高中物理：静电场及其应用-测试题(含答案)

高中物理：静电场及其应用测试题（含答案）注意事项：1．答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。一、选择题(本题共12小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1～8题只有一项符合题目要求,第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1．下列表达式中,q一定是场源电荷的是()A．F＝kQqr2B．E＝FqC．WAB＝qUABD．E＝kql22．一正电荷在电场中由A到B做加速运动且加速度越来越大,则如图所示的四个电场线正确的是()3．三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径。球1的带电荷量为q,球2的带电荷量为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F。现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变。由此可知()A．n＝3B．n＝4C．n＝5D．n＝64．如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab＝5cm,bc＝3cm,ca＝4cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则()A．a、b的电荷同号,k＝169B．a、b的电荷异号,k＝169C．a、b的电荷同号,k＝6427D．a、b的电荷异号,k＝64275．均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示,在半球面AB上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,CD为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有M、N两点,OM＝ON＝2R。已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为()A．kq2R2－EB．kq4R2C．kq4R2－ED．kq4R2＋E6．有一接地的导体球壳,如图所示,球心处放一点电荷q,达到静电平衡时,则()A．q的电荷量变化时,球壳外电场随之改变B．q在球壳外产生的电场强度为零C．球壳内、外表面的电荷在壳外的合场强为零D．q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零7．直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图,M、N两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别为()此卷只装订不密封A．3kQ4a2,沿y轴正向B．3kQ4a2,沿y轴负向C．5kQ4a2,沿y轴正向D．5kQ4a2,沿y轴负向8．如图所示,质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中,P从两极板正中央射入,Q从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点(重力不计),则从射入到打到上极板的过程中()A．它们运动的时间tQ＞tPB．它们运动的加速度aQ＜aPC．它们所带的电荷量之比qP∶qQ＝1∶2D．它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝1∶29．关于静电的利用和防范,以下说法中正确的是()A．没有安装避雷针的建筑物一定会被雷电击毁B．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上,避免产生电火花引起爆炸C．手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品,可防止麻醉药燃烧D．飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成,可防止静电积聚10．两个小球带电后相互排斥,如图所示。两悬线跟竖直方向各有一个夹角α、β,且两球在同一水平面上。两球质量用m和M表示,所带电荷量用q和Q表示。若已知αβ,则一定有关系()A．两球一定带同种电荷B．m一定小于MC．q一定大于QD．m受到的静电力一定大于M所受的静电力11．如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘细线系一带电小球,小球的质量为m,电荷量为q。为了保证当细线与竖直方向的夹角为60°时,小球处于平衡状态,则匀强电场的场强大小可能为()A．mgtan60°qB．mgcos60°qC．mgsin60°qD．mgq12．如图所示,金属板带电荷量为＋Q,质量为m的金属小球带电荷量为＋q,当小球静止后,悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α,小球与金属板中心O恰好在同一条水平线上,且距离为L(重力加速度为g,静电力常量为k)。下列说法正确的是()A．＋Q在小球处产生的场强为E1＝kQL2B．＋Q在小球处产生的场强为E1＝mgtanαqC．＋q在O点产生的场强为E2＝kqL2D．＋q在O点产生的场强为E2＝mgtanαQ二、非选择题(本题共6小题,共52分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13．(6分)如图所示,MON是固定的光滑绝缘直角杆,MO沿水平方向,NO沿竖直方向,A、B为两个套在此杆上的带有同种电荷的小球。用一指向竖直杆的水平力F作用在A球上,使两球均处于静止状态。现将A球沿水平向右方向缓慢拉动一小段距离后,A、B两小球可以重新平衡。则后一种平衡状态与前一种平衡状态相比较,A、B两小球间的库仑力________；A球对MO杆的压力________。（选填“变大”“变小”或“不变”）14．(8分)如图所示,绝缘底座上固定一电荷量为8×10－6C的带正电小球A,其正上方O点处用轻细弹簧悬挂一质量m＝0.06kg、电荷量大小为2×10－6C的小球B,弹簧的劲度系数k0＝5N/m,原长L0＝0.3m。若小球B恰能以A球为圆心在水平面内做顺时针方向(从上往下看)的匀速圆周运动,此时弹簧与竖直方向的夹角θ＝53°,则小球B球做圆周运动的速度大小为_______m/s,此时弹簧的长度为_______m。