物理(人教版选修3-1)习题：第一章 静电场 第3节课
一、选择题
1．(2016·吉林师大附中高二检测)在电场中的某点放入电量为－q的试探电荷时，测得该点的电场强度为E；若在该点放入电量为＋2q的试探电荷，此时测得该点的场强() A．大小为2E，方向和E相反
B．大小为E，方向和E相同
C．大小为2E，方向和E相同
D．大小为E，方向和E相反
2．(多选)如图所示，下列为电场中某点的电场强度E与放在该点处的检验电荷q及所受电场力F之间的函数关系图象，其中正确的是()
3．(2016·山东莱州一中月考)如图所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为E a，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为E b，方向与ab连线成30°角．关于a、b两点场强大小E a、E b的关系，以下结论正确的是()
A．E a＝3
3E b B．E a＝1
3
E b
C．E a＝3E b D．E a＝3E b
4．下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是()
5．(多选)如图所示，为某一电场中的一条电场线，a、b为线上的两点，则下列判断正确的是()
A．这可能是一个匀强电场
B．a点场强可能比b点场强大
C．a点场强一定比b点场强小
D．负电荷在两处所受静电力的方向一定相同
6．(多选)在真空中有一匀强电场，电场中有一质量m＝0.01g、带电荷量q＝－2×10－8 C的尘埃沿水平方向向右做匀速直线运动，g＝10m/s2，则()
A．场强的方向一定沿水平方向
B．场强的方向一定竖直向下
C．场强的方向一定竖直向上
D．场强的大小一定为5×103N/C
7.(多选)一带电粒子从电场中的A点运动到B点，轨迹如图中虚线所示．不计粒子所受重力，则()
A．粒子带正电荷
B．粒子加速度逐渐减小
C．A点的速度大于B点的速度
D．粒子的初速度不为零
8.如图所示，在光滑绝缘水平面上，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，则匀强电场场强的大小为()
A.3kq
3l2B.3kq
l2
C.3kq
l2
D.23kq
l2
9.(2016·北京东城区高二检测)A、B是一条电场线上的两个点，一带正电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其v－t图象如图所示．则电场的电场线分布可能是图中的()
10.(2016·襄阳高二检测)如图所示，A为带电量为Q的圆形金属薄板(图中A板为侧视图)，B为质量为m、电荷量大小为q的带负电小球，用绝缘丝线悬挂于O点．小球由于电场力而静止在过金属板中心且垂直于金属板的直线上距板为r的位置，悬线与竖直方向的夹角为θ.关于小球所在位置处的场强，下列说法中正确的是()
A．小球所在位置处场强大小为kQ
r2，方向水平向右
B．小球所在位置处场强大小为kQ
r2，方向水平向左
C．小球所在位置处场强大小为mg tanθ
q，方向水平向左
D．小球所在位置处场强大小为mg tanθ
q，方向水平向右
二、非选择题
11.如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°，现在A、B两点放置两点电荷q A、q B，测得C点场强的方向与AB平行(如图)，则q A、q B带何种电荷，q A、q B的比值是多少？（答案：q A带负电，q B带正电1∶8）
12.(2016·杭州高二检测)如图所示，一质量为m＝1.0×10－2kg，带电量为q＝1.0×10－6C 的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向成37°角．小球在运动过程中电量保持不变，重力加速度g取10m/s2.
(1)求电场强度E；
(2)若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s时小球的速度大小v及
方向．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)
（答案：(1)7.5×104N/C(2)12.5m/s方向与竖直方向成37°角，斜向左下）
1[导学号99690025]解析：选B.电场强度是描述电场本身性质的物理量，与试探电荷的电荷量、电性无关．E ＝F q 是电场强度的定义式，E 的大小、方向与F 、q 无关；比值F q 只是在客观上反映空间某点场强的强弱，而空间某点场强的有无、强弱、方向与是否放入试探电荷、放入什么样的试探电荷无关，故选B.2[导学号99690026]解析：选AD.电场中某点的电场强度与试探电荷无关，所以A 正确，B 错误；由F ＝qE 知，F －q 图象为过原点的倾斜直线，故D 正确，C 错误．
3[导学号99690027]解析：选D.结合几何关系，有aO ∶bO ＝1∶3，
由公式E ＝kQ r 2得E a E b ＝（bO ）2（aO ）2＝（3）212
＝31.故选D.4[导学号99690028]解析：选C.A 图中，A 、B 两点场强大小相等，方向不同；B 图中，A 、B 两点场强的方向相同，但大小不等；C 图中是匀强电场，则A 、B 两点场强大小、方向相同；D 图中A 、B 两点场强大小、方向均不相同．故选C.
5[导学号99690029]解析：选ABD.点电荷所形成电场的电场线与匀强电场的电场线及等量异号电荷连线上的电场线均为直线，故无法确定电场情况及a 、b 两点的场强大小，A 、B 正确，C 错误；但a 、b 两点场强方向相同，负电荷在a 、b 两点受力方向均与电场线方向相反，D 正确．
6[导学号99690030]解析：选BD.尘埃做匀速直线运动，则电场力与重力一定大小相等，方向相反，即电场力的方向一定竖直向上，负电荷受力方向与场强的方向相反，则场强方向一定竖直向下，B 正确，A 、
C 错误；由mg ＝qE ，则E ＝mg q ＝0.01×10－3×102×10
－8N/C ＝5×103N/C ，D 正确．7[导学号99690031]解析：选BCD.带电粒子所受合外力(即静电力)指向轨迹凹侧，知粒子带负电荷，故A 项错误．根据E A >E B ，知B 项正确．粒子从A 到B 受到的静电力为阻力，C 项正确．由题图可知，粒子从A 点运动到B 点，速度逐渐减小，故粒子在A 点速度不为零，D 项正确．
8[导学号99690032]解析：选B.带电小球a 、b 在c 球位置处产生的场强大小均为
E a ＝E b ＝kq l 2，方向如图所示，根据平行四边形定则，其合场强大小为E ab ＝2k q l 2cos 30°＝3kq l 2，电场E ab 应与外加的匀强电场E 等大反向，即E ＝3kq l 2，B 正确．9[导学号99690033]解析：选D.根据v －t 图象，带电粒子的加速度逐渐增大，速度
逐渐减小，选项D 可能．
10[导学号99690034]解析：选C.小球受力如图所示，由平衡条件得小球所受电场力F ＝mg tan θ，所以小球所在处的电场强度：E ＝F q ＝mg tan θq ，小球带负电荷，因此电场强度方向水平向左，C 正确．
11[导学号99690035]解析：放在A 点和B 点的点电荷在C 处产生的场强方向在A 、C 和B 、C 的连线上，因C 点场强方向与BA 方向平行，故放在A 点的点电荷和放在B 点的点电荷产生的场强方向只能如图所示，由C →A 和由B →C ，故q A 带负电，q B 带正电，且E B ＝2E A ，即k q B BC 2＝2k q A AC 2，又由几何关系知BC ＝2AC ，所以q A ∶q B ＝1∶8.
答案：q A 带负电，q B 带正电1∶8
12[导学号99690036]解析：(1)由平衡条件得小球所受电场力F ＝mg tan θ，
所以小球所在处的电场强度：E ＝F q ＝mg tan θq ＝1.0×10－2×10×0.751.0×10－6N/C ＝7.5×104N/C.(2)细线剪断后，小球的合力F 合＝mg cos 37°＝1.25mg 根据牛顿第二定律，小球的加速度：a ＝F 合m ＝1.25g ＝12.5m/s 2.所以1s 时小球的速度大小v ＝at ＝12.5m/s ，速度方向沿原细线方向向下，即方向与竖直方向成37°角，
斜向左下．
答案：(1)7.5×104N/C (2)12.5m/s 方向与竖直方向成37°角，斜向左下。
物理选修3-1第一章第三节电场强度
荷 q1、q2 之间的相互作用可表示为：
第一章 静电场
可见，电荷间的库仑力就是电场力，库仑定律可表 示为：
F12＝kqr21·q2 或 F21＝kqr22·q1，即：F12＝E1·q2 或 F21 ＝E2·q1.
