高中物理：静电场及其应用 测试题(含答案).pdf

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1、高中物理：静电场及其应用 测试题（含答案）注意事项：注意事项：1答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号封条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2选择题的作答：每小题选出答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。密3非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。不一、选择题一、选择题(本题共本题共 1212 小题小题,每小题每小题 4 4 分。在每小题给出的四个选项中分。在每小题给出的四个选项中,第第 1 1

2、8 8 题只有题只有一项符合题目要求一项符合题目要求,第第 9 91212 题有多项符合题目要求。题有多项符合题目要求。全部选对的得全部选对的得 4 4 分分,选对但不全的得选对但不全的得 2 2分分,有选错的得有选错的得 0 0 分分)订1下列表达式中,q 一定是场源电荷的是()AFkQqFCWABqUABDEkqr2BEql2装2一正电荷在电场中由 A 到 B 做加速运动且加速度越来越大,则如图所示的四个电场线正确的是()只3三个相同的金属小球 1、2、3 分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的卷直径。球 1 的带电荷量为 q,球 2 的带电荷量为 nq,球 3 不带电且离球 1

3、和球 2 很远,此时球 1、2 之间作用力的大小为 F。现使球 3 先与球 2 接触,再与球 1 接触,然后将球 3 移至远处,此时1、2 之间作用力的大小仍为 F,方向不变。由此可知()此An3Bn4Cn5Dn64如图,三个固定的带电小球 a、b 和 c,相互间的距离分别为 ab5 cm,bc3 cm,ca4cm。小球 c 所受库仑力的合力的方向平行于 a、b 的连线。设小球 a、b 所带电荷量的比值的绝对值为 k,则()Aa、b 的电荷同号,k169Ba、b 的电荷异号,k169Ca、b 的电荷同号,k6427Da、b 的电荷异号,k64275 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷

4、集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面 AB 上均匀分布正电荷,总电荷量为 q,球面半径为 R,CD 为通过半球顶点与球心 O 的轴线,在轴线上有 M、N 两点,OMON2R。已知 M 点的场强大小为 E,则 N 点的场强大小为()AkqBkq2R2E4R2CkqEDkq4R24R2E6有一接地的导体球壳,如图所示,球心处放一点电荷 q,达到静电平衡时,则()Aq 的电荷量变化时,球壳外电场随之改变Bq 在球壳外产生的电场强度为零C球壳内、外表面的电荷在壳外的合场强为零Dq 与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零7直角坐标系xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,G、H 两点坐标如图,M、N

5、 两点各固定一负点电荷,一电荷量为 Q 的正点电荷置于 O 点时,G 点处的电场强度恰好为零。静电力常量用 k 表示。若将该正点电荷移到 G 点,则 H 点处场强的大小和方向分别为()A3kQ4a2,沿 y 轴正向B3kQ4a2,沿 y 轴负向C5kQ4a2,沿 y 轴正向D5kQ4a2,沿 y 轴负向8如图所示,质量相同的两个带电粒子 P、Q 以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P 从两极板正中央射入,Q 从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点(重力不计),则从射入到打到上极板的过程中()A它们运动的时间 tQtPB它们运动的加速度 aQaPC它们所带的电荷量之比 qPq

6、Q12D它们的动能增加量之比 EkPEkQ129关于静电的利用和防范,以下说法中正确的是()A没有安装避雷针的建筑物一定会被雷电击毁B油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上,避免产生电火花引起爆炸C手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品,可防止麻醉药燃烧D飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成,可防止静电积聚10两个小球带电后相互排斥,如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角、,且两球在同一水平面上。两球质量用 m 和 M 表示,所带电荷量用 q 和 Q 表示。若已知,则一定有关系()A两球一定带同种电荷Bm 一定小于 MCq 一定大于 QDm 受到的静电力一定大于 M 所受的静电力11如图所示,

7、在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘细线系一带电小球,小球的质量为 m,电荷量为 q。为了保证当细线与竖直方向的夹角为 60时,小球处于平衡状态,则匀强电场的场强大小可能为()Amgtan 60qBmgcos 60qCmgsin 60qDmgq12如图所示,金属板带电荷量为Q,质量为 m 的金属小球带电荷量为q,当小球静止后,悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为,小球与金属板中心 O 恰好在同一条水平线上,且距离为 L(重力加速度为 g,静电力常量为 k)。下列说法正确的是()AQ 在小球处产生的场强为 E1kQL2BQ 在小球处产生的场强为 E1mgtan qCq 在 O 点产生的

8、场强为 E2kqL2Dq 在 O 点产生的场强为 E2mgtan Q二、非选择题二、非选择题(本题共本题共 6 6 小题小题,共共 5252 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。只写出最后答案的不能得分。有数有数值计算的题值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位答案中必须明确写出数值和单位)13(6 分)如图所示,MON 是固定的光滑绝缘直角杆,MO 沿水平方向,NO 沿竖直方向,A、B 为两个套在此杆上的带有同种电荷的

