2022-2023學(xué)年人教版（2019）必修三第九章 靜電場(chǎng)及其應(yīng)用 單元測(cè)試卷（含答案）

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第九章 靜電場(chǎng)及其應(yīng)用 單元測(cè)試卷 學(xué)校：___________姓名：___________班級(jí)：___________考號(hào)：___________ 一、單選題 1、在超高壓帶電作業(yè)中，電工所穿的高壓工作服是用銅絲編織的，則下列說(shuō)法正確的是( ) A.銅絲編織的衣服不易拉破 B.銅絲電阻小，對(duì)人體起到保護(hù)作用 C.電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零 D.電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電勢(shì)為零 2、如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在頂部，另一端系在兩根長(zhǎng)度相同的絕緣輕繩上，輕繩的下端各系質(zhì)量相同的帶正電小球，且兩個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是( ) A.兩小球帶的電荷量一定相等 B.若僅將兩小球質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則彈簧的長(zhǎng)度一定變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 C.若將兩輕繩長(zhǎng)度和小球的電荷量都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則輕繩與豎直方向的夾角不變 D.若將小球的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則彈簧的伸長(zhǎng)量變大 3、將一段固定在絕緣豎直桿上，質(zhì)量分布均勻、正電荷分布均勻的線，置于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。線穩(wěn)定后的樣子為( ) A. B. C. D. 4、如圖所示，將帶正電的導(dǎo)體球P靠近不帶電的絕緣導(dǎo)體后，若沿虛線將導(dǎo)體分成M、N兩部分，則M、N兩部分( ) A.均帶正電 B.均帶負(fù)電 C.帶等量異種電荷 D.均不帶電 5、如圖甲所示，三個(gè)電量相等的點(diǎn)電荷位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，其中處電荷帶負(fù)電，其余兩電荷帶正電且關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng).一試探電荷沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，所受電場(chǎng)力隨位置的變化圖像如圖乙所示（以x軸正向?yàn)殡妶?chǎng)力的正方向）.設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零.則( ) A.試探電荷帶負(fù)電 B.乙圖中的與甲圖中的相等 C.在x軸正半軸上，處電勢(shì)最高 D.試探電荷在處電勢(shì)能最大 6、某點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線如圖，兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為，則這兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)( ) A.方向相同， B.方向不同， C.方向相同， D.方向不同， 7、真空中電荷量分別為和的兩個(gè)點(diǎn)電荷a和b，相距為r時(shí)，相互作用力為F。若b的電荷量變?yōu)?，與a的距離變?yōu)?，則間的相互作用力為( ) A. B.F C. D. 8、如圖所示，是某勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫(huà)出）中的四個(gè)點(diǎn)，O為的中點(diǎn)，，，，電場(chǎng)強(qiáng)度方向與三角形所在平面平行。已知A點(diǎn)電勢(shì)，B點(diǎn)電勢(shì)，C點(diǎn)電勢(shì)為0。則勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為( ) A. B. C. D. 9、取一對(duì)用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在它們下部的金屬箔是閉合的?，F(xiàn)在把帶正電荷的球C移近導(dǎo)體A，可以看到A、B上的金屬箔都張開(kāi)了。下列說(shuō)法正確的是( ) A.A端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)比B端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)小 B.A端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)比B端內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)大 C.若用手摸一下A端，移走C，AB帶正電 D.