2023高中物理第九章静电场及其应用质量评估新人教版

第九章质量评估(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.绝缘细线上端固定,下端挂一小球A,A的表面镀有铝膜;在A的旁边有一金属球B,开始时A、B都不带电,如图所示.现使B带电,则 ()A.B将吸引A,吸住后不放开 B.B先吸引A,接触后又把A排斥开C.A、B之间不发生相互作用 D.B立即把A排斥开答案:B2.真空中保持一定距离的两个点电荷,若其中一个点电荷的电荷量增加了原来的12A.12 B.13 C.1答案:B3.A、B是一条电场线上的两个点,一个带负电的微粒仅在静电力的作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点,其速度—时间图像如图所示,则这一电场可能是选项中的 ()ABCD答案:A4.(2022·广东广州)如图,在光滑绝缘斜面上有带电小球a与b,两球同时释放瞬间,a球的加速度刚好为0,则下列关于a、b的电性及初始位置,符合要求的是 ()ABCD答案:B5.如图为静电除尘器除尘机原理示意图,尘埃在电场中通过某种机制带电,在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的.下列表述正确的是 ()A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由放电极指向集尘极C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同D.同一位置,电荷量越大的尘埃所受静电力越大解析:尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积,说明尘埃带负电,故选项A错误;由于集尘极与电池的正极连接,电场方向由集尘极指向放电极,故选项B错误;负电荷在电场中受静电力的方向与电场方向相反,故选项C错误;根据F=Eq可得,同一位置,电荷量越大的尘埃所受静电力越大,故选项D正确.答案:D6.如图所示,导体棒原来不带电,将电荷量为Q的正点电荷放在棒左侧O处,当棒达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内A点处产生的电场强度为E.下列说法正确的是 ()A.E的大小与电荷量Q成正比B.E的方向沿OA连线向右C.在导体棒内部,离O点越远电场强度越小D.在O点放置电荷量为2Q的点电荷,A点的电场强度为2E解析:水平导体棒达到静电平衡后,棒上感应电荷在A点产生的电场强度大小与正点电荷在该处产生的电场强度大小相等,方向相反,则棒上感应电荷在棒内A点产生的电场强度大小为:E=kQr2,r为A到O的距离,由此可知,E的大小与电荷量Q成正比,选项A正确;由于A点的合电场强度为0,所以感应电荷产生的电场强度方向与点电荷+Q在该处产生的电场强度的方向相反,方向沿OA连线向左,选项B错误;当棒达到静电平衡后,在导体棒内部,各点的电场强度都等于0,选项C错误;A点的电场强度为答案:A7.真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定在x轴x1=0和x2=3a的两点上,在它们连线上各点电场强度随x变化的关系如图所示,下列判断正确的是 ()A.点电荷M、N一定为同种点电荷B.点电荷M、N一定为异种点电荷C.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为2∶1D.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为3∶1解析:从电场强度E随x的变化关系图像可以看出,x=2a处的电场强度为0,在0~2a范围内电场强度为正,2a~3a范围内电场强度为负,根据电场强度叠加原理可知,点电荷M、N为同种电荷,选项A正确,B错误;设点电荷M的带电荷量为q1,点电荷N的带电荷量为q2,x=2a处的电场强度为E=kq1(2a)2kq2a2=0,解得答案:A二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.如图所示,真空中A、B、C、D四点共线且距离相等.先在A点固定一点电荷,电荷量为+Q,测得B点电场强度大小为E,若再将另一等量异种点电荷放在D点,则 ()A.B点电场强度大小为54B.C点电场强度大小为34C.B点电场强度方向向右D.C点电场强度方向向左解析:设lAB=lBC=lCD=l,A点的电荷在B点产生的电场强度大小为E,方向水平向右,由点电荷的电场强度公式得E=kQl2,D点的电荷在B点产生的电场强度大小为E1=kQ(2l)2=14E,方向水平向右,所以B点的电场强度大小为EB=E+14E=答案:AC9.