9、小球。用一指向竖直杆的水平力 F 作用在 A 球上,使两球均处于静止状态。现将 A 球沿水平向右方向缓慢拉动一小段距离后,A、B 两小球可以重新平衡。则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较,A、B 两小球间的库仑力_；A 球对 MO 杆的压力_。（选填“变大”“变小”或“不变”）14(8 分)如图所示,绝缘底座上固定一电荷量为 8106C 的带正电小球 A,其正上方 O点处用轻细弹簧悬挂一质量 m0.06 kg、电荷量大小为 2106 C 的小球 B,弹簧的劲度系数k05 N/m,原长 L00.3 m。若小球 B 恰能以 A 球为圆心在水平面内做顺时针方向(从上往下看)的匀速圆周运动,此时弹簧

10、与竖直方向的夹角 53,则小球 B 球做圆周运动的速度大小为_m/s,此时弹簧的长度为_m。(已知静电力常量 k9.0109 Nm2/C2,sin 530.8,cos 530.6,g10 m/s2,两小球都视为点电荷)15(7 分)如图所示,在光滑绝缘的水平面上,三个带电小球 a、b 和 c 分别位于边长为 L的正三角形的三个顶点上,a、b 带正电,电荷量均为 q,c 带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为 k,若三个小球均处于静止状态,试求该匀强电场的场强以及 c的带电荷量。16(9 分)如图光滑绝缘水平直槽上固定着 A、B、C 三个带电小球,A 质量为 m、B 质量为

11、2m、C 质量为 3m,间距均为 r,QA8q,QBq,现对 C 球施一水平力 F 的同时放开三个小球,欲使三个小球在运动过程中保持间距 r 不变,求：(1)球 C 的带电性质和电量；(2)水平力 F 的大小。17(10 分)一根长为 L 的绝缘细线吊着一质量为 m 的带电荷量为 q 的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,线与竖直方向成 37角,现突然将该电场方向变为向下且大小不变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响(重力加速度为 g),求：(1)匀强电场的电场强度的大小；(2)求小球经过最低点时线的拉力大小。18(12 分)在一个点电荷 Q 形成的电场中,建立如图甲所示的 Ox 坐标轴

12、,坐标轴上 A、B 两点的坐标分别为 2.0 m 和 5.0 m。放在 A、B 两点的试探电荷所受静电力大小跟其电量的关系图像分别如图乙中直线 a、b 所示。如果放在 A 点的试探电荷带正电,放在 B 点的试探电荷带负电,则它们受到的静电力方向都跟 x 轴的正方向相同。求：(1)B 点的电场强度的大小和方向；(2)试判断点电荷 Q 的电性,并说明理由；(3)点电荷 Q 的位置坐标。物理答案物理答案一、一、选择题选择题(本题共本题共 1212 小题小题,每小题每小题 4 4 分。分。在每小题给出的四个选项中在每小题给出的四个选项中,第第 1 18 8 题只题只有一项符合题目要求有一项符合题目要求

13、,第第 9 91212 题有多项符合题目要求。全部选对的得题有多项符合题目要求。全部选对的得 4 4 分分,选对但不全选对但不全的得的得 2 2 分分,有选错的得有选错的得 0 0 分分)1【答案】D【解析】在 FkQqr2表达式中 q 可能是场源电荷,也可能是试探电荷,故 A 错误；在 EFABqUAB表达式中 q 是试探电荷,故 BC 错误；在表达式 Ekqq与 Wl2中,q 为场源电荷,故 D 正确。2【答案】C【解析】由电场线的分布特点可知 C 选项正确。3【答案】D【解析】三个金属小球相同,当球 3 先与球 2 接触后,电荷量平分,球 2 与球 3 带电荷qnq量均为nq2；球 3

14、再与球 1 接触后,电荷量平分,两球带电荷量均为22；由于球 1、2 之qnq22nq2r2knq2间作用力的大小仍为 F,根据库仑定律有 kr2,解得 n6,选项 D 正确。4【答案】D【解析】如果 a、b 带同种电荷,则 a、b 两小球对 c 的作用力均为斥力或引力,此时c 在垂直于 a、b 连线的方向上的合力一定不为零,因此 a、b 不可能带同种电荷,A、C 错误；若 a、b 带异种电荷,假设 a 对 c 的作用力为斥力,则 b 对 c 的作用力一定为引力,受力分析如图所示,由题意知 c 所受库仑力的合力方向平行于 a、b 的连线,则 Fa、Fb在垂直于 a、b 连线的方向上的合力为零,

