2024-2025學(xué)年新教材高中物理第9章靜電場及其應(yīng)用測評A含解析新人教版必修第三冊

PAGE7-第九章測評(A)(時間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分。第1~5小題只有一個選項正確,第6~8小題有多個選項正確)1.以下各項不屬于靜電屏蔽的是()A.避雷針B.超高壓帶電作業(yè)的工人要穿有金屬織物的工作服C.電子設(shè)備外套金屬網(wǎng)罩D.野外高壓輸電線上方有兩條與大地相連的導(dǎo)線答案:A解析:當(dāng)帶電云層靠近建筑物時,避雷針上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷會通過針尖放電,漸漸中和云中的電荷,使建筑物免遭雷擊,其原理為尖端放電,故A不屬于靜電屏蔽;超高壓帶電作業(yè)的工人穿有金屬織物的工作服可以起到屏蔽作用,故B屬于靜電屏蔽;電子設(shè)備外套金屬網(wǎng)罩可以起到靜電屏蔽的作用,故C屬于靜電屏蔽;高壓輸電線的上方還有兩條導(dǎo)線,這兩條導(dǎo)線與大地相連,形成稀疏的金屬“網(wǎng)”把高壓線屏蔽起來,免遭雷擊,故D屬于靜電屏蔽。2.(2024·全國卷Ⅰ)如圖所示,空間存在一方向水平向右的勻強電場,兩個帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下,兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直,則()A.P和Q都帶正電荷B.P和Q都帶負(fù)電荷C.P帶正電荷,Q帶負(fù)電荷D.P帶負(fù)電荷,Q帶正電荷答案:D解析:對小球受力分析可知,P和Q兩小球不能帶同種電荷,A、B錯誤;若P球帶負(fù)電,Q球帶正電,兩球受力如圖所示,恰能滿意題意,則C錯誤,D正確。3.如圖所示,光滑絕緣水平面上有三個帶電小球A、B、C(可視為點電荷),三小球在一條直線上均處于靜止?fàn)顟B(tài),則以下推斷正確的是()A.A對B的靜電力肯定是引力B.A對B的靜電力可能是斥力C.A的電荷量可能比B的少D.C的電荷量肯定比B的少答案:A解析:三小球在一條直線上處于靜止?fàn)顟B(tài),則A、C肯定是同種電荷,A、B肯定是異種電荷,即“兩同夾異”,另外,A和C的電荷量肯定大于B的電荷量,即“兩大夾小”,選項A正確。4.用電場線能很直觀、很便利地比較電場中各點的電場強弱和方向。圖甲是等量異種點電荷形成的電場的電場線,圖乙是該靜電場中的一些點,O是電荷連線的中點,E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點,B、C和A、D分別相對O點左右對稱。則下列說法不正確的是()A.B、C兩點電場強度大小和方向都相同B.A、D兩點電場強度大小相等,方向相反C.E、O、F三點相比較,O點電場強度最大D.B、O、C三點相比較,O點電場強度最小答案:B解析:依據(jù)對稱性看出,B、C兩處電場線疏密程度相同,則B、C兩點電場強度大小相等,這兩點電場強度的方向均由B→C,方向相同,故A正確。依據(jù)對稱性看出,A、D兩處電場線疏密程度相同,則A、D兩點電場強度大小相等,由題圖看出,A、D兩點電場強度方向相同,故B錯誤。E、O、F三點中,O處電場線最密,O點電場強度最大,故C正確。B、O、C三點比較,O處電場線最疏,O點電場強度最小,故D正確。5.如圖所示,一正離子在靜電力作用下從A點運動到B點,在A點的速度大小為v0,方向與電場方向相同。該離子從A點運動到B點的v-t圖像是()答案:C解析:正離子在A點的受力方向與速度方向相同,所以該離子做加速運動;A點的電場線密,故A點的電場強度大,因此該離子在A點的加速度大,在v-t圖像中,圖線斜率漸漸變小,故C對。6.兩個完全相同的小金屬球,它們的電荷量之比為5∶1(皆可視為點電荷),它們在相距肯定距離時相互作用力為F1,假如讓它們接觸后再放回各自原來的位置上,此時相互作用力變?yōu)镕2,則F1∶F2可能為()A.5∶2 B.5∶4C.5∶6 D.5∶9答案:BD解析:設(shè)兩小金屬球起初所帶的電荷量分別為5q、q,它們在相距肯定距離時相互作用力為F1=k5q2r2;若兩電荷異性,接觸后再分開,兩球電荷量都為2q,此時兩球相互作用力F2=k4q2r2=45F1,則F1∶F2=5∶4。若兩電荷同性,接觸后再分開,兩球電荷量都為3q,此時兩球相互作用力F2=k9q7.如圖所示,兩根絕緣絲線掛著兩個質(zhì)量相同的小球A、B,此時上、下絲線的受力分別為FTA和FTB;假如使A帶正電,使B帶負(fù)電,上、下絲線的受力分別為FTA'和FTB',則下列關(guān)于FTA'和FTB'的關(guān)系推斷正確的是()A.FTA'=FTA B.FTA'<FTAC.FTA'>FTA D.FTB'<FTB答案:AD解析:以A、B兩球組成的整體為探討對象,無論是小球帶電還是小球不帶電,分析其受力狀況并依據(jù)平衡條件可知,上方絲線的拉力大小總是等于下面兩球的重力之和;但是以B球為探討對象分析其受力狀況可知,當(dāng)A、B兩球不帶電時FTB=mBg,當(dāng)A、B球分別帶正電和負(fù)電時FTB'=mBg-F,故選項A、D正確。8.在光滑絕緣的水平面上,相距肯定的距離放有兩個質(zhì)量分別為m和2m的帶電小球(可視為質(zhì)點和點電荷)A和B。在t1=0時,同時將兩球無初速度釋放,此時A球的加速度大小為a;經(jīng)一段時間后,在t2=t時,B球的加速度大小也變?yōu)閍。若釋放后兩球在運動過程中并未接觸,且所帶電荷量都保持不變,則下列推斷正確的是()A.兩個小球帶的是同種電荷B.兩個小球帶的是異種電荷C.t2時刻兩小球間的距離是t1時刻的2倍D.t2時刻兩小球間的距離是t1時刻的2答案:BD解析:依據(jù)牛頓第三定律可知兩球之間的作用力大小相等,因此起先運動時B球的加速度大小為a2,后來變?yōu)閍,說明兩個小球相向運動,因此它們之間的庫侖力為引力,兩個小球帶的是異種電荷,故A錯誤,B正確;以B球為探討對象,依據(jù)牛頓其次定律有,t1時刻kQ1Q2r12=2m·a2,t2時刻kQ1Q2r二、填空題(本題共2小題,共18分)9.(9分)在探究兩電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)的試驗中,一同學(xué)猜想可能與兩電荷的間距和電荷量有關(guān)。他選用帶正電的小球A和B,A球放在可移動的絕緣座上,B球用絕緣絲線懸掛于玻璃棒C點,如圖所示。試驗時,先保持兩球電荷量不變,使A球從遠(yuǎn)處漸漸向B球靠近,視察到兩球距離越小,B球懸線的偏角越大;再保持兩球距離不變,變更小球所帶的電荷量,視察到電荷量越大,B球懸線的偏角越大。試驗表明:兩電荷之間的相互作用力,隨距離的而增大,隨電荷量的而增大。

