1、江苏省苏州高新区第一中学2020-2021学年度高一物理单元检测必修第三册第九章静电场及其应用满分100分 时间75分钟一、单选题（本大题共11小题，共44.0分）1. 如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是()A. 负点电荷电场B. 等量同种电荷电场AO=BOC. 等量异种电荷电场AO=BOD. 2. 电荷量为+Q的点电荷和接地金属板MN附近的电场线分布如图所示，点电荷与金属板相距为2d，图中P点到金属板和点电荷间的距离均为d.已知P点的电场强度为E0，则金属板上感应电荷在P点处产生的电场强度E的大小为( )A. E=0B. E=kQd2C. E=E0kQd2D. E=E023. 如图，
2、在光滑绝缘水平桌面上，三个带电小球a、b和c分别固定于正三角形顶点上。已知a、b带电量均为+q，c带电量为q，则A. ab连线中点场强为零B. 三角形中心处场强为零C. a所受库仑力方向垂直于ab连线D. a、b、c所受库仑力大小之比为1:1:34. 有关静电场的概念和规律，以下说法正确的是A. 摩擦起电并不是产生了电荷，只是电荷发生了转移B. 质子、电子等带电荷量绝对值为1.61019C的带电粒子叫元电荷C. 电场线可以形象地描绘电荷产生的电场，它是客观存在的D. 对于不能看成点电荷的两个带电体，库仑定律不适用，静电力也就不存在了5. 下列说法正确的是()A. 电场线是人为假设的曲线，实际不
3、存在，但电场是客观存在的B. 由F=kq1q2r2可知，当r0时，FC. 电场中某点的场强方向就是该点所放负电荷受到的静电力的方向D. 电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷有关6. 如图所示，有三个点电荷A、B、C位于一个等边三角形的三个顶点上，已知A，B都带正电荷，A所受B，C两个电荷的静电力的合力如图中FA所示，则下列说法正确的是()A. C带正电，且QCQBC. C带负电，且QCQB7. 如图所示三个点电荷q1,q2,q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1:q2:q3为()A. 9
4、:4:36B. 9:4:36C. 3:2:6D. 3:2:68. 如图所示，水平面有方向向右的匀强电场，将质量相等的两个带异种电荷小球a、b(可视为点电荷)，且电荷量大小分别为qa=3q，qb=q，由静止释放，二者之间距为r，位置关系如图，发现两个小球始终处于相对静止状态则下列说法正确的是( )A. a一定带正电，且电场强度大小为E=3kq2r2B. a一定带负电，且电场强度大小为E=3kq2r2C. a一定带正电，且电场强度大小为E=3kqr2D. a一定带负电，且电场强度大小为E=3kqr29. 如图所示，竖直绝缘墙壁上的Q处有一固定点A，在Q的正上方的P处用绝缘细线悬挂另一质点B，A、B
5、两质点因带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成角，由于漏电使A、B两质点的带电量减少，在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力为()A. 不变B. 变小C. 变大D. 先变小后变大10. 如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()A. k3qR2B. k9Q+q9R2C. kQ+qR2D. k10q9R211. 如图所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中，其速度时间图
6、象是选项中的()A. B. C. D. 二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）12. 密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置的平行板之间.今有一带负电的油滴，不加电场时，油滴由于受到重力作用加速下落，速率变大，受到的空气阻力也变大，因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落.若两板间加一电压，使板间形成向下的电场E，油滴下落的终极速率为v2，已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f=6rv计算(其中r为油滴半径，为空气粘滞系数).实验时测出r、v1、v2，E、为已知，则(1)油滴的带电量_(2)经多次测量得到许多油滴的Q测量值如下表
