高中物理单元测试——第九章静电场及其应用（较难版01）

**基本信息** 高中物理第九章静电场及其应用单元复习卷，覆盖电荷性质、库仑定律、电场强度等核心知识，通过基础辨析与情境应用题，培养物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|8/32|电荷概念、库仑定律、电场强度|基础概念辨析，如元电荷定义、匀强电场性质| |多选题|4/24|电场线、带电球壳电场、静电现象|能力提升，如莱顿瓶带电分析、等量电荷电场线判断| |解答题|3/44|库仑平衡、圆环电场计算、带电小球运动|综合应用，如三电荷平衡问题、带电圆环在轴上电场强度计算，突出科学推理与模型建构|

高中物理单元测试 —— 第九章 静电场及其应用（较难版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于电荷，下列说法正确的是（    ） A．在国际单位制中，电荷量的单位是库仑 B．元电荷e的数值，最早是科学家卡文迪什测得的 C．电荷量很小的电荷就是元电荷 D．物体所带的电荷量可以是任意的 2．（本题4分）下列关于电荷的认识正确的是（　　） A．电荷量很小的带电体就是元电荷 B．电子就是元电荷 C．物体所带的电荷量可以是任意值 D．迄今为止，科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量 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）电场强度是描述电场性质的物理量。关于电场强度，下列叙述正确的是（　　） A．匀强电场中电场强度处处相同 B．电场强度的方向与试探电荷所受静电力的方向相同 C．电场中某点不放试探电荷，该点电场强度的大小为0 D．电场强度与试探电荷所受静电力的大小成正比，与电荷量成反比 5．（本题4分）在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度大小相等、方向相同的是（　　） A．甲图中与点电荷等距的a、b两点 B．乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中非匀强电场中的a、b两点 6．（本题4分）海南三沙某海洋气象观测站地处南海岛屿，常遭遇强雷暴天气和海洋高湿静电环境，站内配备了多种静电防护装置。下列说法正确的是（　　） A．观测站屋顶的避雷针利用静电屏蔽原理，将雷电的电荷引入地下避免建筑受损 B．站内气象监测仪器外罩的金属网罩，利用静电屏蔽保护仪器 C．工作人员穿戴的防静电手环通过尖端放电减少静电在人体的累积 D．高压设备表面尽量光滑，是为了增强尖端放电效果 7．（本题4分）如图所示，水平光滑的绝缘细管中有两形状相同的带电金属小球A、B，质量满足，两球相向运动，当它们相距L时，A的加速度大小为a，已知A球带电荷量为，B球带电荷量为。当两球相碰后（不计能量损失）再次相距为L时，则（　　） A．A球、B球加速度大小分别为， B．A球、B球加速度大小分别为， C．A球、B球加速度大小分别为， D．A球、B球加速度大小分别为a， 8．（本题4分）如图所示，A、B、C为放置在光滑水平面上的三个带电小球（可视为点电荷），其中B与C之间用长为L的绝缘轻质细杆相连，现把A、B、C按一定的位置摆放，可使三个小球都保持静止状态。已知小球B的带电量为-q，小球C的带电量为+4q，则以下判断正确的是（　　） A．小球A的带电量可以为任何值 B．轻质细杆一定处于被拉伸状态 C．小球A与B之间的距离一定为 D．若将A向右平移一小段距离，释放后A一定向左运动 二、多选题 9．（本题6分）取一个玻璃瓶，瓶外贴上锡箔，瓶中央插入一根金属棒，金属棒的上端是一个用锡箔做成的金属球，这样就制成了一个莱顿瓶。用毛皮摩擦过的橡胶棒接触金属球使其带电，某同学左手握瓶体金属箔，右手触摸金属球，感受到强烈的电击。下列说法正确的是（　　） A．用毛皮摩擦后的橡胶棒带正电 B．莱顿瓶带电后，金属球带负电 C．莱顿瓶带电后，瓶体金属箔带负电 D．该同学被电击的瞬间，电流方向从左手经身体到右手 10．（本题6分）甲、乙两固定的点电荷产生的电场的电场线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙带同种电荷 B．甲、乙带异种电荷 C．若将甲、乙接触后放回原处，则甲、乙间的静电力变大 D．若将甲、乙接触后放回原处，则甲、乙间的静电力变小 11．（本题6分）已知静止的均匀带电球壳在其内部空腔中产生的电场强度处处为零，在其外部空间产生的电场强度与位于球心处等电荷量的点电荷产生的电场强度相同。如图所示，现将一内部均匀分布电荷的实心球体固定于真空中，其所带电荷量为，半径为R，静电力常量为k。下列说法正确的是（　　） A．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 B．