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階段質(zhì)量檢測(cè)(一)　靜電場(chǎng)及其應(yīng)用
(本試卷滿分:100分)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)
1.下列各圖應(yīng)用的物理原理和規(guī)律說法不正確的是 (　　)
A.圖甲,帶正電的物體C靠近金屬導(dǎo)體,A端金屬箔帶負(fù)電張開
B.圖乙,給車加油前手要觸摸一下靜電釋放器,是為了利用靜電
C.圖丙,帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服中包含金屬絲,起到靜電屏蔽作用
D.圖丁,帶電的雷雨云接近建筑物時(shí),安裝在頂端的金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷
2.如圖所示,大小為3×103 N/C、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有相距30 cm的O、C兩點(diǎn),其連線與電場(chǎng)方向垂直。若在O點(diǎn)放置電荷量為4.0×10-8 C的正點(diǎn)電荷,靜電力常量k=9.0×109 N·m2/C2,則C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為 (　　)
A.5×103 N/C B.4×103 N/C
C.3×103 N/C D.2×103 N/C
3.如圖所示為點(diǎn)電荷a、b所形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖,在M點(diǎn)放置一個(gè)電荷量大小為q的負(fù)試探電荷,受到的靜電力大小為F,以下說法中正確的是 (　　)
A.如果M點(diǎn)試探電荷的電荷量變?yōu)?q,則該處電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)?br/>B.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與負(fù)試探電荷所受靜電力的方向相同
C.由電場(chǎng)線分布圖可知,M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大
D.a、b為異種點(diǎn)電荷
4.如圖所示,不帶電的金屬球下面墊著干燥的泡沫塊,兩者一起放在電子秤上。現(xiàn)用毛皮摩擦塑料管使其帶電,帶電塑料管從上方緩慢靠近金屬球,最后停在金屬球上方的某一位置,這一過程中發(fā)現(xiàn)電子秤示數(shù)發(fā)生了變化,之后穩(wěn)定。根據(jù)以上信息,判斷下列說法中正確的是 (　　)
A.電子秤示數(shù)逐漸增加,穩(wěn)定后的示數(shù)大于泡沫與球的總重
B.電子秤示數(shù)逐漸減小,穩(wěn)定后的示數(shù)小于泡沫與球的總重
C.電子秤示數(shù)先增加后減小,穩(wěn)定后的示數(shù)等于泡沫與球的總重
D.電子秤示數(shù)先減小后增加,穩(wěn)定后的示數(shù)等于泡沫與球的總重
5.密立根因通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得了電子電荷量而榮獲1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。密立根油滴實(shí)驗(yàn)原理如下:帶負(fù)電的油滴自油滴盒頂部入口飄入油滴盒,油滴盒區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng),通過顯微鏡觀測(cè)油滴的運(yùn)動(dòng)情況,測(cè)得油滴的電荷量。某次實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到某一帶負(fù)電油滴在油滴盒內(nèi)正好做勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)油滴質(zhì)量為m,油滴盒內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為E,重力加速度為g,忽略空氣阻力,下列說法正確的是 (　　)
A.油滴盒內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上
B.帶電油滴所受靜電力與重力是一對(duì)相互作用力
C.油滴所帶電荷量q=
D.油滴所帶電荷量可以是任意值
6.如圖所示,A、B兩小球帶同種電荷。一輕質(zhì)光滑定滑輪固定于O點(diǎn)。一根絕緣輕繩跨過輕質(zhì)滑輪,繩一端連接小球A,另一端施加拉力T。B球位于O點(diǎn)正下方且被固定在絕緣輕桿上,兩球穩(wěn)定時(shí)位于同一高度,輕繩與豎直方向的夾角為60°。已知兩球質(zhì)量均為m,重力加速度為g,靜電力常量為k。則下列說法正確的是 (　　)
A.A、B兩球之間的靜電力大小為mg
B.拉力T的大小為mg
C.B球?qū)p桿的作用力大小為mg
D.緩慢拉動(dòng)輕繩一端,使滑輪右側(cè)繩縮短少許,則AB間距離不變
7.如圖所示,a、b兩點(diǎn)分別固定等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q,c是線段ab的中點(diǎn),d是ac的中點(diǎn),e是ab的垂直平分線上的一點(diǎn),c、d、e點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為 (　　)
A.Ee>Ec>Ed B.Ed>Ec=Ee
C.Ec>Ed>Ee D.Ed>Ec>Ee
二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)
8.絕緣水平面內(nèi)某處隱藏一帶電體(視為點(diǎn)電荷)。如圖所示,將電荷量為q的正試探電荷放在O點(diǎn)時(shí),試探電荷所受靜電力的大小為4F、方向向右(沿x軸正方向)。將試探電荷向右移動(dòng)至到O點(diǎn)距離為d的A點(diǎn)時(shí),試探電荷所受靜電力的大小為F、方向向右。靜電力常量為k,不考慮其他電場(chǎng)的影響。下列說法正確的是 (　　)
A.帶電體帶負(fù)電
B.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度
C.帶電體在A點(diǎn)右側(cè)到A點(diǎn)距離為d的位置
D.帶電體的電荷量為
