高中物理单元测试——第一章静电场（较易版01）

高中物理单元测试 —— 第一章 静电场（较易版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）为测电场中a点的场强，现在a点放上一电荷量为的试探电荷，受到的静电力大小为F，方向水平向左，求得a点的场强大小为；若在a点换上另一电荷量为的试探电荷，求得a点的场强（　　） A．大小为，方向水平向右 B．大小为，方向水平向左 C．大小为，方向水平向左 D．大小为，方向水平向右 【答案】C 【详解】根据电场强度的定义式有 由于电场强度由电场自身决定，与试探电荷无关，可知，更换为后，场强大小仍为，方向不变，即a点的场强大小为，方向水平向左。 故选C。 2．（本题4分）关于电势和电势能，下列说法正确的是（     ） A．静电力做正功，电势能增加 B．沿着电场线的方向，电势越来越高 C．电势只有大小，没有方向，是个标量 D．同一试探电荷在电势越高的点具有的电势能越大 【答案】C 【详解】A．静电力做正功，电势能减少，故A错误； B．沿电场线方向电势逐渐降低，故B错误； C．电势只有大小，没有方向，是标量，故C正确； D．同一试探电荷的电荷量不变，由 可知，若试探电荷带负电，电势越高，电势能越小，故D错误。 故选C。 3．（本题4分）某电场如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势面，电场中、两点的电场强度大小分别为和，电势分别为和，下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】等差等势面越密集的地方电场强度越大，点的等差等势面比点的更密集，因此 另沿着电场线的方向电势降低，因此有 故选A。 4．（本题4分）静电场中某区域的电场线分布如图所示，A、B为同一条水平电场线上的两点，以下对A、B两点电场强度的判断正确的是（　　） A．A点的电场强度小于B点的电场强度 B．A点的电场强度等于B点的电场强度 C．A点的电场强度与B点的电场强度的方向相同 D．A点的电场强度与B点的电场强度的方向相反 【答案】C 【详解】电场线的疏密反映场强的大小，因A点电场线较B点更密集，可知A点的电场强度大于B点的电场强度；A、B两点的场强方向相同，均水平向右。 故选C。 5．（本题4分）反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类.沿着它身体长度的方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，、为电场中的点，下列说法正确的是（    ） A．反天刀的尾部带正电 B．、两点的电场强度相同. C．、两点的电势相同 D．电子在点的电势能小于在点的电势能 【答案】D 【详解】A．电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远，由此可知反天刀的头部带正电，反天刀的尾部带负电，故A错误； B．根据对称性可知，、两点的电场强度大小相等，方向不同，故B错误； CD．根据沿电场方向电势逐渐降低可知，点的电势高于点的电势；根据，由于电子带负电，所以电子在点的电势能小于在点的电势能，故C错误，D正确。 故选D。 6．（本题4分）除颤仪（AED）是临床上广泛使用的针对心颤病患的急救设备之一，它通过电源对电容充电，再利用已充电的电容器释放脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗。已知电容可释放的能量为（q为电容器带电量、U为电容器两端电压），某医院新购进的除颤仪，其内部电容器参数为，医学规范要求首次除颤能量不低于200J（能量不足无法有效复律，能量过高易损伤心肌）。每次放电后电容器电量归零（即下次放电前需重新充满电）。则该除颤仪首次除颤时，理论充电电压至少应为多少（     ） A．1kV B．2kV C．4kV D．8kV 【答案】C 【详解】根据、 联立解得 要求首次除颤能量不低于200J，最小充电电压对应的临界情况，代入解得 故选C。 7．（本题4分）真空中有两个静止的点电荷M和N，M的电荷量为（），N的电荷量为，两者相距，则两电荷连线上与M距离为处电场强度的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设所求场点为P，P与M的距离为，与N的距离为；根据点电荷场强公式及电场叠加原理分析，正电荷M在P点产生的场强大小为，方向沿两电荷连线指向N 负电荷N在P点产生的场强大小为，方向沿两电荷连线指向N 两场强方向相同，合场强大小为两者之和，即 故选B。 8．（本题4分）甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为和，两球间用绝缘细线2连接，甲球用绝缘细线1悬挂在天花板上，在两球所在空间有沿水平方向向左的匀强电场，场强为E，且有，平衡时细线都被拉直。