人教版高中物理必修第3册课后习题 第九章 静电场及其应用 第九章测评

第九章测评
(时间:75分钟满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。

在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求)
1.N95口罩中起阻隔作用的关键层是熔喷布,熔喷布的纤维里加入了驻极体材料,它能依靠静电感应吸附比熔喷布网状纤维孔洞小很多的0.1 μm 量级或更小的微粒,从而有了更好的过滤效果。

制备驻极体的一种方法是对某些电介质材料进行加热熔化,然后在强电场中进行极化冷却。

电介质中每个分子都呈电中性,但分子内正、负电荷分布并不完全重合,每个分子都可以看成是等量异号的电荷对。

如图所示,某种电介质未加电场时,分子取向随机排布,熔化时施加水平向左的匀强电场,正、负电荷受电场力的作用,分子取向会发生变化。

冷却后撤掉电场,形成驻极体,分子取向能够较长时间维持。

根据以上信息可知,下列说法正确的是( )
A.驻极体能够吸引带电的微粒,但不能吸引电中性的微粒
B.驻极体吸附小微粒利用了静电感应,所以驻极体所带的总电荷量一定不为零
C.不带电的微粒也能被驻极体吸引,但并不会中和驻极体表面的电荷
D.加有驻极体的口罩会因存放时间过长向外放电而使其中的电场衰减
,但能够吸引带电的微粒,也能吸引电中性的微粒,故A、B错误,C正确;加有驻极体的口罩会因存放时间过长其中的电场衰减而过期,这是由于外界震动等作用使驻极体内部的分子取向变得不再一致,而不是驻极体向外放电使电荷减少的结果,故D错误。

,下列说法正确的是( )
2.关于库仑定律公式F=k q1q2
r2
A.该公式对任何情况都适用
B.当真空中的两个电荷间的距离r→0时,它们之间的静电力F→∞
C.当真空中的两个电荷之间的距离r→∞时,库仑定律的公式就不适用了
D.当真空中的两个电荷之间的距离r→0时,电荷不能看成点电荷,库仑定律的公式就不适用了
,当真空中两电荷间的距离r→0时,两电荷不能看成点电荷,公式不适用,故选项D对。

3.如图所示,四个质量均为m、带电荷量均为+q的微粒a、b、c、d距离地
面的高度相同,以相同的水平速度被抛出,除了a微粒没有经过电场外,其他三个微粒均经过电场强度大小为E的匀强电场(mg>qE),这四个微粒从被抛出到落地所用的时间分别是t a、t b、t c、t d,不计空气阻力,则( )
A.t b<t a<t c<t d
B.t b=t c<t a=t d
C.t a=t d<t b<t c
D.t b<t a=t d<t c
,竖直方向上的加速度大
小关系为a b>a a=a d>a c,又由h=1
2
at2得t b<t a=t d<t c,选项D正确。

4.A、B、C三点在同一直线上,AB∶BC=1∶2,B点位于A、C之间,在B处固定一电荷量为Q的点电荷。

当在A处放一电荷量为+q的点电荷时,它所受到的静电力为F;移去A处电荷,在C处放一电荷量为-2q的点电荷,其所受静电力为( )
A.-F
2B.F
2
C.-F
D.F
A处电场强度为E,则F=qE;由点电荷的电场强度公式E=kQ
r2
可知,C
处的电场强度为-E
4
,在C处放电荷量为-2q的点电荷,其所受静电力为
F'=-2q·-E
4=F
2
,故选B。

5.
如图所示,abcde是半径为r的圆的内接正五边形,当在顶点a、b、c、d、e处各固定一带电荷量为+Q的点电荷时,O点的电场强度为零;若在e处改为固定一带电荷量为-3Q的点电荷,a、b、c、d各处点电荷不变,则圆心O 处的电场强度大小为(静电力常量为k)( )
A.4kQ
r2B.3kQ
r2
C.2kQ
r2
D.kQ
r2
,O点的电场强度大小为零,若取走e处的点电荷,则其余点电
荷在O处产生的合电场强度大小为k Q
r2
,方向为O→e;若在e处换上电荷量
为-3Q的点电荷,则该点电荷在O处产生的电场强度大小为k3Q
r2
,方向也为
O→e,因此叠加可得,圆心O处的电场强度大小为4kQ
r2
,故A正确。

