新课标2021年高二物理暑假作业3《静电场》.docx

【KS5U原创】新课标2021年高二物理暑假作业3《静电场》
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题（本题共6道小题）
1.把两个完全相同的小球接触后再分开，若是两球相互排斥，则两球原来的带电状况不行能的是（　　）

A．
只有一个小球带电
B．
两个小球分别带等量异种电荷

C．
两个小球分别带同种电荷
D．
两个小球分别带不等量异种电荷
2.两个半径为1cm的导体球分别带上+Q和﹣3Q的电量，两球心相距90cm时相互作用力为F，现将它们碰一下后放在球心间相距3cm处，则它们的相互作用力大小（　　）

A．
300F
B．
1200F
C．
900F
D．
无法确定
3.下列做法中是为了防止静电产生的危害的是（　　）

A．
在高大的建筑物顶端装上避雷针

B．
小汽车顶上装有一根露在外面的小天线

C．
在高大的烟囱中安装静电除尘器

D．
汽车制造厂车间里进行静电喷漆
4.如图所示，平行板电容器与电动势为E的电流电源连接，上级板A接地，一带负电油滴固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的下级板B竖直向下移动一小段距离，则（　　）

　 A． 带电油滴所受电场力不变
　 B． P点的电势将上升
　 C． 带电油滴的电势能增大
　 D． 电容器的电容减小，极板带电量增大
5.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能EP随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是对称的曲线，x2～x3是直线段，则正确的是（　　）

A．
x1处电场强度为零

B．
x2～x3段是匀强电场

C．
x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1＞φ2＞φ3

D．
粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动
6.如图，真空中有两个等量异种点电荷A、B，M、N、O是AB连线的垂线上点，且BO＞AO．一质子仅在电场力作用下，其运动轨迹如下图中实线所示．设M、N两点的场强大小分别为EM、EN，电势分别为φM、φN．下列推断中正确的是（　　）

A．
A点电荷确定带正电
B．
EM＞EN

C．
φM＞φN
D．
若质子从N运动到M，电场力做正功

二、试验题（本题共2道小题）
7.美国物理学家密立根通过如图所示的试验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴试验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。
（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有__________。
A．油滴质量m        B．两板间的电压U
C．两板间的距离d    D．两板的长度L
（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=________（已知重力加速度为g）
（3）在进行了几百次的测量以后，密立根发觉油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e=__________C。

8.用描迹法画出电场中一个平面上等势线的原理是：利用导电纸中的恒定电流场模拟真空中的等量异种电荷的静电场．所用器材为一个低压直流电源、开关、圆柱形金属电极两个、一块平板、一张导电纸、一张复写纸、一张白纸、图钉两个、一个DIS电压传感器及配套器材．
（1）试验装置如图所示，假如以A、B两个电极的连线为x轴，以A、B连线的中垂线为y轴，每相隔确定电压就画一条等势线，那么这些等势线在空间的分布状况是　　
A．关于x轴对称
B．关于y轴对称
C．等势线之间的距离相等，间隔均匀
D．距电极越近等势线越密
（2）若把电源电压提高到原来的2倍，则描绘得到的等势线外形与原来　　（填“相同”或“不同”）
（3）若将电压传感器的两个探针放在P、Q两点测得的电压为U，再将两个探针放在P、M两点时测得的电压为U′，则U　　U′（填“＞”、“＜”、或“=”）

三、计算题（本题共3道小题）
9.如图所示，有两个质量均为m、带电量均为q的小球，用绝缘细绳悬挂在同一点O处，保持静止后悬线与竖直方向的夹角为θ=30°，重力加速度为g，静电力常量为k．求：
（1）B小球所受库仑力的大小F；
（2）带电小球在B处产生的电场强度大小；
（3）细绳的长度L．

10.一个初速度为零的电子通过电压为U=4500V的电场加速后，从C点沿水平方向飞入电场强度为E=1.5×105V/m的匀强电场中，到达该电场中另一点D时，电子的速度方向与电场强度方向的夹角正好是120°，如图所示．试求C、D两点沿电场强度方向的距离y．

11.如图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m=0.2kg、带电荷量为q=+2.0×10﹣6 C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1．从t=0时刻开头，空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场（取水平向右的方向为正方向，g取10m/s2）求：