(已知静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2,sin53°＝0.8,cos53°＝0.6,g＝10m/s2,两小球都视为点电荷)15．(7分)如图所示,在光滑绝缘的水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为L的正三角形的三个顶点上,a、b带正电,电荷量均为q,c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k,若三个小球均处于静止状态,试求该匀强电场的场强以及c的带电荷量。16．(9分)如图光滑绝缘水平直槽上固定着A、B、C三个带电小球,A质量为m、B质量为2m、C质量为3m,间距均为r,QA＝＋8q,QB＝＋q,现对C球施一水平力F的同时放开三个小球,欲使三个小球在运动过程中保持间距r不变,求：(1)球C的带电性质和电量；(2)水平力F的大小。17．(10分)一根长为L的绝缘细线吊着一质量为m的带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,线与竖直方向成37°角,现突然将该电场方向变为向下且大小不变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响(重力加速度为g),求：(1)匀强电场的电场强度的大小；(2)求小球经过最低点时线的拉力大小。18．(12分)在一个点电荷Q形成的电场中,建立如图甲所示的Ox坐标轴,坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m。放在A、B两点的试探电荷所受静电力大小跟其电量的关系图像分别如图乙中直线a、b所示。如果放在A点的试探电荷带正电,放在B点的试探电荷带负电,则它们受到的静电力方向都跟x轴的正方向相同。求：(1)B点的电场强度的大小和方向；(2)试判断点电荷Q的电性,并说明理由；(3)点电荷Q的位置坐标。物理答案一、选择题(本题共12小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,第1～8题只有一项符合题目要求,第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1．【答案】D【解析】在F＝kQqr2表达式中q可能是场源电荷,也可能是试探电荷,故A错误；在E＝Fq与WAB＝qUAB表达式中q是试探电荷,故BC错误；在表达式E＝kql2中,q为场源电荷,故D正确。2．【答案】C【解析】由电场线的分布特点可知C选项正确。3．【答案】D【解析】三个金属小球相同,当球3先与球2接触后,电荷量平分,球2与球3带电荷量均为nq2；球3再与球1接触后,电荷量平分,两球带电荷量均为q＋nq22；由于球1、2之间作用力的大小仍为F,根据库仑定律有kq＋nq22·nq2r2＝knq2r2,解得n＝6,选项D正确。4．【答案】D【解析】如果a、b带同种电荷,则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力,此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零,因此a、b不可能带同种电荷,A、C错误；若a、b带异种电荷,假设a对c的作用力为斥力,则b对c的作用力一定为引力,受力分析如图所示,由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线,则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零,由几何关系可知∠a＝37°、∠b＝53°,则Fasin37°＝Fbcos37°,解得FaFb＝43,又由库仑定律及以上各式代入数据可解得qaqb＝6427,B错误,D正确。5．【答案】A【解析】完整球壳在M点产生电场的场强为k2q（2R）2＝kq2R2,根据电场叠加原理,右半球壳在M点产生电场的场强为kq2R2－E,根据对称性,左半球壳在N点产生的电场的场强为kq2R2－E,选项A正确。6．【答案】D【解析】当导体球壳接地时,壳内电荷在壳外表面所产生的感应电荷流入大地,这时壳内电荷与壳内表面的感应电荷在壳内壁以外(包含导体壳层)任一点的合场强为零。故选项D正确。7．【答案】B【解析】M、N两处的负点电荷在G处产生的合场强E1与O点处正点电荷在G处产生的场强等大反向,所以E1＝kQa2,方向沿y轴正向；因为H与G关于x轴对称,所以M、N两处的负点电荷在H处产生的合场强大小E2＝E1＝kQa2,方向沿y轴负向。当正点电荷放在G点时,它在H点产生的场强E3＝kQ（2a）2,方向沿y轴正向,则H处的场强为EH＝kQa2－kQ（2a）2＝3kQ4a2,方向沿y轴负向,选项B正确。8．【答案】C【解析】设两板距离为h,P、Q两粒子的初速度为v0,加速度分别为aP和aQ,粒子P到上极板的距离是h2,它们做类平抛运动的水平距离均为l。则对P,由l＝v0tP,h2＝12aPt2P,得到aP＝hv20l2；同理对Q,l＝v0tQ,h＝12aQt2Q,得到aQ＝2hv20l2。由此可见tP＝tQ,aQ＝2aP,而aP＝qPEm,aQ＝qQEm,所以qP∶qQ＝1∶2。由动能定理得,它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝maPh2∶maQh＝1∶4。综上所述,ABD错误,C正确。9．【答案】BD【解析】安装避雷针的建筑物,通过避雷针与大地相连,从而避免建筑物被雷电击坏,如果没有安装就会有危险,但对低矮的建筑不至于一定被雷电击毁,故A错误；油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上,可以及时的把产生的静电导走,有利于消除静电,避免产生电火花引起爆炸,故B正确；绝缘性能良好的化纤制品做成的衣服不能及时把静电导入大地,容易产生手术事故,所以手术室的医生和护士不能穿绝缘性能良好的化纤制品,故C错误；飞机起落架的轮胎用导电橡胶做轮胎,是为了及时地把飞机过程中因为摩擦而产生的电荷通过导体转移给大地,以免产生放电现象,不能用绝缘轮胎,故D正确。10．【答案】AB【解析】由于两球相互排斥,一定带同种电荷,选项A正确；对球m受力分析如图,有F＝mgtanα,同理,F′＝Mgtanβ,由于两电荷间的相互作用力大小相等F＝F′,并且αβ,所以mM,电荷量q、Q的大小无法判断,B正确,C、D错误。11．【答案】ACD【解析】取小球为研究对象,它受到重力mg、细线的拉力F和静电力Eq的作用。因小球处于平衡状态,则它受到的合外力等于零,由平衡条件知,F和Eq的合力与mg是一对平衡力。根据力的平行四边