第九章 静电场及其应用（单元测试·基础卷）物理人教版2019必修第三册

第九章 静电场及其应用 单元测试卷（基础卷） 物 理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷 选择题 （共46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1．干燥的天气用梳子梳理头发时，常常发出啪啪的响声。若某次将头发梳理完成后，梳子带上了的电荷。已知电子的电荷量为，则下列说法正确的是（　　） A．该过程有的正电荷从梳子转移到头发 B．该过程有的负电荷从头发转移到梳子 C．该过程有个电子从头发转移到梳子 D．该过程有个质子从梳子转移到头发 2．真空中有两个点电荷，相距为L时，二者间的库仑力为F，保持电量不变，当把它们间的距离变为时，此时的库仑力变为（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，有A、B两个带正电小球，质量均为m，电荷量分别为Q和4Q，在真空中相距l。已知静电力常量为k，小球均可看成点电荷，重力可忽略不计。现引进第三个带电小球，正好使三个小球均处于平衡状态，则关于第三个小球的带电情况及位置说法正确的是（　　） A．小球带正电 B．小球应放在A的右侧处 C．电荷量大小为 D．电荷量大小为 4．图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-2q，在该三角形中心O点处固定一电量为-2q的点电荷，则该电荷受到的电场力为（　　） A．，方向由C指向O B．，方向由O指向C C．方向由C指向O D．，方向由O指向C 5．如图所示，电荷量为+q的点电荷与均匀带电薄圆板相距2d，点电荷到薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，则图中B点的电场强度大小为（　　） A．0 B． C． D． 6．四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力相同的是（　　） A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点 B．乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中，某负点电荷的电场中同一条电场线上的a、b两点 7．下列四个现象，说法错误的是（　　） A．如图甲所示，在燃气灶中，安装电子点火器，是利用了尖端放电的原理 B．如图乙所示，在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的静电 C．如图丙所示，让带正电的金属小球C靠近不带电的金属导体AB，A所带电量的绝对值大于B所带电量的绝对值 D．如图丁所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，验电器的箔片不会张开，是因为发生了静电屏蔽 8．（多选）如图所示，用绝缘柱支持的不带电枕形导体A和B彼此接触。现把带正电的带电体C靠近导体A ，下列说法正确的是（　　） A．导体A的电荷量大于导体B的电荷量 B．若将导体B接地，导体B下部的金属箔闭合 C．移走 C，然后手持绝缘柱把导体A和B分开，则导体A和B下部的金属箔依旧张开 D．手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移走C ，则导体A和B下部的金属箔依旧张开 9．（多选）电鳗瞬时放电时可产生高压，电流通过水介质传导足以击晕大型猎物或敌人。电鳗瞬时放电时周围的电场可简化为两个点电荷产生的电场如图，图中描述A、B两个点电荷电场的部分电场线，下列说法正确的是（　　） A．A带正电，B带负电 B．A的电荷量大于B的电荷量 C．在M点由静止释放一个带正电的粒子，仅在静电力的作用下，粒子会沿电场线运动到N点 D．除无穷远处外，B的左侧还有一处的电场强度为0 10．（多选）用轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10-2kg、电荷量为2.0×10-8C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，如图平衡时细线与铅垂线成37°（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），则（　　） A．小球带正电 B．匀强电场的场强为1.5×108N/C C．平衡时细线的拉力为0.125N D．平衡时细线的拉力为0.175N 第Ⅱ卷 非选择题（共54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11．为探究“影响电荷间相互作用力的因素”，小陕同学做了如下图所示实验。O是一个带电荷量为＋Q1的带电体，把系在绝缘丝线上的所带电荷量为＋Q2的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。 （1）为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小，下列方法最好的是__________。 A．比较小球抬起的高度 B．比较小球往右偏移的距离 C．比较丝线偏离竖直方向的角度 D．比较丝线的长度 （2）使小球系于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受作用力的大小。上述操作所采用的物理方法是__________。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想模型法 D．类比法 （3）（多选）通过上述操作可以得出结论：__________。 A．当Q1、Q2不变时，距离r越大，静电力F越小 B．