式中 E1 就是点电荷 q1 在点电荷 q2 处的电场强度， E2 就是点电荷 q2 在点电荷 q1 处的电场强度，D 正确．
1．试探电荷和场源电荷
试探电源：用来检验电场是否存在及其强弱分布情 况的电荷，也叫检验电荷．
场源电荷：激发被检验电场的电荷，也叫源电荷．
三．试探电荷的特点：
试探电荷的电荷量和尺寸必须充分小，对场源电荷的 电荷分布及其产生的电场没有明显的影响．
2．电场强度
一． 定义：放入电场中某一点的检验电荷 受到的静电力跟它的电荷量的比值， 叫做该点的电场强度．
结论
× × √ √
反思提升：电场强度和静电力是两个不同的概念，它们的决定因素， 大小的关系，以及方向的判定等均有各自的规律．要注意它们的区 别．
答案：200 N/C 8.0×10－5N 200N/C
变式训练1－1 如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置 一个q1＝－2.0×10－8C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－ 6N，方向如图，则B处场强是多少？如果换用一个q2＝4.0×10－7C的电荷 放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？
2
以负电荷受力方向的反方向即为该点的场强方向．
1．点电荷的电场 (1)推导：设一个点电荷的电荷量为 Q，与之相距 r 的试探电荷的电量为 q，根据库仑定律，试探电荷所受的 电场力为 F＝kQr2q.又由电场强度的定义 E＝Fq，所以该点 的电场强度大小为 E＝krQ2. (2)公式：E＝kQr2(r 为空间某点与点电荷的距离)．
2020--2021学年度人教版物理选修3-1第1章 静电场习题(附答案)
2020--2021人教物理选修3—1第1章静电场习题（附答案）人教选修3—1第一章静电场1、(双选)如图所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是()A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都张开B．把C移近导体A，先把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，最后重新让A、B接触，A 上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合2、如图所示，用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金箔b的带电情况是( )A．a、b均带正电B．a、b均带负电C．a带正电，b带负电D．a带负电，b带正电3、关于库仑定律的理解，下面说法正确的是( )A．对任何带电体之间的静电力计算，都可以使用库仑定律公式B．只要是点电荷之间的静电力计算，就可以使用库仑定律公式C．两个点电荷之间的静电力，无论是在真空中还是在介质中，一定是大小相等、方向相反的D．摩擦过的橡胶棒吸引碎纸屑，说明碎纸屑一定带正电4、两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，A、B是电场线上的两点，下列判断正确的是( )A．A、B两点的电场强度大小不等，方向相同B．A、B两点的电场强度大小相等，方向不同C．左边电荷带负电，右边电荷带正电D．两电荷所带电荷量相等5、如图所示，Q是带正电的点电荷，P1、P2为其产生的电场中的两点，若E1、E2分别为P1和P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2分别为P1和P2两点的电势，则( )A．E1>E2，φ1>φ2B．E1>E2，φ1<φ2C．E1<E2，φ1>φ2D．E1<E2，φ1<φ26、电场中a、b两点间的电势差U ab＝1V，将一电子从a点移到b点，电子克服静电力做的功为1 eV，则( ) A．场强方向一定是由b指向aB．场强方向一定是由a指向bC．电子的电势能增加1 eVD．电子的电势能减少1 eV7、如图所示是一个匀强电场的等势面示意图，每两个相邻的等势面相距2 cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是( )A．竖直向下，E＝100 V/mB．水平向左，E＝100 V/mC．水平向左，E＝200 V/mD．水平向右，E＝200 V/m8、(多选)如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、b是金属板右侧表面的两点，其中a到＋Q的距离较小。
高中物理人教版选修3-1第一章静电场3.电场强度含答案解析
高中物理人教版选修3-1第一章静电场3.电场强度学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．一负试探电荷的电荷量为10－10C，放在电场中的P点时所受电场力大小为10－6N，方向向东，则P点的场强为（）A．104N/C，方向向西B．104N/C，方向向东C．10－4N/C，方向向西D．10－4N/C，方向向东2．下列说法中正确的是（）A．根据E= F/q可知，电场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B．电场中某点的场强E= F/q，与检验电荷的受力大小及带电量无关C．电场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向D．公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的3．如图表示一个电场中a、b、c、d四点分别引入试探电荷时，测得试探电荷所受电场力与电荷量间的函数关系，则下列说法中正确的是A．该电场是匀强电场B．这四点场强的大小关系是E d>E a>E b>E cC．这四点场强的大小关系是E a>E b>E c>E dD．无法比较这四点场强的大小关系4．如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的负电荷q（点电荷），不计重力，下列说法中正确的是（）A．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零5．下列各电场中，A、B两点电势相同的是（）A．B．C．D．6．如图所示，一个绝缘圆环，当它的14均匀带电且电荷量为+q时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电+2q，而另一半圆ADC均匀带电–2q，则圆心O 处电场强度的大小和方向为A．2，方向由O指向DB．4E，方向由O指向DC．2E，方向由O指向BD．07．（多选）为了测量电荷+Q在A点激发的电场强度，放入试探电荷q，测出q的受力F A，则A．试探电荷q只能带正电B．如果q的电荷量较大，足以影响到Q的分布状况，则q不能作为试探电荷C．如果在A点换上试探电荷q′，测得受力为F A′，会有qFA''=qFA的结论成立D．将试探电荷q移到离Q更远的一点B ，会有qFB=qFA的结论成立8．在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，另一个带负电Q2，且Q1=2Q2，用E1和E 2分别表示两个点电荷所产生的场强大小，则在x轴上A．E1=E2之点只有一个，该处的合场强为零B．E1=E2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E2C．E1=E2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E2D．E1=E2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E29．真空中Ox坐标轴上的某点有一个点电荷Q，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.2 m 和0.7 m．在A点放一个带正电的试探电荷，在B点放一个带负电的试探电荷，A、B 两点的试探电荷受到电场力的方向都跟x轴正方向相同，电场力的大小F跟试探电荷电量q的关系分别如图中直线a、b所示．下列说法正确的是A．点电荷Q是正电荷B．点电荷Q的位置坐标为0.30 mC．B点的电场强度的大小为0.25 N/CD．A点的电场强度的方向沿x轴负方向10．图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点．若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图不能作出判断的是A．带电粒子所带电荷的符号B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的速度何处较大D．带电粒子在a、b两点的加速度方向11．两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图A．A B．B C．C D．D12．如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的负电荷q（点电荷），不计重力，下列说法中正确的是（）A．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零13．下列说法中不正确的是（）A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D．场强的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量二、多选题14．如图所示的真空空间中，仅在正方体中的黑点处存在着电荷量大小相等的点电荷，则图中a，b两点电场强度和电势均相同的是（）A．B．C．D．15．下列说法正确的是A．电场强度反映了电场力的性质，因此电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比B．电场中某点的电场强度，由电场本身的性质决定，与试探电荷在该点所受的静电力及带电荷量无关C．规定电场中某点的电场强度的方向与正试探电荷在该点所受的静电力的方向相同D．公式FEq=和2kQEr=对于任何静电场都是适用的16．如图所示，是电场中某区域的电场线分布图，a、b是电场中的两点。
