高中物理 第一章 电场 第二节 探究静电力自我小测 粤教版选修31.docx
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高中物理第一章电场第二节探究静电力自我小测粤教版选修31
2019-2020年高中物理第一章电场第二节探究静电力自我小测粤教版选修3-1
1关于点电荷和元电荷的说法中,不正确的是( )
A.只有体积很小的带电体才可以看作点电荷
B.带电体之间的距离比它们本身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可忽略不计时,带电体就可视为点电荷
C.把1.6×10-19C的电荷量叫元电荷
D.任何带电体所带电荷量的多少都是元电荷的整数倍
2三个相同的金属小球a、b和c(均视为点电荷),原来c不带电,而a和b带等量异种电荷,相隔一定距离放置,a、b之间的静电力为F.现将c球分别与a、b接触后拿开,则a、b之间的静电力将变为( )
A.F/2B.F/8C.F/4D.3F/8
3如下图所示,两根细线挂着两个质量相同的小球A、B,上、下两根细线中的拉力分别是FA、FB,现在使A、B带同号电荷,此时,上、下细绳受力分别为FA、FB,则…( )
A.FA′=FA,FB′>FB
B.FA′=FA,FB′<FB
C.FA′=FA,FB′>FB
D.FA′>FA,FB′<FB
4A、B两个小球带有同种电荷,放在光滑的绝缘水平面上,A的质量为m,B的质量为2m,它们相距为d,同时由静止释放,在它们距离为2d时,A的加速度为a,速度为v,则( )
①此时B的速度为v/2 ②此时B的速度为v/4 ③此时B的加速度为a/2 ④此时B的加速度为a/4
A.①④B.②③C.①③D.②④
5两个点电荷相距r时相互作用力为F,则( )
A.电荷量不变距离加倍时,作用力变为F/2
B.其中一个电荷的电荷量和两电荷间距都减半时,作用力为4F
C.每个电荷的电荷量和两电荷间距减半时,作用力为4F
D.每个电荷的电荷量和两电荷间距都增加相同倍数时,作用力不变
6如下图所示,质量、电荷量分别为m1、m2、q1、q2的两球,用绝缘细线悬于同一点,静止后它们恰好位于同一水平面上,细线与竖直方向夹角分别为α、β,则( )
A.若m1=m2,q1<q2,则α<β
B.若m1=m2,q1<q2,则α>β
C.若q1=q2,m1>m2,则α>β
D.q1、q2是否相等与α、β的大小无关,若m1>m2,则α<β
7真空中的两个相距较近的正点电荷q1、q2,固定q2,把q1从静止开始释放,且q1只在q2的库仑力作用下运动,则q1在运动过程中所受到的库仑力( )
A.不断减小B.不断增大
C.始终保持不变D.先增大后减小
8三个点电荷a、b、c在同一直线上,其中c位于a、b连线中点并可以自由移动,现在电荷c处于静止状态,以下说法中正确的是( )
A.点电荷c可以是正电荷也可以是负电荷
B.点电荷a、b一定带等量同种电荷
C.当点电荷a、b以相同的速率匀速靠近c时,c仍处于静止
D.如果释放电荷a、b,它们一定向背离点电荷c的方向运动
9在真空中一条直线上固定有三个点电荷qA=8×10-9C,qB=5×10-9C,qC=4×10-9C,AB=8cm,BC=4cm.如下图所示,求qB受到的库仑力的大小和方向.
10把质量为2g的带电小球A用细绳吊起来,若将带电小球B靠近A,当B球带电荷量QB=4×10-6C时,两个带电体恰好在同一高度,且相距l=30cm,绳与竖直方向的夹角为45°,如图所示,试求:
(1)A球所受的静电力大小;
(2)A球的带电荷量.
答案
1解析:
根据点电荷的模型,可知B是正确的,A错.元电荷e=1.6×10-19C,C、D正确.所以不正确的是A.
答案:
A
2答案:
B
3解析:
若选择AB作为系统,受力为FA=2mg.
当A、B带同种电荷,AB之间有斥力作用,
但对系统来说是内力,不影响系统外力,所以FA=FA′.
若选择B为研究对象时FB=mg
FB′=mg+F=mg+
,所以FB′>FB.
答案:
A
4解析:
由牛顿第二定律可知,在力相等时,m与a成反比.两球运动时间相同,由v=at可得vB=
vA=
.
答案:
C
5解析:
由F=k
,若Q1、Q2不变而r变为原来的两倍,则F要变为原来的1/4,A不正确.若其中一个电荷电荷量和两电荷间距减半,则作用力变为原来的2倍.若每个电荷的电荷量和电荷间距减半(或增加相同倍数),则作用力不变.综上正确选项为D.
答案:
D
6解析:
对m1、m2进行受力分析可知:
F1=m1gtanα;
对m2进行受力分析可知:
F2=m2gtanβ.
由库仑定律和牛顿第三定律知:
F1=-F2
所以m1gtanα=m2gtanβ
即m1tanα=m2tanβ.