（1）23秒内小物块的位移大小；
（2）23秒内电场力对小物块所做的功．　
试卷答案
1.解：A、原来的其中一个带电，把两个完全相同的小球接触后电荷平分，带上等量同种电荷，存在排斥力．故A可能．
B、两个小球原来分别带等量异种电荷，接触后电荷完全中和，两球不存在排斥力．故B不行能．
C、两个小球原来分别带同种电荷，把两个完全相同的小球接触后电荷重新平分，带上等量同种电荷，存在排斥力．故C可能．
D、两个小球原来分别带不等量异种电荷，小球接触后电荷先中和再平分，带上等量同种电荷，存在排斥力．故D可能．
本题选不行能的，故选：B
2.解：依据库仑定律得，，接触后分开，两金属球的电量都为﹣Q，但是两球靠得太近，不能看成点电荷，库仑定律不再适用，所以无法确定作用力的大小．故D正确，A、B、C错误．
3.解：A、当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，简洁导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下，疼惜建筑物的平安，属于静电防止，故A正确；
B、小汽车顶上装有一根露在外面的小天线是收音机天线，不是避雷针；故B错误；
C、静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，故C错误；
D、汽车制造厂车间里进行静电喷漆，属于静电的应用；故D错误；
故选：A．
4.解：A、将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，依据E=得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动．故A错误．
B、板间场强E减小，而P点与上极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与上极板间电势差将减小，而P点的电势低于上极板的电势，则知P点的电势将上升．故B正确．
C、由带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴带负电，P点的电势上升，则油滴的电势能将减小．故C错误．
D、依据电容的定义式C=，电容器与电源保持相连，则U不变，当C减小，则Q也减小．故D错误．
故选：B．
5.解：
A、依据电势能与电势的关系：Ep=qφ，场强与电势的关系：E=，得：E=
由数学学问可知Ep﹣x图象切线的斜率等于，x1处切线斜率为零，则x1处电场强度为零，故A正确．
B、由图看出在0～x1段图象切线的斜率不断减小，由上式知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动．x1～x2段图象切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动．x2～x3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故D错误，B正确．
C、依据电势能与电势的关系：Ep=qφ，因粒子带负电，q＜0，则知电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有：φ1＞φ2＞φ3．故C正确．
故选：ABC
6.解：A：负电荷受力的方向与电场线的方向相反，与弯曲的方向相同，故B应带正电荷，A错误；
B：在该连线上，从O到N到无穷远，E先增大，后减小，故B错误；
C：N点到正负电荷A的距离近，故M点处的电势确定高于N点处的电势，故C正确；
D：M点处的电势确定高于N点处的电势，从N到MN电场力做负功，故D错误．
故选：C
7.（1）ABC。（2）。（3）1.6×10-19 C
8.解：（1）A、等量异种电荷的静电场具有对称性，依据等势的分布状况可知这些等势线在空间的分布状况是：关于x轴和y轴是对称的，故A、B正确．
C、等量异种电荷的静电场是非匀强电场，等势线之间的距离不相等，间隔也不均匀．故C错误．
D、距电极越近，电场强度越大，等势线越密．
故选ABD
（2）等量异种电荷等势线的外形与两个点电荷的电荷量无关，若把电源电压提高到原来的2倍，则描绘得到的等势线外形与原来是相同的．
（3）由图知，B点的电势高于A点的电势，电场线的方向从B到A，而且顺着电场线电势渐渐降低，所以U＜U′．
故答案为：（1）ABD　（2）相同　（3）＜
9.解：（1）对B球，由平衡条件有：
B小球所受库仑力的大小 F=mgtan θ=mg…①
（2）带电小球在B处产生的电场强度大小：E===…②
（3）由库仑定律有：F=k…③
解得 L=
答：（1）B小球所受库仑力的大小F为mg；（2）带电小球在B处产生的电场强度大小为；（3）细绳的长度L为．
10. 0.01m 带电粒子在电场中的运动专题
解：电子加速过程，由动能定理得到 
解得
在竖直方向：vy=v0tan30°=at，
解得：
CD两点沿场强方向的距离
代入数据解得 
即C、D两点沿电场强度方向的距离y为0.01m．
11.（1）23秒内小物块的位移大小为47m；
    （2）23秒内电场力对小物块所做的功为9.8J．
解：
（1）0～2s内物块加速度a1==﹣0.1×10=2（m/s2）
                  位移S1==4m
                2s末的速度为v2=a1t1=4m/s
        2～4s内物块加速度a2==﹣2m/s2
                   位移S2=S1=4m，
        4s末的速度为v4=0
则小物块做周期为4s的匀加速和匀减速运动．
    第22s末小物块的速度为v=4m/s，前22s内位移为S22==44m
    第23s内物块的位移为S23=vt+，t=1s，S23=3m
故23秒内小物块的位移大小为47m．
（2）由上，物块在第23s末的速度为v23=2m/s．依据动能定理得
    W﹣μmgS23=
代入解得  W=9.8J．
答：（1）23秒内小物块的位移大小为47m；
    （2）23秒内电场力对小物块所做的功为9.8J．