第九章 静电场及其应用质量检测-2022-2023学年高二物理上学期同步学案+典例+练习（人教版2019必修第三册）

这是一份第九章 静电场及其应用质量检测-2022-2023学年高二物理上学期同步学案+典例+练习（人教版2019必修第三册），文件包含第九章静电场及其应用质量检测解析版-2022-2023学年高二物理上学期同步学案+典例+练习人教版必修第三册docx、第九章静电场及其应用质量检测原卷版-2022-2023学年高二物理上学期同步学案+典例+练习人教版必修第三册docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共21页， 欢迎下载使用。
第九章 静电场及其应用质量检测时间：90分钟   满分：100分一、单项选择题：共8小题，每小题4分，共32分。1．“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，兴华同学在学习了电荷相关知识后，用丝绸摩擦玻璃棒并探究玻璃棒带电的原因，下列说法正确的是（　　）A．玻璃棒创造了正电荷B．丝绸创造了负电荷C．丝绸上有些电子转移到玻璃棒上D．玻璃棒上有些电子转移到丝绸上【答案】D【解析】不带电的玻璃棒与丝绸相互摩擦后，玻璃棒带正电，丝绸带负电，这是因为玻璃棒上有些电子转移到丝绸上，玻璃棒由于失去电子带正电，丝绸由于得到电子带负电。故选D。2．如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上。b和c带正电，a带负电，a的电荷量比b的电荷量大。已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是（　　）A．F1 B．F2 C．F3 D．F4【答案】D【解析】对c球受力分析，由于a球的电荷量比b球的电荷量大，则a球对c球的静电力大于b球对c球的静电力，根据平行四边形定则可知，合力方向如下图所示故选D。3．如图所示，两个互相垂直的平面a和b，其相交线上的M点和N点带有等量点电荷，O是MN的中点，A是平面a上的一点，B是平面b上的一点，AO和BO均垂直于MN，且，则下列说法正确的是（　　）A．若M、N带等量同种电荷，则A、B两点的电势相同，场强不相同B．若M、N带等量同种电荷，则A、B两点的电势不相同，场强相同C．若M、N带等量异种电荷，则A、B两点的电势不相同，场强相同D．若M、N带等量异种电荷，则A、B两点的电势相同，场强不相同【答案】A【解析】AB．若M、N带等量同种电荷，场强的分布如图所示A、B两点距离点电荷距离相等，A、B两点电势相同，根据对称性A、B两点场强大小相等，由图可知，A点场强由O指向A，B点场强由O指向B，方向不同，故A正确，B错误；CD．若M、N带等量异种电荷，场强的分布如图所示选无穷远处的电势为零，A、B两点在同一等势面上，A、B两点电势相同均为0，场强大小相等，方向相同， 故CD错误。故选A。4．不带电的导体P置于电场强度方向向右的电场中，其周围电场线分布如图所示，导体P表面处的电场线与导体表面垂直，a、b为电场中的两点，则（　　）A．a点的电势等于b点的电势B．a点的电场强度小于b点的电场强度C．导体P内部的电场强度大于a点的电场强度D．正试探电荷在a点的电势能比在b点的电势能大【答案】D【解析】A．根据沿电场线方向电势降低结合图中a、b的位置可知，a点的电势高于b点的电势，故A错误；B．根据电场线的疏密可知，a点电场线比b点更密，则a点的电场强度大于b点的电场强度，故B错误；C．导体P处于静电平衡状态，则其内部场强处处为0，所以导体P内部的电场强度小于a点的电场强度，故C错误；D．由于a点的电势高于b点的电势，则正试探电荷在a点的电势能比在b点的电势能大，故D正确。故选D。5．如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A（C与A不接触，然后先将A球用导线接地一下迅速断开，再将C移走，最后将A、B分开。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是（　　）A．A、B均不带电 B．A、B均带正电C．A带负电，B带正电 D．A带正电，B带负电【答案】B【解析】同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，由于C带负电荷，当C靠近A球，且A球用导线接地一下时，A球带上正电荷，将C移走后，A球的电荷分到B球上一部分，再将A、B分开后，A、B均带上正电荷。故选B。6．如图所示，三个完全相同的金属小球a、b、c固定在等边三角形的三个顶点上。a、b球带等量异号电荷，c球受到的静电力大小为F，带电小球a、b、c均可视为点电荷，则将c球移至a、b球连线的中点时c球受到的静电力大小为（　　）A．0 B．4F C．8F D．【答案】C【解析】设三角形的边长为r，根据题意得解得故选C。7．ab是长为l的均匀带电细杆，、是位于ab所在直线上的两点，位置如图所示。