高中物理 第1章 静电场章末检测试卷 新人教版选修3-1

第1章 静电场章末检测试卷(一) (时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分.1～9题为单选题，10～14题为多选题，全部选对得4分，有选对但不全的得2分，有选错的得0分)1.(2018·山东济宁市高一下期末)关于电场强度的定义式E ＝Fq，下面说法中正确的是( ) A.q 越大则E 越小 B.q 为试探电荷的电荷量 C.q 为场源电荷的电荷量D.E 的方向与试探电荷的受力方向相同 答案 B2.(2018·山东日照市高一下期末)近代物理学的理论和实验证实并发展了法拉第关于场的观点，电场已经被证明是客观存在的.下列关于电场的说法，正确的是( ) A.电场线与等势面处处相互垂直 B.同一等势面上各点电场强度相同 C.电场强度越小的地方，电势越低D.电场中电势降落的方向就是电场强度的方向 答案 A3.两个完全相同的金属球A 和B 带电荷量之比为1∶7，相距为r .两者接触一下放回原来的位置，若两电荷原来带异种电荷，则后来两小球之间的库仑力大小与原来之比是( ) A.3∶7 B.4∶7 C.9∶7 D.16∶7答案 C解析 接触前，两小球之间的库仑力为F ＝k q ·7q r 2＝7k q 2r2，接触后两者所带电荷量均为q ′＝7q －q 2＝3q ，两小球之间的库仑力为F ′＝k 3q ·3q r 2＝9k q2r 2，故F ′∶F ＝9∶7，C 正确.4.(2018·山东德州市高一下期末)如图1所示，M 、N 为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的P 点释放一个带负电粒子，仅在电场力作用下由静止开始运动，下列说法中正确的是( )图1A.粒子将一直沿中垂线PO 做单方向直线运动B.从P 到O 的过程中，加速度可能先变大再变小，速度越来越大C.整个运动过程中，粒子在O 点时，加速度最大D.整个运动过程中，粒子的电势能一直增加 答案 B5.(2018·山东东营市高一下期末)如图2所示，一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、b 、d 三个点，a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ，在a 点处有一电荷量为q (q >0)的固定点电荷.已知b 点处的场强为0，则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )图2A.k 2q R2B.k 10q 9R 2C.k 8q 9R 2D.k 9Q ＋q 9R2答案 B6.如图3所示是由电源E 、灵敏电流计G 、滑动变阻器R 和平行板电容器C 组成的电路，开关S 闭合.在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a 到b 电流的是( )图3A.在平行板电容器中插入电介质B.减小平行板电容器两极板间的距离C.减小平行板电容器两极板的正对面积D.增大平行板电容器两极板的正对面积 答案 C解析 电容器保持和电源连接，电压U 一定，在平行板电容器中插入电介质，由C ＝εr S4πkd知电容增大，由C ＝QU知带电荷量增加，电容器充电，电路中有b 到a 方向的电流通过灵敏电流计，故A 错误.减小平行板电容器两极板间的距离，由C ＝εr S 4πkd 知电容增大，由C ＝QU 知带电荷量增加，电容器充电，电路中有b 到a 方向的电流通过灵敏电流计，故B 错误.减小平行板电容器两极板的正对面积，由C ＝εr S 4πkd 知电容减小，由C ＝QU 知带电荷量减小，电容器放电，电路中有a 到b 方向的电流通过灵敏电流计，故C 正确.同理D 错误.7.如图4所示，一圆心为O 、半径为R 的圆中有两条互相垂直的直径AC 和BD ，电荷量均为Q 的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC 对称，＋Q 与O 点的连线和OC 间夹角为60°.两个点电荷的连线与AC 的交点为P ，取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是( )图4A.P 点的场强为0，电势也为0B.A 点电势低于C 点电势C.点电荷＋q 从A 到C 的过程中电势能先减小后增大D.点电荷－q 在B 点具有的电势能小于在D 点具有的电势能 答案 D解析 ＋Q 在P 点产生的场强方向向右，－Q 在P 点产生的场强方向也向右，根据叠加原理可知P 点的场强不为0，故A 错误.AC 连线是等量异种点电荷电场中一条等势线，故A 、C 两点的电势相等，点电荷＋q 从A 到C 的过程中电势能不变，故B 、C 错误.根据顺着电场线方向电势降低，结合电场线的分布情况可知，B 点的电势高于D 点电势，由电势能公式E p ＝q φ分析可知：点电荷－q 在B 点具有的电势能小于在D 点具有的电势能，故D 正确. 8.