人教版物理选修【3-1】第一章《静电场》章末检测(B)及答案
章末检测(B)(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10个小题，每小题5分，共50分)图11．如图1所示，在真空中，把一个绝缘导体向带负电的球P 慢慢靠近．关于绝缘导体两端的电荷，下列说法中正确的是( )A ．两端的感应电荷越来越多B ．两端的感应电荷是同种电荷C ．两端的感应电荷是异种电荷D ．两端的感应电荷电荷量相等 2．同一直线上的三个点电荷q 1、q 2、q 3，恰好都处在平衡状态，除相互作用的静电力外不受其他外力作用．已知q 1、q 2间的距离是q 2、q 3间的距离的2倍．下列说法可能正确的是( )A ．q 1、q 3为正电荷，q 2为负电荷B ．q 1、q 3为负电荷，q 2为正电荷C ．q 1∶q 2∶q 3＝36∶4∶9D ．q 1∶q 2∶q 3＝9∶4∶363．电场强度的定义式为E ＝F q ，点电荷的场强公式为E ＝kQr2，下列说法中正确的是( )A ．E ＝Fq 中的场强E 是电荷q 产生的B ．E ＝kQr 2中的场强E 是电荷Q 产生的C ．E ＝Fq 中的F 表示单位正电荷的受力D ．E ＝F q 和E ＝kQr2都只对点电荷适用4．下列说法中正确的是( )A ．在电场中，电场强度大的点，电势必定高B ．电荷置于电势越高的点，其所具有的电势能也越大C ．电场中电场强度大的地方，沿电场线方向电势降落快D ．一带电粒子只受电场力作用在电场中运动时，电势能一定变化5.如图2所示，质量为m 、带电荷量为q 的粒子，以初速度v 0从A 点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B 点时，速率v B ＝2v 0，方向与电场的方向一致，则A 、B 两点的电势差为( )图2A.mv 202q B.3mv 20q C.2mv 20q D.3mv 202q6．一带电粒子沿着图3中曲线JK 穿过一匀强电场，a 、b 、c 、d 为该电场的电势面，其中φa <φb <φc <φd ，若不计粒子受的重力，可以确定( )图3A ．该粒子带正电B ．该粒子带负电C ．从J 到K 粒子的电势能增加D ．粒子从J 到K 运动过程中的动能与电势能之和不变7. 如图4所示，导体球A 与导体球壳B 同心，原来都不带电，也不接地，设M 、N 两点的场强大小为E M 和E N ，下列说法中正确的是( )图4A ．若使A 带电，则E M ≠0，E N ＝0B ．若使B 带电，则E M ＝0，E N ≠0C ．若使A 、B 两球分别带上等量异种电荷，则E M ≠0，E N ＝0D ．若使A 球带电，B 球接地，则E M ＝0，E N ＝0图58．如图5所示，平行板电容器的两个极板为A 、B ，B 极板接地，A 极板带有电荷量＋Q ，板间电场有一固定点P ，若将B 极板固定，A 极板下移一些，或者将A 极板固定，B 极板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是( )A ．A 极板下移时，P 点的电场强度不变，P 点电势不变B ．A 极板下移时，P 点的电场强度不变，P 点电势升高C ．B 极板上移时，P 点的电场强度不变，P 点电势降低D ．B 极板上移时，P 点的电场强度减小，P 点电势降低9. 如图6所示，一个质量为m 、带电荷量为q 的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v 时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v2仍能恰好穿过电场，则必须再使( )图6A ．粒子的电荷量变为原来的14B ．两板间电压减为原来的12C ．两板间距离变为原来的4倍D ．两板间距离变为原来的2倍10. 如图7所示，两块水平放置的平行正对的金属板a 、b 与电源E 相连，在距离两板等距离的M 点有一个带电液滴处于静止状态．若将b 板向上平移一小段距离，但仍在M 点下方，稳定后，下列说法中正确的是( )图7①液滴将加速向下运动 ②M 点电势升高 ③带电液滴在M 点的电势能增大 ④在b 板移动前后两种情况下，若将液滴从a 板移到b 板，电场力做功相同A姓 二、填空题(本题共2个小题，满分12分)11．(6分)图8如图8所示，电场中某一电场线为一直线，线上有A 、B 、C 三个点，电荷q 1＝10－8C ，从B 点移到A 点时静电力做了10－7 J的功；电荷q2＝－10－8 C，在B点的电势能比在C点时大10－7 J，那么：(1)比较A、B、C三点的电势高低，由高到低的排序是__________；(2)A、C两点间的电势差是________V；(3)若设B点的电势为零，电荷q2在A点的电势能是________J.12．(6分) 如图9所示，E板上发射的电子初速度为零，两电源的电压分别为45 V、30 V，A、B两板上有小孔O A、O B，则电子经过O A、O B孔以及到达C板的动能分别为：E kA＝________eV，E kB＝________eV，E kC＝________eV.图9三、计算题(本题共4个小题，满分38分)13．(8分)半径相同的两金属小球A、B带有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个半径相同的不带电金属小球C，先后与A、B接触后移开．(1)若A、B两球带同种电荷时，接触后两球的电荷量之比为多大？(2)若A、B两球带异种电荷时，接触后两球的电荷量之比为多大？14．(8分)有一个带电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4 J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4 J的功，问：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？15．(10分) 如图10所示，匀强电场的电场线与AC平行，把带电荷量10－8 C的负电荷从A移至B的过程中，电场力做功6×10－8 J，AB长6 cm，AB与AC的夹角为60°.求：(1)场强方向；(2)设B处电势为1 V，则A处电势为多少；(3)A处的场强大小；(4)电子在A点的电势能．图1016.(12分) 如图11所示，在绝缘水平面上，相距为L 的A 、B 两处分别固定着两个带电量相等的正电荷，a 、b 是AB 连线上的两点，其中Aa ＝Bb ＝L/4，O 为AB 连线的中点，一质量为m 、带电荷量为＋q 的小滑块(可以看作质点)以初动能E 0从a 点出发，沿直线AB 向b 点运动，其中小滑块第一次经过O 点的动能为初动能的n 倍(n ＞1)，到达b 点时动能恰好为零，小滑块最终停在O 点，求：图11(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数； (2)O 、b 两点间的电势差U Ob ； (3) 小滑块运动的总路程．第一章 静电场 章末检测(B) 答案 1．ACD [由于导体内有大量可以自由移动的电子，当带负电的球P 慢慢靠近它时，由于同种电荷相互排斥，导体上靠近P 的一端的电子被排斥到远端，从而显出正电荷，远离P 的一端带上了等量的负电荷．导体离P 球距离越近，电子被排斥得越多，感应电荷越多．]2．ABC3．B [公式E ＝F q 是电场强度的定义式，适用于任何电场，q 为试探电荷的电荷量，E ＝k Qr2仅适用于计算点电荷的场强，Q 为场源点电荷的电荷量．]4．C [电场中电势的高低具有相对意义，与零势能点的选择有关，因此电势与场强没有直接的联系，场强大的地方电势可能低，反之亦然，A 错；负电荷置于电势越高的地方，其具有的电势能反而越小，B 错；由U ＝Ed 可知，距离相同时，场强大的地方电势差大，沿电场线方向电势降落快，C 正确；带电粒子只受电场力作用，可以在一个等势面上做匀速圆周运动，如电子绕原子核的运动，此时电场力不做功，带电粒子的电势能不变，D 错．]5．C [粒子在竖直方向做匀减速直线运动，则有2gh ＝v 20.电场力做正功，重力做负功，使粒子的动能由12mv 20变为2mv 20，则根据动能定理，有Uq －mgh ＝2mv 20－12mv 20，解得，A 、B 两点电势差应为2mv 20q.]6．BD [此题已知电场中的一簇等势面，并且知道各等势面电势的高低，可知电场线与等势面垂直，且指向左．