答案:
D
7解析:
q1、q2是两个正点电荷,它们之间相互排斥,所以把q1从静止开始释放,且q1只在q2的库仑力作用下运动时,距离增大,根据F=kq1q2/r2可知F减小.
答案:
A
8解析:
因为点电荷c位于a、b连线中点并处于静止状态,说明a、b电荷对c的作用力方向相反,大小相等,a、b带同种电荷,由F=kq1q2/r2可知a、b带电荷量也相等,A、B对;当点电荷a、b以相同的速率匀速靠近c时,a、b到c的距离仍相等,库仑力仍相等,所以c仍处于静止,C对;如果释放电荷a、b,当a、b与c带异种电荷时,a、b均受引力,a、b将靠近c运动;当a、b与c带同种电荷时,a、b均受斥力,a、b将远离c运动,D错.
答案:
ABC
9解析:
A、B、C都是正电荷,它们之间的作用力为斥力,所以A对B的作用力方向水平向右,大小为:
F1=kQAQB/r
=9×8×10-9×5×10-9/(8×10-2)2N
=45×10-5/8N
C对B的作用力方向水平向左,大小为:
F2=kQCQB/r
=9×4×10-9×5×10-9/(4×10-2)2N
=45×10-5/4N
所以,qB受到的库仑力的大小为F=F2-F1=5.625×10-5N,方向水平向左.
答案:
5.625×10-5N,方向水平向左
10解析:
(1)如下图所示进行受力分析,A受重力G、绳的拉力T和B对A的库仑引力F处于平衡状态,由力的平衡条件可得:
Tcos30°=mg
Tsin30°=F
解得:
F=mgtan30°=2×10-2×
N=
×10-2N.
(2)由库仑定律F=kQAQB/r2得:
F=
N
=
×10-2N
求得:
QA=
×10-7C
答案:
(1)
×10-2N
(2)
×10-7C
2019-2020年高中物理第一章电场第五节电场强度与电势差的关系自我小测粤教版选修3-1
1如图,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,a、b间的距离等于b、c间的距离.用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强.下列哪个正确( )
A.φa>φb>φcB.Ea>Eb>Ec
C.φa-φb=φb-φcD.Ea=Eb=Ec
2在水平放置的平行金属板之间有一个带电液滴,恰巧静止,液滴所带电量为3.2×10-19C,重力为1.6×10-14N,若板间距为10mm,则两板间的电压为( )
A.500VB.1000VC.1500VD.2000V
3如图所示,两个等量异种电荷在真空中相隔一定的距离,竖直线代表两个点电荷连线的中垂线,在两个点电荷所在的平面内取如图所示的1、2、3三个点,则这三个点间电势的关系是( )
A.φ1>φ2>φ3B.φ2>φ3>φ1
C.φ2>φ1>φ3D.φ3>φ2>φ1
4下列关于匀强电场中场强和电势差的关系,正确的说法是( )
A.任意两点之间的电势差,等于场强和这两点间距离的乘积
B.在任何方向上,若两点间距离相等,则它们之间电势差就相等
C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等
D.电势降落的方向必定是电场强度的方向
5以下关于与电场强度有关的几个公式的说法,其中正确的是( )
A.公式U=E·d只适用于匀强电场
B.只要电场中电场线是直线,公式U=E·d就适用
C.公式E=F/q是定义式,适用于任何电场
D.公式E=kQ/r2是由库仑定律得出的,因而只适用于点电荷(真空中)的电场
6若带正电小球只受到电场力作用,则它在任意一段时间内( )
A.一定沿电场线由高电势处向低电势处运动
B.一定沿电场线由低电势处向高电势处运动
C.不一定沿电场线方向运动,但一定由高电势处向低电势处运动
D.不一定沿电场线方向运动,也不一定由高电势处向低电势处运动
7如图所示为静电场中的一根电场线,一电子沿电场线从A点移到B点,静电力做了正功,下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度一定大于B点的电场强度
B.电场强度的方向一定是由B点指向A点
C.电子在A点的电势能一定比在B点大
D.B点的电势一定比A点高
8如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有…( )
A.φA>φB>φCB.EC>EB>EA
C.UAB<UBCD.UAB=UBC
9如下图所示,在场强为E的匀强电场中有相距为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,电场力做功W1=______;若沿路径ACB移动该电荷,电场力做功W2=______;若沿曲线ADB移动该电荷,电场力做功W3=______;由此可知,电荷在电场中移动时,电场力做功的特点是:
__________________.
10如下图所示,图中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V,φB=3V,φC=-3V,由此可得D点电势UD=______V.
11如下图所示,虚线方框内为一匀强电场,A、B、C为该电场中的三个点,已知φA=12V,φB=6V,φC=-6V,试在该方框中作出该电场的示意图(即画出几条电场线),并要求保留作图时所用的辅助线,若将一个电子从A点移到B点,电场力做多少电子伏的功?