如图5所示为研究影响平行板电容器电容决定因素的实验装置，使电容器两极板上带有等量异种电荷，并在电容器间用绝缘丝线悬挂一带电铝球，下列说法正确的是( )图5A.只将电容器b 板向左平移，静电计指针的张角与丝线偏角均变小B.只将电容器b 板向上平移，静电计指针的张角与丝线偏角均变大C.只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角与丝线偏角均变大D.只增加极板带电荷量，静电计指针的张角与丝线偏角均变大，表明电容增大答案 B9.在匀强电场中建立一直角坐标系，如图6所示.从坐标原点沿＋y 轴前进0.2m 到A 点，电势降低了102V ，从坐标原点沿＋x 轴前进0.2m 到B 点，电势升高了102V ，则匀强电场的场强大小和方向为( )图6A.50V/m ，方向B →AB.50V/m ，方向A →BC.100V/m ，方向B →AD.100V/m ，方向垂直AB 斜向下 答案 C解析 连接AB ，由题意可知，AB 中点C 点电势应与坐标原点O 相等，连线OC 即为等势线，与等势线OC 垂直的方向为电场的方向，沿电场线方向电势降低，故电场方向由B →A ，其大小E ＝U d ＝102＋1022×0.2V/m ＝100 V/m ，选项C 正确.10.如图7所示，在x 轴上关于原点O 对称的两点固定放置等量异种点电荷＋Q 和－Q ，x 轴上的P 点位于－Q 的右侧.下列判断正确的是( )图7A.在x 轴上还有一点与P 点电场强度相同B.在x 轴上还有两点与P 点电场强度相同C.若将一试探电荷＋q 从P 点移至O 点，电势能增大D.若将一试探电荷＋q 从P 点移至O 点，电势能减小 答案 AC11.如图8所示，一个电场的电场线分布关于y 轴对称，等腰直角三角形OPQ 处于电场中，A 为OQ 中点，则下列说法中正确的是( )图8A.Q 点的电势比A 点的电势低B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C.OA两点间的电势差大于AQ两点间的电势差D.在O点静止释放一个带正电粒子(不计重力)，该粒子将沿y轴正方向做匀变速直线运动答案AC解析因为沿着电场线的方向电势降低，所以Q点的电势低于A点的电势，选项A正确；将负电荷由O点移到P点，电场力做负功，选项B错误；由于OA之间的电场强度大于AQ之间的电场强度，而OA＝AQ，故OA两点间的电势差大于AQ两点间的电势差，选项C正确；沿y 轴正方向，电场线越来越疏，电场强度越来越小，故在O点静止释放的带正电粒子将沿y 轴正方向做加速度越来越小的加速运动，选项D错误.12.如图9所示，电荷量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两极板间的加速电场后飞出，不计重力及空气阻力的作用，则( )图9A.它们通过加速电场所需的时间相等B.它们通过加速电场过程中动能的增量相等C.它们通过加速电场过程中速度的增量相等D.它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等答案BD解析由于电荷量和质量相等，因此产生的加速度相等，初速度越大的带电粒子经过电场所需的时间越短，A错误；加速时间越短，则速度的变化量越小，C错误；由于电场力做功与初速度及时间无关，因此电场力对各带电粒子做功相等，则它们通过加速电场的过程中电势能的减少量相等，动能的增加量也相等，B、D正确.13.如图10所示，匀强电场中有一平行四边形abcd，且平行四边形所在平面与场强方向平行.其中φa＝10V，φc＝6V，φd＝8V，则下列说法正确的是( )图10A.b点电势φb＝4VB.b点电势φb＝8VC.场强平行于ad方向D.场强垂直于bd 向下 答案 BD14.如图11甲所示，两平行金属板在真空中竖直放置，左极板接地，中间有小孔.右极板电势随时间变化的规律如图乙所示.电子原来静止在左极板小孔处.不计重力作用，下列说法中正确的是( )图11A.从t ＝0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B.从t ＝0时刻释放电子，电子可能在两板间做往复运动C.从t ＝T4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D.从t ＝3T8时刻释放电子，电子必将打到左极板上答案 AC解析 从t ＝0时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T2，接着匀减速T2，速度减小到零后，又开始向右匀加速T 2，接着匀减速T2……直到打在右极板上，电子不可能向左运动；如果两板间距离不够大，电子也始终向右运动，直到打到右极板上.