由粒子运动的轨迹知，粒子所受电场力的方向与电场线方向相反，所以粒子带负电，A 错，B 正确；粒子从J 到K 运动过程中，电场力做正功，所以电势能减小，C 错；只有电场力做功，动能与电势能之和保持不变，D 对．]7．BC [如果A 带电，则会感应B 内部带异种电荷，外部电性与A 相同，那么E M ≠0，E N ≠0；如果B 带电，电荷只分布在外表面E 内＝0，因此B 正确；如果A 、B 带等量异种电荷，A 与B 的静电感应使B 外表面恰好无电荷量，因此C 正确；D 是接地屏蔽，E M ≠0，E N ＝0.]8．AC [本题属于平行板电容器充电后与电源断开这一典型问题，该类问题的特点是：(1)Q 为常数；(2)C∝εr S d ；(3)U∝d εr S ；(4)E∝1εr S.设电容器两极板A 和B 间的距离为d ，P 点与B 极板间的距离为d 1.无论A 极板下移，还是B 极板上移，产生的结果都是电容器两极板A 和B 间距离d 减小．由于E∝1εr S，与d 无关，所以当两极板间d 减小时，电场强度E 的大小和方向都保持不变．因为P 点固定不动，当A 极板下移时，P 点与B 极板间的距离d 1保持不变，由U PB ＝Ed 1可知，P 点与B 极板间的电势差U PB 保持不变，P 点的电势也不变．但当B 板上移时，P 点与B 板间的距离d 1减小，虽然E 保持不变，由U PB ＝Ed 1可知，P 点与B 板间的电势差U PB 将减小，所以P 点的电势也降低．则正确答案为A 、C.]9．AD [带电粒子在电场中做类平抛运动，即粒子做沿平行板方向上的匀速直线运动与垂直板方向上的初速度为零的匀加速直线运动的合运动．粒子恰好穿过电场时，它沿平行板的方向发生位移L 所用的时间与垂直板方向上发生位移d 2所用的时间相等，设两板电压为U ，则有L v ＝md 2Uq .当入射速度变为v2，它沿平行板的方向发生位移L 所用的时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量变为原来的14或两板间距离增为原来的2倍时，均可使粒子在与垂直板方向上发生位移d2所用的时间变为原来的2倍，从而保证粒子仍恰好穿过电场．]10．B [电容器与电源相连，电容器板间的电压不变，b 板向上平移一小段距离，由E ＝Ud可知场强变大，液滴所受的电场力变大，液滴将加速向上运动；a 、M 间的电势差增大，a 点电势为零，M 点电势降低；由于液滴带负电，带电液滴在M 点的电势能增大；在b 板移动前后两种情况下，若将液滴从a 板移到b 板，两板间的电势差不变，电场力做功相同．]11．(1)φC ＞φB ＞φA (2)－20 (3)10－712．45 45 15解析 在整个运动过程中，电子经历了两个电场作用，一个是E 、A 之间的电场，使电子向右加速，另一个是B 、C 之间的电场，使电子向右运动时减速；而A 、B 之间是等势区域，没有静电力做功．根据题目给出的条件，分析出电子在EA 、AB 、BC 各段的运动情况，由于已知各段的电压，所以可以利用动能定理求出动能．因A 点电势高于E 点，所以电子在E 、A 间加速，静电力做正功，动能增加，由eU ＝E kA －0得E kA ＝45 eV.因为A 、B 间电势差为零，即A 、B 间无电场，所以电子在A 、B 间做匀速直线运动，故E kB ＝E kA ＝45 eV. 因为C 点电势低于B 点电势，所以电子在B 、C 间做减速运动，即克服静电力做功，动能减少，由eU′＝E kB－E kC 得E kC ＝E kB －eU′＝(45－30) eV ＝15 eV.13．(1)2∶3 (2)2∶1解析 (1)A 、B 带同种电荷时，设电荷量为Q ，C 与A 接触后，由于形状相同，二者平分电荷量，A 、C 所带的电荷量均为12Q.C 与B 接触后平分二者电荷量，则B 、C 的电荷量均为12(12Q ＋Q)＝34Q ，A 、B 最终的电荷量之比为(12Q)∶(34Q)＝2∶3.(2)A 、B 带异种电荷时，设电荷量分别为Q 、－Q ，A 、C 接触后，平分电荷量Q ，A 、C 的电荷量均变为12Q ；C再与B 接触，平分二者的总电荷量，C 、B 的电荷量均为12(12Q －Q)＝－14Q.则A 、B 最终的电荷量之比为(12Q)∶|－14Q|＝2∶1. 14．(1)200 V －300 V 100 V (2)200 V 300 V －6×10－4 J －9×10－4J 解析 (1)方法一：先求电势差的绝对值，再判断正、负．|U AB |＝|W AB ||q|＝6×10－43×10－6 V ＝200 V因负电荷从A 移到B 克服静电力做功，必是从高电势点移到低电势点，即φA ＞φB ，U AB ＝200 V.|U BC |＝|W BC ||q|＝9×10－43×10－6 V ＝300 V因负电荷从B 移到C 静电力做正功，必是从低电势点移到高电势点，即φB ＜φC . U BC ＝－300 VU CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300 V －200 V ＝100 V. 方法二：直接代入数值求解．电荷由A 移向B 克服静电力做功即静电力做负功，W AB ＝－6×10－4JU AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6 V ＝200 VU BC ＝W BC q ＝9×10－4－3×10－6 V ＝－300 VU CA ＝U CB ＋U BA ＝－U BC ＋(－U AB )＝300 V －200 V ＝100 V.(2)若φB ＝0，由U AB ＝φA －φB 得φA ＝U AB ＝200 V ，由U BC ＝φB －φC ，得φC ＝φB －U BC ＝0－(－300) V ＝300 V电荷在A 点的电势能E pA ＝q φA ＝－3×10－6×200 J ＝－6×10－4J 电荷在C 点的电势能E pC ＝q φC ＝－3×10－6×300 J＝－9×10－4J.15．(1)场强方向C 至A (2) －5 V (3)200 V/m (4)5 eV解析 (1)将负电荷从A 移至B ，电场力做正功，所以电荷所受电场力方向沿A 至C ，又因为是负电荷，场强方向与负电荷的受力方向相反，所以场强方向应为C 至A 方向．(2)由W ＝qU 得：U ＝W q ＝6×10－8J10－8C＝6 V ，即A 、B 两点间电势差为6 V ．沿电场线方向电势降低，B 点电势高于A 点电势．U ＝φB －φA ，φB ＝1 V ，φA ＝φB －U ＝1 V －6 V ＝－5 V ，即A 点的电势为－5 V.(3)如图所示，由B 向AC 作垂线交AC 于D ，D 与B 在同一等势面上．U DA ＝U BA ＝U ＝6 V ，沿场强方向A 、B 两点间距离为AB·cos 60°＝6 cm×12＝3 cm ＝0.03 m ，所以E ＝Ud＝200 V/m.(4)电子在A 点的电势能E p ＝q φA ＝(－e)×(－5 V)＝5 eV.16．(1)2E 0mgL (2)－02q (3)＋4解析 (1)因为＋q A ＝＋q B ，a 、b 以中点O 对称，所以U ab ＝0.滑块由a 到b 的过程，根据动能定理：qU ab －μmg L 2＝－E 0，所以μ＝2E 0mgL.(2)对小滑块由O 到b 的过程，根据动能定理：qU Ob －μmg L 4＝－nE 0，U Ob ＝14μmgL －nE 0q ＝－2n 02q.(3)U aO ＝－U Ob ＝－02q ，小滑块从a 点开始，最终停在O 点，根据动能定理qU aO －μmgs ＝－E 0，s ＝qU aO ＋E 0μmg＝＋4.。
人教版高中物理选修3-1第一章 静电场单元练习题及其答案
第一章静电场单元练习题一、单选题(共10小题,每小题5.0分,共50分)1.真空中两个完全相同的金属小球,分别带+3Q和-Q的电量,当它们相距r时,它们间的库仑力大小是F．若把它们接触后分开,再放回原位置,则它们间的库仑力大小为（）A．F/3B．FC． 3FD． 9F2.关于电场强度,下列说法中正确的是()A．电荷受到的电场力越大,电场强度越大B．电场强度的方向总是跟电场力的方向一致C．负电荷受到的电场力方向跟电场强度方向相反D．放入电场中电荷的电荷量越大,该点的电场强度越小3.如图所示为一个均匀带正电的细圆环,半径为R.取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x 轴．设轴上某点P到O点的距离为x,设无穷远处的电势为零,P点的电势为φ,真空中静电力常量为k.下面判断正确的是()A．图中P点电场强度E的方向是沿x轴负方向,O点电势φ为零B．图中P点电场强度E的方向是沿x轴正方向,O点电场强度E为零C．从O点到P点,电场强度E一定逐渐增大,电势φ一定逐渐增大D．从O点到P点,电场强度E一定逐渐减小,电势φ一定逐渐减小4.如图所示,是一条与Ox轴重合的电场线上各点的电势φ随x变化的图线,取x0处的电势为零．若在x0点由静止释放一个点电荷,只受电场力作用．在电荷运动的过程中,则下列说法中正确的是()A．电荷一定沿x轴正方向运动B．电场的场强在逐渐减弱C．电荷的电势能可能为正D．电场力一定做正功5.如图甲所示,在距离足够大的平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交流电压,开始B板的电势比A板高,这时两板中间原来静止的电子在静电力作用下开始运动,设电子在运动中不与极板发生碰撞,则下列说法正确的是(不计电子重力)()A．电子先向A板运动,然后向B板运动,再返回A板做周期性来回运动B．电子一直向A板运动C．电子一直向B板运动D．