则平衡时的可能位置是哪个图（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】首先用整体法进行分析，将两带电小球看成一个整体，其受力分析如图所示 整体受竖直向下的重力，水平向左的电场力，水平向右的电场力，由于 则可知水平方向的合力大小为，方向水平向左，因此可知其与重力的合力斜向左下方，大小为，且与竖直方向的夹角为，而整体在电场中处于平衡状态，则可知绝缘细线上的张力大小为，方向斜向右上方，与竖直方向的夹角为； 用隔离法将小球乙隔离出来，受力分析如图所示 小球乙受竖直向下的重力以及水平向右的电场力，而电场力大小等于重力大小，则可知电场力与重力的合力斜向右下方，且与竖直方向的夹角为，而小球乙处于平衡状态，因此可知绝缘细线2与竖直方向的夹角为。 故选D。 二、多选题 9．（本题5分）如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属球B时(未接触)，验电器中金属箔的张角减小，则（　　） A．金属球A可能不带电 B．金属球A一定带大量正电荷 C．金属球A可能带大量负电荷 D．金属球A一定带大量负电荷 【答案】AC 【详解】验电器的金属箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，张开角度的大小取决于两金属箔带电荷量的多少。如果A球带大量负电荷，靠近验电器的B球时，根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知，B球上的自由电子将向金属箔移动，使得金属箔上所带正电荷减少，从而使两金属箔张角减小； 如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象，使A球靠近B球的一面出现负的感应电荷，而背向B球的一面出现正的感应电荷，A球上的负的感应电荷反过来使验电器上的自由电子向金属箔移动，效果与A球带负电相同，从而使金属箔张角减小。 故选AC。 10．（本题5分）如图所示，虚线为某静电场中的等差等势线（相邻两虚线间的电势差相等），实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，、、、为粒子的运动轨迹与等势线的交点，已知粒子只受静电力作用。下列说法正确的是（　　） A．粒子在、两点的加速度大小一定相等 B．粒子在、两点的速度大小一定相等 C．粒子运动过程中速度一定先减小后增大 D．粒子在点时的电势能一定比在点时的电势能小 【答案】BD 【详解】A．根据等势面越密集，电场强度越大，由图可知a点处的等势面密集，故a点的电场强度大，故电荷在a点受到的电场力大于c点受到的电场力，根据牛顿第二定律可知粒子在a点的加速度比在c点的加速度大，故A错误； B．、两点在同一等势面上，故两点的电势相等，则粒子在b、c两点的电势能相等，根据能量守恒可知粒子在b、c两点的动能相等，则粒子在这两点的速度大小相等，故B正确； C．若粒子是从a到d运动，根据粒子运动的轨迹弯曲的方向，可知粒子受到的电场力指向曲线内，则粒子从a到b的过程中，电场力做正功，粒子动能增大，电势能减小，粒子从c到d过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增大，故粒子从a到d运动过程中的动能先增大后减小，即速度先增大后减小；若粒子是从d到a运动，根据分析，可知速度变化情况与粒子从a到d的速度变化情况一样，故C错误； D．根据粒子运动的轨迹弯曲的方向可知粒子受到的电场力指向曲线内侧，c到d电场力做负功，动能减小，电势能增大，即粒子在c点的电势能小于在d点的电势能，而c点电势与b点电势相等，故粒子在c点的电势能等于粒子在b点的电势能，故粒子在点时的电势能一定比在点时的电势能小，故D正确。 故选BD。 11．（本题5分）如图所示，绝缘的斜面体ABC静止于水平面上，，，两个可视为质点的带电物体P和Q分别在AB和AC面上静止不动，且PQ连线水平。AB面和AC面光滑，设斜面体和P、Q的质量分别为M、、，重力加速度为g，．下列判断正确的是（    ） A．P、Q的质量之比是 B．水平面对斜面底部没有静摩擦力 C．水平面对斜面的支持力等于 D．P、Q一定带异种电荷，且Q的电荷量一定等于P的电荷量 【答案】BC 【详解】A．对P受力分析，可得 对Q受力分析，可得 求得 A错误； B．对斜面体和带电物体P和Q整体分析，水平面对斜面底部没有静摩擦力，B正确； C．对斜面体和带电物体P和Q整体分析，水平面对斜面的支持力等于，C正确； D．P、Q一定带异种电荷，但Q的电荷量不一定等于P的电荷量，P、Q间作用力与反作用力总是等大反向，D错误。 故选BC。 12．（本题5分）空间有一电场，各点电势随位置的变化情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若在点放一带电量为的电荷，其电势能为。 B．从到电场强度先减小后增大 C．与点的电场强度相同 D．将负电荷从移到电荷的电势能增大 【答案】BD 【详解】A．若在点放一带电量为的电荷，其电势能为，故A错误； B．由于图像的斜率表示电场强度，结合图像可知，从到，图像的斜率先减小后增大，因此从到电场强度先减小后增大，故B正确； C．由图可知，与两点斜率不同，则两点的电场强度不同，故C错误； D．