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 C．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 D．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 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．（本题18分）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01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于电荷，下列说法正确的是（    ） A．在国际单位制中，电荷量的单位是库仑 B．元电荷e的数值，最早是科学家卡文迪什测得的 C．电荷量很小的电荷就是元电荷 D．物体所带的电荷量可以是任意的 【答案】A 【详解】A．在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，故A正确； B．元电荷e的数值，最早是科学家密立根测得的，故B错误； C．元电荷是最小的电荷量，即为e，元电荷不是带电体，电荷量很小的电荷不一定就是元电荷，故C错误； D．物体所带的电荷量是元电荷的整数倍，并不是任意的，故D错误。 故选A。 2．（本题4分）下列关于电荷的认识正确的是（　　） A．电荷量很小的带电体就是元电荷 B．电子就是元电荷 C．物体所带的电荷量可以是任意值 D．迄今为止，科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量 【答案】D 【详解】A．元电荷是指1.60×10-19C的电荷量，不是电荷量很小的带电体，故A错误； B．电子的电荷量等于元电荷，但电子不是元电荷，故B错误； C．物体所带的电荷量是元电荷的整数倍，不能是任意值，故C错误； D．迄今为止，科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，故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）电场强度是描述电场性质的物理量。关于电场强度，下列叙述正确的是（　　） A．匀强电场中电场强度处处相同 B．电场强度的方向与试探电荷所受静电力的方向相同 C．电场中某点不放试探电荷，该点电场强度的大小为0 D．电场强度与试探电荷所受静电力的大小成正比，与电荷量成反比 【答案】A 【详解】A．匀强电场中电场强度处处相同，故A正确； B．电场强度的方向与带正电的试探电荷所受静电力的方向相同，与带负电的试探电荷所受静电力的方向相反，故B错误； C．电场强度只由电场自身决定，电场中某点不放试探电荷，该点电场强度的大小不一定为0，故C错误； D．电场强度只由电场自身决定，电场强度与试探电荷所受静电力、电荷量均无关，故D错误。 故选A。 5．（本题4分）在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度大小相等、方向相同的是（　　） A．甲图中与点电荷等距的a、b两点 B．乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中非匀强电场中的a、b两点 【答案】B 【详解】A．根据点电荷场强公式可得a、b两点的电场强度大小相等，电场线的切线方向表示电场强度的方向，a、b两点电场强度的方向分别沿a、b点切线向外，方向不相同，故A错误； B．根据电场线可知a、b两点的电场强度大小相等，方向分别沿a、b点切线向右，所以两点电场强度大小相等，方向相同，故B正确； C．根据电场线a、b两点的电场强度大小相等，a点电场强度方向竖直向上，b点电场强度方向竖直向下，故C错误； D．根据电场线疏密可知a点的电场强度小于b点的电场强度，方向分别沿a、b点切线斜向右下方，故D错误。 故选B。 6．（本题4分）海南三沙某海洋气象观测站地处南海岛屿，常遭遇强雷暴天气和海洋高湿静电环境，站内配备了多种静电防护装置。下列说法正确的是（　　） A．观测站屋顶的避雷针利用静电屏蔽原理，将雷电的电荷引入地下避免建筑受损 B．站内气象监测仪器外罩的金属网罩，利用静电屏蔽保护仪器 C．工作人员穿戴的防静电手环通过尖端放电减少静电在人体的累积 D．高压设备表面尽量光滑，是为了增强尖端放电效果 【答案】B 【详解】A．避雷针利用尖端放电原理（非静电屏蔽），通过尖锐尖端吸引雷电并将电荷导入地下，从而保护建筑。静电屏蔽是指导体外壳屏蔽外部电场，此处不适用，故A错误。 B．金属网罩作为导体外壳，形成静电屏蔽环境，可阻挡外部静电场进入，保护内部仪器免受干扰，故B正确。 C．防静电手环通过接地导线将人体静电导入大地，减少电荷累积，而非尖端放电（尖端放电需尖锐物体），故C错误。 D．高压设备表面光滑可减少电场集中，避免尖端放电（因尖端易引发放电），而非增强放电效果，故D错误。 