若用手摸一下A端，移走C，AB帶負(fù)電 10、如圖所示，由PO和QO兩塊光滑絕緣的平板組成的“V”形組合體固定在地面上，兩平板互相垂直，平板PO與地面的夾角，在兩個(gè)平板上各放置一個(gè)帶同種電荷的小球A和B，A、B所帶電荷量分別為q和2q，A、B恰在同一條水平線上靜止。小球A和B可看成點(diǎn)電荷，A的質(zhì)量為m，靜電力常量為k，，，則( ) A.B對(duì)A的庫(kù)侖斥力是A對(duì)B的庫(kù)侖斥力的2倍 B.A、B兩球所受平板的支持力大小均為 C.B球的質(zhì)量為 D.A、B兩球間的距離為 二、填空題 11、在探究?jī)呻姾砷g相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中,一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和電荷量有關(guān),他選用帶正電的小球A和B,A球放在可移動(dòng)的絕緣座上,B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點(diǎn),如圖所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),先保持兩球電荷量不變,使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近,觀察到兩球距離越小,B球懸線的偏角越大,再保持兩球距離不變,改變小球所帶的電荷量,觀察到電荷量越大,B球懸線的偏角越大。實(shí)驗(yàn)表明:兩電荷之間的相互作用力,隨其距離的________而增大,隨其所帶電荷量的________而增大。此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是________(選填“累積法”“等效替代法”“控制變量法”或“演繹法”)。 12、在探究?jī)呻姾砷g相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和電荷量有關(guān)。他選用帶正電的小球A和B，A球放在可移動(dòng)的絕緣座上，B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點(diǎn)，如圖所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先保持兩球電荷量不變，使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大。 實(shí)驗(yàn)表明：兩電荷之間的相互作用力大小與___________有關(guān)，隨其距離的___________而增大，隨其所帶電荷量的___________而增大（均選填“增大”或“減小”）。此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是___________（選填“等效替代法”“控制變量法”或“演繹法”）。 13、如圖甲是某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。是這條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)，如果將一負(fù)電荷從A點(diǎn)自由釋放，負(fù)電荷沿電場(chǎng)線從A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的圖像如乙圖所示，比較兩點(diǎn)的電勢(shì)的高低和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小可知______點(diǎn)電勢(shì)高，______點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大。 14、如圖所示，兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B，用一對(duì)絕緣柱支持使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體C置于A附近，貼在下部的金屬箔___________（填“張開(kāi)”或者“閉合”）。先把A和B分開(kāi)，然后移去C，貼在下部的金屬箔___________（填“張開(kāi)”或者“閉合”）。 三、計(jì)算題 15、在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，柱的橫截面是以O(shè)為圓心、半徑為R的圓，為圓的直徑，如圖所示，質(zhì)量為m，電荷量為的帶電粒子在紙面內(nèi)自A點(diǎn)先后以不同的速度進(jìn)入電場(chǎng)，速度方向與電場(chǎng)的方向垂直。已知?jiǎng)傔M(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度為零的粒子，自圓周上的C點(diǎn)以速率穿出電場(chǎng)，與的夾角，運(yùn)動(dòng)中粒子僅受電場(chǎng)力作用。 （1）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大??； （2）為使粒子穿出電場(chǎng)時(shí)的位移最大，該粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度應(yīng)為多大； （3）從A點(diǎn)射入的粒子速率取某一值時(shí)，粒子穿過(guò)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的增量最大，求動(dòng)能增量的最大值。 