从t ＝T4时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T 4，接着匀减速T4，速度减小到零后，改为向左再匀加速T 4，接着匀减速T4，即在两板间做往复运动；如果两板间距离不够大，则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上.从t ＝3T8时刻释放电子，如果两板间距离不够大，电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上；如果第一次向右运动没有打在右极板上，那就一定会在向左运动过程中打在左极板上.选A 、C. 二、计算题(本题共4小题，共44分)15.(8分)(2018·山东聊城市高一下期末)如图12所示，两平行金属板A 、B 间有一匀强电场，C 、D 为电场中的两点，且CD ＝4cm ，其连线的延长线与金属板A 成30°角.已知电子从C 点移到D 点的过程中电场力做功为－4.8×10－17J ，元电荷e ＝1.6×10－19C.求：图12(1)C 、D 两点间的电势差U CD 、匀强电场的场强大小E ；(2)若选取A 板的电势φA ＝0，C 点距A 板1cm ，电子在D 点的电势能为多少？ 答案 (1)300V 1.5×104V/m (2)7.2×10－17J解析 (1)电子从C 点移到D 点U CD ＝W CD q ＝－4.8×10－17－1.6×10－19V ＝300VE ＝U CD d CD sin30°＝3004×10－2×0.5V/m ＝1.5×104V/m (2)U AD ＝Ed ＝1.5×104×3×10－2V ＝450V 由U AD ＝φA －φD 和φA ＝0得φD ＝－450V电子在D 点的电势能为E p ＝q φD ＝－1.6×10－19×(－450) J ＝7.2×10－17J.16.(10分)如图13所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两极板间，距下极板0.8cm ，两极板间的电势差为300V.如果两极板间电势差减小到60V ，则带电小球运动到极板上需多长时间？(g 取10m/s 2，结果保留两位有效数字)图13答案 4.5×10－2s解析 取带电小球为研究对象，设它带的电荷量为q ，则带电小球受重力mg 和电场力qE 的作用.当U 1＝300V 时，小球受力平衡：mg ＝q U 1d①当U 2＝60V 时，带电小球向下极板做匀加速直线运动： 由F ＝ma 知：mg －q U 2d＝ma② 又h ＝12at2③由①②③得：t ＝2U 1h(U 1－U 2)g＝2×300×0.8×10－2(300－60)×10s≈4.5×10－2s.17.(12分)如图14所示，人体的细胞膜内外存在电势差(膜电位差)约U ＝35mV(1mV ＝10－3V)，细胞膜厚度约d ＝7.0×10－9m.细胞膜有选择的让钾或钠离子通过，以保持细胞内、外的电势差和渗透压.当一个一价的钠离子(电荷量q ＝1.6×10－19C ，质量约为m ＝4.0×10－26kg)，从图中的A 由静止开始运动到B (A 、B 为膜内、外上的两点)，细胞膜内的电场看做匀强电场，且电势关系为φA >φB ，求：图14(1)它受到的电场力多大？ (2)它到达B 时的速度大小；(3)一价钠离子的电势能是增加还是减少？改变量大小是多少？ 答案 (1)8.0×10－13N (2)2007m/s(3)电势能减少 5.6×10－21J解析 (1)膜内电场的电场强度为E ＝Ud钠离子所受电场力为F ＝qE ＝q U d ＝1.6×10－19×35×10－37.0×10－9N ＝8.0×10－13N (2)钠离子从A 到B 的过程，由动能定理得qU ＝12mv 2所以v ＝2qU m＝2×1.6×10－19×35×10－34.0×10－26m/s ＝2007m/s(3)由于电场力对钠离子做正功，故其电势能减少. ΔE p ＝qU ＝1.6×10－19×35×10－3J ＝5.6×10－21J.18.(14分)如图15所示，带电荷量为Q 的正电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底部的C 点，斜面上有A 、B 两点，且A 、B 和C 在同一直线上，A 和C 相距为L ，B 为AC 的中点.现将一带电小球从A 点由静止释放，当带电小球运动到B 点时速度正好又为零，已知带电小球在A 点处的加速度大小为g4，静电力常量为k ，求：图15(1)小球运动到B 点时的加速度；(2)B 和A 两点间的电势差(用k 、Q 和L 表示). 答案 (1)g 2，方向沿斜面向上 (2)kQL解析 (1)由题意知，带电小球带正电，设带电小球的电荷量为q . 带电小球在A 点时由牛顿第二定律得：mg sin30°－k QqL2＝ma A①带电小球在B 点时由牛顿第二定律得：kQq(L 2)2－mg sin30°＝ma B②取立①②式解得：a B ＝g2，方向沿斜面向上.③(2)由A 点到B 点对小球运用动能定理得mg sin30°·L2－qU BA ＝0④联立①④式解得U BA ＝kQ L.。