法正确的是( )

A． 蜜蜂带负电

B． 蜜蜂带正电

C． 空气不带电

D． 空气带负电

3.如图所示，在两个等量负点电荷形成的电场中，O点是两电荷连线的中点，a、b是该线上的两点，c、d是两电荷连线中垂线上的两点，acbd为一菱形．若将一负离子(不计重力且不影响原电场分布)从c点匀速移动到d点，电场强度用E、电势用φ来表示．则下列说法正确的是( )

A．φa一定小于φO，φO一定大于φc

B．Ea一定大于EO，EO一定大于Ec C． 负离子的电势能一定先增大后减小

D． 施加在负离子上的外力一定先减小后增大

4.如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔正方体导体，空腔里面无电荷，达到静电平衡后，下列物理量中不等于零的是( )

A． 导体空腔内任意点的场强

B． 导体空腔内任意点的电势

C． 导体外表面的电荷量

D． 导体空腔内表面的电荷量

5.如图所示，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等．在O点处有固定点电荷．已知b点电势高于c点电势．若一带负电荷的粒子仅在静电力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则( )

A． 两过程中静电力做的功相等

B． 前一过程中静电力做的功大于后一过程中静电力做的功

C． 前一过程中，粒子电势能不断减少

D． 后一过程中，粒子动能不断减少

6.对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是( )

A． 导体内部既无正电荷，又无负电荷

B． 导体内部和外表面处的电场均为零

C． 导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零

D． 导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果

7.如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减少，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是( )

A． B． C． D．

8.如图所示是某电场中的三条电场线，C点是A、B连线的中点．已知A点的电势是φA＝30 V，B点的电势φB＝－20 V，则下列说法正确的是( )

A．C点的电势φC＝5 V

B．C点的电势φC＞5 V

C．C点的电势φC＜5 V

D． 负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能

9.如图所示，Q1、Q2为两个等量同种正点电荷，在Q1、Q2产生的电场中有M、N和O三点，其中M和O在Q1、Q2的连线上(O为连线的中点)，N为两电荷连线中垂线上的一点，则下列说法中正确的是( )

A．O点电势等于N点电势

B．O点场强一定大于M点场强

C． 将一个负点电荷从M点移到N点，电场力对其做负功

D． 若将一个正点电荷分别放在M、N和O三点，则该点电荷在O点时电势能最大

10.如图所示，平行板a、b组成的电容器与电池E连接，平行板电容器P处固定放置一带负电的点电荷，平行板b接地．现将电容器的b板向下稍微移动，则( )

A． 点电荷所受电场力增大

B． 点电荷在P处的电势能减少

C．P点电势减小

D． 电容器的带电荷量增加

二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)

11.(多选)在相距为r的A、B两点分别放上点电荷QA和QB，C为AB的中点，如图所示，现引入带正电的检验电荷q，则下列说法正确的是( ) A． 如果q在C点受力为零，则QA和QB一定是等量异种电荷

B． 如果q在AB延长线离B较近的D点受力为零，则QA和QB一定是异种电荷，且电量大小QA＞QB

C． 如果q在AC段上的某一点受力为零，而在BC段上移动时始终受到向右的力，则QA一定是负电荷，且电量大小QA＜QB

D． 如果q沿AB的垂直平分线移动时受力方向始终不变，则QA和QB一定是等量异种电荷

12.(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

13.(多选)如图所示，平行金属板内有一匀强电场，一个电量为q，质量为m的带电粒子(不计重力)以v0从A点水平射入电场，且刚好以速度v从B点射出，则( )

A． 若该粒子以速度“－v”从B点射入，则它刚好以速度“－v0”从A点射出

B． 若将q的反粒子(－q，m)以“－v”从B点射入，它将刚好以速度“－v0”从A点射出

C． 若将q的反粒子(－q，m)从B点以“－v0”射入电场，它将刚好以速度“－v”从A点射出

D． 若该粒子以速度“－v0”从B点射入电场，它将刚好以速度“－v”从A点射出

14.(多选)如图所示，平行板电容器两极板A、B与电池两极相连，一带正电小球悬挂在电容器内部．闭合开关S，充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ，则( )

A． 保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大

B． 保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变

C． 断开S，将A板向B板靠近，则θ增大 D． 断开S，将A板向B板靠近，则θ不变

三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)

15.如图所示，匀强电场中，A、B、C三点构成一个直角三角形，把电荷量q＝－2×10－10C的点电荷由A点移动到B点，电场力做功4.8×10－8J，再由B点移到C点电荷克服电场力做功4.8×10－8J，取B点的电势为零，求A、C两点的电势及场强的方向．

