高中物理单元测试——第九章静电场及其应用（较难版02）

**基本信息** 高中物理第九章“静电场及其应用”较难版单元卷，通过基础概念辨析、情境化问题设计及综合应用，强化物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|8/32|电荷守恒、库仑定律、电场强度|如第3题通过库仑力公式变式，考查科学推理能力| |多选题|4/24|静电现象、电场线、金属球场强|如第10题结合v-t图像分析中垂线电场，体现模型建构| |解答题|3/44|库仑平衡、圆环电场叠加、带电小球运动|如第15题综合受力分析与圆周运动，强化科学论证|

高中物理单元测试 —— 第九章 静电场及其应用（较难版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）对物体带电现象的叙述，正确的是（　　） A．物体带电一定是因为具有多余的电子 B．摩擦起电实质上是电子从一个物体转移到另一个物体的过程 C．物体所带电荷量是连续的 D．电中和是等量异种电荷完全消失的现象 2．（本题4分）关于元电荷说法正确的是（　　） A．很小的电荷量就是元电荷 B．元电荷实质上是指电子和质子本身 C．元电荷就是体积很小的电荷 D．带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍 3．（本题4分）两个点电荷相距为r，相互作用力为F，则（　　） A．电荷量不变，距离加倍时，作用力变为 B．距离不变，电荷量都变加倍，作用力变为 C．距离加倍，电荷量都变加倍，作用力变为 D．两点电荷受到的库仑力一样大 4．（本题4分）某电场中有一点P，电荷量为q=3×10−8C的正试探电荷在P点所受电场力的大小是F=6×10−5N，方向如图所示。则关于P点的电场强度，下列说法正确的是（　　） A．大小为2000N/C，方向与F方向相同 B．大小为2000N/C，方向与F方向相反 C．大小为5×10−4N/C，方向与F方向相同 D．大小为5×10−4N/C，方向与F方向相反 5．（本题4分）如图所示，实线是未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中仅受静电力作用，根据此图不能做出推断的是（　　） A．带电粒子所带电荷的电性 B．带电粒子在a、b两点的受力方向 C．带电粒子在a、b两点何处加速度较大 D．带电粒子在a、b两点何处速度较小 6．（本题4分）如图，A点固定一个带正电的点电荷，将一个不带电的金属球壳移到A点附近并固定，O为球壳球心，在过A、O两点的直线上有B、C两点，两点均在球壳内且到O点的距离相等，开始时开关K断开，下列说法正确的是（　　） A．在感应电荷的电场中，B、C两点的场强大小相等 B．在感应电荷的电场中，B点的场强比C点的场强大 C．将开关K闭合，感应电荷在B点产生的场强变大 D．将开关K闭合，感应电荷在C点产生的场强变小 7．（本题4分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，固定有电荷量分别为+2Q和Q的点电荷A、B，间距为L。在A、B延长线上距离B为L的位置，自由释放另一电荷量为+q的点电荷C，释放瞬间加速度为a1；将A、B接触静电平衡后放回原处，再从相同位置自由释放C，释放瞬间加速度为a2。则（    ） A．a1、a2的方向均水平向右 B．a1、a2的方向均水平向左 C．a1与a2大小之比等于 D．a1与a2大小之比等于 8．（本题4分）一带正电的球A用绝缘细线悬挂在点，另一带正电的球B固定在点正下方的水平地面上，在静电力的作用下，细线偏离竖直方向，球A处于平衡状态。两球均可视为点电荷。若球A的电荷量缓慢减小为原来的，则在此过程中（　　） A．细线的拉力逐渐变大 B．细线的拉力减小为原来的 C．A、B之间的静电力减小 D．A、B之间的距离减小为原来的 二、多选题 9．（本题6分）如图所示，用塑料梳快速梳头发丝多次，观察到头发散开了，产生这种现象的主要原因是（　　） A．塑料梳与头发丝之间相互摩擦起电 B．头发丝所受重力小，自然松散 C．头发丝受到空气浮力作用而散开 D．由于摩擦起电，头发丝带同种电荷而相互排斥 10．（本题6分）如图甲，真空中固定两点电荷P、Q，O为PQ连线的中点，MN为PQ连线的中垂线。一试探电荷从中垂线上C点静止释放，仅在电场力作用下沿MN做直线运动，其速度v随时间t变化的图像如图乙所示，该图像关于虚线对称，则（　　） A．P、Q为等量异种电荷 B．t1时刻，试探电荷通过O点 C．t2时刻，试探电荷回到C点 D．从C到O，电场强度先增大后减小 11．（本题6分）如图所示，一均匀带电的金属球体，半径，球体所带电量为，静电力常量为，则关于该金属球形成的场强说法正确的是（　　） A．