2024-2025學(xué)年新教材高中物理第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用單元檢測(cè)含解析新人教版必修3

PAGE8-單元素養(yǎng)檢測(cè)(一)(第九章)(90分鐘100分)【合格性考試】(60分鐘60分)一、選擇題(本題共9小題,每小題4分,共36分。)1.關(guān)于元電荷的理解,下列說(shuō)法正確的是 ()A.元電荷就是電子B.元電荷是一個(gè)志向模型C.元電荷就是質(zhì)子D.物體所帶電量只能是元電荷的整數(shù)倍【解析】選D。元電荷是最小的電荷量,而不是一個(gè)物理模型;在中學(xué)階段,任何帶電體所帶的電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍,D是正確的,因?yàn)橹袑W(xué)階段并不要求學(xué)生知道夸克模型。2.關(guān)于庫(kù)侖定律,以下說(shuō)法中正確的是 ()A.庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷其實(shí)就是體積很小的帶電體B.庫(kù)侖定律是試驗(yàn)定律C.庫(kù)侖定律僅適用于靜止的點(diǎn)電荷間的相互作用D.依據(jù)庫(kù)侖定律,當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離趨近于零時(shí),則庫(kù)侖力趨近于無(wú)窮大【解析】選B。庫(kù)侖定律適用于點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷是指放入電場(chǎng)時(shí)對(duì)該處的電場(chǎng)無(wú)影響的帶電體,不肯定就是體積很小的帶電體,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;庫(kù)侖定律是通過(guò)試驗(yàn)得出的規(guī)律,所以是試驗(yàn)定律,選項(xiàng)B正確;庫(kù)侖定律對(duì)靜止的點(diǎn)電荷和運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)電荷間的相互作用都是適用的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離趨近于零時(shí),就不能看作點(diǎn)電荷了,于是庫(kù)侖定律就不再適用了,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。3.空間有p、q兩個(gè)點(diǎn)電荷相距r且僅在相互間的庫(kù)侖力作用下由靜止起先運(yùn)動(dòng),起先時(shí)p的加速度大小為a,q的加速度大小為4a,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,q的加速度大小為a,速度大小達(dá)到v,則這時(shí)p的加速度大小和p、q兩個(gè)點(diǎn)電荷間的距離分別為 (A.4a,4r B.a,C.a,2r D.a,4r【解析】選C。兩點(diǎn)電荷間的相互作用力大小相等、方向相反,由于起先時(shí)p的加速度大小為a,q的加速度大小為4a,所以p、q兩個(gè)點(diǎn)電荷的質(zhì)量之比為4∶1,因此當(dāng)q的加速度大小為a時(shí),p的加速度大小為a。設(shè)點(diǎn)電荷q的質(zhì)量為m,當(dāng)p的加速度大小為a時(shí),p、q間的庫(kù)侖力為k=4ma,而當(dāng)q的加速度大小為a時(shí),p、q間的庫(kù)侖力為k=ma,聯(lián)立解得:r'=2r。選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4.如圖所示,用兩根同樣長(zhǎng)的細(xì)繩把兩個(gè)帶同種電荷的小球懸掛在一點(diǎn)上,兩球的質(zhì)量相等,A球所帶的電量大于B球所帶的電量,兩球靜止,懸線的偏角分別為α、β,則 ()A.α>βB.α=βC.α<βD.無(wú)法確定【解析】選B。兩球之間的庫(kù)侖力屬于作用力和反作用力,大小相等,方向相反;兩個(gè)小球質(zhì)量相等,均受重力、靜電力和拉力,依據(jù)平衡條件,兩小球重力和靜電力的合力方向與豎直方向的夾角相同,而依據(jù)三力平衡,拉力肯定與另外兩個(gè)力的合力等值、反向、共線,故α=β;所以B選項(xiàng)是正確的。5.如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn),O為圓心,∠MOP=60°,等量、異號(hào)的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn),這時(shí)O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E1;若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn),則O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小變?yōu)镋2,E1與E2之比為()A.2∶1 B.2∶C.1∶2 D.4∶【解析】選A。由電場(chǎng)的疊加可知各點(diǎn)電荷單獨(dú)在O點(diǎn)形成的場(chǎng)強(qiáng)大小,移動(dòng)之后電荷距O點(diǎn)的距離不變,故電場(chǎng)強(qiáng)度大小不變,則由矢量合成的方向可得出移動(dòng)之后的合電場(chǎng);即可求得比值。