人教版2020-2021学年高二物理选修3-1第一章 静电场练习含答案

人教版2020—2021学年高中物理选修3—1第一章静电场练习含答案
人教选修3—1第一章静电场
1、现有丝绸、玻璃、塑料薄膜三种材料，通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引。

据此排出三种材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，这个顺序是() A．丝绸、玻璃、塑料薄膜B．塑料薄膜、玻璃、丝绸
C．塑料薄膜、丝绸、玻璃D．丝绸、塑料薄膜、玻璃
2、如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为－4Q和＋Q，今引入第三个点电荷C，使三个电荷都处于平衡状态，则C 的电荷量和放置的位置是()
A．－Q，在A左侧距A为L处
B．－2Q，在A左侧距A为L 2处
C．－4Q，在B右侧距B为L处
D．＋2Q，在A右侧距A为3L 2处
3、(双选)图(a)中AB是一个点电荷电场中的一条电场线，图(b)则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力的值之间的函数关系图线，则下列情况可能的是()
(a)(b)
A．场源是正电荷，位于A点
B．场源是正电荷，位于B点
C．场源是负电荷，位于A点
D．场源是负电荷，位于B点
4、带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图所示的曲线(电场的方向未画出)。

在图中，若上极板带正电，虚线MN
是穿过两板正中央的一条直线，则关于这个电场，以下说法正确的是()
A．a点的场强小于b点的场强
B．b点的电势低于c点的电势
C．平行金属板之间的电场，可以看作匀强电场
D．若将一正电荷从电场中的任一点由静止释放，它必将沿电场线运动到负极板
5、如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则()
A．W1>W2，φ1>φ2
B．W1<W2，φ1<φ2
C．W1＝W2，φ1<φ2
D．W1＝W2，φ1>φ2
6、如图所示在某匀强电场中有M、N、P三点，在以它们为顶点的三角形中，∠M＝30°、∠P＝90°，直角边NP的长度为4 cm。

电场方向与三角形所在平面平行。

已知M、N和P点的电势分别为3 V、15 V和12 V，则电场强度的大小为()
A．150 V/m B．75 V/m
C．225 3 V/m D．75 3 V/m
7、在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正点电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线分布情况，符合实际情况的是()
A B C D
*8、人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h高处，恰处于悬浮状态，现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h高处无初速度释放，则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)()
A．向星球中心方向下落B．被推向太空
C．仍在那里悬浮D．无法确定
*9、如图所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是()
A.先变大后变小，方向水平向左
B．先变大后变小，方向水平向右
C．先变小后变大，方向水平向左
D．先变小后变大，方向水平向右
*10、(双选)如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v-t图象如图乙所示。

关于A、B两点的电场强度E A、E B和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是()
甲乙
A．E A>E B B．E A<E B
C．φA>φB D．φA<φB
11、图为一只极距变化型电容式传感器的部分构件示意图。

当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况。

下列选项中能正确反映C与d之间变化规律的图象是()
A B C D
12、喷墨打印机的简化模型如图所示。

重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直于匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中()
A．向负极板偏转
B．电势能逐渐增大
C．运动轨迹是抛物线
D．运动轨迹与带电荷量无关
13、如图所示，带电小球A和B放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，质量为m1＝m2＝1 g，所带电荷量q1＝q2＝10－7 C，A带正电，B带负电。

沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B一起运动，且保持间距d＝0.1 m不变，求F。

(g取10 m/s2)
14、计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。

电容的计算公式是
C＝εS
d，其中ε＝9.0×10
－12 F·m－1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金
属片间的距离。

当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。

已知两金属片的正对面积为50 mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60 mm。

只要电容变化达0.25 pF，电子线路就能发出相应的信号。

那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？
人教版2020—2021学年高中物理选修3—1第一章静电场练习含答案
人教选修3—1第一章静电场
1、现有丝绸、玻璃、塑料薄膜三种材料，通过实验发现，当被丝绸摩擦过的玻璃棒靠近被丝绸摩擦过的塑料薄膜时，两者相互吸引。