16、如圖所示，一個(gè)掛在絕緣細(xì)線下端的帶正電的小球B靜止在圖示位置，其左側(cè)固定著另一個(gè)帶正電的小球A，已知B球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角，A和B在同一條水平線上，整個(gè)裝置處于真空中（可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g，靜電力常量為k，，）。 （1）求此時(shí)小球B受到的電場(chǎng)力大小和方向； （2）若小球A所帶電荷量為Q，求間的距離。 四、實(shí)驗(yàn)題 17、某物理興趣小組利用圖示裝置來(lái)探究影響電荷間的靜電力的因素，O是一個(gè)帶正電的物體，系在絕緣絲線上的帶正電的小球會(huì)在靜電力的作用下發(fā)生偏離，靜電力的大小可以通過(guò)絲線偏離豎直方向的角度顯示出來(lái)，他們分別進(jìn)行了以下操作。 步驟一：把系在絲線上帶電小球先后掛在橫桿上的等位置，比較小球在不同位置所受帶電物體的靜電力的大小。 步驟二：使小球處于同一位置，增大或減小小球所帶的電荷量，比較小球所受的靜電力的大小。 （1）實(shí)驗(yàn)表明，電荷之間的靜電力隨著電荷量的增大而___________，隨著距離的增大而______。（填“增大”、“減小”或“不變”） （2）若物體O的電荷量用Q表示，小球的電荷量用q表示、質(zhì)量用m表示，物體與小球間的距離用d表示，靜電力常量為k，重力加速度為g，可認(rèn)為物體O與小球在同一水平線上，則小球偏離豎直方向的角度的正切值為_(kāi)________________________________。 參考答案 1、答案：C 解析：屏蔽服的作用是在穿用后，使處于高壓電場(chǎng)中的人體外表面各部位形成一個(gè)等電位屏蔽面，從而防護(hù)人體免受高壓電場(chǎng)及電磁波的危害.等電位說(shuō)明電勢(shì)相等而不是等于0，等電勢(shì)時(shí)電勢(shì)差為0，電場(chǎng)強(qiáng)度為0.所以C正確，ABD錯(cuò)誤；故選C。 2、答案：C 解析：A.根據(jù)題給條件無(wú)法判斷兩小球的電荷量是否相等，故A錯(cuò)誤； B.對(duì)兩小球整體分析可知，彈簧的彈力大小等于兩小球重力之和，若僅將兩小球質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則彈簧伸長(zhǎng)量一定變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，此時(shí)彈簧長(zhǎng)度與小球質(zhì)量變化之前的彈簧長(zhǎng)度之比為 故B錯(cuò)誤； C.設(shè)兩小球質(zhì)量均為m，所帶電荷量分別為和，輕繩長(zhǎng)度為l，與豎直方向的夾角為θ，則兩小球之間的庫(kù)侖力大小為 對(duì)其中一個(gè)小球根據(jù)平衡條件可得 解得 若將兩輕繩長(zhǎng)度和小球的電荷量都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則上式等號(hào)右邊值不變，所以等號(hào)左邊值不變，而θ一定為銳角，根據(jù)三角函數(shù)知識(shí)可知θ一定不變，故C正確； D.若將小球的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，小球之間的庫(kù)侖力增大，而兩小球重力之和不變，所以彈簧的伸長(zhǎng)量不變，故D錯(cuò)誤。 故選C。 3、答案：A 解析： 4、答案：C 解析： 5、答案：D 解析：A.在時(shí)，三個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)試探電荷的電場(chǎng)力向左，則該試探電荷帶正電，故A錯(cuò)誤； B.在時(shí)，試探電荷所受電場(chǎng)力向左，在時(shí)，試探電荷所受電場(chǎng)力為0，則乙圖中的與甲圖中的不相等，故B錯(cuò)誤； CD.試探電荷沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，在時(shí)，試探電荷所受電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，在時(shí)，試探電荷所受電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，則試探電荷在處電勢(shì)能最大，由電勢(shì)定義可知，對(duì)于正電荷，電勢(shì)能越大，所在位置的電勢(shì)越大，則在處電勢(shì)最大。故C錯(cuò)誤，D正確。 故選D。 6、答案：D 解析：電場(chǎng)線的方向表示場(chǎng)強(qiáng)的方向，電場(chǎng)線越密集表示場(chǎng)強(qiáng)越大，由此可知兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向不同，且 故選D。 7、答案：A 解析：根據(jù)庫(kù)侖定律有 當(dāng)b的電荷量變?yōu)?，與a的距離變?yōu)闀r(shí)，有 故選A。 8、答案：A 解析：由題意可知 ，， 根據(jù)勾股定理可得 根據(jù)余弦定理可知 已知 ，， 且O為的中點(diǎn)，則為等勢(shì)線，過(guò)A點(diǎn)做的垂線，交與,則為勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，根據(jù)幾何關(guān)系可得 則根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 可得，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 故BCD錯(cuò)誤A正確。 故選A。 