2024-2025學年新教材高中物理第1章靜電力與電場強度測評測評含解析魯科版必修第三冊

PAGE9-第1章測評(時間:60分鐘滿分:100分)一、單項選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)1.關于電場線的下列說法中,正確的是()A.電場線上每一點的切線方向都跟電荷在該點的受力方向相同B.沿電場線方向,電場強度越來越小C.電場線越密的地方,同一摸索電荷所受靜電力就越大D.在電場中,順著電場線移動電荷,電荷受到的靜電力大小恒定解析電場線上某點的切線方向就是該點的電場強度方向,和正電荷受力方向相同,和負電荷受力方向相反,故A選項錯;電場強度的大小用電場線的疏密表示,與電場線的方向無關,故B、D選項錯,C選項對。答案C2.如圖所示,四個質量均為m、帶電荷量均為+q的微粒a、b、c、d距離地面的高度相同,以相同的水平速度被拋出,除了a微粒沒有經過電場外,其他三個微粒均經過電場強度大小為E的勻強電場(mg>qE),這四個微粒從被拋出到落地所用的時間分別是ta、tb、tc、td,不計空氣阻力,則()A.tb<ta<tc<td B.tb=tc<ta=tdC.ta=td<tb<tc D.tb<ta=td<tc解析依據四個微粒所受靜電力的狀況可以推斷出,豎直方向上的加速度大小關系為ab>aa=ad>ac,又由h=12at2得tb<ta=td<tc答案D3.如圖所示,abcde是半徑為r的圓的內接正五邊形,當在頂點a、b、c、d、e處各固定一帶電荷量為+Q的點電荷時,O點的電場強度為零;若在e處改為固定一帶電荷量為-3Q的點電荷,a、b、c、d各處點電荷不變,則圓心O處的電場強度大小為(靜電力常量為k)()A.4kQr2 B.3kQ解析初始時,O點的電場強度大小為零,若取走e處的點電荷,則其余點電荷在O處產生的合電場強度大小為kQr2,方向為O→e;若在e處換上電荷量為-3Q的點電荷,則該點電荷在O處產生的電場強度大小為k3Qr2,方向也為O→e答案A4.如圖所示,一半徑為R的絕緣環(huán)上,勻稱地帶有電荷量為Q的電荷,在垂直于圓環(huán)平面的對稱軸上有一點P,它與環(huán)心O的距離OP=L。設靜電力常量為k,關于P點的電場強度E,下列四個表達式中有一個是正確的,請你依據所學的物理學問,通過肯定的分析,推斷正確的表達式是()A.kQR2C.kQR(R解析將圓環(huán)分為n個小段,當n相當大時,每一小段都可以看作點電荷,其所帶電荷量為q=Qn,由點電荷電場強度公式可求得每一點電荷在P處的電場強度為E=kQnr2=kQn(R2+L2),由對稱性可知,各小段帶電環(huán)在P處的電場強度E的垂直于軸向的重量Ey相互抵消,而E的軸向重量E答案D二、多項選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分。每小題有多項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)5.如圖所示,水平地面上固定一個光滑絕緣斜面,斜面與水平面的夾角為θ。