2024-2025學(xué)年新教材高中物理第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用測(cè)評(píng)課后習(xí)題含解析新人教版必修3

PAGE9-第九章測(cè)評(píng)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12個(gè)小題,每題4分,共48分。1~8是單選題,9~12是多選題,多選、錯(cuò)選均不得分,漏選得2分)1.關(guān)于電場(chǎng)線的下列說法中,正確的是()A.電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟電荷在該點(diǎn)的受力方向相同B.沿電場(chǎng)線方向,電場(chǎng)強(qiáng)度越來越小C.電場(chǎng)線越密的地方,同一摸索電荷所受靜電力就越大D.在電場(chǎng)中,順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷,電荷受到的靜電力大小恒定解析電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向,和正電荷受力方向相同,和負(fù)電荷受力方向相反,故A選項(xiàng)錯(cuò);電場(chǎng)強(qiáng)度的大小用電場(chǎng)線的疏密表示,與電場(chǎng)線的方向無關(guān),故B、D選項(xiàng)錯(cuò),C選項(xiàng)對(duì)。答案C2.關(guān)于庫(kù)侖定律公式F=kq1q2A.該公式對(duì)任何狀況都適用B.當(dāng)真空中的兩個(gè)電荷間的距離r→0時(shí),它們之間的靜電力F→∞C.當(dāng)真空中的兩個(gè)電荷之間的距離r→∞時(shí),庫(kù)侖定律的公式就不適用了D.當(dāng)真空中的兩個(gè)電荷之間的距離r→0時(shí),電荷不能看成是點(diǎn)電荷,庫(kù)侖定律的公式就不適用了解析庫(kù)侖定律適用于真空中點(diǎn)電荷,當(dāng)真空中兩電荷間的距離r→0時(shí),兩電荷不能看成點(diǎn)電荷,公式不適用,故選項(xiàng)D對(duì)。答案D3.如圖所示,四個(gè)質(zhì)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(jīng)過電場(chǎng)外,其他三個(gè)微粒均經(jīng)過電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)(mg>qE),這四個(gè)微粒從被拋出到落地所用的時(shí)間分別是ta、tb、tc、td,不計(jì)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(jù)四個(gè)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(guān)系為ab>aa=ad>ac,又由h=12at2得tb<ta=td<tc答案D4.A、B、C三點(diǎn)在同始終線上,AB∶BC=1∶2,B點(diǎn)位于A、C之間,在B處固定一電荷量為Q的點(diǎn)電荷。當(dāng)在A處放一電荷量為+q的點(diǎn)電荷時(shí),它所受到的靜電力為F;移去A處電荷,在C處放一電荷量為-2q的點(diǎn)電荷,其所受靜電力為()A.-F2 B.F2 C.-F解析設(shè)A處電場(chǎng)強(qiáng)度為E,則F=qE;由點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kQr2可知,C處的電場(chǎng)強(qiáng)度為-E4,在C處放電荷量為-2q的點(diǎn)電荷,其所受靜電力為F'=-2q答案B5.如圖所示,abcde是半徑為r的圓的內(nèi)接正五邊形,當(dāng)在頂點(diǎn)a、b、c、d、e處各固定一帶電荷量為+Q的點(diǎn)電荷時(shí),O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零;若在e處改為固定一帶電荷量為-3Q的點(diǎn)電荷,a、b、c、d各處點(diǎn)電荷不變,則圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為(靜電力常量為k)()A.4kQrC.2kQr解析初始時(shí),O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零,若取走e處的點(diǎn)電荷,則其余點(diǎn)電荷在O處產(chǎn)生的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為kQr2,方向?yàn)镺→e;若在e處換上電荷量為-3Q的點(diǎn)電荷,則該點(diǎn)電荷在O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為k3Qr2,方向也為O→e答案A6.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(duì)稱軸上有一點(diǎn)P,它與環(huán)心O的距離OP=L。設(shè)靜電力常量為k,關(guān)于P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E,下列四個(gè)表達(dá)式中有一個(gè)是正確的,請(qǐng)你依據(jù)所學(xué)的物理學(xué)問,通過肯定的分析,推斷正確的表達(dá)式是()A.kQR2C.kQR(R解析將圓環(huán)分為n個(gè)小段,當(dāng)n相當(dāng)大,每一小段都可以看作點(diǎn)電荷,其所帶電荷量為q=Qn,由點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式可求得每一點(diǎn)電荷在P處的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=kQnr2=kQn(R2+L2),由對(duì)稱性可知,各小段帶電環(huán)在P處的電場(chǎng)強(qiáng)度E的垂直于軸向的重量Ey相互抵消,而E的軸向重量答案D7.如圖所示,水平地面上固定一個(gè)光滑絕緣斜面,斜面與水平面的夾角為θ。一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線的一端固定在斜面頂端,另一端系有一個(gè)帶電小球A,細(xì)線與斜面平行。小球A的質(zhì)量為m、電荷量為q。小球A的右側(cè)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(diǎn)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(dāng)qdC.當(dāng)qdD.當(dāng)qd=mg解析依據(jù)庫(kù)侖定律可得兩小球之間的靜電力大小為F=kq2d2,選項(xiàng)A錯(cuò);當(dāng)細(xì)線上的拉力為0時(shí),小球A受到靜電力、斜面支持力、重力,由平衡條件得kq2d2答案C8.