电子先向B板运动,然后向A板运动,再返回B板做来回周期性运动6.关于电场线的以下说法中,正确的是()A．沿电场线的方向,电场强度必定越来越小B．在多个电荷产生的电场中,电场线是可以相交的C．点电荷在电场中的运动轨迹一定跟电场线是重合的D．顺着电场线移动电荷,电荷受电场力大小不一定不变7.下列说法正确的是()A．摩擦起电是使物体的正、负电荷分开,而总电荷量并未变化B．用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,是摩擦过程中硬橡胶棒上的正电荷转移到了毛皮上C．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,是摩擦过程中玻璃棒得到了正电荷D．物体不带电,表明物体中没有电荷8.两带电荷量不等的绝缘金属小球,当相隔某一定距离时,其相互作用力为F1,现将两小球接触后分开并保持原有距离,它们之间的相互作用力为F2,下列说法正确的是()A．若F2＜F1,则两个小球所带电性必相反B．若F2＞F1,则两个小球所带电性必相同C．F2＝F1是不可能的D．以上三种说法都不对9.在电场中某点放一试探电荷,其电荷量为q,试探电荷受到的静电力为F,则该点的电场强度为E=,那么下列说法中正确的是（）A．若移去试探电荷q,该点的电场强度就变为零B．若在该点放一个电荷量为2q的试探电荷,该点的电场强度就变为C．若在该点放一个电荷量为﹣2q的试探电荷,则该点的电场强度大小仍为E,但电场强度的方向与原来相反D．若在该点放一个电荷量为﹣的试探电荷,则该点的电场强度的大小仍为E,电场强度的方向也还是原来的电场强度的方向10.平行板间加如图所示周期性变化的电压,重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t＝0时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况,则能正确描述粒子运动速度图象的是()A．B．C．D．二、多选题(共5小题,每小题5.0分,共25分)11.(多选)如图甲所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),O、M、N为轴上三点．放在M、N两点的试探电荷受到的静电力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示,则()A．M点的电场强度大小为2×103N/CB．N点的电场强度大小为2×103N/CC．点电荷Q在M、N之间D．点电荷Q在M、O之间12.(多选)如图所示,虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O点,两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上,下列说法中正确的是()A．A、B两处电势、场强均相同B．C、D两处电势、场强均相同C．在虚线AB上O点的场强最大D．带正电的试探电荷在O处的电势能大于在B处的电势能13.(多选)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q＝3.0×10－6C的正电荷．两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度g取10 m/s2,静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则()A．支架对地面的压力大小为2.0 NB．两线上的拉力大小F1＝F2＝1.9 NC．将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1＝1.225 N,F2＝1.0 ND．将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1＝F2＝0.866 N14.（多选）如图所示为一空腔导体周围的电场线分布图,电场方向如图中箭头所示,M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四点,其中M、N在一条直电场线上,P、Q在一条曲电场线上,下列说法正确的有()A．M点的电场强度比N点的电场强度小B．P点的电势比Q点的电势低C．负电荷在P点的电势能小于其在Q点的电势能D．M、O间的电势差等于O、N间的电势差15.(多选)如图所示,A,B,C,d为四个带电小球,两球之间的作用分别为a吸d,b斥c,c斥a,d吸b,则()A．仅有两个小球带同种电荷B．仅有三个小球带同种电荷C．C,d小球带同种电荷D．C,d小球带异种电荷三、实验题(共0小题,每小题10.0分,共0分)四、计算题(共3小题,每小题18.0分,共54分)16.一束电子流经U＝5 000 V的加速电压加速后,在与两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距d＝1.0 cm,板长l＝5 cm,那么,要使电子能从平行极板间的边缘飞出,则两个极板上最多能加多大电压？17.在电场中一条电场线上有A、B两点,如图所示．若将一负电荷q=2.0×10﹣7C,从A点移至B点,电荷克服电场力做功4.0×10﹣4J．试求：（1）A、B两点的电势差UAB多大？哪一点电势高？（2）在这一过程中,电荷的电势能怎样变化？（3）如果在这一电场中有另一点C,已知UAC=500 V,若把这一负荷从B移至C电场力做多少功？是正功还是负功？18.水平放置的平行板电容器,两极板相距5 mm,电容为2 μF,当将其充电到两板间电势差为100 V时,一个质量为1.0×10－4g的带负电尘埃正好在两板中间静止,(g取10 m/s2)求：(1)这时电容器的带电量为多少库仑？(2)电容器上极板带何种电荷？(3)该尘埃带电量为多少？五、填空题(共5小题,每小题5.0分,共25分)19.一个带电小球,带有5.0×10﹣9C的负电荷．当把它放在电场中某点时,受到方向竖直向下、大小为2.0×10﹣8N的电场力,则该处的场强大小为,方向．如果在该处放上一个电量为3.2×10﹣12C 带正电的小球,所受到的电场力大小为,方向．20.元电荷e=；静电力常量k=．21.如图所示,在电场强度为E的匀强电场中有间距为l的A、B两点,连线AB与电场线的夹角为θ,将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点,若沿直线AB移动该电荷,静电力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷,静电力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷,静电力做的功W3＝________.由此可知,电荷在电场中移动时,静电力做功的特点是________．22.将一个10－6C的负电荷从电场中A点移到B点,克服电场力做功2×10－6J．从B点移到C点,电场力做功4×10－6J,则UAB＝________ V,UAC＝________ V.23.两个带电粒子分别在电场中的M、N处,其受力方向如图所示．则N处的粒子带电荷（填“正”或“负”）；M、N两处的场强大小EM EN（填“＞”、“＜”或“=”）．第一章静电场单元练习题答案解析1.【答案】A【解析】根据库仑定律公式得：．接触再分离后所带电量各为Q,．故A正确,BCD错误．故选A.2.【答案】C【解析】由场强的定义式E＝知,该式采用比值法定义,场强由电场本身决定,故A、D错误．据场强方向的规定,正电荷的受力方向是电场强度的方向,负电荷所受电场力的方向与场强方向相反．故B错误,C正确．3.【答案】B【解析】将圆环看成若干个点电荷,则由电场强度相互叠加可知,P点电场强度E的方向是沿x轴正方向,O点电场强度E为零,设无穷远处的电势为零,因沿着电场线的方向,电势降低,则P点的电势大于零,故A错误,B正确；从O点到P点,电场强度E可能一直逐渐增大,也可能先增大后减小,而电势却是一直减小,故C、D错误．4.【答案】D【解析】因为沿电场线方向电势逐渐降低,知电场的方向沿x轴正方向．因为释放的电荷的电性未知,则无法判断电荷的运动方向,故A错误；因为φ－x图线的斜率等于电场强度大小,图线的斜率不变,则电场强度不变,故B错误；电场力做功等于电势能的减小量；电荷仅受电场力作用,在运动的过程中,电场力一定做正功,则电势能一定减小；x0处的电势为零,则电势能为零,则运动的过程中,电荷的电势能为负值,故C错误,D正确．5.【答案】C【解析】由运动学和动力学规律画出如图所示的v－t图象可知,电子一直向B板运动,选项C正确．6.【答案】D【解析】负点电荷的电场沿电场线方向电场强度增大,A选项错；根据电场的唯一性的原则,多个电荷在某一点产生的电场强度应是每一个电荷在该点产生的电场强度的矢量和,只能有唯一的电场强度,B选项错；运动的轨迹和电场线不一定重合,C选项错；沿电场线方向,电场强度不一定不变,试探电荷受到的电场力大小不一定不变,D选项是正确的．7.【答案】A【解析】摩擦起电的实质是物体的电荷的转移,电荷总量不变,A正确；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,是摩擦过程中硬橡胶棒得到了毛皮的电子,B错误；用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,是摩擦过程中玻璃棒失去了电子,C错误；物体不带电,是因为正、负电荷相等,对外不呈现电性,D错误．8.