人教版高中物理必修第三冊第九章靜電場及其應(yīng)用章末過關(guān)檢測(一)含答案

章末過關(guān)檢測(一)(時間：90分鐘分值：100分)一、單項選擇題：本題共8小題，每小題3分，共24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．下列說法正確的是()A．電場線是直線的電場是勻強電場B．在電荷＋Q所產(chǎn)生的電場中，以＋Q為球心，半徑為r的球面上各點電場強度E＝eq\f(kQ,r2)都相等，故在這一球面上的電場為勻強電場C．當一個點電荷q在勻強電場中運動時，它所受的電場力的大小和方向都不變D．正電荷只受電場力作用時，在勻強電場中一定沿電場線運動解析：選C。勻強電場中各點的電場強度處處相同，電場線不僅是直線，而且電場線必須是平行同向、疏密均勻的直線時該電場才是勻強電場，故A錯誤；由E＝eq\f(kQ,r2)知，在電荷＋Q所產(chǎn)生的電場中，以＋Q為球心，半徑為r的球面上各點電場強度大小相等，但方向不同，所以點電荷的電場不是勻強電場，故B錯誤；由F＝qE知，在勻強電場中E處處相同，則點電荷q在勻強電場中運動時，它所受電場力的大小和方向都不變，故C正確；正點電荷只受電場力作用時，在勻強電場中不一定沿電場線運動，還與電荷的初速度有關(guān)，故D錯誤。2．下列哪種做法不屬于防止靜電的危害()A．印染廠房中保持潮濕B．油罐車的尾部有一根鐵鏈拖在地上C．家用照明電線外面用一層絕緣膠皮保護D．在地毯中夾雜一些不銹鋼絲纖維答案：C3.如圖所示，一電荷量為q的正點電荷位于電場中的A點，受到的電場力為F。若把該點電荷換為電荷量為2q的負點電荷，則A點的電場強度E為()A．eq\f(F,2q)，方向與F相反B．eq\f(F,q)，方向與F相反C．eq\f(F,2q)，方向與F相同D．eq\f(F,q)，方向與F相同解析：選D。根據(jù)電場強度的物理意義：電場強度是反映電場本身性質(zhì)的物理量，僅由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)?？芍瑢⒃擖c電荷換為電荷量為2q的負點電荷，A點的電場強度大小仍然是eq\f(F,q)，大小和方向均不變，故D正確，A、B、C錯誤。4．如圖，在一個點電荷Q附近的a、b兩點放置檢驗電荷，則檢驗電荷的受力F與其電荷量q的關(guān)系圖中正確的是()答案：B5.如圖所示，在光滑絕緣水平面上，三個帶電小球a、b和c分別位于邊長為l的正三角形的三個頂點上；a、b帶負電，電荷量均為q，c帶正電。整個系統(tǒng)置于水平方向的勻強電場中(圖中未畫出)，三個小球均處于靜止狀態(tài)。已知靜電力常量為k，則勻強電場電場強度的大小和方向為()A.eq\f(\r(3)kq,3l2)，方向垂直于a、b的連線遠離cB．eq\f(\r(3)kq,l2)，方向垂直于a、b的連線指向cC．eq\f(3kq,l2)，方向垂直于a、b的連線遠離cD．eq\f(2\r(3)kq,l2)，方向垂直于a、b的連線指向c答案：B6．如圖所示，用長為l的細線將質(zhì)量為m的帶電小球P懸掛在O點，小球所帶電荷量為q，勻強電場水平向右，小球處于靜止狀態(tài)時細線與豎直方向的夾角為θ。以下判斷正確的是()A．小球帶負電B．細線拉力大小為eq\f(mg,sinθ)C．小球所受電場力大小為mgcosθD．勻強電場的電場強度大小為eq\f(mgtanθ,q)解析：選D。小球受向右的電場力，則帶正電，A錯誤；細線拉力大小為T＝eq\f(mg,cosθ)，B錯誤；小球所受電場力大小為F＝mgtanθ，C錯誤；根據(jù)qE＝mgtanθ，勻強電場的電場強度大小為E＝eq\f(mgtanθ,q)，D正確。7.