16.制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示．加在极板A、B间的电压UAB做周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为－kU0(k＞1)，电压变化的周期为2τ，如图乙所示．在t＝0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动．若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用．若k＝，电子在0～2τ时间内不能到达极板A，求d应满足的条件．

17.如图所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为30°的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数μ＝，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA＝0.60 kg，mB＝0.30 kg，mC＝0.50 kg，其中A不带电，B、C均带正电，且qC＝1.0×10－5C，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用，B、C间相距L＝1.0 m．现给A施加一平行于斜面向上的力F，使A在斜面上做加速度a＝1.0 m/s2的匀加速直线运动，假定斜面足够长．已知静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，g＝10 m/s2.求：

(1)B物块的带电量qB；

(2)A、B运动多长距离后开始分离．

18.如图所示，两平行金属板A、B间为一匀强电场，A、B相距6 cm，C、D为电场中的两点(其中C点在金属板上)，且CD＝4 cm，CD连线和场强方向成60°角．已知电子从D点移到C点电场力做功为3.2×10－17J，求：

(1)匀强电场的场强大小； (2)A、B两点间的电势差；

(3)若A板接地，D点电势为多少？

答案解析

1.【答案】D

【解析】由于a、b两球所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布较密集，又l＝3r，不满足l≫r的要求，故不能将带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律，故F库≠k.虽然不满足l≫r，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看成质量集中于球心的质点，可以应用万有引力定律，故F引＝G.故选D.

2.【答案】A

【解析】蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉，则蜜蜂飞行与空气摩擦产生的静电应该是负电．

3.【答案】C

【解析】两等量同种负点电荷连线中点O的场强为零，B项错；由c到O过程中，负离子受到沿Oc方向的电场力作用，电场力做负功，电势能增大，由电势能与电势关系可知，φO一定小于φc，故A项错；由O到d过程中，负离子受到沿Od方向的斥力，电场力做正功，电势能减小，故C项正确；在两点电荷连线垂直平分线上，由O到无穷远处，场强先增大后减小，由题意不能确定d点场强与中垂线上场强最大值的关系，故D项错误．

4.【答案】C

【解析】 静电平衡后导体空腔内任意点的场强为0；电荷分布在导体外表面，空腔内表面的电荷量为0；导体为等势体，接地后电势为0.

5.【答案】C

【解析】由题意知O点点电荷带正电，其周围部分电场线分布如图所示，负电荷由c到b再到a过程中，电场强度不断变大，根据公式U＝Ed可知，a、b间电势差Uab大于b、c间电势差Ubc，由W＝qU可知Wab>Wbc，故A、B项均错误；负电荷由c→b→a过程中，静电力做正功，电势能不断减少，动能不断增加，故C项正确，D项错误．

6.【答案】D

【解析】导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、负电荷总量相等，电荷量为零．其表面处有净电荷，以至于该处电场不为零．

7.【答案】D 【解析】由于带电粒子只受电场力的作用，而且运动过程中电势能逐渐减少，可判断电场力做正功，即电场力方向与粒子速度方向夹角为锐角，且电场力方向沿着电场线指向轨迹凹侧，故D项正确．

8.【答案】C

【解析】由图看出，AC段电场线比CB段电场线密，则AC段场强较大，根据公式U＝Ed可知，AC间电势差UAC大于CB间电势差UCB，所以UAC＞UAB＝25 V，即φA－φC＞25 V，又φA＝30 V，可知φC＜5 V．故C正确，A、B错误．而负电荷在电势低处电势能较大，故D错误．

9.【答案】C

【解析】根据两个等量同种正点电荷的电场分布特点，在两电荷连线的垂直平分线上电场强度方向从O到N，则O点的电势高于N点的电势，故A错误；在M、N和O三点中O点电场强度为零，故O点场强一定小于M点场强．故B错误；将负点电荷从M点移到O点，电场力向左，电场力对负电荷做负功，其电势能增加；再将负的试探电荷从O点移到N点，电场力做负功，电势能增加．故C正确；在两个等量同种正点电荷的连线上，中点O的电势最低，根据两个等量同种正点电荷的电场分布特点，在两电荷连线的垂直平分线上，O点的电势最高．故M、N、O三点中，M点的电势最高，N点的电势最低．所以正点电荷在M点的电势能最大，在N点的电势能最小．故D错误．