【答案】D【解析】题目条件未说明两球大小及电荷量,故接触后电荷是否转移和怎样分配均不清楚,所以F2大于、小于或等于F1都有可能．9.【答案】D【解析】电场强度是电场的固有属性,不会因放入的电荷而改变,正电荷受力与电场线方向相同,负电荷受力与电场线方向相反．可知,不论是放正试探电荷,还是负试探电荷,不论试探电荷的电量多少,不论是否移去试探电荷,该点的场强仍不变,故ABC错误,D正确．10.【答案】A【解析】粒子从t＝0时刻在电场中做匀加速直线运动,在时刻电场反向,粒子做匀减速直线运动,在T时刻速度减为零,以后循环此过程,故选项A正确．11.【答案】AC【解析】设M、N两点的电场强度分别为EM、EN,根据题图乙可知,图线的斜率即为电场强度,则EM＝2×103N/C,EN＝－500 N/C,M、N两点电场强度方向相反．由点电荷电场强度的特点知,点电荷Q应在M、N之间,故选项A、C正确．12.【答案】BD【解析】根据顺着电场线方向电势降低,结合等量异种电荷电场线、等势面分布对称性特点可知,A、B场强相同,A点电势高．故A错误．根据等量异种电荷等势面分布可知：CD是一条等势线,C、D两处电势相等．由电场分布的对称性可知：C、D两处的场强相同．故B正确．根据电场线疏密表示场强的大小可知,在AB之间,O点场强最小．故C错误．O点电势高于B点电势,正试探电荷在O处电势能大于在B处电势能．故D正确．13.【答案】BC【解析】小球B和支架组成的整体,在三个力作用下平衡,故有F N＋FAB＝mBg,又FAB＝k,联立两式解得FAB＝0.9 N,F N＝1.1 N,根据牛顿第三定律可判断出A错．小球A在四个力作用下平衡,如图甲所示．由对称性可知F1＝F2,在竖直方向上有2F1cos 60°＝2F2cos 60°＝mAg＋FBA,解得F1＝F2＝1.9 N,可见B正确．当B球与M、A共线时,A球受力情况如图乙所示,由几何关系可知rAB′＝0.6 m,FBA′＝k＝0.225 N.对A受力分析并沿水平和竖直方向正交分解,水平方向：F1cos 30°＝F2cos 30°＋FBA′cos 30°,竖直方向：F1sin 30°＋F2sin 30°＝mAg＋FBA′sin 30°,解得F1＝1.225 N,F2＝1.0 N,故C正确．将B球移至无穷远处时,A、B之间的库仑力忽略不计,对A球由三力平衡条件可求得F1＝F2＝mAg＝1.0 N,故D错．14.【答案】AC【解析】用电场线的疏密程度表示电场的强弱,故N点的场强比M点的场强大,故A正确.沿着电场线的方向电势越来越低,所以Q点的电势比P点的电势低,故B错误.P点电势高于Q点,根据E p＝φq可知,负电荷在P点的电势能小于在Q点的电势能,故C正确.根据电场分布可知,MO间的平均电场强度比ON间的平均电场强度小,故由公式UAB＝Ed可知,MO间的电势差小于ON间的电势差,故D错误.15.【答案】BD【解析】由d吸a,d吸b知a与b带同种电荷,且与d带异种电荷；由c斥a,c斥b可知c与A,b 带同种电荷,c与d带异种电荷,故选项A,C错,选项B,D对．16.【答案】400 V【解析】在加速电压U一定时,偏转电压U′越大,电子在极板间的侧移量就越大．当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时,此时的偏转电压即为题目要求的最大电压．加速过程,由动能定理得：eU＝mv.①进入偏转电场,电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动：l＝v0t.②a＝＝,③偏转距离：y＝at2,④能飞出的条件为：y≤.⑤联立①②③④⑤式得：U′≤＝400 V.17.【答案】（1）电场方向是A指向B（2）在这一过程中,电荷的电势能增加4.0×10﹣4J（3）3×10﹣4J 正功【解析】（1）根据题意得负电荷q=－2.0×10﹣7C,从A点移至B点,电荷克服电场力做功4.0×10﹣4J．即电场力做负功．所以电场力的方向是从B指向A,由于是负电荷,所以电场方向是A指向B,A点电势高于B点电势．（2）从A点移至B点,电荷克服电场力做功为4.0×10﹣4J,所以电势能增加4.0×10﹣4J．（3）已知UAC=500 V,而UAB=2 000 V,所以UBC=－1 500 V,所以WBC=qUBC=－2.0×10﹣7C×（－1 500 V）=3×10﹣4J,即电场力做正功．18.【答案】(1)2×10－4C(2)正电荷(3)5×10－11C【解析】(1)由C＝得Q＝CU＝2×10－6×100 C＝2×10－4C(2)因为尘埃刚好静止且带负电,所以电容器上极板带正电荷．(3)由qE＝mg和E＝,代入数据得：q＝5×10－11C.19.【答案】4N/C,竖直向上 1.28×10﹣11N,竖直向上【解析】场强大小为E==N/C =4 N/C,方向与负电荷所受的电场力方向相反,即竖直向上．如果在该处放上一个电量为3.2×10﹣12C带正电的小球,所受到的电场力大小为F′=q′E=3.2×10﹣12C×4 N/C=1.28×10﹣11N,方向竖直向上．20.【答案】1.6×10﹣19C 9.0×109N·m2/C2【解析】元电荷的数值最早是由美国的物理学家密立根测得的,后来人们又做了许多测量,现在公认的元电荷的值为e=1.60217733﹣19C在我们的计算中,可取e=1.6×10﹣19C．库仑通过库仑扭秤实验装置首次精确测量出了静电力常量k,静电力常量k=9.0×109N·m2/C2.21.【答案】qEl cosθqEl cosθqEl cosθ与路径无关,只与初、末位置有关【解析】22.【答案】2－2【解析】UAB＝＝V＝2 VUAC＝＝V＝－2 V23.【答案】正＞【解析】根据正电荷的电场力方向与该点的电场强度方向相同,负电荷与该点的电场强度方向相反,则知N处的粒子带正电荷．电场线的疏密表示场强的相对大小,电场线越密,场强越大,则EM＞EN．。
(2021年整理)高中物理选修3-1第一章静电场经典习题(含详细答案))
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2018年08月09日a颜颜颜的高中物理组卷一．选择题（共17小题）1．下列叙述正确的是（）A．任何起电方式都是电荷转移的过程B．摩擦起电是创造电荷的过程C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电D．带等量异号电荷的两个导体接触后，两个导体将不带电，原因是电荷消失了2．下列关于点电荷的说法中正确的是（)A．点电荷是一个理想化物理模型B．点电荷的电荷量一定是1。
6×10﹣19CC．体积大的带电体一定不能看做点电荷D．研究带电体的相互作用时，所有带电体都可以看作点电荷3．两个相同的金属小球，带电量之比为1:7，相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则它们间的库仑力可能为原来的（）A．B．C．D．4．某电场的电场线如图所示，M、N两点相距为d，则（）A．M点场强小于N点场强B．M点电势低于N点电势C．正电荷在M点受到的电场力方向由M指向ND．若E为M点的场强，则M、N两点间电势差等于E•d5．化纤衣服很容易沾上灰尘，这是因为它（)A．容易积累静电荷 B．具有一定的粘性C．具有大量的微孔 D．质地柔软6．如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A 和B,使它们彼此接触，起初它们不带电，分别贴在导体A、B 下部的金属箔都是闭合的．现将带正电的物体C 移近A，下列描述正确的是（)A．稳定后只有A 下部的金属箔张开B．稳定后只有B 下部的金属箔张开C．C移近A后,再把B与A分开，稳定后A、B下部的金属箔都张开D．C移近A后，再把B与A分开，稳定后A、B下部的金属箔都闭合7．如图所示，平行板电容器两极板M、N间距为d,两极板分别与电压为U的恒定电源两极相连，则下列能使电容器的电容减小的措施是（）A．减小d B．增大UC．将M板向左平移 D．在板间插入介质8．如图所示，平行板电容器两极板接在直流电源两端。
人教版高中物理选修3-1第一章静电场答案.docx
高中物理学习材料桑水制作芜湖一中高二物理新课标选修3－1单元测试卷第一章 静电场 答案一、不定项选择题（每题4分，共48分。
选不全得2分，错选不得分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 DACADABCCCBCCB二、填空题（每题4分，共12分） 13、8×10-1314、E P1<E P2,E k1>E k2 15、41mgr 三、计算题（共40分，要有必要的解题步骤和文字说明，只有最后结果不给分） 16．（6分）解：(1)场强水平向左，即v 50=QP U P Q QP U ϕϕ-=v 50-=-=QP Q P U ϕϕ （1分）而 dU E QP =又 v 30===QA QP QA QA d dU Ed U （1分）A Q QA U ϕϕ-=所以 v 30-=-=QA Q A U ϕϕ （2分） (2)距离改变后，场强变为d U E QP '='v 10=''=''='QAQP QA QAd d U d E U （1分） v 10-='-='QA Q A U ϕϕ （1分）17．（6分）解：从∞到P 电场力做负功，则从P 到∞电场力就做正功，在∞处动能最大（1分）221m P mv W =∞ （1分） P P P P q q qU W ϕϕϕ=-==∞∞∞)( PP W q ϕ∞=（1分）ma rQqk=2∞∞=P P U ar kQW m 2 （1分） m/s 1055.11051222332⨯=⨯===∞∞kQ U ar mW v P P m （2分）18．（10分） 解：（1）设所受电场力方向向右，有0212-=-B mv FR mgR （2分） 在B 点：Rvmmg N B2=- （1分） mg mg N mg R mv mg F B 21222=--=-=∴ （1分） 方向与假设相符，水平向右 （1分） （2）速度最大时，合力与速度方向垂直 （1分）mgFT θ设此时重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为θ，有：221)sin 1(cos MAX mv FR mgR =--θθ （2分） 21tan ==mg F θ，51sin =θ，52cos =θ （1分）)15()sin 1cos 2(-=+-=gR gR v MAX θθ （1分）19．（8分） 解：在t=0,T,2T ……等时刻进入极板之间的粒子在垂直于极板方向上将有最大的位移。