由可知，将负电荷从移到，电荷的电势能由负值变为正值，电荷的电势能增大，故D正确。 故选BD。 三、实验题 13．（本题6分）小俞同学利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。A是一个固定在绝缘支架上的带正电的物体，系在绝缘丝线上带正电的小球在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以利用丝线偏离竖直方向的角度和小球重力计算。小俞同学进行了以下操作： 步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的等位置，调整丝线长度使带电小球和A物体处于同一水平线上，比较带电小球在不同位置所受带静电力的大小。 步骤二：使小球处于同一位置，改变小球所带的电荷量，调整悬挂点位置和丝线长度使带电小球和A物体处于同一水平线上，比较小球所受静电力的大小。 (1)该实验采用的主要物理方法是_________。 A．控制变量法 B．等效替代法 C．微小量放大法 (2)实验中发现随着小球电荷量逐渐增大，丝线偏离竖直方向的角度也增大，表明电荷之间的静电力随着电荷量的增大而________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (3)小俞同学说，本实验需要在干燥的实验环境中，短时间内进行，你觉得原因是：_______。 【答案】(1)A (2)增大 (3)避免小球电荷量变化影响实验结果 【详解】（1）此实验中步骤一先比较带电小球在不同位置所受静电力的大小，在步骤二中再使小球处于同一位置，改变带电小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小，所以该实验采用的方法是控制变量法。 故选A。 （2）本实验中，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力的大小，由图可知，电荷量越大，距离越小，细线偏离竖直方向的角度越大，则电荷之间的静电力越大。表明电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大。 （3）为了避免小球电荷量变化影响实验结果，本实验需要在干燥的实验环境中，短时间内进行。 14．（本题9分）实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器充、放电的规律”，单刀双掷开关S，阻值为R的定值电阻，电流传感器，平行板电容器C。 (1)观察电容器的充电现象，应将开关S接_______（选填“1”或“2”）， (2)实验中发现放电过程放电太快，可以_______（选填“增大”或“减小”）电阻R的阻值来解决该问题；则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (3)利用电流传感器记录电容器放电过程，得到I-t图像如图乙所示，利用数据处理软件得到I-t图线与坐标轴围成的面积为S，放电开始瞬间电流传感器记录的数据为Im，根据该实验数据曲线，可以粗测实验中电容器的电容C=_______。（用题中已知物理量Im、R和S表示）。 【答案】(1)1 (2) 增大 不变 (3) 【详解】（1）观察电容器的充电现象，需要将电容器连接到电源上，使电容器两端产生电压。由电路图甲可知，当单刀双掷开关接1时，电源会给电容器进行充电，正负电荷分别聚集在电容器的两极板上，从而能够“观察电容器的充电现象”。 （2）[1]电容器放电时，增大电阻R的阻值，可以减小放电电流，从而可以有效延长电容器放电时间。 [2]由于放电过程中，电容器释放的总电荷量不变，而曲线与坐标轴所围成的面积在物理意义上表示电容器释放的总电荷量，因此该面积将保持不变。 （3）根据 得图像中面积代表电量， 对电阻根据欧姆定律可得 解得 四、解答题 15．（本题8分）如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，。现在A、B两点放置两个点电荷，A点放置的点电荷电荷量绝对值为q。AC两点间距离为L，静电力常量为k，测得C点场强方向与AB平行且水平向左。求：    (1)A、B两点放置的两个点电荷电性； (2)B点放置的点电荷的电荷量。 【答案】(1)A点放置的点电荷带负电，B点放置的点电荷带正电； (2) 【详解】（1）放在A点和B点的点电荷在C处产生的场强方向在AC和BC的连线上，因C点场强方向与AB方向平行，故放在A点的点电荷和放在B点的点电荷产生的场强方向只能由C→A和由B→C，故A点放置的点电荷带负电，B点放置的点电荷带正电。 （2）B点放置的点电荷在C点场强大小 A点放置的点电荷在C点场强大小 且 解得 16．（本题11分）如图所示，带有等量异种电荷、相距10cm的平行板A和B之间有匀强电场，电场强度，方向向下。电场中D点距A板2cm，C点距B板3cm。已知电子带电荷量为，求： (1)D、C两点的电势差； (2)把一个电子从D点移动到C点，静电力做的功； (3)如果将一个电子从D点先移到P点，再移到C点，电势能变化了多少？ (4)如果把A板接地，电子在C点的电势能为多少？ 【答案】(1) (2) (3)电势能增加了 (4) 【详解】（1）D、C两点的距离为 D、C两点电势差为 （2）把一个电子从D点移动到C点，静电力做的功为 （3）如果将一个电子从D点先移到P点，再移到C点；由于电场力做功与路径无关，与初末位置有关，所以静电力做功为 则电势能变化了 可知电势能增加了。 （4）如果把A板接地，则有；由 其中 联立解得 则电子在C点的电势能为 17．（本题14分）在工业粒子分选设备中，水平放置的平行板电容器作为核心分选部件，其结构如图所示，上极板A固定，下极板B可上下移动，右侧设置垂直于极板的粒子收集板S，收集板上标有刻度可用于确定粒子落点位置。已知极板长度，初始时极板间距，收集板与极板右端的水平距离，收集板中心在极板初始中线上。A、B两极板间电压恒为，A板带正电。现有一批质量、电荷量的带正电粒子，以的初速度沿初始极板中线水平射入，忽略粒子重力与粒子间的相互作用。 (1)求粒子射出极板时的竖直分速度大小； (2)在实际分选作业中，需将粒子打在收集板中心下方处，工人通过移动下极板B改变极板间距，粒子仍沿初始极板中线水平射入，使粒子恰好落在目标位置，求此时极板间距。 【答案】(1) (2)0.8m 【详解】（1）粒子水平方向上做匀速运动，则 粒子的加速度为 粒子离开极板时的竖直分速度大小为 联立解得 （2）粒子在电场中做类平抛运动，离开极板后做匀速运动，根据类平抛运动的规律可知，粒子速度的反向延长线交粒子水平位移的中点，如图所示 则 粒子离开极板时的竖直分速度大小为 粒子的加速度为 联立解得 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 $ 高中物理单元测试 —— 第一章 静电场（较易版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）为测电场中a点的场强，现在a点放上一电荷量为的试探电荷，受到的静电力大小为F，方向水平向左，求得a点的场强大小为；若在a点换上另一电荷量为的试探电荷，求得a点的场强（　　） A．大小为，方向水平向右 B．大小为，方向水平向左 C．大小为，方向水平向左 D．大小为，方向水平向右 2．（本题4分）关于电势和电势能，下列说法正确的是（     ） A．静电力做正功，电势能增加 B．沿着电场线的方向，电势越来越高 C．电势只有大小，没有方向，是个标量 D．同一试探电荷在电势越高的点具有的电势能越大 3．（本题4分）某电场如图所示，实线表示电场线，虚线表示等势面，电场中、两点的电场强度大小分别为和，电势分别为和，下列判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 4．（本题4分）静电场中某区域的电场线分布如图所示，A、B为同一条水平电场线上的两点，以下对A、B两点电场强度的判断正确的是（　　） A．A点的电场强度小于B点的电场强度 B．A点的电场强度等于B点的电场强度 C．A点的电场强度与B点的电场强度的方向相同 D．A点的电场强度与B点的电场强度的方向相反 5．（本题4分）反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类.沿着它身体长度的方向分布着电器官，这些器官能在鱼周围产生电场，如图为反天刀周围的电场线分布示意图，、为电场中的点，下列说法正确的是（    ） A．反天刀的尾部带正电 B．、两点的电场强度相同. C．、两点的电势相同 D．电子在点的电势能小于在点的电势能 6．（本题4分）除颤仪（AED）是临床上广泛使用的针对心颤病患的急救设备之一，它通过电源对电容充电，再利用已充电的电容器释放脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗。已知电容可释放的能量为（q为电容器带电量、U为电容器两端电压），某医院新购进的除颤仪，其内部电容器参数为，医学规范要求首次除颤能量不低于200J（能量不足无法有效复律，能量过高易损伤心肌）。每次放电后电容器电量归零（即下次放电前需重新充满电）。则该除颤仪首次除颤时，理论充电电压至少应为多少（     ） A．1kV B．2kV C．4kV D．8kV 7．（本题4分）真空中有两个静止的点电荷M和N，M的电荷量为（），N的电荷量为，两者相距，则两电荷连线上与M距离为处电场强度的大小为（　　） A． B． C． D． 8．（本题4分）甲、乙两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为和，两球间用绝缘细线2连接，甲球用绝缘细线1悬挂在天花板上，在两球所在空间有沿水平方向向左的匀强电场，场强为E，且有，平衡时细线都被拉直。则平衡时的可能位置是哪个图（　　） A． B． C． D． 二、多选题 9．（本题5分）如图所示，有一带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属球B时(未接触)，验电器中金属箔的张角减小，则（　　） A．金属球A可能不带电 B．金属球A一定带大量正电荷 C．金属球A可能带大量负电荷 D．