每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為,則當(dāng)N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)時(shí),合場(chǎng)強(qiáng)大小為E2=,故=,故A正確。6.如圖甲所示,AB是一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,圖乙則是放在電場(chǎng)線上a、b處的檢驗(yàn)電荷的電荷量與所受靜電力大小間的函數(shù)圖像(F-q圖像),若電場(chǎng)方向由A指向B,由此可以判定 ()A.場(chǎng)源電荷可能是正電荷,位置在A側(cè)B.場(chǎng)源電荷可能是負(fù)電荷,位置在A側(cè)C.場(chǎng)源電荷可能是正電荷,位置在B側(cè)D.場(chǎng)源電荷可能是負(fù)電荷,位置在B側(cè)【解析】選D。由F=qE和題圖乙可知,q相同時(shí)b點(diǎn)的靜電力較大,故場(chǎng)源電荷在B側(cè),由于電場(chǎng)方向是由A指向B,則場(chǎng)源電荷為負(fù)電荷,故選項(xiàng)D正確。7.下列各電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是 ()【解析】選C。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,電場(chǎng)線疏密代表場(chǎng)強(qiáng)大小,切線方向就是場(chǎng)強(qiáng)方向;A中A、B兩點(diǎn)方向不同,故A錯(cuò)誤;B中A、B兩點(diǎn)方向相同,但是疏密程度不同,故B錯(cuò)誤;C中電場(chǎng)線是等間距平行線,所以A、B兩點(diǎn)大小方向都相同,故C正確;D中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)線方向不同,疏密程度也不同,兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不同,故D錯(cuò)誤;故選C。8.如圖所示,光滑絕緣水平面上有三個(gè)帶電小球a、b、c(均可視為點(diǎn)電荷),三球沿一條直線擺放,僅在靜電力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),則以下推斷正確的是 ()A.a對(duì)b的靜電力肯定是斥力B.a對(duì)b的靜電力可能是斥力C.a的電荷量可能比b的少D.a的電荷量肯定比b的多【解析】選D。若三個(gè)點(diǎn)電荷均處于平衡狀態(tài),三個(gè)點(diǎn)電荷必需滿意“三點(diǎn)共線,兩同夾異,兩大夾小”,所以選項(xiàng)D正確。9.如圖所示,一帶電小球用絲線懸掛在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,當(dāng)小球靜止后把懸線燒斷,則小球在電場(chǎng)中將做 ()A.自由落體運(yùn)動(dòng)B.曲線運(yùn)動(dòng)C.沿著懸線的延長(zhǎng)線做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.變加速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選C。懸線燒斷前小球靜止,所以受合外力為零,即重力和電場(chǎng)力的合力沿懸線的延長(zhǎng)線且為恒力;燒斷后重力和電場(chǎng)力不變,小球從靜止起先沿懸線的延長(zhǎng)線做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C正確?？键c(diǎn):本題考查受力分析及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的推斷。推斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),要依據(jù)初速度與合外力的關(guān)系。二、計(jì)算題(本題共3小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)10.(8分)一條長(zhǎng)3L的絕緣細(xì)線穿過(guò)兩個(gè)完全相同且質(zhì)量都是m的小金屬環(huán)A、B,將線的兩端固定于同一點(diǎn)O,如圖所示,當(dāng)金屬環(huán)帶電后,由于兩環(huán)間的靜電斥力使細(xì)線構(gòu)成一等邊三角形,此時(shí)兩環(huán)恰處于同一水平線上。若不計(jì)環(huán)與線間的摩擦,兩環(huán)所帶電荷量各為多少【解析】由于兩金屬環(huán)完全相同,所以帶電后再分開(kāi)時(shí),所帶電荷量應(yīng)相同,設(shè)為q。視小環(huán)為點(diǎn)電荷,平衡時(shí)兩環(huán)與O點(diǎn)之間恰好是一等邊三角形,因此環(huán)的兩邊拉力相等。對(duì)B進(jìn)行受力分析,如圖所示。正交分解可得:FTcos30°=mg和FT+FTsin30°=k,解得q=L。答案:LL11.(8分)如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=2×104N/C。一電荷量q=+1×10-8C的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),A、B之間的距離d為0(1)點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力的大小F;(2)電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功W?！