7、(单位1019C)6.418.019.6511.2312.8314.48分析这些数据可知_13. 电荷周围存在电场，电场虽然看不见，但是它却是客观存在的，可以通过实验对它进行观察和研究。如图所示，O是一个均匀带电球，把一个系在丝线上的带电量为+q、质量为m的试探小球先后依次挂在图中P1、P2、P3三个不同位置，调整丝线长度，使小球静止时的三个位置A、B、C与带电球O的球心处于同一水平线上，三处的丝线与竖直方向的夹角分别为1、2、3，且123.已知重力加速度为g。(1)对带电小球静止于A位置时的受力进行分析，画出受力示意图，并求小球所受电场力的大小FA；(2)根据电场强度的定义，推导带电球产生的
8、电场在A位置处的场强大小EA的表达式，并据此比较A、B、C三个位置的电场强度EA、EB、EC的大小关系。三、计算题（本大题共3小题，共38.0分）14. 如图所示，把质量为3g、带负电的小球A用绝缘细绳悬起，将带电量为2.0106C的带电小球B靠近A，当两个带电小球在同一高度相距30cm时，绳与竖直方向成=30角，试求：(1)A球受到的库仑力大小和细绳的拉力大小；(2)带电小球A在带电小球B处产生的电场强度大。15. 如图所示，空间存在一个水平向左的匀强电场，场强E=2.0104N/C，在A处有一个质量为0.4kg，电量为q=+2.0104C的带电小球，小球用一长为L=60cm的不可伸长的绝缘
9、细线与固定点O连接AO与电场线平行，现让小球从A处由静止释放，取g=10m/s2 (1)求小球第一次到达O点正下方所需的时间(2)若绝缘细线在突然拉直时，小球会损失全部的沿细线方向速度，而垂直细线方向的速度维持原样不变，试确定小球第一次速度回到零时绳子的方向(3)若初始时刻，在A点给小球一个向下的初速度v0，以保证小球能在竖直平面内做完整圆周运动回到A点，问v0的最小值为多少？16. 如图所示，轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角=37。已知小球所带电荷量，匀强电场的场强，取重力加速度，sin37=0.6,cos37=0.8，求
10、：(1)小球所受电场力F的大小；(2)小球的质量m；(3)剪断细线，求剪断细线后末的速度。答案和解析1.【答案】C【解答】A、在负点电荷产生的电场中，同心球面上的点的场强大小相等。A、B两点的场强大小相等，但方向不同，故A错误；B、由图可知，等量同种点电荷连线上的A、B两点电场方向不同，故B错误；C、由图可知，A、B是等量异种点电荷连线上，关于连线的中垂线对称的两点，结合等量异种点电荷连线上电场的特点可知，A、B两点的电场强度大小相等，方向相同，故C正确；D、AB两点处的电场线的疏密和切线方向都不同。即A、B两点的场强大小和方向都不同，故D错误。故选C。2.【答案】C【解答】电荷量为+Q的点电
11、荷在P点产生的场强为E=kQd2，方向向右；金属板上感应电荷为负电荷，在P点处产生的电场强度方向也向右，大小设为E，根据电场的叠加知E=E0kQd2，故C正确，ABD错误。故选C。3.【答案】D【解答】A.根据等量同种电荷的场强特点，ab两点电荷在ab连线中点的合场强为零，而c点电荷在ab连线中点的场强不为零，所以ab连线中点场强不为零，故A错误；B.根据等量同种电荷的场强特点，ab两点电荷在三角形中心的场强垂直于ab指向c，c点电荷在三角形中心处场强也指向c，根据场强的叠加，所以三角形中心处场强不为零，故B错误；C.根据等量异种电荷的场强特点，bc点电荷在a点的场强平行于bc指向c，所以a所
12、受库仑力方向平行于bc连线，故C错误；D.根据场强的叠加，设三角形的边长为r，ab点电荷在c点的场强为，ac点电荷在b点的场强为Eb=kqr2，bc点电荷在a点的场强为Ea=kqr2，根据电场力公式，所以a、b、c所受库仑力大小之比等于场强之比，即为1:1:3，故D正确。故选D。4.【答案】A【解答】A.摩擦起电并不是产生了电荷，只是电荷发生了转移，故A正确；B.由元电荷的定义可知，我们将电子或质子所带电量的绝对值称为元电荷，故B错误；C.电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，实际不存在，而电场是实际存在的物质，故C错误；D.对于不能看做点电荷的两个带电体，库仑定律不适用，静电力依然存在