由于该金属球的体积较大，不能看成是点电荷，所以无法计算其空间某点的场强 B．距离球心O为3r的某点场强为10N/C C．距离球心O为0.3r的某点场强为0 D．把正的试探点电荷放在金属球外空间某点，则其该点场强变大 12．（本题6分）如图所示，在空间施加方向水平向右的匀强电场，两带电小球A和B用相同的绝缘细绳通过小环悬挂在固定的水平横杆下，两细绳都恰好与水平横杆垂直，则（　　） A．A带负电荷，B带正电荷 B．A带正电荷，B带负电荷 C．若减小两环间距，重新平衡时两环间距小于两球间距 D．若减小两环间距，重新平衡时两环间距大于两球间距 三、解答题 13．（本题12分）如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，求： （1）电荷C的电荷量； （2）所放的位置在A的左侧还是右侧？距离多少？ 14．（本题14分）如图所示，真空中有一电荷均匀分布的水平带电圆环，带电量为-Q（Q>0），圆心为O，假设圆环的带电量Q被无限分割，每一份的带电量为-q。P在过圆心O的竖直轴上，与圆心O的距离为4L，圆环上任意一点与P点的连线与竖直轴间的夹角都为37°，静电力常量为k，，求： （1）-q在O点产生的场强大小； （2）圆环在P点产生的场强大小。 15．如图所示，用长为L的绝缘细线将质量为m的带电小球A悬挂在O点，在悬点O的正下方固定一个带电小球B，A、B在同一水平线上，小球A静止时细线与竖直方向的夹角θ=37°，两个小球带电量相同，均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： （1）细线上拉力大小； （2）小球A的电荷量： （3）若小球A的带电量减半，使小球A绕B在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角仍为θ=37°，小球A做圆周运动的角速度大小。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第九章 静电场及其应用（较难版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）对物体带电现象的叙述，正确的是（　　） A．物体带电一定是因为具有多余的电子 B．摩擦起电实质上是电子从一个物体转移到另一个物体的过程 C．物体所带电荷量是连续的 D．电中和是等量异种电荷完全消失的现象 【答案】B 【详解】A．物体带电有可能是物体具有多余的电子，此时物体带负电，也有可能是物体失去电子，此时物体带正电，A错误； B．物体带电的本质是物体得到或者失去电子的过程，摩擦起电实质上是电子从一个物体转移到另一个物体的过程，B正确； C．物体所带电荷量是元电荷的整数倍，因此，物体所带电荷量是分立的、不连续的，C错误； D．电中和是指等量异种电荷由于电性相反、电量相等，其整体呈现电中性的现象，而电荷没有消失，D错误。 故选B。 2．（本题4分）关于元电荷说法正确的是（　　） A．很小的电荷量就是元电荷 B．元电荷实质上是指电子和质子本身 C．元电荷就是体积很小的电荷 D．带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍 【答案】D 【详解】A．元电荷是最小的电荷量，因此很小的电荷量不是元电荷，A错误； B．电子和质子所带的电荷量的绝对等于元电荷，而不是元电荷，B错误； C．元电荷是最小的电荷量，而不是一个物理模型，因此元电荷不是体积很小的电荷，Ｃ错误； D．所有带电体的电荷量或者等于元电荷，或者是元电荷的整数倍，D正确。 故选D。 3．（本题4分）两个点电荷相距为r，相互作用力为F，则（　　） A．电荷量不变，距离加倍时，作用力变为 B．距离不变，电荷量都变加倍，作用力变为 C．距离加倍，电荷量都变加倍，作用力变为 D．两点电荷受到的库仑力一样大 【答案】D 【详解】A．电荷量不变，距离加倍，根据库仑定律 故A错误； BC．距离不变，电荷量都变加倍，则作用力为 故B错误； C．距离加倍，电荷量都变加倍，则作用力为 故C错误； D．两个电荷的相互作用力为作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故D正确； 故选D。 4．（本题4分）某电场中有一点P，电荷量为q=3×10−8C的正试探电荷在P点所受电场力的大小是F=6×10−5N，方向如图所示。则关于P点的电场强度，下列说法正确的是（　　） A．大小为2000N/C，方向与F方向相同 B．大小为2000N/C，方向与F方向相反 C．大小为5×10−4N/C，方向与F方向相同 D．大小为5×10−4N/C，方向与F方向相反 【答案】A 【详解】P点的电场强度大小为 正电荷受电场力方向为场强的方向，可知电场强度的方向与F方向相同。 故选A。 5．