9、答案：D 解析：AB、帶正電荷的球C移近導(dǎo)體A，在A的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，在B的右端出現(xiàn)正電荷，電荷只分布在外表面，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，故AB錯(cuò)誤； CD、當(dāng)手碰在金屬導(dǎo)體，不論是A端還是B端時(shí)，因人體和金屬導(dǎo)體都是導(dǎo)體，會(huì)使人體和大地的電子流入金屬導(dǎo)體；移去手指再移去C后，AB因有了多余的電子而帶負(fù)電。故C錯(cuò)誤，D正確。 故選：D。 10、答案：C 解析：A.A對(duì)B的庫(kù)侖力與B對(duì)A的庫(kù)侖力是作用力與反作用力，故大小一定相等，A錯(cuò)誤； BC.對(duì)兩個(gè)球受力分析，如圖所示 對(duì)A，根據(jù)平衡條件，有 對(duì)B根據(jù)平衡條件，有 聯(lián)立解得 B錯(cuò)誤，C正確； D.由于庫(kù)侖力 根據(jù)庫(kù)侖定律，有 解得 D錯(cuò)誤。 故選C。 11、答案：減?。辉龃?；控制變量法 解析：根據(jù)受力分析可知小球B受到的電場(chǎng)力，根據(jù)此公式分析可知B球懸線的偏角越大，則越大，根據(jù)公式可知其所受電場(chǎng)力越大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩小球距離越小，B球懸線的偏角越大”，結(jié)合上述公式，可推得兩電荷之間的相互作用力隨其距離的減小而增大；在小球距離不變的情況下改變小球所帶的電荷量，此時(shí)電荷量越大，B球懸線的偏角越大，則結(jié)合公式可推得兩電荷之間的相互作用力隨其所帶電荷量的增大而增大；本實(shí)驗(yàn)每次都保持除探究因素外的其它影響條件相同，據(jù)此分析可知這采用的方法是控制變量法。 12、答案：距離和電荷量；減??；增大；控制變量法 解析：設(shè)小球B的質(zhì)量為m，懸線與豎直方向的夾角為θ，對(duì)小球B進(jìn)行受力分析，可以得到小球B受到的庫(kù)侖力為 即B球懸線的偏角越大，庫(kù)侖力也越大，所以使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，觀察到兩球距離越小，B球懸線的偏角越大，說(shuō)明兩電荷之間的相互作用力與距離有關(guān)，且隨其距離的減小而增大；保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，觀察到電荷量越大，B球懸線的偏角越大，說(shuō)明兩電荷之間的相互作用力與電荷量有關(guān)，且隨其所帶電荷量的增大而增大。 先保持兩球電荷量不變，使A球從遠(yuǎn)處逐漸向B球靠近，這是只改變兩球之間的距離；再保持兩球距離不變，改變小球所帶的電荷量，這是只改變電量，所以采用的方法是控制變量法。 13、答案：B；A 解析：從A點(diǎn)到B點(diǎn)，負(fù)電荷加速運(yùn)動(dòng)，所以電場(chǎng)力從A指向B，電場(chǎng)線的方向從B指向A，沿電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低，所以B點(diǎn)電勢(shì)高。 根據(jù)乙圖，圖像中斜率表示加速度，負(fù)電荷從A到B過(guò)程中，加速度越來(lái)越小，說(shuō)明所受合力也就是電場(chǎng)力越來(lái)越小，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小，所以A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大。 14、答案：張開(kāi)；張開(kāi) 解析：將一帶正電荷的物體C置于A附近，由于靜電感應(yīng)，此時(shí)A帶負(fù)電，B帶正電，則貼在下部的金屬箔張開(kāi)。 先把A和B分開(kāi)，然后移去C，此時(shí)A帶負(fù)電，B帶正電，貼在下部的金屬箔都張開(kāi)。 15、答案：（1）（2）（3） 解析：（1）初速度為零的粒子從A開(kāi)始沿著電場(chǎng)力方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則場(chǎng)強(qiáng)E沿方向， 從A到C由動(dòng)能定理得 解得 （2）從B點(diǎn)穿出的粒子位移最大，如圖所示 設(shè)粒子在A點(diǎn)的速度為，則沿y軸正方向，A到B，沿x、y正方向，有 而 聯(lián)立解得 （3）垂直于x軸作圓的切線與圓相切于D點(diǎn)，從D點(diǎn)穿出的粒子沿電場(chǎng)力方向的位移x最大，電場(chǎng)力做功最多，動(dòng)能的增量最大，如圖所示 由幾何關(guān)系得 由動(dòng)能定理得 聯(lián)立解得 16、答案：（1），A指向B （2） 解析：（1）對(duì)小球B受力分析，得 解得 方向?yàn)橛葾指向B。 （2）由庫(kù)侖定律有 解得 17、答案：（1）增大；減小 （2） 解析：（1）在研究電荷之間作用力大小的決定因素時(shí)，采用控制變量的方法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中根據(jù)小球的擺角可以看出小球所受作用力隨著電荷量的增大而增大。 在研究電荷之間作用力大小的決定因素時(shí)，采用控制變量的方法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)中根據(jù)小球的擺角可以看出小球所受作用力隨著距離的增大而減小。 （2）小球受力如圖所示 由圖可知 解得