据此排出三种材料的顺序，使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，这个顺序是() A．丝绸、玻璃、塑料薄膜B．塑料薄膜、玻璃、丝绸
C．塑料薄膜、丝绸、玻璃D．丝绸、塑料薄膜、玻璃
C[丝绸与玻璃棒相互摩擦时，丝绸得到电子带负电，玻璃棒失去电子带正电，故丝绸对电子的束缚能力大于玻璃棒；玻璃棒和塑料薄膜均与丝绸摩擦后，两者靠近时相互吸引，说明塑料薄膜带负电，即塑料薄膜对电子的束缚能力大于丝绸，故对电子的束缚能力由强到弱的排列顺序是塑料薄膜、丝绸、玻璃，此时使前面的材料跟后面的材料摩擦后，前者总是带负电，故选C。

]
2、如图所示，光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B，带电荷量分别为－4Q和＋Q，今引入第三个点电荷C，使三个电荷都处于平衡状态，则C 的电荷量和放置的位置是()
A．－Q，在A左侧距A为L处
B．－2Q，在A左侧距A为L 2处
C．－4Q，在B右侧距B为L处
D．＋2Q，在A右侧距A为3L 2处
C[根据电荷规律可知，C应放在B的右侧，且与A电性相同，带负电，由F AB
＝F CB，得k 4Q2
L2＝k
Q C Q
r2BC
，由F AC＝F BC，得k
4QQ C
（r BC＋L）2
＝k
QQ C
r2BC
，解得r BC＝L，
Q C＝4Q。

]
3、(双选)图(a)中AB是一个点电荷电场中的一条电场线，图(b)则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力的值之间的函数关系图线，则下列情况可能的是()
(a)(b)
A．场源是正电荷，位于A点
B．场源是正电荷，位于B点
C．场源是负电荷，位于A点
D．场源是负电荷，位于B点
AC[解题的关键是弄清图象的物理意义。

根据电场强度的定义式E＝F
q可知，
F­q图象的斜率大小的物理意义就是电场强度E的大小，则E a>E b。

再由点电荷
的场强公式E＝k Q
r2可知，E∝
1
r2，可得r a<r b，故无论场源电荷是正电荷还是负电
荷，均应位于A点，故选项A、C正确。

]
4、带有等量异种电荷的一对平行金属板，如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线，而是如图所示的曲线(电场的方向未画出)。

在图中，若上极板带正电，虚线MN 是穿过两板正中央的一条直线，则关于这个电场，以下说法正确的是()
A．a点的场强小于b点的场强
B．b点的电势低于c点的电势
C．平行金属板之间的电场，可以看作匀强电场
D．若将一正电荷从电场中的任一点由静止释放，它必将沿电场线运动到负极
板
B[由电场线疏密可知，a点场强大于b点场强，选项A错误；由于φb＝φd，而φc>φd，所以φc>φb，选项B正确；由于电场线不是平行等间距直线，所以平行金属板间电场不能看作匀强电场，选项C错误；由于有的电场线不是直线，所以电荷不一定沿电场线运动，选项D错误。

]
5、如图所示，三条等势线上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d，静电力做正功W1，若由c经b移到d，静电力做正功W2，则()
A．W1>W2，φ1>φ2
B．W1<W2，φ1<φ2
C．W1＝W2，φ1<φ2
D．W1＝W2，φ1>φ2
D[由W＝Uq可知，W1＝W2；由W cd＝U cd·q，W cd>0，q>0，可知U cd>0，故φ1>φ2>φ3，D正确。

]
6、如图所示在某匀强电场中有M、N、P三点，在以它们为顶点的三角形中，∠M＝30°、∠P＝90°，直角边NP的长度为4 cm。

电场方向与三角形所在平面平行。

已知M、N和P点的电势分别为3 V、15 V和12 V，则电场强度的大小为()
A．150 V/m B．75 V/m
C．225 3 V/m D．75 3 V/m
A[
过P点作斜边MN的垂线交MN于O点，由几何知识可知N、O间的距离NO ＝2 cm，M、O间的距离MO＝6 cm，由匀强电场的特点和几何关系得O点的
电势为φO＝12 V，即O、P两点在同一等势面上，电场强度E＝φO－φM
OM＝150 V/m，
即选项A正确，选项B、C、D错误。

]
7、在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正点电荷，图中的四个图画出了其空间电场的电场线分布情况，符合实际情况的是()
A B C D
D[球壳处于正点电荷的电场中，达到静电平衡，球壳为等势体，电场线不会穿过球壳，但球壳内、外表面均有感应电荷，故内、外部均有电场线，D正确。