12如下图所示,A、B、C三点是匀强电场中的三点.它们的电势分别为φA=-5V,φB=9V,φC=2V.
(1)现将电荷q=3×10-8C由B移到C,问电场力做多少功?
(2)试在图中画出过A、B、C点的三条等势线,并指明该匀强电场的方向.
答案
1答案:
A
答案:
A
2解析:
由Eq=G,U=Ed得U=Gd/q=
=500V,选A.
3解析:
作出等量异种电荷形成电场中的电场线,然后根据等势线与电场线之间的关系作出等势线,依据等势线的分布可确定这三点的电势高低关系.
答案:
A
4解析:
公式U=E·d中的d表示匀强电场中沿场强方向两点间的距离,而不是电场中任意两点间的距离,因此选项AB错误,选项C正确.在电场中,沿场强方向只是电势降落陡度最大的方向,沿其他方向电势也可能降低,故D选项错误.
答案:
C
5解析:
处理这几个与电场强度有关的公式时,可从场强定义式E=F/q出发,结合其他规律进行推导.在推导过程中,注意每一步骤中需要满足的附加条件,综合原来和附加条件即成为推导式成立须满足的条件.如:
由于根据W=Eq·d计算电场力做功时,它只适用于恒力做功,且公式中d是电荷沿电场力方向发生的位移,故根据W=qU和W=Eq·d推导出的U=E·d时,它只能适用于匀强电场,又要注意距离d只能是沿场强方向上两点间距离.由于中学阶段学习的库仑定律表达式只适用于真空中的点电荷,故将它结合场强定义式推导的公式E=kQ/r2也就只适用于真空中点电荷产生的电场.
答案:
ACD
6解析:
电场线的切线方向表示带电体所受到的力的方向,但根据动力学知识可知:
物体运动速度方向不沿力的方向,故其轨迹不一定沿着电场线的方向.带电体是由高电势处向低电势处运动还是由低电势处向高电势处运动,还决定于带电体的初速度方向,但由于带电体的初速度方向不确定,故选项C不正确.
答案:
D
7解析:
电子从A到B静电力做正功,所以场强方向由B指向A,电子在A点电势能较大,A点电势较低,因只标出一条电场线,所以场强大小无法判断,只有BCD正确.
答案:
BCD
8解析:
从A到B再到C是顺着电场线的方向,电势应逐渐降低,所以φA>φB>φC,即A正确.A、B、C三点中A处电场线最疏,C处电场线最密,所以EA<EB<EC,则B正确.尽管AB=BC,但EA<EB<EC,所以UAB<UBC,即C正确,D错误.
答案:
ABC
9解析:
电场力做功的特点是:
电场力做功与路径无关,只与初、末两位置有关.在匀强电场中只与初末两位置在电场线方向的距离有关.因此W1=W2=W3=qElcosθ.
答案:
qELcosθ qELcosθ qELcosθ 电场力做功与路径无关,只与初末位置有关
10解析:
如图所示:
UAC=φA-φC=18V,连接AC并把AC三等份则中间两点的电势分别为9V和3V,这样,B点必与F点在同一等势面上,连接BF,过D点的等势面恰过E点,所以D点的电势为9V.
答案:
9
11解析:
由于电场线与等势面垂直,而且在匀强电场中,电势相等的点的连线必在同一等势面上,所以与等势点连线垂直的线必是电场线,电势相等的点可根据匀强电场的特点,利用等分法来找.
因φB=6V,φC=-6V,由匀强电场线的特点,U=E·d知,在BC连线的中点D处的电势必为零;同理,把AC线段等分成三份,在等分点D′处的电势也必为零,连接DD′即为该电场中的一条等势线,根据电场线与等势线垂直,可以画出电场中的电场线,如图中实线所示,由沿场强方向电势降低可确定出场强的方向.将一电子从A移动到B,电场力做功
为:
W=-eUAB=-e×(12-6)V=-6eV.
答案:
W=-6eV
12解析:
匀强电场的电场线是一簇分布均匀的平行有向直线,匀强电场的等势面是一簇平行且分布均匀的平行平面.
φA=-5V,φB=9V,φC=2V
即φA<φC<φB,由以上电势值知UAB=14V,所以A、B连线中点D与A和B电势差均为7V,由此可知φD=2V.
φD=φC=2V,所以C、D位于同一等势面上,过C、D作直线,此为过C的一条等势线,然后分别过A、B作CD的平行线,此为过A、B的等势线,如图所示.
由于沿电场线方向电势下降,同时电场线和等势面处处垂直,所以该电场的电场线和CD垂直,方向如图中实线所示.
UBC=|φB-φC|=7V
所以WBC=qUBC=3×10-8×7J=2.1×10-7J.
由于q从B向C运动时,电场力和位移方向成锐角,故电场力做正功,即WBC=qUBC=3×10-8×7J=2.1×10-7J.
答案:
(1)WBC=2.1×10-7J
(2)见上图
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