如圖，絕緣光滑圓環(huán)豎直放置，a、b、c為三個套在圓環(huán)上可自由滑動的空心帶電小球，已知小球c位于圓環(huán)最高點，ac連線與豎直方向成60°角，bc連線與豎直方向成30°角，三個小球均處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是()A.a、b、c小球帶同種電荷B．a(chǎn)、b小球帶異種電荷，b、c小球帶同種電荷C．a(chǎn)、b小球電荷量之比為eq\f(\r(3),6)D．a(chǎn)、b小球電荷量之比為eq\f(\r(3),9)解析：選D。a受到重力、環(huán)的支持力以及b、c對a的庫侖力，重力豎直向下，環(huán)的支持力以及b對a的庫侖力均沿圓環(huán)直徑方向從b到a，故c對a的庫侖力為引力，同理可知，c對b的庫侖力也為引力，所以a與c的電性一定相反，與b的電性一定相同，即a、b小球帶同種電荷，b、c小球帶異種電荷，故A、B錯誤；對c小球受力分析，將力沿水平方向和豎直方向正交分解后可得keq\f(qaqc,req\o\al(2,ac))sin60°＝keq\f(qbqc,req\o\al(2,bc))sin30°，由題意知rac∶rbc＝1∶eq\r(3)，解得qa：qb＝eq\r(3)∶9，故C錯誤，D正確。8.如圖所示，M、N是以MN為直徑的半圓弧上的兩點，O點為半圓弧的圓心?，F(xiàn)將帶電荷量相等、電性相反的兩個點電荷分別置于M、N兩點，這時O點電場強度的大小為E1；若將N點處的點電荷移至O點正下方P點，則O點的電場強度大小變?yōu)镋2，E1與E2之比為()A．1∶eq\r(2) B．eq\r(2)∶1C．3∶eq\r(2) D．4∶eq\r(2)解析：選B。依題意，每個點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度為eq\f(E1,2)，則當N點處的點電荷移至P點時，O點合電場強度大小E2＝eq\r(2)·eq\f(E1,2)＝eq\f(\r(2),2)E1，則E1與E2之比eq\f(E1,E2)＝eq\f(E1,\f(\r(2)E1,2))＝eq\f(\r(2),1)，故B正確，A、C、D錯誤。二、多項選擇題：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，有多項符合題目要求。全選對的得4分，選對但不全的得2分，有錯選的得0分。9.如圖所示的是某靜電場的一部分電場線的分布圖，下列說法正確的是()A．這個電場可能是負點電荷形成的B．C點處的電場強度為零，因為那里沒有電場線C．點電荷q在A點所受到的電場力比在B點所受電場力大D．負電荷在B點時受到的電場力的方向與B點沿著電場線的切線方向相反解析：選CD。根據(jù)點電荷的電場線分布規(guī)律可知，點電荷的電場線均為直線，因此這個電場不可能是負點電荷形成的，A錯誤；電場線是為了形象理解看不見摸不著的電場而人為假想的，電場線分布的疏密程度間接反映了電場的強弱，C點處雖然沒有作出電場線，但該處的電場線分布的密集程度仍然能夠反映該處的電場強弱，可知C點處的電場強度不為零，B錯誤；根據(jù)上述可知，由于A點位置電場線分布比B點位置電場線分布密集一些，則A點位置的電場強度比B點位置的電場強度大，則點電荷q在A點所受到的電場力比在B點所受電場力大，C正確；電場強度的方向沿電場線的切線方向，而負電荷所受的電場力方向與電場強度方向相反，則負電荷在B點時受到的電場力的方向與B點沿著電場線的切線方向相反，D正確。10.如圖所示，A、B兩個帶電小球可以看成點電荷，用兩等長絕緣細線懸掛起來，在水平方向的勻強電場中，A、B靜止，且懸線都保持豎直，已知A、B相距3cm，A的電荷量qA＝＋2.0×10－9C。k＝9.0×109N·m2/C2，則()A．小球B帶正電，qB＝2.0×10－9CB．