此同學(xué)在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是(選填“累積法”“等效替代法”“限制變量法”或“演繹法”)。

答案:減小增大限制變量法解析:對B球進(jìn)行受力分析,受重力、庫侖力和懸線的拉力,懸線與豎直方向間的夾角增大時,說明庫侖力增大。電荷量不變時,兩球距離減小,懸線偏角增大,庫侖力增大;距離不變時,電荷量增大,懸線偏角增大,庫侖力增大。在探究中應(yīng)用的科學(xué)方法是限制變量法。10.(9分)如圖所示,直角三角形ABC中∠B=30°,且在A、B兩位置分別有兩點電荷QA、QB,測得在C處的正點電荷受到的靜電力方向平行于AB向左,則A點的點電荷帶電,QA∶QB=。

答案:負(fù)1∶8解析:各個靜電力不在同始終線上時,應(yīng)用平行四邊形定則求合力。正點電荷在C處受點電荷QA、QB的庫侖力作用,方向肯定在AC、BC所在直線上,要使合力水平向左,C受A的作用力必定為引力,受B的作用力必定為斥力,所以A點的點電荷帶負(fù)電,B點的點電荷帶正電,受力分析如圖所示,得FBsin30°=FA①由庫侖定律得FB=kQFA=kQ聯(lián)立①②③解得QA∶QB=1∶8。三、計算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)11.(13分)如圖所示,以O(shè)為圓心,r為半徑的圓與坐標(biāo)軸的交點分別為A、B、C、D,空間有與x軸正方向相同的勻強電場,同時在O點固定一個電荷量為+Q的點電荷。假如把一個電荷量為-q的摸索電荷放在C點,恰好平衡,那么勻強電場的電場強度大小為多少?A、D兩點的實際電場強度大小為多少?答案:kQ解析:空間存在勻強電場和點電荷形成的電場,任何一點的電場強度都是這兩個電場在該處的電場強度的矢量和。由電荷量為-q的摸索電荷在C點處于平衡狀態(tài)可得kQqr2=qE,解得勻強電場的電場強度為E=由于正點電荷形成的電場的電場強度方向從圓心沿半徑方向向外,故在A點,點電荷形成的電場的電場強度方向沿x軸正方向;在D點,點電荷形成的電場的電場強度方向沿y軸正方向。從而可知A點的實際電場強度為兩個等大、同向電場強度的合成,即EA=2kQr2,D點的實際電場強度為兩個等大、相互垂直的電場強度的合成,即ED12.(14分)用兩根長度均為l的絕緣細(xì)線各系一個小球,并懸掛于同一點。已知兩小球質(zhì)量均為m,當(dāng)它們帶上等量同種電荷時,兩細(xì)線與豎直方向的夾角均為θ,如圖所示。若已知靜電力常量為k,重力加速度為g。求:(1)小球所受拉力的大小;(2)小球所帶的電荷量。答案:(1)mgcosθ(2)2lsin解析:(1)對小球進(jìn)行受力分析,設(shè)繩子對小球的拉力為FT,則mgFT=FT=mgcos(2)設(shè)小球在水平方向受到庫侖力的大小為F,則Fmg=tanθ,F=mgtanθ又F=kQ2r2,r=2l所以Q=2lsinθmgtan13.(15分)如圖所示,有一水平向左的勻強電場,電場強度為E=1.25×104N/C,一根長l=1.5m、與水平方向的夾角θ=37°的光滑絕緣細(xì)直桿MN固定在電場中,桿的下端M固定一個帶電小球A,電荷量Q=+4.5×10-6C;另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動,電荷量q=+1.0×10-6C,質(zhì)量m=1.0×10-2kg。g取10m/s2。將小球B從桿的上端N由靜止釋放,小球B起先運動。(靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)小球B起先運動時的加速度