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章末验收检测(七) 静电场
一、单项选择题
1.如图所示,当人用手接触范德格拉夫起电机的金属球时会出现头发竖起来的现象,下面关于这个过程的描述不正确的是 ( )
A.范德格拉夫起电机起电过程满足电荷守恒
B.出现头发竖起来的现象能够说明同种电荷相互排斥
C.若金属球带正电,手接触范德格拉夫起电机的金属球时,人头发带上负电荷
D.手接触范德格拉夫起电机金属球时,要想出现头发竖起来的现象,人需站在绝缘材料上
解析 带电过程是电子转移的过程,只不过是电子从一个物体转移到另一个物体,或使电子从物体的一部分转移到另一部分,该过程中电荷的总量不变,A项正确;当人在触摸静电球时,人站在绝缘材料上,人身体就会带上电荷,即人的头发上会带上同种电荷,由于同种电荷相互排斥,故此时人的头发会竖起来,B、D两项正确;若金属球带正电,手接触范德格拉夫起电机的金属球时,人头发带上正电荷,C项错误。综上所述,应选择C。
答案 C
2.心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备,通过一个充电的电容器对放置在心颤患者皮肤上的两个电极板放电,让一部分电荷通过心脏,使心脏完全停止跳动,再刺激心颤患者的心脏使其恢复正常跳动。某次该心脏除颤器的电容器电容为20 μF,充电后电容器的电压为4.0 kV,则电容器放电至0 的过程中释放的电荷量为 ( )
A.2×108 C B.2×105 C
C.80 C D.0.08 C
解析 由C=,解得Q=CU=20 μF×4.0 kV=0.08 C,A、B、C三项错误,D项正确。
答案 D
3.两小球带同种电荷,电荷量之和为Q。若两小球可视为点电荷,且电荷量可随机分配,两小球的距离为r,静电力常量为k,则两小球间的静电力的最大值为 ( )
A. B.
C. D.
解析 设两小球的带电荷量分别为q1、q2,且q1+q2=Q,静电力F=k,当q1=q2=时静电力具有最大值Fm=k,A项正确。
答案 A
4.如图所示,电荷量分别为+Q1和-Q2的两个点电荷连线水平,相对Q1Q2连线对称放置的内壁光滑的绝缘细管在竖直平面内,细管的上下端口恰好在Q1Q2连线的中垂线上。电荷量为+q的小球以初速度v0从上端管口无碰撞进入细管,在运动过程中始终机械能守恒,则 ( )
A.Q1>Q2
B.小球从细管下端飞出时速度为v0
C.小球运动过程中电势能先减小后增大
D.细管各处电场强度大小相等
解析 在运动过程中始终机械能守恒,电场力对小球不做功,小球运动过程中电势能不变,由图可知Q1>Q2,故A项正确,C项错误;小球以初速度v0从上端管口无碰撞进入细管,在运动过程中机械能守恒,重力势能转化为动能,小球从细管下端飞出时速度大于v0,故B项错误;由点电荷场强公式E=及电场叠加可知,细管各处电场强度大小不相等,故D项错误。
答案 A
5.为了减少污染,工业废气需用静电除尘器除尘,某除尘装置如图所示,其收尘极为金属圆筒,电晕极位于圆筒中心。当两极接上高压电源时,电晕极附近会形成很强的电场使空气电离,废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积,以达到除尘目的。假设尘埃向收尘极运动过程中所带电荷量不变,下列判断正确的是 ( )
A.金属圆筒内场强处处为零
B.金属圆筒内越靠近收尘极电势越低
C.带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大
D.带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小
解析 根据图像信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场,电场线方向由收尘极指向电晕极,逆电场线方向,电势变高,故越靠近收尘极,电势越高,故A、B两项错误;尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动,电场力做正功,电势能减小,C项错误;离电晕极越远,场强越小,尘埃带电荷量不变,受到的电场力越小,D项正确。
答案 D
6.如图所示,固定的光滑绝缘斜面OM的倾角θ=37°,空间存在着平行于斜面向上的匀强电场,电场强度的大小E=3.0×103 N/C。现有一带电荷量为q=2.0×10-3 C的带正电的小滑块从O点沿斜面匀速下滑(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),则小滑块的质量m为 ( )
A.1 kg B.2 kg
C.3 kg D.4 kg
解析 带正电的小滑块从O到M沿斜面匀速下滑,对小滑块受力分析知qE=mgsin 37°,解得小滑块的质量m=1 kg,A项正确。
答案 A
7.水平光滑的绝缘木板上O点的正上方固定一正点电荷,其电荷量为Q,a、b、c为木板上以O为圆心的三个等间距同心圆。现将一带正电的小球P从木板上O点附近静止释放,小球依次经过a、b、c位置,其电势能分别为E1、E2、E3,加速度分别为a1、a2、a3,忽略P对电场的影响,下列说法中正确的是 ( )