当Q1、Q2不变时，距离r越大，静电力F越大 C．当带电体与小球的距离r不变时，Q2越大，静电力F越大 D．当带电体与小球的距离r不变时，Q2越大，静电力F越小 （4）小陕同学通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们电量的乘积成 （填“正比”或“反比”），与它们之间距离的二次方成 （填“正比”或“反比”），这个规律即被称为库仑定律。 12．如图所示的实验装置为库仑扭秤。细丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的B球，B与A处于静止状态，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转，通过细丝扭转的角度可以比较力的大小。 （1）上面用到的实验方法为 。（选填等效替代法、微小量放大法、极限法、控制变量法和逐差法） （2）保持电荷最不变，改变A和C的距离，得到相互作用力F和A、C间距离r的关系，这里用到的实验方法为 。（选填等效替代法、微小量放大法、极限法、控制变量法和逐差法） （3）法国物理学家库仑用该实验方法，得到相互作用力F和A、C间距离r的关系是 。 三、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13．如图所示，场源电荷A、B固定在同一竖直线上，C点为AB连线的中点。质量、电荷量的带正电小球恰好静止于C点。已知场源电荷A、B和小球均可视为点电荷，场源电荷A所带电荷量，静电力常量，B、C间的距离，取重力加速度大小。求： （1）场源电荷A、B在C点处产生电场的合电场强度大小E； （2）场源电荷B所带电荷的电性及电荷量。 14．如图所示，真空中A、B、C三点构成等边三角形，边长为L。若将三个电荷量均为的点电荷分别固定在A、B、C三点，已知静电力常量为k。求： （1）A处点电荷对C处点电荷作用力的大小F； （2）A、B连线中点电场强度的大小E。 15．如图所示，电荷量为、质量为的带正电小球，用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，细线长为。假设电场区域足够大，静止时细线与竖直方向夹角，小球在运动过程中电荷量始终保持不变，，，重力加速度为。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若把小球拉到最低点由静止释放，当小球运动到细线与竖直方向夹角时忽然撤去电场，则 ①小球回到最低点时的速度多大？ ②小球回到最低点时对细线的拉力多大？ / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第九章 静电场及其应用 单元测试卷（基础卷） 物 理 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 第Ⅰ卷 选择题 （共46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 1．干燥的天气用梳子梳理头发时，常常发出啪啪的响声。若某次将头发梳理完成后，梳子带上了的电荷。已知电子的电荷量为，则下列说法正确的是（　　） A．该过程有的正电荷从梳子转移到头发 B．该过程有的负电荷从头发转移到梳子 C．该过程有个电子从头发转移到梳子 D．该过程有个质子从梳子转移到头发 【答案】B 【解析】摩擦起电的本质是电子转移，某次将头发梳理完成后，梳子带上了的电荷，则该过程有的负电荷从头发转移到梳子，转移的电子数量为 故选B。 2．真空中有两个点电荷，相距为L时，二者间的库仑力为F，保持电量不变，当把它们间的距离变为时，此时的库仑力变为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据库仑定律的公式有 保持电量不变，当把它们间的距离变为时，则 故选B。 3．如图所示，有A、B两个带正电小球，质量均为m，电荷量分别为Q和4Q，在真空中相距l。已知静电力常量为k，小球均可看成点电荷，重力可忽略不计。现引进第三个带电小球，正好使三个小球均处于平衡状态，则关于第三个小球的带电情况及位置说法正确的是（　　） A．小球带正电 B．小球应放在A的右侧处 C．电荷量大小为 D．电荷量大小为 【答案】C 【解析】由“两大夹小，两同夹异”可知第三个小球应带负电，且位于A、B两小球之间某位置，假设第三个小球带电量为q，距A小球的距离为x，则对第三个小球有 解得 对A小球有 解得 故选C。 4．图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-2q，在该三角形中心O点处固定一电量为-2q的点电荷，则该电荷受到的电场力为（　　） A．，方向由C指向O B．，方向由O指向C C．方向由C指向O D．，方向由O指向C 【答案】A 【解析】将A、B位置的两个点电荷看为一个整体，根据等量同种正点电荷的电场分布规律可知，O点位于其连线的中垂线上，则电场强度方向由O指向C，即对O点的-2q的点电荷的电场力方向由C指向O，C位置的-2q点电荷对O点的电荷是斥力作用，可知，O点处固定的-2q的点电荷所受电场力方向由C指向O，根据几何关系，三个点电荷到中心O的间距为 A、B位置的两个点电荷对O点的-2q的点电荷的电场力为 C位置的两个点电荷对O点的-2q的点电荷的电场力为 则该电荷受到的电场力为 方向由C指向O。 故选A。 5．如图所示，电荷量为+q的点电荷与均匀带电薄圆板相距2d，点电荷到薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，则图中B点的电场强度大小为（　　） A．0 B． C． D． 【答案】D 【解析】由于A点处的合场强为零，所以带点薄板在A处产生的场强与点电荷在A处产生的场强大小相等均为，方向相反，由带点薄板产生场强的特点可知，薄板在B点产生的场强大小等于，方向与q在B点产生的方向相同。