ab上电荷产生的静电场在处的场强大小为，在处的场强大小为。则以下说法正确的是（　　）A．两处的电场方向相同，B．两处的电场方向相反，C．两处的电场方向相同，D．两处的电场方向相反，【答案】B【解析】设细杆带正电，由对称性可知，P1左边内的电荷与P1右边内的电荷在P1处产生的电场强度的矢量和为零，即P1处的电场强度是由杆右端内的电荷产生的，方向水平向左；而P2处的电场强度可看作是由杆右端内的电荷与杆左端内的电荷在P2处的电场强度的矢量和，方向水平向右。设杆左端内的电荷在P2处的电场强度大小为，则显然有同理可分析若细杆带负电，两处的电场强度方向也相反。故选B。8．半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于延长线上距O点为的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为（　　）A．负电荷， B．正电荷，C．正电荷， D．负电荷，【答案】A【解析】取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷，根据对称性可知，圆环在O点产生的电场强度为与A在同一直径上的A1和与B在同一直径上的B1产生的电场强度的矢量和，如图所示：因为两段弧长非常小，故可看成点电荷，则有由图可知，两场强的夹角为，则两者的合场强为根据O点的合场强为0，则放在D点的点电荷带负电，大小为根据联立解得故选A。二、多项选择题：共3小题，每小题4分，共12分。全部选对得4分，部分选对得2分，有选错得得0分。9．某同学将一根橡胶棒用毛皮摩擦后，先后进行了如下操作：①将橡胶棒靠近（不接触）验电器的金属球（如图1）；②保持橡胶棒的位置不动，用手接触验电器的金属球（如图2）；③接着先把手移开，再把橡胶棒移开（如图3）。关于验电器的金属箔张开的情况及分析，以下正确的是（　　）A．操作①中，验电器金属箔不张开，因为棒与金属球没有接触B．操作①中，随着棒靠近验电器金属球的过程，金属箔张开的角度越来越大，因为产生的感应电荷越来越多，金属箔上聚集的负电荷也多C．操作②中，手接触验电器，金属箔闭合，金属球上的电荷通过手导入到大地中D．操作③中，金属箔从闭合到又张开一定的角度，因为金属球上的电荷重新分布【答案】BD【解析】AB．操作①中，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，靠近验电器的金属球时，由于静电感应，验电器的金属小球带正电，则指针带负电，从而张开；随着棒靠近验电器金属球的过程，金属箔张开的角度越来越大，因为产生的感应电荷越来越多，金属箔上聚集的负电荷也多，选项A错误，B正确；C．操作②中，手接触验电器，大地中的正电荷流入验电器，使得金属箔闭合，选项C错误；D．操作③中，若先把手移开，再把玻璃棒移开，指针与金属球因带多余正电荷，导致指针又张开，选项D正确。故选BD。10．低碳环保是我们追求的生活方式。如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法中正确的是（　　）A．由于蚊香产生带正电的烟雾而被吸附到缝被针上B．同一烟雾颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大C．同一烟雾颗粒在被吸附过程中做匀变速运动D．同一烟雾颗粒在被吸附过程中若带电荷量不变，离铝板越近则加速度越小【答案】BD【解析】AB．中性空气分子在强电场中被电离成电子和带正电的离子，蚊香产生的烟雾吸附正离子后带上正电，在电场力作用下向缝被针做加速运动，故A错误；B正确；C．由于空间电场不是匀强电场，所以颗粒不是做匀变速运动，故C错误；D．因铝板与缝被针间的电场线形状相当于横向放置的锥形体，离铝板越近，电场线越稀疏，电场强度越小，烟尘颗粒受电场力越小，加速度越小，故D正确。故选BD。11．两个质量分别是的小球，各用丝线悬挂在同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为、时，两丝线张开一定的角度、，如图所示，此时两个小球处于同一水平面上，则下列说法正确的是（　　）A．若，则 B．若，则C．若，则 D．若，则【答案】BC【解析】以m1为研究对象，对m1受力分析如图所示，由共点力平衡，得FTsinθ1=F斥FTcosθ1=m1g得同理对于质量为m2的小球有因为不论q1、q2大小如何，两带电小球所受库仑力属于作用力与反作用力，大小相等，故由上式可知，若m越大，则tanθ越小，θ越小（θ＜），若m相等，则θ相等，故AD错误，BC正确。故选BC。三、实验题：共2小题，共18分。12.（6分）在探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关的实验中，一同学猜想可能与两电荷的间距和带电量有关。他选用带正电的小球A和B，A球放在可移动的绝缘座上，B球用绝缘丝线悬挂于玻璃棒C点，如图所示。