一根輕質絕緣細線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個帶電小球A,細線與斜面平行。小球A的質量為m、電荷量為q。小球A的右側固定放置帶等量同種電荷的小球B,兩球心的高度相同、間距為d。靜電力常量為k,重力加速度為g,兩帶電小球可視為點電荷。小球A靜止在斜面上,則()A.小球A與B之間靜電力的大小為kB.當qdC.當qdD.當qd=mg解析依據庫侖定律可得兩小球之間的靜電力大小為F=kq2d2,選項A對;當細線上的拉力為0時,小球A受到靜電力、斜面支持力、重力,由平衡條件得kq2d2答案AC6.如圖所示,實線為不知方向的三條電場線,從電場中M點以相同速度垂直于電場線方向飛出a、b兩個帶電粒子,僅在電場力作用下的運動軌跡如圖中虛線所示,則()A.a肯定帶正電,b肯定帶負電B.a的速度將減小,b的速度將增加C.a的加速度將減小,b的加速度將增大D.兩個粒子的動能均增加解析依據兩粒子的偏轉方向,可知兩粒子帶異性電荷,但無法確定其詳細電性,故A錯誤;由粒子受力方向與速度方向的關系,可推斷電場力對兩粒子均做正功,兩粒子的速度、動能均增大,故B錯誤,D正確;從兩粒子的運動軌跡推斷,a粒子經過的電場的電場線漸漸變得稀疏,b粒子經過的電場的電場線漸漸變密,說明a的加速度減小,b的加速度增大,故C正確。答案CD7.如圖所示中帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線,在該直線上有a、b兩點,用Ea、Eb分別表示a、b兩點的電場強度大小,則()A.a、b兩點電場強度方向相同B.電場線從a指向b,所以Ea>EbC.電場線是直線,所以Ea=EbD.不知a、b旁邊的電場線分布,Ea、Eb大小不能確定解析由于電場線上每一點的切線方向跟該點的電場強度方向一樣,而該電場線是直線,故A對。電場線的疏密表示電場的強弱,只有一條電場線時,則應探討如下:若此電場線為正點電荷電場中的,則有Ea>Eb;若此電場線為負點電荷電場中的,則有Ea<Eb;若此電場線是勻強電場中的,則有Ea=Eb;若此電場線是等量異種點電荷電場中那一條直的電場線,則Ea和Eb的關系不能確定。故正確選項為A、D。答案AD8.圖甲為某一點電荷Q產生的電場中的一條電場線,A、B為電場線上的兩點,一電子以某一速度沿電場線由A運動到B的過程中,其速度—時間圖像如圖乙所示,則下列敘述正確的是()A.電場線方向由B指向AB.電場強度大小EA>EBC.Q可能為負電荷,也可能為正電荷D.Q在A的左側且為負電荷解析依據速度—時間圖像分析,電荷做加速度減小的加速運動,所以靜電力向右,電場線方向向左,A對;加速度減小,靜電力減小,電場強度減小,B對;依據點電荷電場特點,Q只能在A的左側且為負電荷,D對。答案ABD三、非選擇題(本題共7小題,共60分)9.(4分)(2024陜西西安高新一中月考)如圖所示,電荷量為+q的點電荷與勻稱帶電薄板相距為2d,點電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心,靜電力常量為k。若圖中a點處的電場強度為零,則在圖中b點處的電場強度大小為,方向。