6.
如图所示,一半径为R的绝缘环上,均匀地带有电荷量为Q的电荷,在垂直于圆环平面的对称轴上有一点P,它与环心O的距离OP=L。

静电力常量为k,关于P点的电场强度E,下列四个表达式中有一个是正确的,请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是( )
A.kQ
R2+L2B.kQL
R2+L2
C.
√(R2+L2)D.
√(R2+L2)
将圆环分为n个小段,当n相当大时,每一小段都可以看作点电荷,其所带
电荷量为q=Q
n
,由点电荷电场强度公式可求得每一点电荷在P处的电场强
度为E p=k Q
nr2=k Q
n(R2+L2)
,由对称性可知,各小段带电环在P处的电场强度E p
的垂直于轴向的分量E y相互抵消,而E p的轴向分量E x之和即为带电环在P
处的电场强度E,即E=nE x=n×kQ
n(L2+R2)×L
r
=kQL
r(L2+R2)
=
√(L2+R2)
,选项D对。

7.如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ。

一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行。

小球A 的质量为m 、电荷量为q 。

小球A 的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d 。

静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷。

小球A 静止在斜面上,则( )
A.小球A 与B 之间静电力的大小为kq 2md 2
B.当q
d =√
mgsinθk 时,细线上的拉力为0 C.当q d =√
mgtanθ
k 时,细线上的拉力为0
D.当q d =√mg
ktanθ时,斜面对小球A 的支持力为0
F=
kq 2d 2
,选项A 错;当细
线上的拉力为0时,小球A 受到静电力、斜面支持力、重力,由平衡条件得
kq 2d
2
=mgtanθ,解得q d
=√mgtanθ
k
,选项B 错,C 对;由受力分析可知,斜面对小
球的支持力不可能为0,选项D 错。

二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。

在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在该直线上有a、b两点,用E a、E b表示a、b两点的电场强度大小,则( )
A.a、b两点电场强度方向相同
B.电场线从a指向b,所以E a>E b
C.电场线是直线,所以E a=E b
D.不知a、b附近的电场线分布,E a、E b大小不能确定
,而该电场线是直线,故A对。

电场线的疏密表示电场的强弱,只有一条电场线时,E a 和E b的关系不能确定。

故正确选项为A、D。

9.图甲为某一点电荷Q产生的电场中的一条电场线,A、B为电场线上的两点,一电子以某一速度沿电场线由A运动到B的过程中,其速度—时间图像如图乙所示,则下列叙述正确的是( )
A.电场线方向由B指向A
B.电场强度大小E A>E B
C.Q可能为负电荷,也可能为正电荷
D.Q在A的左侧且为负电荷
,电荷做加速度减小的加速运动,所以静电力向右,电场线方向向左,A对;加速度减小,静电力减小,电场强度减小,B 对;根据点电荷电场特点,Q只能在A的左侧且为负电荷,D对。

10.
(广东信宜三中高二期中)如图所示,在水平放置的无限大光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷Q,另一表面绝缘、带正电的小球(可视为质点,且不影响原电场)自左侧以初速度v0在金属板上向右运动,在运动过程中( )
A.小球做先减速后加速的运动
B.小球做匀速直线运动
C.小球受到的静电力做功不为0
D.小球受到的静电力做功为0
Q形成的电场中,达到静电平衡后,在水平放置的金属板的上表面,电场方向垂直表面竖直向下,所以小球运动时只在竖直方向上受力的作用,在水平方向上不受力的作用,所以小球做匀速直线运动。