13、，故D错误。故选A。5.【答案】A【解答】A.电场线是人为假设的曲线，实际不存在，但电场是客观存在的，故A正确；B.库仑定律F=kq1q2r2只适合于点电荷之间电场力的计算，当r0时，无法计算，故B错误；C.电场中某点的场强方向就是该点所放负电荷受到的静电力的反方向，故C错误；D.电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关，故D错误。故选A。6.【答案】C【解答】对A电荷受力分析，B对A的是库仑斥力，沿BA的连线向上。C如果是正电荷，则C对A的库仑斥力沿CA连线向上，这两个斥力的合力是向上的，不可能偏向右。只有C带负电，C对A的库仑引力沿AC连线向下，与B对A的作用力的合力才偏
14、向右侧，故C一定带负电。若B与C电荷带电量相等，则由平行四边形定则和对称可得，C受力水平向右，但现在C受力向右偏上，所以B对A的作用力比C对A的作用力大，故QC0)的固定点电荷，在b点处的场强为零， 则圆盘在此处产生电场强度也为：E=kQR2；那么圆盘在此d产生电场强度则仍为：E=kQR2； 而电荷量为q的点电荷在d处产生电场强度为：E=kQ9R2；由于都在d处产生电场强度方向相同，即为两者大小相加，所以两者这d处产生电场强度为：k10Q9R2；故 D正确，ABC错误。故选D。11.【答案】B【解答】A.vt图线表示随时间v在增加，故A错。B.vt图线表示随时间v在减小，斜率在减小，即加速度在
15、减小，符合题意，故B正确。CD.vt图线的斜率表示随时间在增加，故CD错。12.【答案】(1)q=6r(12)E；(2)电荷的最小电量即元电荷为1.61019C。【解答】(1)没有加电压时，达到v1有mg=f1=6r1加上电压后，受到向上的阻力和电场力，有mg=f2+qE=6rv2+qE解以上两式得到油滴电量：q=6r(v1v2)E。(2)在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.61019C的整数倍，故电荷的最小电量即元电荷为1.61019C。故答案为：(1)q=6r(12)E；(2)电荷的最小电量即元电荷为1.61019C。13.【答案】解：(1)带电小球静止于A位置时，小球受竖直向下重力
16、，水平向右的电场力，斜向上的拉力，如图所示，根据平衡条件可得：FA=mgtan1(2)由电场的定义，EA=FAq=mgtan1q同理EB=FBq=mgtan2qEC=FCq=mgtan3q由于123，可得：EAEBEC。答：(1)A的受力示意图如上图所示，小球所受电场力的大小为FA=mgtan1；(2)带电球产生的电场在A位置处的场强大小EA的表达式为EA=mgtan1q，EAEBEC。【解析】(1)对带电小球A进行受力分析，根据平衡条件求解；(2)由电场的定义求解电场强度的表达式，再根据角度关系进行分析。本题主要是考查了力电综合问题。14.【答案】解：(1)对A受力分析，如下图所示：根据平衡
17、条件，有：F库=mgtan=31031033=1102N；那么绳子拉力大小T=mgcos=31033210=2102N；(2)A球在B球所在位置产生的电场强度大小：E=F库qB=11022106=5103N/C答：(1)A球受到的库仑力大小为1102N和细绳的拉力大小2102N；(2)带电小球A在带电小球B处产生的电场强度为5103N/C。15.【答案】解(1)小球受力如图，由题Eq=mg=4N故小球会沿右图中虚直线到达O点正下方，有122gt2=2L，t=2Lg=35s；(2)如图，带电小球沿直线匀加速到达O点正下方时的速度v=at=2g2Lg=2gL故由动能定理EqLcosmgL1+sin
18、=012mvsin452得=45；(3)如图，只要小球能做圆周运动通过B点，就能在竖直平面内做完整圆周运动由题，在B点有2mg=mvB2L从A至B由动能定理有EqL1cos45mgLsin45=12mvB212mv02得v0=18212=3.67m/s。答：(1)求小球第一次到达O点正下方所需的时间35s；(2)若绝缘细线在突然拉直时，小球会损失全部的沿细线方向速度，而垂直细线方向的速度维持原样不变，试确定小球第一次速度回到零时绳子的方向=45；(3)若初始时刻，在A点给小球一个向下的初速度v0，以保证小球能在竖直平面内做完整圆周运动回到A点，问v0的最小值为3.67m/s。16.【答案】解：(1)根据电场强度定义式可知，小球所受电场力大小为F=qE=1.01063.0103N=3.0103N； (2)小球受重力mg，绳的拉力T和电场力F作用，如图所示根据共点力平衡条件和图中的几何关系有mgtan=F，解得m=4.0104kg；(3)根据题意，剪断细线后电场力和重力的合力方向沿细绳延长线方向F合=mgcos37=ma，得a=1.25g=12.5m/s，2s后的速度v=at=25m/s。 答：(1)小球所受电场力F的大小为3.0103N；(2)小球的质量m=4104kg；(3)剪断细线，求剪断细线后末的速度为25m/s。