解析依據電場強度的疊加原理可知,帶電薄板帶正電,且它在a點處產生電場的電場強度E1與點電荷在a點處產生電場的電場強度大小相等,即E1=kq點電荷在b點處產生電場的電場強度大小為E2=kq依據對稱性可知,帶電薄板在b點處產生電場的電場強度大小也為E1。所以b點處的電場強度大小為E=E1+E2=10方向水平向左。答案10kq910.(4分)(2024湖南常德月考)在真空中兩等量異種點電荷的電荷量均為2×10-8C,相距20cm,則它們之間的相互作用力為N。在兩者連線的中點處,電場強度大小為N/C。

解析已知真空中兩點電荷的電荷量均為q=2×10-8C,距離r=0.2m,依據庫侖定律得F=kq2r2=9×109×(2×10-兩點電荷在中點處產生的電場強度大小為E=kq(r2)

2方向相同,則在兩者連線的中點處,電場強度大小為E合=2E=3.6×104N/C答案9×10-53.6×10411.(5分)視察靜電感應現(xiàn)象的操作如下。(1)帶正電的C移近導體A,金屬箔片,移走C之后金屬箔片。

(2)帶正電的C移近導體A,先把AB分開,再移走C,金屬箔片,A帶電,B帶電,再讓AB接觸,金屬箔片。

(3)帶正電的C移近導體A,用手摸一下A或者B,移走C,再分開AB,金屬箔片,A、B帶電。

(4)把C碰一下A或者B,移走C,分開AB,A、B帶電。

解析(1)C靠近A,A端感應出負電荷,B端感應出正電荷,電子從B端移到A端,金屬箔片張開,移走C之后金屬箔片閉合。(2)C靠近A,金屬箔片張開,先分開AB再移走C,金屬箔片張開,A帶負電,B帶正電,再讓AB接觸,金屬箔片閉合。(3)C靠近A,用手摸一下A或者B,手上的電子移到B,移走C分開AB,AB帶負電。(4)C碰一下A或者B,電子轉移到C上,移走C再分開AB,AB帶正電。答案(1)張開閉合(2)張開負正閉合(3)張開負(4)正12.(7分)在探究兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關的試驗中,一同學猜想可能與兩電荷的距離和電荷量有關。他選用帶正電的小球A和B,A球放在可移動的絕緣座上,B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點,如圖所示。試驗時,先保持兩球電荷量不變,使A球從遠處漸漸向B球靠近,視察到兩球距離越小,B球懸線的偏角越大;再保持兩球的距離不變,變更小球所帶的電荷量,視察到電荷量越大,B球懸線的偏角越大。試驗表明: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。

此同學在探究中應用的科學方法是(選填“累積法”“等效替代法”“限制變量法”或“演繹法”)。

解析由題意知,懸線夾角越大,說明受力越大,故兩電荷之間的相互作用力,隨其距離的減小而增大,隨其所帶電荷量的增大而增大。此同學在探究中應用的科學方法是限制變量法。答案減小增大限制變量法13.(10分)如圖,小球A用兩根等長的絕緣細繩a、b懸掛在水平天花板上,兩繩之間的夾角為60°。A的質量為0.1kg,電荷量為2.0×10-6C。A的正下方0.3m處固定有一帶等量同種電荷的小球B。A、B均可視為點電荷,靜電力常量k=9×109N·m2/C2,重力加速度g取10m/s2。求:(1)細繩a的拉力大小;(2)剪斷細繩a瞬間,細繩b的拉力大小和小球A的加速度大小。解析(1)小球A、B之間的庫侖力F=kQ對小球A受力分析,依據平衡條件有2Tcos30°+F=mg解得T=35(2)剪斷細繩a瞬間,A的加速度方向與細繩b垂直,依據牛頓其次定律有mgcos30°=Fcos30°+T'mgsin30°-Fsin30°=ma聯(lián)立解得T'=3310N,a=3m/s答案(1)35N(2)3310N14.(12分)在電場強度為E的勻強電場中,取O點為圓心、r為半徑作一圓周,在O點固定一電荷量為+Q的點電荷,a、b、c、d為相互垂直的兩條直線和圓周的交點。當把一摸索電荷+q放在d點恰好平衡(如圖所示,不計重力),求:(1)勻強電場電場強度E的大小、方向。(2)摸索電荷+q放在點c時,受力Fc的大小。(3)摸索電荷+q放在點b時,受力Fb的大小、方向。解析(1)摸索電荷+q放在d點時,受+Q的作用力方向豎直向上。依據平衡條件可知qE=kQqr2,勻強電場對作用力方向向下,解得E=kQr(2)摸索電荷+q放在點c時,受+Q的作用力方向向左,大小為kQqr2,受勻強電場的作用力方向向下,大小為qE=k所以+q放在點c時受力Fc=2kQq(3)摸索電荷+q放在點b時,受+Q的作用力方向向下,大小為kQqr2,受勻強電場的作用力方向向下,大小為qE=k所以+q放在點d時受力Fd=2kQq答案(1)kQr2,方向豎直向下(2)2kQqr15.(18分)如圖所示,豎直放置的兩塊足夠大的帶電平行板間形成一個方向水平向右的勻強電場區(qū)域,電場強度E=3×104N/C。在兩板間用絕緣細線懸掛一個質量m=5×10-3kg的帶電小球,靜止時小球偏離豎直方向的夾角θ=60°(g取10m/s2)。求:(1)小球的電性和電荷量;