故选B。 7．（本题4分）如图所示，水平光滑的绝缘细管中有两形状相同的带电金属小球A、B，质量满足，两球相向运动，当它们相距L时，A的加速度大小为a，已知A球带电荷量为，B球带电荷量为。当两球相碰后（不计能量损失）再次相距为L时，则（　　） A．A球、B球加速度大小分别为， B．A球、B球加速度大小分别为， C．A球、B球加速度大小分别为， D．A球、B球加速度大小分别为a， 【答案】B 【详解】开始两球相距L时，两球之间的库仑力大小为 则A球加速度大小 相碰后两球电荷量先中和，后平分，带电荷量均为，两球再次相距为L时，库仑力大小为 则此时A球加速度大小为 B球加速度大小为 故选B。 8．（本题4分）如图所示，A、B、C为放置在光滑水平面上的三个带电小球（可视为点电荷），其中B与C之间用长为L的绝缘轻质细杆相连，现把A、B、C按一定的位置摆放，可使三个小球都保持静止状态。已知小球B的带电量为-q，小球C的带电量为+4q，则以下判断正确的是（　　） A．小球A的带电量可以为任何值 B．轻质细杆一定处于被拉伸状态 C．小球A与B之间的距离一定为 D．若将A向右平移一小段距离，释放后A一定向左运动 【答案】A 【详解】AC．小球A受力平衡，设小球AB之间的距离为x，根据平衡条件有 解得 所以小球A的电荷量可以为任意值，可以带正电，也可以带负电，A正确，C错误； B．对小球B，小球A和小球C对其静电力的合力为 由于不知道小球A的带电量，所以无法确定小球A和小球C对小球B的静电力的合力是否为零，故无法判断轻杆是否被拉伸，B错误； D．小球A在原来的位置是平衡的，若将A向右平移一小段距离，小球B和小球C对其的静电力均增加，且小球B对其的静电力增加的更快，但由于小球A的电性不确定，所以释放后A的运动方向也不确定，D错误。 故选A。 二、多选题 9．（本题6分）取一个玻璃瓶，瓶外贴上锡箔，瓶中央插入一根金属棒，金属棒的上端是一个用锡箔做成的金属球，这样就制成了一个莱顿瓶。用毛皮摩擦过的橡胶棒接触金属球使其带电，某同学左手握瓶体金属箔，右手触摸金属球，感受到强烈的电击。下列说法正确的是（　　） A．用毛皮摩擦后的橡胶棒带正电 B．莱顿瓶带电后，金属球带负电 C．莱顿瓶带电后，瓶体金属箔带负电 D．该同学被电击的瞬间，电流方向从左手经身体到右手 【答案】BD 【详解】A．毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒得到电子，带负电（毛皮带正电）， A错误； B．橡胶棒带负电，接触金属球后，负电荷会转移到金属球，因此金属球带负电，B正确； C．莱顿瓶（玻璃瓶为绝缘体）带电后，负电荷会分布在金属球、瓶体金属箔因为静电感应，因此瓶体金属箔带正电，C 错误； D．电流方向与负电荷移动方向相反。该同学左手握金属箔（带正电）、右手触金属球（带负电），但实际是负电荷从金属球经右手、身体流向左手，因此电流方向是从左手经身体到右手，D正确。 故选BD 。 10．（本题6分）甲、乙两固定的点电荷产生的电场的电场线如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲、乙带同种电荷 B．甲、乙带异种电荷 C．若将甲、乙接触后放回原处，则甲、乙间的静电力变大 D．若将甲、乙接触后放回原处，则甲、乙间的静电力变小 【答案】AC 【详解】AB．类比等量异种电荷、等量同种电荷电场线可知，甲、乙应带同种电荷，且乙的带电量较大，A正确，B错误； CD．设甲、乙带电量为q1、q2，原来两电荷间的静电力为 接触后放回原处，电荷量总和平分，两电荷间的静电力变为 由于 联立可得 即静电力变大，C正确，D错误。 故选AC。 11．（本题6分）已知静止的均匀带电球壳在其内部空腔中产生的电场强度处处为零，在其外部空间产生的电场强度与位于球心处等电荷量的点电荷产生的电场强度相同。如图所示，现将一内部均匀分布电荷的实心球体固定于真空中，其所带电荷量为，半径为R，静电力常量为k。下列说法正确的是（　　） A．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 B．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 C．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 D．若某点到球心距离为r且，该点处的电场强度为 【答案】BD 【详解】AB．若某点到球心距离为r且，球心距离为r的球体电荷量为 设该点处有试探电荷，该点处的电场强度为，故A错误，B正确； CD．若某点到球心距离为r且，设该点处有试探电荷，根据题意，该点处的电场强度为，故C错误，D正确； 故选BD。 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．（本题18分）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 $