] *8、人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体，将一带负电的粉尘置于该星球表面h高处，恰处于悬浮状态，现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h高处无初速度释放，则此带电粉尘将(不考虑星球的自转影响)()
A．向星球中心方向下落B．被推向太空
C．仍在那里悬浮D．无法确定
C[在星球表面h高度处，粉尘处于悬浮状态，说明粉尘所受库仑力和万有引
力平衡，k
q1q2
（R＋h）2
＝G
m1m2
（R＋h）2
，得kq1q2＝Gm1m2；当离星球表面2h高度
时，所受合力F＝k
q1q2
（R＋2h）2
－G
m1m2
（R＋2h）2。

结合上式可知，F＝0，即受力
仍平衡。

由于库仑力和万有引力都遵从二次方反比规律，因此该粉尘无论距星球表面多高，都处于悬浮状态。

]
*9、如图所示，一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是()
A.先变大后变小，方向水平向左
B．先变大后变小，方向水平向右
C．先变小后变大，方向水平向左
D．先变小后变大，方向水平向右
B[
由电场的叠加原理，等量异种点电荷在其连线的中垂线上的电场强度在O点最大。

离O点越远场强越小，但各点的场强方向是相同的，都是水平向右(如图所示)。

电子沿中垂线匀速运动时，所受合力为零，电子受到的电场力方向与场强的方向相反，即水平向左，大小先变大后变小，因此另一个力先变大后变小，方向水平向右。

]
*10、(双选)如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v-t图象如图乙所示。

关于A、B两点的电场强度E A、E B和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是()
甲乙
A．E A>E B B．E A<E B
C．φA>φB D．φA<φB
AC[由v-t图象可知：电子做的是加速度越来越小的变减速运动，电子受到的电场力就是其所受的合外力，即电场力越来越小，由F＝Eq可知，电场强度越来越小，即E A>E B，A选项正确；由于电子带负电，其所受的电场力方向与场强方向相反，则电场强度的方向应为由A指向B，由沿电场线方向电势越来越低，可得φA>φB，C选项正确。

]
11、图为一只极距变化型电容式传感器的部分构件示意图。

当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况。

下列选项中能正确反映C与d之间变化规律的图象是()
A B C D
A[由平行板电容器电容的决定式C＝
εr S
4πkd
可知，电容C与两极板之间距离d
成反比，在第一象限反比例函数图象是双曲线的一支，选项A正确。

]
12、喷墨打印机的简化模型如图所示。

重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直于匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中()
A．向负极板偏转
B．电势能逐渐增大
C．运动轨迹是抛物线
D．运动轨迹与带电荷量无关
C[由于微滴带负电，其所受电场力指向正极板，故微滴在电场中向正极板偏转，A项错误。

微滴在电场中所受电场力做正功，电势能减小，B项错误。

由于极板间电场是匀强电场，电场力不变，故微滴在电场中做匀变速曲线运动，并且轨迹为抛物线，C项正确。

微粒所带电荷量影响电场力及其加速度大小，运动轨迹与加速度大小有关，故D项错误。

]
13、如图所示，带电小球A和B放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，质量为m1＝m2＝1 g，所带电荷量q1＝q2＝10－7 C，A带正电，B带负电。

沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B一起运动，且保持间距d＝0.1 m不变，求F。

(g取10 m/s2)
[解析]两球相互吸引的库仑力：F库＝kq1q2
r2＝9×10
－3 N，A球和B球的加速度
相同，隔离B球，由牛顿第二定律有
F 库－m 2g sin 30°＝m 2a ①
把A 球和B 球看成整体，A 、B 间的库仑力为系统内力，由牛顿第二定律有 F －(m 1＋m 2)g sin 30°＝(m 1＋m 2)a
②
代入数据，由①式得a ＝4 m/s 2，
由②式得F ＝1.8×10－2 N 。

[答案] 1.8×10－2 N
14、计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。

电容的计算公式是
C ＝εS d ，其中ε＝9.0×10－12 F ·m －1，S 表示两金属片的正对面积，d 表示两金属片间的距离。

当某一键被按下时，d 发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。

已知两金属片的正对面积为50 mm 2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60 mm 。

只要电容变化达0.25 pF ，电子线路就能发出相应的信号。

那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？
[解析] 由题中给出的电容计算公式C ＝εS d 及相关数据，解得键未按下时的电容
C 1＝0.75 pF ，
由C 1C 2＝d 2d 1得，ΔC C 2＝Δd d 1
，又C 2＝1.00 pF ，解得Δd ＝0.15 mm 。

[答案] 0.15 mm。