如图所示,两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷),被固定在光滑绝缘水平面上.P、N是小球A、B连线的垂直平分线上的点,且lPO=lON.现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点),由P点静止释放,在小球C向N点运动的过程中,关于小球C的速度图像中,可能正确的是 ()ABCD解析:在A、B连线的垂直平分线上,从无穷远处到O点电场强度先变大后变小,到O点变为0,负电荷受力沿垂直平分线,电荷的加速度先变大后变小,速度不断增大,在O点加速度变为0,速度达到最大,vt图线的斜率先变大后变小;由O点到无穷远,速度变化情况与另一侧速度的变化情况具有对称性.如果PN足够远,则选项B正确;如果PN很近,则选项A正确.答案:AB10.如图是探究电荷间相互作用力的示意图,图中金属球A带正电,置于绝缘支架上,带电小球B悬于绝缘丝线的下端,质量为m.当悬挂在P1点的B球静止时,两带电小球刚好在同一高度,此时绝缘丝线与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g,则 ()A.A、B间的库仑力为mgB.A、B间的库仑力为mgtanθC.将悬点移到P2,平衡时B低于AD.将悬点移到P2,平衡时A、B仍在同一高度解析:当B球处于平衡状态时,B球刚好与A球在同一水平面上,其受力如图所示.A、B带同种电荷,由力的平行四边形定则可得F库=mgtanθ,故选项A错误,选项B正确;若把悬点移到P2,由库仑定律可知,距离越远,A、B间的库仑力越小,B球位置越低,故选项C正确,选项D错误.答案:BC三、非选择题:共54分.11.(8分)设地球是一个带电体,且电荷均匀分布于地球表面.若已知地球表面附近有一电荷量为2.0×104C的正电荷受到4.0×103N的静电力,且方向竖直向下,则地球带何种电荷?设地球的电荷量集中于地球中心,则地球所带电荷量为多少?已知地球半径R=6.4×106m,静电力常量k=9.0×109N·m2/C2.解析:因正电荷受到的静电力竖直向下,故地球附近的电场方向竖直向下,地球带负电荷.设地球所带电荷量为Q,根据库仑定律F=kQqR2,代入数据求得Q≈9.1×10答案:带负电荷9.1×104C12.(10分)一根长为l的绝缘丝线吊着一质量为m、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,丝线与竖直方向成37°角,重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)小球受到的静电力大小;(2)匀强电场的电场强度大小.解析:(1)小球在电场中静止时,受力分析如图所示.由平衡条件得F电=mgtan37°=34mg(2)E=F电q=答案:(1)34mg(2)13.(10分)两个电荷量分别为Q和4Q的负点电荷A、B,在真空中相距为l,如果引入另一点电荷C,正好能使这三个电荷都处于静止状态,试确定点电荷C的位置、电性及电荷量.解析:由于A、B点电荷同为负电荷,可知电荷C只能是正电荷,且应放在A、B之间的连线上.依题意作图如图所示,设电荷C和A相距为x,则B和C相距为lx,C的电荷量为q.对电荷C,所受的库仑力的合力为0,则FAC=FBC.根据库仑定律得kqQx2=kq·4Q(l-x)2,解得x1=l3,x2=l(舍去).对电荷A,由FCA=答案:电荷C在A、B之间的连线上,和A相距为l3处,带正电,电荷量为414.(12分)将电荷量为q=1×104C的带正电小物块置于绝缘水平面上,所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场,电场强度E的大小与时间t的关系,以及物块速度v与时间t的关系如图甲、乙所示.g取10m/s2.求:(1)物块的质量m;(2)物块与水平面之间的动摩擦因数μ.甲乙解析:(1)由vt图像可知,前2s物块做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有qE1μmg=ma,2s后物块做匀速直线运动,由平衡条件有qE2=μmg,联立得q(E1E2)=ma.由Et图像和vt图像可得E1=3×104N/C,E2=2×104N/C,a=1m/s2,代入数据可解得m=1kg.(2)μ=qE答案:(1)1kg(2)0.215.(14分)如图所示,匀强电场方向与水平线间夹角θ=30°,斜向右上方,电场强度为E.质量为m的小球带负电,以初速度v0开始运动,初速度方向与电场方向一致.(1)若小球的电荷量为q=mgE,为使小球能做匀速直线运动,应对小球施加的恒力F1(2)若小球的电荷量为q=2mgE,为使小球能做直线运动,应对小球施加的最小恒力F解析:(1)小球做匀速运动,小球受力如图甲所示,则受合力为0,即F