（本题4分）如图所示，实线是未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中仅受静电力作用，根据此图不能做出推断的是（　　） A．带电粒子所带电荷的电性 B．带电粒子在a、b两点的受力方向 C．带电粒子在a、b两点何处加速度较大 D．带电粒子在a、b两点何处速度较小 【答案】A 【详解】AB．由题图可知，带电粒子的运动轨迹向左弯曲，说明带电粒子在a、b两点受到的电场力方向沿电场线向左，由于电场线方向不明，带电粒子所带电荷的正负不能确定，A错误、B正确； C．由电场线的疏密表示电场强度的大小，可知a点的电场强度较大，带电粒子在a点受到的电场力较大，由牛顿第二定律可知，带电粒子在a点的加速度较大，故C正确； D．带电粒子的运动轨迹向左弯曲，说明带电粒子在a、b两点受到的电场力方向沿电场线向左，可知从a到b电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，可知带电粒子在a点的速度较大，故D正确。 本题选不能做出推断的，故选A。 6．（本题4分）如图，A点固定一个带正电的点电荷，将一个不带电的金属球壳移到A点附近并固定，O为球壳球心，在过A、O两点的直线上有B、C两点，两点均在球壳内且到O点的距离相等，开始时开关K断开，下列说法正确的是（　　） A．在感应电荷的电场中，B、C两点的场强大小相等 B．在感应电荷的电场中，B点的场强比C点的场强大 C．将开关K闭合，感应电荷在B点产生的场强变大 D．将开关K闭合，感应电荷在C点产生的场强变小 【答案】B 【详解】AB．处于静电平衡时，导体内部场强处处为零，点电荷在B点产生的场强比在C点产生的场强大，因此感应电荷在B点产生的场强比在C点产生的场强大，故A错误，B正确； CD．将开关闭合，点电荷在B、C两点产生的场强不变，感应电荷在B、C两点产生的场强不变，故CD错误。 故选B。 7．（本题4分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，固定有电荷量分别为+2Q和Q的点电荷A、B，间距为L。在A、B延长线上距离B为L的位置，自由释放另一电荷量为+q的点电荷C，释放瞬间加速度为a1；将A、B接触静电平衡后放回原处，再从相同位置自由释放C，释放瞬间加速度为a2。则（    ） A．a1、a2的方向均水平向右 B．a1、a2的方向均水平向左 C．a1与a2大小之比等于 D．a1与a2大小之比等于 【答案】C 【详解】在A、B接触前，由于B、C的吸引力大于A、C的排斥力，所以a1的方向水平向左，根据库仑定律和牛顿第二定律可得 在A、B接触后，点电荷A、B的电荷量先中和再平分后，二者所带电荷量均为，由于A、B都带正电，所以C受到的都是排斥力，则a2的方向水平向右，根据库仑定律和牛顿第二定律可得 联立两式可得，a1与a2大小之比为 故选C。 8．（本题4分）一带正电的球A用绝缘细线悬挂在点，另一带正电的球B固定在点正下方的水平地面上，在静电力的作用下，细线偏离竖直方向，球A处于平衡状态。两球均可视为点电荷。若球A的电荷量缓慢减小为原来的，则在此过程中（　　） A．细线的拉力逐渐变大 B．细线的拉力减小为原来的 C．A、B之间的静电力减小 D．A、B之间的距离减小为原来的 【答案】C 【详解】AB．设A、B的电荷量分别为、，两球之间的距离为，球B与悬点之间的距离为，绳长为，两球之间的库仑力为，细线的拉力为，对小球A受力分析如图 结合三角形相似得 由库仑定律可得 联立两式可得 其中、、、均为定值，由上式可知，当球A的电荷量缓慢减小为原来的，逐渐减小，由相似比可得 其中为定值，故拉力保持不变，故AB错误； C．又由相似比可得 当逐渐减小，A、B之间的静电力逐渐减小，故C正确； D．由两球之间的距离的表达式，球A的电荷量缓慢减小为原来的，可得 则A、B之间的距离减小为原来的，故D错误。 故选C。 二、多选题 9．（本题6分）如图所示，用塑料梳快速梳头发丝多次，观察到头发散开了，产生这种现象的主要原因是（　　） A．塑料梳与头发丝之间相互摩擦起电 B．头发丝所受重力小，自然松散 C．头发丝受到空气浮力作用而散开 D．由于摩擦起电，头发丝带同种电荷而相互排斥 【答案】AD 【详解】塑料梳与头发丝摩擦起电，头发丝上带的是同种电荷，同种电荷相互排斥，所以头发丝会向四周散开，故 AD正确。 故选AD。 10．（本题6分）如图甲，真空中固定两点电荷P、Q，O为PQ连线的中点，MN为PQ连线的中垂线。一试探电荷从中垂线上C点静止释放，仅在电场力作用下沿MN做直线运动，其速度v随时间t变化的图像如图乙所示，该图像关于虚线对称，则（　　） A．P、Q为等量异种电荷 B．t1时刻，试探电荷通过O点 C．t2时刻，试探电荷回到C点 D．从C到O，电场强度先增大后减小 【答案】BD 【详解】A．