因此B点的电场强度大小为 故选D。 6．四种电场的电场线分布情况如图所示。将一检验电荷分别放在场中a、b两点，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力相同的是（　　） A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点 B．乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中，某负点电荷的电场中同一条电场线上的a、b两点 【答案】B 【解析】A．甲图中，与正点电荷等距离的a、b两点场强大小相等，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同，故A错误； B．乙图中，两等量异种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点，由对称可知，两点的场强大小和方向均相同，则检验电荷所受的电场力相同，故B正确； C．丙图中，两等量同种点电荷连线中垂线上与连线等距的a、b两点的场强大小相同，但是方向不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同，故C错误； D．丁图中，某负点电荷的电场中同一条电场线上的a、b两点的场强方向相同，但大小不同，则该检验电荷在a、b两点所受的电场力不相同，故D错误。 故选B。 7．下列四个现象，说法错误的是（　　） A．如图甲所示，在燃气灶中，安装电子点火器，是利用了尖端放电的原理 B．如图乙所示，在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的静电 C．如图丙所示，让带正电的金属小球C靠近不带电的金属导体AB，A所带电量的绝对值大于B所带电量的绝对值 D．如图丁所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，验电器的箔片不会张开，是因为发生了静电屏蔽 【答案】C 【解析】A．燃气灶的点火装置利用尖端放电的原理，故A正确，不符合题意； B．在加油站给车加油前，要触摸一下静电释放器，是为了导走人身上的静电，故B正确，不符合题意； C．让带正电的金属小球C靠近不带电的金属导体AB，由于静电感应AB带等量的异种电荷，即A所带电量的绝对值等于B所带电量的绝对值，故C错误，符合题意； D．用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，验电器的箔片不会张开，是因为发生了静电屏蔽，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．（多选）如图所示，用绝缘柱支持的不带电枕形导体A和B彼此接触。现把带正电的带电体C靠近导体A ，下列说法正确的是（　　） A．导体A的电荷量大于导体B的电荷量 B．若将导体B接地，导体B下部的金属箔闭合 C．移走 C，然后手持绝缘柱把导体A和B分开，则导体A和B下部的金属箔依旧张开 D．手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移走C ，则导体A和B下部的金属箔依旧张开 【答案】BD 【解析】A．静电感应使A端带负电，B端带正电，导体A和B是一个整体，电荷总量守恒，A的电荷量等于B的电荷量，故A错误； B．若将B端接地，B所带的正电荷会被来自大地的电子中和，B端金属箔无净电荷而闭合，故B正确； C．移走C后，A、B上的感应电荷会中和，分开后A、B不再带电，金属箔闭合，故C错误； D．先分开A、B，再移走C，A带负电，B带正电，金属箔因带电依旧张开，故D正确。 故选BD。 9．（多选）电鳗瞬时放电时可产生高压，电流通过水介质传导足以击晕大型猎物或敌人。电鳗瞬时放电时周围的电场可简化为两个点电荷产生的电场如图，图中描述A、B两个点电荷电场的部分电场线，下列说法正确的是（　　） A．A带正电，B带负电 B．A的电荷量大于B的电荷量 C．在M点由静止释放一个带正电的粒子，仅在静电力的作用下，粒子会沿电场线运动到N点 D．除无穷远处外，B的左侧还有一处的电场强度为0 【答案】ABD 【解析】A．电场线是从正电荷出发，终止于负电荷。电场线从A出发，部分终止于B，所以A带正电，B带负电，故A正确； B．由图可知，电荷A附近的电场线比电荷B附近的电场线密，则电荷A附近的场强必比电荷B附近的场强大，A的电荷量大于B的电荷量，故B正确； C．由于M点和N点在同一条电场线上且电场线为曲线，所以该粒子仅在静电力作用下不可能沿电场线运动，故C错误； D．由于A带正电，B带负电，且A的电荷量大于B的电荷量，根据点电荷场强公式结合场强叠加原理可知，除无穷远处外，B的左侧还有一处的电场强度是0，故D正确。 故选ABD。 10．（多选）用轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10-2kg、电荷量为2.0×10-8C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，如图平衡时细线与铅垂线成37°（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8），则（　　） A．小球带正电 B．匀强电场的场强为1.5×108N/C C．平衡时细线的拉力为0.125N D．平衡时细线的拉力为0.175N 【答案】AC 【解析】A．对小球进行受力分析，根据平衡条件可知，小球受到的电场力水平向右，与电场方向相同，则小球带正电，故A正确； BCD．以小球为对象，根据受力平衡可得 ， 解得 ， 故C正确，BD错误。 故选AC。 第Ⅱ卷 非选择题（共54分） 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。） 