下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)表達(dá)式E=Fq和E=kQr2A.E=Fq是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,F是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力,qB.E=Fq是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,F是放入電場(chǎng)中的電荷所受的靜電力,qC.E=kQr2是點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算式,D.從點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算式分析庫(kù)侖定律的表達(dá)式F=kq1q2r2,式kq2r2是點(diǎn)電荷q2產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷q1解析公式E=Fq是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,適用任何電場(chǎng)。E=kQr2是點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算公式,只適用于點(diǎn)電荷電場(chǎng)。庫(kù)侖定律公式答案D9.如圖所示中帶箭頭的直線是某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,在該直線上有a、b兩點(diǎn),用Ea、Eb分別表示a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,則()A.a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同B.電場(chǎng)線從a指向b,所以Ea>EbC.電場(chǎng)線是直線,所以Ea=EbD.不知a、b旁邊的電場(chǎng)線分布,Ea、Eb大小不能確定解析由于電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一樣,而該電場(chǎng)線是直線,故A對(duì)。電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,只有一條電場(chǎng)線時(shí),則應(yīng)探討如下:若此電場(chǎng)線為正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的,則有Ea>Eb;若此電場(chǎng)線為負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的,則有Ea<Eb;若此電場(chǎng)線是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的,則有Ea=Eb;若此電場(chǎng)線是等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中那一條直的電場(chǎng)線,則Ea和Eb的關(guān)系不能確定。故正確選項(xiàng)為A、D。答案AD10.用電場(chǎng)線能很直觀、很便利地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。如圖甲所示是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線,圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn):O是電荷連線的中點(diǎn),E、F是連線中垂線上關(guān)于O對(duì)稱的兩點(diǎn),B、C和A、D也關(guān)于O對(duì)稱。則()A.B、C兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同B.A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相反C.E、O、F三點(diǎn)比較,O的電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)D.B、O、C三點(diǎn)比較,O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最弱解析由對(duì)稱性可知,B、C兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向均相同,A對(duì);A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同,方向也相同,B錯(cuò);在兩電荷連線的中垂線上,O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng),在兩點(diǎn)電荷連線上,O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最弱,C、D對(duì)。答案ACD11.圖甲為某一點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,A、B為電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),一電子以某一速度沿電場(chǎng)線由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,其速度—時(shí)間圖像如圖乙所示,則下列敘述正確的是()A.電場(chǎng)線方向由B指向AB.電場(chǎng)強(qiáng)度大小EA>EBC.Q可能為負(fù)電荷,也可能為正電荷D.Q在A的左側(cè)且為負(fù)電荷解析依據(jù)速度—時(shí)間圖像分析,電荷做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),所以靜電力向右,電場(chǎng)線方向向左,A對(duì);加速度減小,靜電力減小,電場(chǎng)強(qiáng)度減小,B對(duì);依據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)特點(diǎn),Q只能在A的左側(cè)且為負(fù)電荷,D對(duì)。答案ABD12.如圖所示,AB是某點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線。在電場(chǎng)線上P處自由釋放一個(gè)負(fù)摸索電荷時(shí),它沿直線向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)此現(xiàn)象,負(fù)摸索電荷的運(yùn)動(dòng)狀況可能是(不計(jì)電荷重力)()A.電荷向B做勻速運(yùn)動(dòng)B.電荷向B做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.電荷向B做勻減速直線運(yùn)動(dòng)D.電荷向B做加速度漸漸增大的直線運(yùn)動(dòng)解析由于負(fù)電荷從P點(diǎn)靜止釋放,它沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),說明負(fù)電荷受力方向自P指向B,則電場(chǎng)強(qiáng)度方向自A指向B。由于正電荷、負(fù)電荷、異種電荷以及平行且?guī)М惙N電荷的金屬板等都能產(chǎn)生一段直線電場(chǎng)線,所以只能確定負(fù)電荷受的靜電力方向向左(自P指向A),不能確定靜電力變更狀況,也就不能確定加速度變更狀況,加速度可能減小,可能不變,可能增大,故選項(xiàng)BD對(duì),選BD。答案BD二、試驗(yàn)題(本題共2個(gè)小題,每題6分,共12分)13.視察靜電感應(yīng)現(xiàn)象的操作如下。(1)帶正電的C移近導(dǎo)體A,金屬箔片,移走C之后金屬箔片。

(2)帶正電的C移近導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)出負(fù)電荷,B端感應(yīng)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(fù)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,A、B帶負(fù)電。(4)C碰一下A或者B,電子轉(zhuǎn)移到C上,移走C再分開AB,A、B帶正電。答案(1)張開閉合(2)張開負(fù)正閉合(3)張開負(fù)(4)正14.在探究“兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)”的試驗(yàn)中,一同學(xué)猜想可能與兩電荷的距離和電荷量有關(guān)。他選用帶正電的小球A和B,A球放在可移動(dòng)的絕緣座上,B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點(diǎn),如圖所示。試驗(yàn)時(shí),先保持兩球電荷量不變,使A球從遠(yuǎn)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(yàn)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(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)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(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是限制變量法。答案減小增大限制變量法三、計(jì)算題(本題共4個(gè)小題,每題10分,共40分)15.如圖所示,把一個(gè)傾角為θ的光滑絕緣斜面固定在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)方向水平向右,有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的物體以初速度v0從A端滑上斜面恰好沿斜面勻速運(yùn)動(dòng),求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。(重力加速度取g)解析物體勻速運(yùn)動(dòng),說明它受到的重力、靜電力、支持力的合力為零,如圖所示。由平衡條件知F=mgtanθ依據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義知E=Fq=答案mgqtan16.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(gè)方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,電場(chǎng)強(qiáng)度E=3×104N/C。在兩板間用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量m=5×10-3kg的帶電小球,靜止時(shí)小球偏離豎直方向的夾角θ=60°(g取10m/s2)。試求:(1)小球的電性和電荷量;(2)懸線的拉力大小;(3)若小球靜止時(shí)離右板d=53×10-2m,剪斷懸線后,小球經(jīng)多少時(shí)間遇到右極板。解析(1)小球受靜電力向右,故帶正電,受力分析如圖所示。由平衡條件有Eq=mgtan60°解得q=533×10-(2)由平衡條件得F=mg解得F=0.1N(3)剪斷細(xì)線后,小球在水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)。在水平方向上有ax=Eqmd=12ax聯(lián)立以上兩式解得t=0.1s答案(1)正電533×10-6C(2)0.1N(3)017.如圖所示,均可視為質(zhì)點(diǎn)的三個(gè)物體A、B、C在傾角為30°的光滑絕緣斜面上,A絕緣,A與B緊靠在一起,C緊靠在固定擋板上,質(zhì)量分別為mA=0.43kg,mB=0.20kg,mC=0.50kg,其中A不帶電,B、C的電荷量分別為qB=+2×10-5C、qC=+7×10-5C且保持不變,起先時(shí)三個(gè)物體均能保持靜止。現(xiàn)給A施加一平行于斜面對(duì)上的力F,使A做加速度a=2.0m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t,力F變?yōu)楹懔?。已知靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,g取10m/s2。求:(1)起先時(shí)BC間的距離L;(2)F從變力到恒力須要的時(shí)間t。解析(1)A、B、C靜止時(shí),以AB為探討對(duì)象有:(mA+mB)gsin30°=k解得:L=2.0m。(2)給A施加力F后,AB沿斜面對(duì)上做勻加速運(yùn)動(dòng),AB分別時(shí)兩者之間彈力恰好為零,對(duì)B用牛頓其次定律得:kqBqCl2-m解得:l=3.0m由勻加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:l-L=12at解得:t=1.0s。答案(1)2.0m(2)1.0s18.在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,取O點(diǎn)為圓心、r為半徑作一圓周,在O點(diǎn)固定一電荷量為+Q的點(diǎn)電荷,a、b、c、d為相互垂直的兩條直線和圓周的交點(diǎn)。當(dāng)把一摸索電荷+q放在d點(diǎn)恰好平衡(如圖所示,不計(jì)重力),求:(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小、方向。(2)摸索電荷+