选修3-1第一章第3节电场强度
图 1－3－2
2．电场线的特点 正电荷 (1)电场线不是闭合线，从___________或无限远出发，终 负电荷 止于无限远或___________． 相交 (2)电场线在电场中不能________，这是因为在电场中任意 一点的电场强度不可能有两个方向． 较密 (3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线________， 较疏 电场强度较小的地方电场线________ ，因此可以用电场线的 疏密 __________来表示电场强度的相对大小．
动轨迹，a、b 是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受
到电场力作用，根据此图无法作出正确判断的是( A．带电粒子所带电荷的正、负 B．带电粒子在 a、b 两点的受力方向 C．带电粒子在 a、b 两点的速度何处 较大 图 1－3－6 ) 答案：A
D．带电粒子在 a、b 两点的加速度何处较大
一、电场
1、电荷间的相互作用的示意图：
2、电场的基本性质：
它对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。
说明：①电荷间的相互作用力是通过电场发生的。
②电场是客观存在的一种特殊物质形态。
检验电荷（试探电荷）：
用来检验电场的电量很小（不影响 原电场）；体积很小（可以当作质点） 的电荷。
场源电荷：
(2)电场线与带电粒子运动轨迹重合的必备条件． ①电场线是直线． ②带电粒子只受电场力作用(或受其他力，但合力方向沿电 场线所在直线)． ③带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直 线．
【例 9】(双选)某静电场中的电场线如图 1－3－5 所示，带 电粒子在电场中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示， 由 M 运动到 N，以下说法正确的是( A．粒子必定带正电荷 B．粒子在 M 点的加速度大于它 在 N 点的加速度 C．粒子在 M 点的加速度小于它 在 N 点的加速度 D．粒子在 M 点的速度大于它在 N 点的速度 图 1－3－5 ) 答案：AC
人教版高中物理《静电场》第3节《电场强度电场线》
2、几种常见电场中电场线的分布情况
2、几种常见电场中电场线的分布情况
等量同种电荷 两点电荷连线电场强度先变小再 变大，中点O处场强最小为0
两点电荷连线中点附近的电场线 非常稀疏，但场强并不为0 两点电荷连线的中垂线上电场强 度先增大后减小
2、几种常见电场中电场线的分布情况
等量同种电荷的电场分布
E2 E1
如果相交，交点就会有两个切线方向，而同一点的场强和方向是唯一的。
3、电场线特征：
●始于正，终于负 ●不相交，不闭合 ●疏密表大小，切线指方向
4、匀强电场 1、定义：电场强度大小和方向都相同的电场
2、电场线分布图：
3、电场线特点：
匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场 线是平行等距的直线
一、电场线 1、定义：电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇 曲线。电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致。
注意：电场线不是实际存在的 线，而是为了形象地描述电场 而假象的线。
一、电场线
2、意义：
EA>EB
（1）电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致 （2）电场线的疏密程度反映了电场的强弱。
2、几种常见电场中电场线的分布情况
（2） 负点电荷
会聚状
2、几种常见电场中电场线的分布情况 负点电荷的电场中电场线的分布
会聚状中心对称图形. 像黑洞把周围物体全吸进来.
特点： a.起始无穷远处，终止于负电荷. b.在以负点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但切向各不相 同.球面半径越大,球面上电场线分布越疏.
等量异种电荷的电场分布
关于两电荷连线和中垂线的轴对称图形. 相吸状
①两点电荷连线上各点的场强方向从正电荷指向 负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大.
人教版高中物理选修3-1第一章 静电场单元练习(含答案)
人教版选修3-1 第一章静电场一、单选题1.在x轴上存在与x轴平行的电场，x轴上各点的电势随x点位置变化情况如图所示．图中－x1～x1之间为曲线，且关于纵轴对称，其余均为直线，也关于纵轴对称．下列关于该电场的论述正确的是()A．x轴上各点的场强大小相等B．从－x1到x1场强的大小先减小后增大C．一个带正电的粒子在x1点的电势能大于在－x1点的电势能D．一个带正电的粒子在－x1点的电势能大于在－x2的电势能2.在电场中的某点放入电荷量为－q的试探电荷时，测得该点的电场强度为E；若在该点放入电荷量为＋3q的试探电荷时，此时测得该点的场强为()A．大小为3E，方向和E相反B．大小为E，方向和E相同C．大小为3E，方向和E相同D．大小为E，方向和E相反3.某电场的电场线分布如图所示，下列说法正确的是()A．c点的电场强度大于b点的电场强度B．若将一试探电荷＋q由a点静止释放，它将沿电场线运动到b点C．b点的电场强度大于d点的电场强度D．a点和b点的电场强度的方向相同4.如图所示，在点电荷Q产生的电场中，将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等势线．取无穷远处为零电势点，若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是()A．A点电势大于B点电势B．A、B两点的电场强度相等C．q1的电荷量小于q2的电荷量D．q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能5.如图所示，a、b和c表示电场中的三个等势面，a和c的电势分别为φ和φ，a、b的电势差等于b、c的电势差．一带电粒子从等势面a上某处以速度v释放后，仅受电场力作用而运动，经过等势面c时的速率为2v，则它经过等势面b时的速率为()A．vB．·vC．·vD． 1.5v6.正电荷Q周围的电场线如图所示，由图可知，下列判断正确的是（）A．Ea＞EbB．Ea=EbC．Ea＜EbD．无法确定7.某一电解电容器如图甲所示，接入如图乙所示的电路，下列说法正确的是()A．该电容器只有在电压为45 V时，电容才是33 μFB．该电容器能容纳的最大电荷量为3.3×10－5CC．接通电路后，电容器的电容仍是33 μFD．接通电路后，灯泡能持续发亮8.真空中两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的2倍，电量都增大为原来的2倍.它们之间静电力的大小为( )A．F/2B．FC． 2FD． 4F9.A、B两个点电荷间距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B之间的库仑力将() A．可能变大B．可能变小C．一定不变D．不能确定10.如图所示，A是带正电的小球，B是不带电的绝缘导体，设此时B的电势为φ1；用手摸绝缘导体的左端，B的电势变为φ2；放开手后，再将A移走，B的电势又变为φ3；则()A．φ1＝φ2＝φ3B．φ1＞φ2＝φ3C．φ1＞φ2＞φ3D．φ1＜φ2＜φ3二、多选题11.(多选)在两块带等量异性电荷的平行金属板M、N之间，垂直于金属板放置一个原来不带电的金属棒AB，如图所示．当达到静电平衡后，以下说法中正确的是()A．金属棒上A端电势高于B端电势B．金属棒上A、B两端电势相等C．由于静电感应，金属棒的A端带正电荷D．由于静电感应，金属棒的A端带负电荷12.(多选)如图所示，光滑的水平轨道AB与半径为R的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点，AB水平轨道部分存在水平向右的匀强电场，半圆形轨道在竖直平面内，B为最低点，D为最高点．一质量为m、带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动，恰能通过最高点，则()A．R越大，x越大B．R越大，小球经过B点后瞬间对轨道的压力越大C．m越大，x越小D．