15、由几何关系可知a37、b53,则 Fasin 37Fbcos 37,解得Fa4qa64Fb3,又由库仑定律及以上各式代入数据可解得qb27,B 错误,D 正确。5【答案】A【解析】完整球壳在 M 点产生电场的场强为 k2qkq（2R）22R2,根据电场叠加原理,右半球壳在M点产生电场的场强为kq2R2E,根据对称性,左半球壳在N点产生的电场的场强为kq2R2E,选项 A 正确。6【答案】D【解析】当导体球壳接地时,壳内电荷在壳外表面所产生的感应电荷流入大地,这时壳内电荷与壳内表面的感应电荷在壳内壁以外(包含导体壳层)任一点的合场强为零。故选项 D 正确。7【答案】B【解析】M、N 两处的负点电

16、荷在 G 处产生的合场强 E1与 O 点处正点电荷在 G 处产生的场强等大反向,所以 E1kQa2,方向沿 y 轴正向；因为 H 与 G 关于 x 轴对称,所以 M、N 两处的负点电荷在 H 处产生的合场强大小 E2E1kQa2,方向沿 y 轴负向。当正点电荷放在G点时,它在H点产生的场强E3kQ（2a）2,方向沿y轴正向,则H处的场强为EHkQa2kQ（2a）23kQ4a2,方向沿 y 轴负向,选项 B 正确。8【答案】C【解析】设两板距离为 h,P、Q 两粒子的初速度为 v0,加速度分别为 aP和 aQ,粒子 P到上极板的距离是hl。则对 P,由 lv0tP,h12,它们做类平抛运动的水平

17、距离均为22aPt2P,得到 ahv2012；同理对 Q,lv0tQ,h2aQt2Q,得到 aQ2hv20Pll2。由此可见 tPtQ,aQ2aP,而 aPqPEQqQEm,am,所以 qPqQ12。由动能定理得,它们的动能增加量之比 EkPEkQmaPh2maQh14。综上所述,ABD 错误,C 正确。9【答案】BD【解析】安装避雷针的建筑物,通过避雷针与大地相连,从而避免建筑物被雷电击坏,如果没有安装就会有危险,但对低矮的建筑不至于一定被雷电击毁,故 A 错误；油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上,可以及时的把产生的静电导走,有利于消除静电,避免产生电火花引起爆炸,故 B 正确；绝缘性能良

18、好的化纤制品做成的衣服不能及时把静电导入大地,容易产生手术事故,所以手术室的医生和护士不能穿绝缘性能良好的化纤制品,故 C 错误；飞机起落架的轮胎用导电橡胶做轮胎,是为了及时地把飞机过程中因为摩擦而产生的电荷通过导体转移给大地,以免产生放电现象,不能用绝缘轮胎,故 D 正确。10【答案】AB【解析】由于两球相互排斥,一定带同种电荷,选项 A 正确；对球 m 受力分析如图,有 Fmgtan,同理,FMgtan,由于两电荷间的相互作用力大小相等 FF,并且,所以 mTx,则 B 球带负电,所受合外力 F合FTx1.7 N,由F mv2合l,解得v 102AB3m/s。15(7 分)【解析】设 c

19、小球带电荷量为 Q,以 c 小球为研究对象进行受力分析,根据平衡条件得 a、b 对 c 的合力与匀强电场对 c 的力等值反向,即 2kqQL2cos 30EQ所以匀强电场场强的大小为3kqL2,方向垂直 ab 连线向上以 a 小球为研究对象进行受力分析,根据平衡条件得 b、c 对 a 的合力与匀强电场对a 的力等值反向。即kqqkQqL2L2cos 60所以 c 球的带电荷量为 Q2q。16(9 分)【解析】(1)A、B、C 三者作为整体为研究对象,有 F6ma加速度方向水平向右A球受到B球库仑斥力F1和C球库仑力F2后,产生水平向右加速度,故F2必为引力,C球带负电B对 A 球：kQCQ2A

20、kQAQ ma2(2r)r对 B 球：kQCQBQAQBk2mar2r248kq2联立可得：QC 8q,F 2。r17(10 分)【解析】(1)小球平衡时受到绳子的拉力、重力和静电力,由平衡条件得：mgtan 37qE3mg解得：E4q。(2)电场方向变成向下后,重力和静电力都向下,两个力做功,小球开始摆动做圆周运动,由动能定理：12)2mv(mgqE)L(1cos 37v2在最低点时绳子的拉力、重力和静电力的合力提供向心力：T(mgqE)mL49mg解得：T20。18(12 分)Fb【解析】(1)据图乙和场强的定义式可知 EBq40 N/Cb据场强方向的规定可知沿 x 轴负向。(2)由于放在 A 点的试探电荷带正电、放在 B 点的试探电荷带负电,而它们受到的静电力方向都跟 x 轴的正方向相同,所以 Q 应在 AB 之间,且带负电。(3)据图乙和场强的定义式可知FaEaq2.5 N/Ca设 Q 的位置坐标为 x,据点电荷的场强公式得kQkQEa,E b（x2）2（5x）2联立以上代入数据解得 x4.4 m。