实验时，先保持两球电荷量不变，使A球从远处逐渐向B球靠近，观察到两球距离越小，B球悬线的偏角越大；再保持两球距离不变，改变小球所带的电荷量，观察到电荷量越大，B球悬线的偏角越大。实验表明：两电荷之间的相互作用力，随其距离的减小而增大，随其所带电荷量的增大而增大。（1）此同学在探究中应用的科学方法是_______（选填“累积法”“等效替代法”“控制变量法”或“演绎法”）。（2）若A、B带电荷量分别为+Q和﹣3Q，开始相距为r时，它们间库仑力的大小为F，将两小球相互接触后将其距离变为，则两球间库仑力的大小为_______。【答案】（1）控制变量法 （2） 【解析】（1）[1]先保持两带电小球的电荷量不变，改变两者之间的距离；再保持两带电小球之间的距离不变，改变小球所带电荷量；这是运用控制变量的实验方法；（2）[2]A、B带电荷量分别为+Q和﹣3Q，开始相距为r时，根据库仑定律得＝A、B两小球接触后，根据电荷守恒定律，则A、B两带电小球电荷量分别均为﹣Q，再由库仑定律得则13.（12分）在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为8.0V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。（1）开关S改接2后，电容器进行的是___________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的I-t图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是___________。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将___________（选填“减小”、“不变”或“增大”）。（2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q=3.44×10-3 C，则该电容器的电容为___________ μF。（3）关于电容器在整个充、放电过程中的q-t图像和UAB-t图像的大致形状，可能正确的有___________（q为电容器极板所带的电荷量，UAB为A、B两板的电势差）。【答案】（1）放电     0.2s内电容器放出的电荷量     不变     （2）430    （3） AD【解析】（1）[1] 将开关S接通1，电容器与电源相连，所以电容器的充电；再将S接通2，电容器通过电阻R放电。[2] 图中横坐标分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流可以视为不变，则为这段时间内的电荷量，所以 图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是电容器0.2s内电容器放出的电荷量。[3]根据电荷量与电阻值R无关，如果不改变电路其他参考数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。（2）[4]根据（3）[5]AB．电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据图像的倾斜程度表示电流的大小，B错误A正确；CD．电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据电容器的电容不变， C错误D正确。故选AD。四、计算题：共2小题：38分。14.（18分）两个带正电的小球A、B，所带电荷量分别为Q和9Q，在真空中相距0.4 m。如果引入第三个小球C，恰好使得三个小球在它们相互的静电力作用下都处于平衡状态，则：（1）第三个小球应带何种电荷？（2）第三个小球应放在何处？电荷量是多少？【答案】（1）带负电；（2）在A、B连线上距A球0.1 m处，电荷量为Q【解析】（1）A对B的作用力向右，B对A的作用力向左，A、B、C均处于平衡状态，故C对B的作用力向左，C对A的作用力向右，所以C一定在A、B之间且带负电。（2）设第三个小球C所带电荷量为q（取绝对值），离A球的距离为x。则对小球C由平衡条件可得解得即第三个小球在A、B连线上距A球0.1 m处。对于小球A，由平衡条件可得解得15（20分）如图所示，在竖直平面内有两个点电荷，固定在同一水平直线上相距为 的A、B两点，其电荷量分别为 、 。在A、B两点连线的垂直平分线处固定一光滑竖直绝缘杆，在杆上点有一个质量为m、电荷量为-q的小环（可视为点电荷）由静止释放。已知A、B、C三点连线为正三角形，D为AB的中点，小环由C运动到D的过程中小环的电势能减少了W，重力加速度为g。求：（1）释放小环瞬间，小环加速度的大小；（2）小环滑到D点时的速度大小。【答案】（1）a=g+       ；（2）v=【解析】（1）由库仑定律可知，A处正电荷对C点处小环的库仑力大小B处正电荷对C点处小环的库仑力大小释放小环瞬间，小环所受合力得大小根据牛顿第二定律联立解得（2）小环从C点滑到D点下落高度根据动能定理联立解得