金属球A一定带大量负电荷 10．（本题5分）如图所示，虚线为某静电场中的等差等势线（相邻两虚线间的电势差相等），实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，、、、为粒子的运动轨迹与等势线的交点，已知粒子只受静电力作用。下列说法正确的是（　　） A．粒子在、两点的加速度大小一定相等 B．粒子在、两点的速度大小一定相等 C．粒子运动过程中速度一定先减小后增大 D．粒子在点时的电势能一定比在点时的电势能小 11．（本题5分）如图所示，绝缘的斜面体ABC静止于水平面上，，，两个可视为质点的带电物体P和Q分别在AB和AC面上静止不动，且PQ连线水平。AB面和AC面光滑，设斜面体和P、Q的质量分别为M、、，重力加速度为g，．下列判断正确的是（    ） A．P、Q的质量之比是 B．水平面对斜面底部没有静摩擦力 C．水平面对斜面的支持力等于 D．P、Q一定带异种电荷，且Q的电荷量一定等于P的电荷量 12．（本题5分）空间有一电场，各点电势随位置的变化情况如图所示，下列说法正确的是（　　） A．若在点放一带电量为的电荷，其电势能为。 B．从到电场强度先减小后增大 C．与点的电场强度相同 D．将负电荷从移到电荷的电势能增大 三、实验题 13．（本题6分）小俞同学利用如图所示装置来探究影响电荷间静电力的因素。A是一个固定在绝缘支架上的带正电的物体，系在绝缘丝线上带正电的小球在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以利用丝线偏离竖直方向的角度和小球重力计算。小俞同学进行了以下操作： 步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的等位置，调整丝线长度使带电小球和A物体处于同一水平线上，比较带电小球在不同位置所受带静电力的大小。 步骤二：使小球处于同一位置，改变小球所带的电荷量，调整悬挂点位置和丝线长度使带电小球和A物体处于同一水平线上，比较小球所受静电力的大小。 (1)该实验采用的主要物理方法是_________。 A．控制变量法 B．等效替代法 C．微小量放大法 (2)实验中发现随着小球电荷量逐渐增大，丝线偏离竖直方向的角度也增大，表明电荷之间的静电力随着电荷量的增大而________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (3)小俞同学说，本实验需要在干燥的实验环境中，短时间内进行，你觉得原因是：_______。 14．（本题9分）实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器充、放电的规律”，单刀双掷开关S，阻值为R的定值电阻，电流传感器，平行板电容器C。 (1)观察电容器的充电现象，应将开关S接_______（选填“1”或“2”）， (2)实验中发现放电过程放电太快，可以_______（选填“增大”或“减小”）电阻R的阻值来解决该问题；则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (3)利用电流传感器记录电容器放电过程，得到I-t图像如图乙所示，利用数据处理软件得到I-t图线与坐标轴围成的面积为S，放电开始瞬间电流传感器记录的数据为Im，根据该实验数据曲线，可以粗测实验中电容器的电容C=_______。（用题中已知物理量Im、R和S表示）。 四、解答题 15．（本题8分）如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，。现在A、B两点放置两个点电荷，A点放置的点电荷电荷量绝对值为q。AC两点间距离为L，静电力常量为k，测得C点场强方向与AB平行且水平向左。求：    (1)A、B两点放置的两个点电荷电性； (2)B点放置的点电荷的电荷量。 16．（本题11分）如图所示，带有等量异种电荷、相距10cm的平行板A和B之间有匀强电场，电场强度，方向向下。电场中D点距A板2cm，C点距B板3cm。已知电子带电荷量为，求： (1)D、C两点的电势差； (2)把一个电子从D点移动到C点，静电力做的功； (3)如果将一个电子从D点先移到P点，再移到C点，电势能变化了多少？ (4)如果把A板接地，电子在C点的电势能为多少？ 17．（本题14分）在工业粒子分选设备中，水平放置的平行板电容器作为核心分选部件，其结构如图所示，上极板A固定，下极板B可上下移动，右侧设置垂直于极板的粒子收集板S，收集板上标有刻度可用于确定粒子落点位置。已知极板长度，初始时极板间距，收集板与极板右端的水平距离，收集板中心在极板初始中线上。A、B两极板间电压恒为，A板带正电。现有一批质量、电荷量的带正电粒子，以的初速度沿初始极板中线水平射入，忽略粒子重力与粒子间的相互作用。 (1)求粒子射出极板时的竖直分速度大小； (2)在实际分选作业中，需将粒子打在收集板中心下方处，工人通过移动下极板B改变极板间距，粒子仍沿初始极板中线水平射入，使粒子恰好落在目标位置，求此时极板间距。 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 $