小球受到的静电力不做功。

三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(7分)观察静电感应现象的操作如下。

(1)带正电的C移近导体A,金属箔片,移走C之后金属箔
片。

(2)带正电的C移近导体A,先把A、B分开,再移走C,金属箔片,A 带电,B带电,再让A、B接触,金属箔片。

(3)带正电的C移近导体A,用手摸一下A或者B,移走C,再分开A、B,金属箔片,A、B带电。

(4)把C碰一下A或者B,移走C,分开A、B,A、B带电。

张开闭合(2)张开负正闭合(3)张开负(4)正
靠近A,A端感应出负电荷,B端感应出正电荷,电子从B端移到A 端,金属箔片张开,移走C之后金属箔片闭合。

(2)C靠近A,金属箔片张开,先分开A、B再移走C,金属箔片张开,A 带负电,B带正电,再让A、B接触,金属箔片闭合。

(3)C靠近A,用手摸一下A或者B,手上的电子移到A、B,移走C分开
A、B,A、B带负电。

(4)C碰一下A或者B,电子转移到C上,移走C再分开A、B,A、B带正电。

12.
(9分)在探究“两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中,一同学猜想可能与两电荷的距离和电荷量有关。

他选用带正电的小球A 和B,A球放在可移动的绝缘座上,B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点,如图所示。

实验时,先保持两球电荷量不变,使A球从远处逐渐向B球靠近,观察到两球距离越小,B球悬线的偏角越大;再保持两球的距离不变,改变小球所带的电荷量,观察到电荷量越大,B球悬线的偏角越大。

实验表明:两电荷之间的相互作用力,随其距离的而增大,随其所带电荷量的而增大。

此同学在探究中应用的科学方法是(选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”)。

增大控制变量法
,悬线偏角越大,说明受力越大,故两电荷之间的相互作用力,随其距离的减小而增大,随其所带电荷量的增大而增大。

此同学在探究中应用的科学方法是控制变量法。

13.(10分)如图所示,把一个倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在匀强电场中,电场方向水平向右,有一质量为m、带电荷量为+q的物体以初速度v0从A 端滑上斜面恰好沿斜面匀速运动,求匀强电场的电场强度的大小。

(重力加速度取g)
物体匀速运动,说明它受到的重力、静电力、支持力的合力为零,如图所示。

由平衡条件知F=mgtanθ
根据电场强度的定义知E=F
q =mg
q
tanθ
14.(12分)如图所示,竖直放置的两块足够大的带电平行板间形成一个方向水平向右的匀强电场区域,电场强度E=3×104 N/C。

在两板间用绝缘细线悬挂一个质量m=5×10-3 kg的带电小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角θ=60°(g取10 m/s2)。

试求:
(1)小球的电性和电荷量。

(2)悬线的拉力大小。

(3)若小球静止时离右板d=5√3×10-2m,剪断悬线后,小球经多少时间碰到右极板。

正电5√3
3
×10-6 C (2)0.1 N (3)0.1 s
小球受静电力向右,故带正电,受力分析如图所示。

由平衡条件有Eq=mgtan60°
解得q=5√3
3
×10-6C
(2)由平衡条件得F=mg
cos60°
解得F=0.1N
(3)剪断细线后,小球在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动。

有a x=Eq
m ,d=1
2
a x t2
联立以上两式解得t=0.1s
15.(16分)在电场强度为E的匀强电场中,取O点为圆心、r为半径作一圆周,在O点固定一电荷量为+Q的点电荷,a、b、c、d为相互垂直的两条直线和圆周的交点。

当把一试探电荷+q放在d点时恰好平衡(如图所示,不计重力),求:
(1)匀强电场电场强度E的大小、方向。

(2)试探电荷+q放在点c时,受力F c的大小。

(3)试探电荷+q放在点b时,受力F b的大小、方向。

(1)k Q
r2,方向竖直向下(2)√2kQq
r2
(3)2kQq
r2
,方向竖直向下
试探电荷+q放在d点时,受+Q的作用力方向竖直向上。

根据平衡条件可知qE=k Qq
r2
,匀强电场对+q的作用力方向向下,解得
E=k Q
r2
,方向竖直向下。

(2)试探电荷+q放在点c时,受+Q的作用力方向向左,大小为k Qq
r2
,受
匀强电场的作用力方向向下,大小为qE=k Qq
r2
所以+q放在点c时受力F c=√2kQq
r2。

(3)试探电荷+q放在点b时,受+Q的作用力方向向下,大小为k Qq
r2
,受
匀强电场的作用力方向向下,大小为qE=k Qq
r2
所以+q放在点b时受力F b=2kQq
r2
,方向竖直向下。