11．为探究“影响电荷间相互作用力的因素”，小陕同学做了如下图所示实验。O是一个带电荷量为＋Q1的带电体，把系在绝缘丝线上的所带电荷量为＋Q2的小球先后挂在P1、P2、P3等位置。 （1）为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小，下列方法最好的是__________。 A．比较小球抬起的高度 B．比较小球往右偏移的距离 C．比较丝线偏离竖直方向的角度 D．比较丝线的长度 （2）使小球系于同一位置，增大或减小小球所带的电荷量，比较小球所受作用力的大小。上述操作所采用的物理方法是__________。 A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想模型法 D．类比法 （3）（多选）通过上述操作可以得出结论：__________。 A．当Q1、Q2不变时，距离r越大，静电力F越小 B．当Q1、Q2不变时，距离r越大，静电力F越大 C．当带电体与小球的距离r不变时，Q2越大，静电力F越大 D．当带电体与小球的距离r不变时，Q2越大，静电力F越小 （4）小陕同学通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们电量的乘积成 （填“正比”或“反比”），与它们之间距离的二次方成 （填“正比”或“反比”），这个规律即被称为库仑定律。 【答案】（1）C （2）B （3）AC （4）正比 反比 【解析】（1）对小球分析可知F=mgtanθ，θ为丝线与竖直方向的夹角，小球的质量一定，则为了比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小，下列方法最好的是比较丝线偏离竖直方向的角度，故选C。 （2）由题意知，不改变小球系的位置，改变小球电荷量，属于控制变量法，故选B。 （3）AB．根据连接绝缘丝线上的小球受力分析可知，当Q1、Q2不变时，距离r越大，静电力F越小，A正确，B错误； CD．当带电体与小球的距离r不变时，Q2越大，静电力F越大，C正确，D错误。 故选AC。 （4）[1][2]小陕同学通过实验数据综合分析研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，其大小与它们电量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比，这个规律即被称为库仑定律。 12．如图所示的实验装置为库仑扭秤。细丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的B球，B与A处于静止状态，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转，通过细丝扭转的角度可以比较力的大小。 （1）上面用到的实验方法为 。（选填等效替代法、微小量放大法、极限法、控制变量法和逐差法） （2）保持电荷最不变，改变A和C的距离，得到相互作用力F和A、C间距离r的关系，这里用到的实验方法为 。（选填等效替代法、微小量放大法、极限法、控制变量法和逐差法） （3）法国物理学家库仑用该实验方法，得到相互作用力F和A、C间距离r的关系是 。 【答案】（1）微小量放大法 （2）控制变量法 （3）力F和A、C间距离r的平方成反比 【解析】（1）A和C之间较小的作用力可以使细丝发生比较大的可测量的扭转，通过细丝扭转的角度可以比较力的大小，用到的实验方法为微小量放大法。 （2）保持电荷最不变，改变A和C的距离，得到相互作用力F和A、C间距离r的关系，这里用到的实验方法为控制变量法。 （3）法国物理学家库仑用该实验方法，得到相互作用力F和A、C间距离r的关系是：力F和A、C间距离r的平方成反比。 三、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13．如图所示，场源电荷A、B固定在同一竖直线上，C点为AB连线的中点。质量、电荷量的带正电小球恰好静止于C点。已知场源电荷A、B和小球均可视为点电荷，场源电荷A所带电荷量，静电力常量，B、C间的距离，取重力加速度大小。求： （1）场源电荷A、B在C点处产生电场的合电场强度大小E； （2）场源电荷B所带电荷的电性及电荷量。 【答案】（1） （2）正电, 【解析】（1）对带电小球受力分析有 由电场强度定义式有 解得 （2）场源电荷A对小球的库仑力 由，可知场源电荷应带正电 场源电荷对小球的库仑力 解得 14．如图所示，真空中A、B、C三点构成等边三角形，边长为L。若将三个电荷量均为的点电荷分别固定在A、B、C三点，已知静电力常量为k。求： （1）A处点电荷对C处点电荷作用力的大小F； （2）A、B连线中点电场强度的大小E。 【答案】（1） （2） 【解析】（1）由库仑定律可知，A处点电荷对C处点电荷作用力的大小 （2）如图所示 由电场叠加原理可知，两处的点电荷在处合场强为零，因此A、B连线中点电场强度的大小 15．如图所示，电荷量为、质量为的带正电小球，用轻质不可伸长的绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，细线长为。假设电场区域足够大，静止时细线与竖直方向夹角，小球在运动过程中电荷量始终保持不变，，，重力加速度为。 （1）求匀强电场电场强度的大小； （2）若把小球拉到最低点由静止释放，当小球运动到细线与竖直方向夹角时忽然撤去电场，则 ①小球回到最低点时的速度多大？ ②小球回到最低点时对细线的拉力多大？ 【答案】（1） （2）①；② 【解析】（1）对小球受力分析，根据平衡条件则有 解得 （2）①设小球回到最低点的速度为，整个过程中只有电场力做功，根据动能定理可知 解得 ②小球在最低点时，由牛顿第二定律可得 结合上式可得 根据牛顿第三定律可知，小球回到最低点时对细线的拉力为 / 学科网（北京）股份有限公司 $