小球B帶負電，qB＝－2.0×10－9CC．勻強電場的電場強度大小為2×104N/C，方向水平向左D．A、B連線中點處的電場強度大小為1.6×105N/C，方向水平向右解析：選BC。由題意知要使A、B兩球保持靜止，則勻強電場對兩個小球的電場力方向相反，兩個球必定帶異種電荷，故B帶負電。因A球受力平衡，水平方向合外力等于0，B對A的作用力向右，所以要加一個水平向左的電場；對A、B受力分析，則由平衡條件得E·qB＝keq\f(qAqB,r2)，E·qA＝keq\f(qAqB,r2)，代入數(shù)據(jù)解得E＝2×104N/C，qB＝－2.0×10－9C，A錯誤，B、C正確；A、B在連線中點處的電場強度大小相等，均為E1＝keq\f(qA,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)r))\s\up12(2))＝4keq\f(qA,r2)＝4E，方向水平向右；則A、B連線中點處的電場強度大小E′＝2E1－E＝7E＝1.4×105N/C，方向水平向右，D錯誤。11.如圖所示，光滑絕緣水平面上有三個帶電小球a、b、c(均視為點電荷)，三個球沿一條直線擺放且均處于靜止狀態(tài)，則下列說法正確的是()A．a(chǎn)對b的靜電力一定是引力B．b對c的靜電力可能是斥力C．a(chǎn)的電荷量不可能比b的電荷量小D．若給c施加一個向右的恒力，則三個球能向右運動且相互間的距離保持不變解析：選AC。若三個球沿一條直線擺放且均處于靜止狀態(tài)，則a、c一定是同種電荷，a、b是異種電荷，即“兩同夾異”，所以a對b的靜電力一定是引力，b對c的靜電力也一定是引力，故A正確，B錯誤；因三個球沿一條直線擺放且均處于靜止狀態(tài)，則b對c的靜電力大小等于a對c的靜電力大小，因為a、c間距離大于b、c間距離，據(jù)F＝keq\f(q1q2,r2)可得，a的電荷量比b的電荷量大，故C正確；假設(shè)給c施加一個向右的恒力后，三個球能向右運動且相互間的距離保持不變，以三個小球組成的系統(tǒng)為研究對象可得，三個球的加速度方向向右，以小球a為研究對象可得，小球的加速度為0，所以假設(shè)錯誤，故D錯誤。12．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(zhì)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(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電荷。小球A靜止在斜面上，則()A．小球A與B之間庫侖力的大小為eq\f(kq2,d2)B．當eq\f(q,d)＝eq\r(\f(mgsinθ,k))時，細線上的拉力為0C．當eq\f(q,d)＝eq\r(\f(mgtanθ,k))時，細線上的拉力為0D．當eq\f(q,d)＝eq\r(\f(mg,ktanθ))時，斜面對小球A的支持力為0解析：選AC。由題意知，根據(jù)庫侖定律可求小球A與B之間庫侖力的大小為FB＝keq\f(q2,d2)，故A正確；以小球A為研究對象受力分析如圖：根據(jù)物體的平衡條件可求當mg、FB、FN三力的合力等于0時，即keq\f(q2,d2)＝mgtanθ時，細線上的拉力為0，所以B錯誤，C正確；由平衡條件知，小球A受支持力不可能為0，所以D錯誤。三、非選擇題：本題共5小題，共60分。13．(8分)如圖，用一長為1m的絕緣輕繩將一帶電小球(可視為質(zhì)點)懸掛于水平天花板上，小球的質(zhì)量為2.0×10－2kg，電荷量為＋2.0×10－8C?，F(xiàn)加一水平方向的勻強電場，平衡時絕緣輕繩與豎直方向的夾角θ＝37°，重力加速度大小g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不計空氣阻力。