试探电荷沿MN做直线运动，再根据v-t图像关于虚线对称可知，受到P、Q两电荷等大引力，故P、Q为等量同种电荷，故A错误； B．根据v-t图像的斜率表示加速度，可知t1时刻，图像斜率为零，加速度为零，根据qE=ma可知此时电场强度为零，故试探电荷位于O点，B正确； C．t2时刻，试探电荷速度为零，运动到关于O对称的点，故C错误； D．从C到O，图像的斜率先增大后减小，加速度先增大后减小，根据qE=ma可知电场强度先增大后减小，D正确。 故选BD。 11．（本题6分）如图所示，一均匀带电的金属球体，半径，球体所带电量为，静电力常量为，则关于该金属球形成的场强说法正确的是（　　） A．由于该金属球的体积较大，不能看成是点电荷，所以无法计算其空间某点的场强 B．距离球心O为3r的某点场强为10N/C C．距离球心O为0.3r的某点场强为0 D．把正的试探点电荷放在金属球外空间某点，则其该点场强变大 【答案】BC 【详解】A．不是点电荷也能计算场强，故A错误； B．由公式 可得 故B正确； C．带电导体内部场强处处为0，故C正确； D．电场中的电场强度与放入电场中的试探电荷无关，故D错误。 故选BC。 12．（本题6分）如图所示，在空间施加方向水平向右的匀强电场，两带电小球A和B用相同的绝缘细绳通过小环悬挂在固定的水平横杆下，两细绳都恰好与水平横杆垂直，则（　　） A．A带负电荷，B带正电荷 B．A带正电荷，B带负电荷 C．若减小两环间距，重新平衡时两环间距小于两球间距 D．若减小两环间距，重新平衡时两环间距大于两球间距 【答案】AD 【详解】AB．由图可知，两小球均在电场力和库仑力的作用下保持平衡。由于库仑力为相互作用，大小相等、方向相反，故两小球受到的电场力也一定方向相反，因此两小球一定带异种电荷；则A球所受库仑力向右，B球所受库仑力向左。匀强电场方向水平向右，故正电荷受电场力向右，其受库仑力一定向左，故B带正电荷，A带负电荷，故A正确，B错误； CD．当两环间距减小时，两球间距也在减小，则库仑力大于匀强电场的作用力，所以只有环间距大于球间距两球才能平衡，故C错误，D正确。 故选AD。 三、解答题 13．（本题12分）如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电＋Q，B带电－9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，求： （1）电荷C的电荷量； （2）所放的位置在A的左侧还是右侧？距离多少？ 【答案】（1） ；（2）左侧，0.2m 【详解】（1）（2）根据平衡条件和库仑力判断，C应带负电放在靠近带电量小的一侧，所以放在A的左边且和AB在一条直线上，设C带电荷量为q，与A点相距为x，则以A为研究对象，由受力平衡得 以C为研究对象，则 联立解得， 14．（本题14分）如图所示，真空中有一电荷均匀分布的水平带电圆环，带电量为-Q（Q>0），圆心为O，假设圆环的带电量Q被无限分割，每一份的带电量为-q。P在过圆心O的竖直轴上，与圆心O的距离为4L，圆环上任意一点与P点的连线与竖直轴间的夹角都为37°，静电力常量为k，，求： （1）-q在O点产生的场强大小； （2）圆环在P点产生的场强大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由几何关系可得圆环的半径为 由点电荷的场强公式得，-q在O点产生的场强大小为 （2）-q与P点之间的距离为d=5L，-q在P点产生的场强为 假设圆环上有n个-q，则有 在P点，在水平方向，E2的分量为Ex，根据对称性，n个Ex的矢量和为0，在竖直方向，E2的分量为 n个Ey的矢量和就是-Q在P处产生的场强，即 综合解得 15．如图所示，用长为L的绝缘细线将质量为m的带电小球A悬挂在O点，在悬点O的正下方固定一个带电小球B，A、B在同一水平线上，小球A静止时细线与竖直方向的夹角θ=37°，两个小球带电量相同，均可视为点电荷，静电力常量为k，重力加速度为g，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： （1）细线上拉力大小； （2）小球A的电荷量： （3）若小球A的带电量减半，使小球A绕B在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角仍为θ=37°，小球A做圆周运动的角速度大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据力的平衡，细线的拉力 （2）根据力的平衡 根据库仑定律 根据几何关系 解得 （3）小球A做圆周运动时，细线拉力大小仍为 根据牛顿第二定律 解得 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $