2020-2021学年高中物理 第九章 静电场及其应用 单元检测新人教版必修3

1、2020-2021学年高中物理 第九章 静电场及其应用 单元检测新人教版必修32020-2021学年高中物理 第九章 静电场及其应用 单元检测新人教版必修3年级：姓名：- 10 -单元素养检测(一)(第九章)(90分钟100分)【合格性考试】(60分钟60分)一、选择题(本题共9小题,每小题4分,共36分。)1.关于元电荷的理解,下列说法正确的是()a.元电荷就是电子b.元电荷是一个理想模型c.元电荷就是质子d.物体所带电量只能是元电荷的整数倍【解析】选d。元电荷是最小的电荷量,而不是一个物理模型;在高中阶段,任何带电体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍,d是正确的,因为高中阶段并不要求学生知道

2、夸克模型。2.关于库仑定律,以下说法中正确的是()a.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的带电体b.库仑定律是实验定律c.库仑定律仅适用于静止的点电荷间的相互作用d.根据库仑定律,当两个点电荷间的距离趋近于零时,则库仑力趋近于无穷大【解析】选b。库仑定律适用于点电荷,点电荷是指放入电场时对该处的电场无影响的带电体,不一定就是体积很小的带电体,选项a错误;库仑定律是通过实验得出的规律,所以是实验定律,选项b正确;库仑定律对静止的点电荷和运动的点电荷间的相互作用都是适用的,选项c错误;当两个点电荷间的距离趋近于零时,就不能看作点电荷了,于是库仑定律就不再适用了,选项d错误;故选b。3.空

3、间有p、q两个点电荷相距r且仅在相互间的库仑力作用下由静止开始运动,开始时p的加速度大小为a,q的加速度大小为4a,经过一段时间后,q的加速度大小为a,速度大小达到v,则这时p的加速度大小和p、q两个点电荷间的距离分别为()a.4a,4rb.a,rc.a,2rd.a,4r【解析】选c。两点电荷间的相互作用力大小相等、方向相反,由于开始时p的加速度大小为a,q的加速度大小为4a,所以p、q两个点电荷的质量之比为41,因此当q的加速度大小为a时,p的加速度大小为a。设点电荷q的质量为m,当p的加速度大小为a时,p、q间的库仑力为k=4ma,而当q的加速度大小为a时,p、q间的库仑力为k=ma,联立

4、解得:r=2r。选项c正确,a、b、d错误。4.如图所示,用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点上,两球的质量相等,a球所带的电量大于b球所带的电量,两球静止,悬线的偏角分别为、,则()a.b.=c.d.无法确定【解析】选b。两球之间的库仑力属于作用力和反作用力,大小相等,方向相反;两个小球质量相等,均受重力、静电力和拉力,根据平衡条件,两小球重力和静电力的合力方向与竖直方向的夹角相同,而根据三力平衡,拉力一定与另外两个力的合力等值、反向、共线,故=;所以b选项是正确的。5.如图所示,m、n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点,o为圆心,mop=60,等量、异号的两个点电荷分别置于m

5、、n两点,这时o点电场强度的大小为e1;若将n点处的点电荷移至p点,则o点的场强大小变为e2,e1与e2之比为()a.21b.2c.12d.4【解析】选a。由电场的叠加可知各点电荷单独在o点形成的场强大小,移动之后电荷距o点的距离不变,故电场强度大小不变,则由矢量合成的方向可得出移动之后的合电场;即可求得比值。每个点电荷在o点产生的场强为,则当n点处的点电荷移至p点时,合场强大小为e2=,故=,故a正确。6.如图甲所示,ab是一个点电荷形成的电场中的一条电场线,图乙则是放在电场线上a、b处的检验电荷的电荷量与所受静电力大小间的函数图像(f-q图像),若电场方向由a指向b,由此可以判定()a.场

6、源电荷可能是正电荷,位置在a侧b.场源电荷可能是负电荷,位置在a侧c.场源电荷可能是正电荷,位置在b侧d.场源电荷可能是负电荷,位置在b侧【解析】选d。由f=qe和题图乙可知,q相同时b点的静电力较大,故场源电荷在b侧,由于电场方向是由a指向b,则场源电荷为负电荷,故选项d正确。7.下列各电场中,a、b两点电场强度相同的是()【解析】选c。电场强度是矢量,电场线疏密代表场强大小,切线方向就是场强方向;a中a、b两点方向不同,故a错误;b中a、b两点方向相同,但是疏密程度不同,故b错误;c中电场线是等间距平行线,所以a、b两点大小方向都相同,故c正确;d中a、b两点电场线方向不同,疏密程度也不同

7、,两点场强不同,故d错误;故选c。8.如图所示,光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(均可视为点电荷),三球沿一条直线摆放,仅在静电力的作用下处于静止状态,则以下判断正确的是()a.a对b的静电力一定是斥力b.a对b的静电力可能是斥力c.a的电荷量可能比b的少d.a的电荷量一定比b的多【解析】选d。若三个点电荷均处于平衡状态,三个点电荷必须满足“三点共线,两同夹异,两大夹小”,所以选项d正确。9.如图所示,一带电小球用丝线悬挂在水平方向的匀强电场中,当小球静止后把悬线烧断,则小球在电场中将做()a.自由落体运动b.曲线运动c.沿着悬线的延长线做匀加速直线运动d.变加速直线运动【解析】选c。

8、悬线烧断前小球静止,所以受合外力为零,即重力和电场力的合力沿悬线的延长线且为恒力;烧断后重力和电场力不变,小球从静止开始沿悬线的延长线做初速为零的匀加速运动,故选项c正确。考点:本题考查受力分析及运动性质的判断。判断物体的运动性质,要依据初速度与合外力的关系。二、计算题(本题共3小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)10.(8分) 一条长3l的绝缘细线穿过两个完全相同且质量都是m的小金属环a、b,将线的两端固定于同一点o,如图所示,当金属环带电后,由于两环间的静电斥力使细线构成一等边三角形,此时两环恰处于同一水平线上。若不计环与线间的摩擦,两环所带电荷量各为多少

9、?【解析】由于两金属环完全相同,所以带电后再分开时,所带电荷量应相同,设为q。视小环为点电荷,平衡时两环与o点之间恰好是一等边三角形,因此环的两边拉力相等。对b进行受力分析,如图所示。正交分解可得:ftcos 30=mg和ft+ftsin 30=k,解得q=l。答案:ll11.(8分) 如图所示的匀强电场,电场强度e=2104 n/c。一电荷量q=+110-8 c的点电荷从电场中的a点移动到b点,a、b之间的距离d为0.1 m。求:(1)点电荷所受电场力的大小f;(2)电场力对电荷所做的功w。【解析】(1)根据电场力公式f=qe得,电场力f=210-4 n。(2)根据电场力做功公式w=fd得,

10、w=fd=210-40.1 j=210-5 j。答案:(1)210-4 n(2)210-5 j12.(8分)如图所示,真空中,带电荷量分别为+q和-q的点电荷a、b相距r,则:(1)两点电荷连线的中点o的场强多大?(2)在两点电荷连线的中垂线上,距a、b两点都为r的o点的场强如何?【解析】分别求+q和-q在o点的场强大小和方向,然后根据电场强度的叠加原理,求出合场强。(1)如图甲所示,a、b两点电荷在o点产生的场强方向相同,由ab。a、b两点电荷在o点产生的电场强度ea=eb=。所以o点的场强为eo=2ea=。(2)如图乙所示,ea= eb=,由矢量图所示形成的等边三角形可知,o点的合场强eo

11、= ea= eb=,方向与a、b的中垂线垂直,即由ab。答案:(1)方向由ab(2)方向由ab【等级性考试】(30分钟40分)13.(5分)绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜。在a的近旁有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电,如图所示,现使b带电,则()a.a、b之间不发生相互作用b.b将吸引a,吸住后不放开c.b立即把a排斥开d.b先吸引a,接触后又把a排斥开【解析】选d。带电物体能够吸引轻小物体,故b会将a球吸引过来,a与b接触后,带同种电荷而分开,所以d正确,a、b、c错误。14.(5分)a、b是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从a点

12、沿电场线运动到b点,其速度时间图像如图所示,则这一电场可能是()【解析】选a。由图像可知,速度在逐渐减小,图像斜率的绝对值在逐渐增大,故此带负电的微粒做加速度越来越大的减速直线运动,所受电场力越来越大,受力方向与运动方向相反。故选a。15.(5分)如图所示,a、b两个带电小球分别用绝缘细线系住,并悬挂在o点,当两小球静止时,恰好在同一水平面上,此时两细线与竖直方向夹角满足mbc.比荷关系:d.定量关系:masin=mbsin【解析】选b。两球受到的库仑力大小相等,设为f,对小球a、b受力分析,根据平衡条件有mag=,mbg=,联立解得magtan=mbgtan,因为,则有tanmb,选项b正确

13、,d错误;根据已知条件无法求出两球电荷量的关系、比荷的关系,选项a、c错误。16.(10分) 如图所示,两个可看成点电荷的带正电小球a和b位于同一竖直线上,在竖直向上的匀强电场中保持不变的距离,沿竖直方向匀速下落,已知a带电量为q,质量为4m,b带电量为4q,质量为m,求匀强电场场强大小和两球的间距为多大?【解析】由力的平衡条件对a有:qe+fab=4mg对b有:4qe=mg+fab联立得e=,fab=3mg设ab间距为r,由库仑定律知 fab=k所以r=2q答案:2q17.(15分)如图所示,在匀强电场中的o点放置点电荷q,其带电量为2.010-8 c,此时距o点10 cm处的p点,场强恰好为零。求原匀强电场的场强大小是多少?若以o点为圆心,以op长为半径作一圆,在o点正上方圆周上s点的场强的大小是多少?方向如