(1)求勻強電場的電場強度大小和方向。(2)若突然撤去勻強電場，求小球運動到最低點時的速度大小。解析：(1)對小球進行受力分析，小球帶正電，故電場強度水平向右由平衡條件可得eq\f(qE,mg)＝tan37°解得E＝7.5×106N/C。(2)小球運動到最低點時，由動能定理有mgl(1－cos37°)＝eq\f(1,2)mv2－0解得v＝2m/s。答案：(1)7.5×106N/C方向水平向右(2)2m/s14．(10分)如圖所示，帶電小球A懸浮于空中，帶電小物塊B、C靜置于絕緣水平面上。已知A的電荷量為＋q，A、B、C的質(zhì)量都為m，它們之間的距離都為d，B、C的電荷量相同，重力加速度為g，靜電力常量為k。求：(1)B的帶電性質(zhì)；(2)B的電荷量；(3)B對地面的壓力。解析：(1)分析題意可知，帶電小球A處于靜止狀態(tài)，合力為零，帶電小物塊B、C對A的電場力與A的重力平衡，即B、C對A的電場力斜向上，故B帶正電；(2)根據(jù)幾何關(guān)系可知，電場力對稱分布，∠A＝60°則eq\r(3)FAB＝mg由FAB＝eq\f(kqqB,d2)得qB＝eq\f(\r(3)mgd2,3kq)；(3)研究整體的受力情況，電場力為內(nèi)力，整體受到重力和地面的兩個支持力作用，即3mg＝2F支則B受到地面的支持力FB＝F支＝eq\f(3,2)mg根據(jù)牛頓第三定律可知，壓力為eq\f(3,2)mg，方向豎直向下。答案：(1)正電(2)eq\f(\r(3)mgd2,3kq)(3)eq\f(3,2)mg，方向豎直向下15．(12分)如圖所示，帶電小球A和B(可視為點電荷)放在傾角為30°的光滑固定絕緣斜面上，已知A球的質(zhì)量為m，所帶電荷量為＋q，B球的質(zhì)量為2m，所帶電荷量為－q。沿斜面向上的恒力F作用于A球，可使A、B保持間距r不變沿斜面向上做勻加速直線運動，已知重力加速度為g，靜電力常量為k，求：(1)加速度a的大??；(2)F的大小。解析：(1)根據(jù)庫侖定律，兩球相互吸引的庫侖力F庫＝keq\f(q1q2,r2)＝eq\f(kq2,r2)A球和B球的加速度相同，以B球為研究對象，由牛頓第二定律有F庫－2mgsin30°＝2ma所以a＝eq\f(kq2,2mr2)－eq\f(g,2)；(2)把A球和B球看成整體，A、B間的庫侖力為系統(tǒng)內(nèi)力，由牛頓第二定律有F－3mgsinθ＝3maF＝eq\f(3kq2,2r2)。答案：(1)eq\f(kq2,2mr2)－eq\f(g,2)(2)eq\f(3kq2,2r2)16．(14分)電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場，電場強度E的大小與時間t的關(guān)系，以及物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：(1)物塊的質(zhì)量m；(2)物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ。解析：(1)由v－t圖像可知，前2s物塊做勻加速直線運動，由牛頓第二定律有qE1－μmg＝ma，2s后物塊做勻速直線運動，由平衡條件有qE2＝μmg，聯(lián)立得q(E1－E2)＝ma，由E－t圖像和v－t圖像可得E1＝3×104N/C，E2＝2×104N/C，a＝1m/s2，代入數(shù)據(jù)可解得m＝1kg；(2)μ＝eq\f(qE2,mg)＝eq\f(1×10－4×2×104,1×10)＝0.2。答案：(1)1kg(2)0.217．(16分)如圖所示，長l＝1m的輕質(zhì)細繩上端固定，下端連接