m与R同时增大，电场力做功增大13.(多选)空间某一静电场的电势φ随x变化情况如图所示，下列说法中正确的是()A．空间各点场强的方向均与x轴垂直B．电荷沿x轴从O移到x1的过程中，电场力不做功C．正电荷沿x轴从x1移到x2的过程中，电场力做正功，电势能减小D．负电荷沿x轴从x1移到x2的过程中，电场力做负功，电势能增加三、填空题14.如图，A、B、C为一条电场线上的三点，以A点为电势零点，一个质子从A点移到B点和C点静电力分别做功3.2×10－19J和9.6×10－19J，则电场线的方向____________，B、C两点的电势差UBC＝__________ V.15.如图所示，a、b、c表示点电荷电场中的三个等势面，它们的电势分别为φ、φ和φ(φ>0)，该点电荷的电性为________．一带电粒子从等势面a上某处由静止释放，仅受到电场力作用而运动，已知带电粒子经过等势面b时的速率为v，它经过等势面c时的速率为________．16.如图所示，在带电体C的右侧有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘支座上．若先将C移走，再把A、B分开，则A电，B电．若先将A、B分开，再移走C，则A电，B 电．17.如图所示，把电荷量为－5×10－9C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能________(选填“增大”“减小”或“不变”)；若A点的电势φA＝15 V，B点的电势φB＝10 V，则此过程中静电力做的功为________ J.18.如图所示，电场中某一电场线为一直线，线上有A、B、C三个点，电荷q1＝10－8C，从B点移到A点时静电力做了10－7J的功；电荷q2＝－10－8C，在B点的电势能比在C点时大10－7J，那么：(1)比较A、B、C三点的电势高低，由高到低的排序是________；(2)A、C两点间的电势差是________ V；(3)若设B点的电势为零，电荷q2在A点的电势能是________ J.四、计算题19.在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线一端连着一个质量为m、电荷量为＋q的带电小球，另一端固定于O点．将小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速度释放，则小球沿圆弧做往复运动．已知小球摆到最低点的另一侧，此时线与竖直方向的最大夹角为θ(如图)．求：(1)匀强电场的场强；(2)小球经过最低点时细线对小球的拉力．20.示波管的主要结构由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．在电子枪中，电子由阴极K发射出来，经加速电场加速，然后通过两对相互垂直的偏转电极形成的电场，发生偏转．其示意图如图(图中只给出一对yy′方向偏转的电极)所示．已知：电子质量为m，电量为e，两个偏转电极间的距离为d，偏转电极边缘到荧光屏的距离为L.没有加偏转电压时，电子从阴极射出后，沿中心线打到荧光屏上的O点时动能是E0.设电子从阴极发射出来时的初速度可以忽略，偏转电场只存在于两个偏转电极之间．求：(1)电子枪中的加速电压U是多少？(2)如果yy′方向的偏转电极加的偏转电压是Uy，电子打到荧光屏上P点时的动能为Et.求电子离开偏转电场时，距中心线的距离sy为多少？21.一个电容器所带的电荷量为4×10－8C，两极板间的电压是2 V，那么这个电容器的电容是多少？如果电容器的电荷量减少了1×10－8C，则板间电压变成多少？答案解析1.【答案】B【解析】φ－x图象的斜率等于电场强度大小，故x轴上的电场强度不同，故A错误；从－x1到x1场强斜率先减小后增大，故场强先减小后增大，故B正确；由图可知，场强方向指向O，根据电场力做功可知，一个带正电的粒子在x1点的电势能等于在－x1点的电势能，故C、D错误.2.【答案】B【解析】当在电场中某点放入电荷量为－q的试探电荷时，测得该点的场强为E，若在同一点放入电荷量为＋3q的试探电荷时，电场强度的大小和方向都不变，即该点的场强大小仍为E，方向与E 相同．3.【答案】C【解析】电场线的疏密表征了电场强度的大小，由题图可知Ea＜Eb，Ed＞Ec，Eb＞Ed，Ea＞Ec，故选项C 正确，选项A错误．由于电场线是曲线，由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动，故选项B错误．电场线的切线方向为该点电场强度的方向，a点和b点的切线方向不在同一条直线上，故选项D错误．4.【答案】C【解析】由于电场力做负功，所以Q应带负电荷，由负点电荷产生电场的电场线的分布规律可判断出φB>φA，故A项错误；由E＝k，r不相等，所以EA≠EB，B项错误；由φA＝、φB＝，因为WA→∞<WB→∞<0，φA<φB<0，所以>，即q1<q2，故C项正确；由于外力克服电场力做功相等，且无穷远处电势能为零，所以q1在A点的电势能等于q2在B点的电势能，故D项错误．5.【答案】B【解析】由动能定理知从a到c：qUac＝m(4v2－v2)＝1.5mv2＝0.8qφ，设该粒子经过等势面b时的速率为v b，则qUab＝m(v－v2)＝0.4qφ，联立可得：v b＝·v，B正确．6.【答案】A【解析】根据公式E=k可知，E与r的平方成反比，则距点电荷越近处电场强度越大．故A正确，BCD错误．7.【答案】C【解析】无论电容器是否充电，其电容都是33 μF，选项A错误，C正确；该电容器能容纳的最大电荷量Q＝CU≈1.5×10－3C，选项B错误；电容器仅在充电时灯泡发光，充电结束后，灯泡熄灭，选项D错误.8.【答案】B【解析】由库仑定律的公式F=k知，将它们的电量都增大为原来的2倍，它们之间的距离增加为原来的2倍，则它们之间的静电力大小变为，故B正确.9.【答案】C【解析】两个点电荷之间的作用力不因第三个电荷的存在而改变．10.【答案】C【解析】把一个在绝缘支架上不带电的绝缘导体放在带正电的导体A附近，达到静电平衡后，绝缘导体是个等势体．带正电的导体产生的是发散的电场，产生的电场的电场线如图所示，由于沿着电场线电势降低，以无穷远处的电势为零，那么电场中的所有电势都是正值，即φ1＞0；用手摸绝缘导体的左端，手与大地相连，则B的电势为零，即φ2＝0，当放开手后，再将A移走，B带负电，则B的电势小于零，即φ3＜0；所以φ1＞φ2＞φ3，故A、B、D均错误，C正确．11.【答案】BD【解析】达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到φA＝φB，由于正电荷在左边，所以棒A端带负电，B端带正电，所以B、D正确，A、C错误．12.【答案】AD【解析】小球在BCD部分做圆周运动，在D点，mg＝m，小球由B到D的过程中有：－2mgR ＝mv－mv，解得v B＝，R越大，小球经过B点时的速度越大，则x越大，选项A正确；在B点有：F N－mg＝m，解得F N＝6mg，与R无关，选项B错误；由Eqx＝mv，知m、R越大，小球在B点的动能越大，则x越大，电场力做功越多，选项C错误，D正确．13.【答案】CD【解析】因电势有变化，则沿x方向有场强的分量，场强不可能与x轴垂直．故A错误；由O到x1电势降低，电势能变化，必有电场力做功．故B错误；正电荷沿x轴从x1移到x2的过程中，电势降低，则电势能减小，则电场力做正功．故C正确；负电荷从x1移到x2的过程中，电势降低，则电势能增加，电场力做负功．故D正确．14.【答案】从A到C4【解析】质子带正电，从A点移到B点和C点静电力分别做功3.2×10－19J和9.6×10－19J，电场力做正功，说明电场线的方向从A到C；UAB＝；UAC＝；所以UBC＝UAC－UAB＝＝＝4 V.15.【答案】正v【解析】沿着电场线的方向电势降低，由题中关系可知场源电荷为正电荷；由动能定理得q(φa－φb)＝mv2①q(φa－φc)＝mv②由①②得：v c＝v16.【答案】不带；不带；带负；带正【解析】解：若先移走C，此时导体A和B中的电荷又发生中和，不再带电，再把导体A和B分开，同样不再带电，所以此时A不带电，B不带电．先把导体A和B分开，再移走C，导体A和B由于感应起电带上异种电荷，所以此时A带负电，B 带正电．17.【答案】增大－2.5×10－8【解析】负电荷受到的静电力方向逆着电场线的方向，电荷从A点移到B点的过程中，静电力对其做负功，电势能增大；静电力做功WAB＝qUAB＝(－5×10－9)×(15－10) J＝－2.5×10－8J.18.【答案】(1)φC＞φB＞φA(2)－20(3)10－7【解析】从B点移到A点时静电力做正功，电势能减小，根据电荷的电性可以判断A点电势最低，C点电势最高．19.【答案】(1)(2)mg(3－)【解析】设细线长为l，匀强电场的场强为E，因带电小球的电荷量为正，故匀强电场的场强的方向为水平向右．从释放点到左侧最高点，由动能定理有WG＋WE＝ΔE k＝0，故mgl cosθ＝qEl(1＋sinθ)解得E＝(2)设小球运动到最低点的速度为v，此时细线的拉力为F T，由动能定理可得mgl－qEl＝mv2，由牛顿第二定律得F T－mg＝m，联立解得F T＝mg(3－)．20.【答案】(1)(2)【解析】(1)由E0＝eU得：U＝(2)偏转电场的场强为：E＝带电粒子在偏转电场中运动时由动能定理得：Eesy＝Et－E0所以：sy＝＝.21.【答案】2×10－8F 1.75 V【解析】C＝＝F＝2×10－8F又因C＝得ΔU＝＝V＝0.25 V所以U′＝U－ΔU＝2 V－0.25 V＝1.75 V.。