窘馕觥?1)依據(jù)電場(chǎng)力公式F=qE得,電場(chǎng)力F=2×10-4N。(2)依據(jù)電場(chǎng)力做功公式W=Fd得,W=Fd=2×10-4×0.1J=2×10-5J。答案:(1)2×10-4N(2)2×10-5J12.(8分)如圖所示,真空中,帶電荷量分別為+Q和-Q的點(diǎn)電荷A、B相距r,則:(1)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)多大?(2)在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上,距A、B兩點(diǎn)都為r的O′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何?【解析】分別求+Q和-Q在O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向,然后依據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理,求出合場(chǎng)強(qiáng)。(1)如圖甲所示,A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向相同,由A→B。A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度EA=EB==。所以O(shè)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為EO=2EA=。(2)如圖乙所示,EA′=EB′=,由矢量圖所示形成的等邊三角形可知,O′點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)EO′=EA′=EB′=,方向與A、B的中垂線垂直,即由A→B。答案:(1)方向由A→B(2)方向由A→B【等級(jí)性考試】(30分鐘40分)13.(5分)絕緣細(xì)線上端固定,下端懸掛一輕質(zhì)小球a,a的表面鍍有鋁膜。在a的近旁有一絕緣金屬球b,起先時(shí)a、b都不帶電,如圖所示,現(xiàn)使b帶電,則()A.a、b之間不發(fā)生相互作用B.b將吸引a,吸住后不放開(kāi)C.b馬上把a(bǔ)排斥開(kāi)D.b先吸引a,接觸后又把a(bǔ)排斥開(kāi)【解析】選D。帶電物體能夠吸引輕小物體,故b會(huì)將a球吸引過(guò)來(lái),a與b接觸后,帶同種電荷而分開(kāi),所以D正確,A、B、C錯(cuò)誤。14.(5分)A、B是一條電場(chǎng)線上的兩個(gè)點(diǎn),一帶負(fù)電的微粒僅在電場(chǎng)力作用下以肯定初速度從A點(diǎn)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),其速度—時(shí)間圖像如圖所示,則這一電場(chǎng)可能是 ()【解析】選A。由圖像可知,速度在漸漸減小,圖像斜率的肯定值在漸漸增大,故此帶負(fù)電的微粒做加速度越來(lái)越大的減速直線運(yùn)動(dòng),所受電場(chǎng)力越來(lái)越大,受力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。故選A。15.(5分)如圖所示,a、b兩個(gè)帶電小球分別用絕緣細(xì)線系住,并懸掛在O點(diǎn),當(dāng)兩小球靜止時(shí),恰好在同一水平面上,此時(shí)兩細(xì)線與豎直方向夾角滿意α<β?？梢酝茢鄡汕?()A.電荷量關(guān)系:qa=qbB.質(zhì)量關(guān)系:ma>mbC.比荷關(guān)系:<D.定量關(guān)系:masinα=mbsinβ【解析】選B。兩球受到的庫(kù)侖力大小相等,設(shè)為F,對(duì)小球a、b受力分析,依據(jù)平衡條件有mag=,mbg=,聯(lián)立解得magtanα=mbgtanβ,因?yàn)棣?lt;β,則有tanα<tanβ,所以有ma>mb,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;依據(jù)已知條件無(wú)法求出兩球電荷量的關(guān)系、比荷的關(guān)系,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。16.(10分)如圖所示,兩個(gè)可看成點(diǎn)電荷的帶正電小球A和B位于同一豎直線上,在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中保持不變的距離,沿豎直方向勻速下落,已知A帶電量為Q,質(zhì)量為4m,B帶電量為4Q,質(zhì)量為m,求勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小和兩球的間距為多大【解析】由力的平衡條件對(duì)A有:QE+FAB=4mg①對(duì)B有:4QE=mg+FAB②①②聯(lián)立得E=,FAB=3mg設(shè)AB間距為r,由庫(kù)侖定律知FAB=k所以r===2Q答案:2Q17.(15分)如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的O點(diǎn)放置點(diǎn)電荷Q,其帶電量為2.0×10-8C,此時(shí)距O點(diǎn)10cm處的P點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)恰好為零。求原勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小是多少?若以O(shè)點(diǎn)為圓心,以O(shè)P長(zhǎng)為半徑作一圓,在O點(diǎn)正上方圓周上S【解析】P