9.如圖所示為靜電除塵示意圖,在M、N兩點(diǎn)間加高壓電源時(shí),金屬管內(nèi)的空氣被電離,電離出的電子在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng),遇到煙氣中的煤粉,使煤粉帶負(fù)電荷,因而煤粉被吸附到管壁上,排出的煙就清潔了。下列說法正確的是 (　　)
A.N接電源的正極 　B.M接電源的正極
C.電場(chǎng)強(qiáng)度EB>EA 　D.電場(chǎng)強(qiáng)度EB10.如圖所示的電場(chǎng)中,虛線為某帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn),則 (　　)
A.粒子一定帶正電
B.粒子一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)
C.粒子在c點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度
D.粒子在電場(chǎng)中c點(diǎn)的速度一定大于在a點(diǎn)的速度
三、非選擇題(本題共4小題,共54分)
11.(10分)多少個(gè)電子的電荷量等于-3.2×10-5 C 干燥的天氣一個(gè)人脫了鞋在地毯上走,身上聚集了-4.8×10-5 C的電荷。此人身上有多少個(gè)剩余電子 他的質(zhì)量因聚集電子而增加了多少 (電子質(zhì)量me=9.1×10-31kg,電子電荷量e=-1.6×10-19 C)
12.(12分)如圖,相同的A、B兩球分別帶等量異種電荷+Q和-Q,平衡時(shí)繩子與豎直方向的夾角為30°,且兩球在同一水平線上,距離未知,兩球質(zhì)量均為m,兩球均可看作點(diǎn)電荷,重力加速度為g,靜電力常量為k,求:
(1)A、B兩球間的靜電力大小。
(2)A、B兩球間的距離。
13.(14分)帶電荷量為q=1×10-4 C的小物塊置于絕緣水平面上,所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示,物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。若重力加速度g取10 m/s2,求:
(1)物塊的質(zhì)量m;
(2)物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
14.(18分)兩根粗糙、足夠長(zhǎng)的絕緣輕桿組成如圖所示的軌道MON,MO桿與水平方向的夾角為θ=60°。將質(zhì)量為ma=0.6 kg、所帶電荷量為qa=-3×10-4 C的光滑小球a套在MO桿上,將帶負(fù)電的粗糙小球b套在ON桿上,當(dāng)兩球靜止時(shí)距O點(diǎn)距離恰好相等,已知重力加速度g=10 m/s2,小球大小忽略不計(jì),則:
(1)此時(shí)小球b所受摩擦力大小;
(2)若撤掉小球b的同時(shí)在水平方向加入勻強(qiáng)電場(chǎng),仍使小球a保持靜止,求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。
階段質(zhì)量檢測(cè)(一)
1.選B　題圖甲,帶正電的物體C靠近金屬導(dǎo)體,由于A端感應(yīng)出負(fù)電荷,則金屬箔帶負(fù)電張開,選項(xiàng)A正確;題圖乙,給車加油前手要觸摸一下靜電釋放器,是為了防止靜電,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;題圖丙,帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服中包含金屬絲,起到靜電屏蔽作用,選項(xiàng)C正確;題圖丁,帶電的雷雨云接近建筑物時(shí),由于靜電感應(yīng),安裝在頂端的金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷,選項(xiàng)D正確。
2.選A　O點(diǎn)的正點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1=k= N/C=4×103 N/C,方向水平向左,根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理,C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小EC==5×103 N/C,故選A。
3.選D　電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷無關(guān),可知如果M點(diǎn)試探電荷的電荷量變?yōu)?q,則該處電場(chǎng)強(qiáng)度仍然為,故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷所受靜電力的方向相同,與負(fù)試探電荷所受靜電力的方向相反,故B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,根據(jù)題圖可知,M點(diǎn)的電場(chǎng)線比N點(diǎn)的電場(chǎng)線稀疏,則M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小,故C錯(cuò)誤;題圖中電場(chǎng)線起源于右側(cè)點(diǎn)電荷,終止于左側(cè)點(diǎn)電荷,可知題圖中右側(cè)為正點(diǎn)電荷,左側(cè)為負(fù)點(diǎn)電荷,即a、b為異種點(diǎn)電荷,故D正確。
4.選B　毛皮摩擦過的塑料管帶負(fù)電,從上方緩慢靠近金屬球的過程中,金屬球因?yàn)殪o電感應(yīng),上表面感應(yīng)出正電荷,下表面感應(yīng)出負(fù)電荷,隨著塑料管的靠近金屬球上感應(yīng)電荷的電荷量增大,金屬球整體受向上逐漸增大的引力,由平衡條件和牛頓第三定律可知,金屬球?qū)ε菽膲毫χ饾u減小,則整體對(duì)電子秤的壓力逐漸減小,所以電子秤示數(shù)逐漸減小;最后塑料管停在金屬球上方的某一位置,金屬球整體受到向上的引力達(dá)到最大且保持不變,則整體對(duì)電子秤的壓力達(dá)到最小值后保持穩(wěn)定,穩(wěn)定后的示數(shù)小于泡沫和球的總重,故選B。
5.選C　帶負(fù)電的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中處于平衡狀態(tài),所受重力與靜電力平衡,靜電力豎直向上,則電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下,A、B錯(cuò)誤;由平衡條件得mg=qE,解得q=,C正確;油滴所帶電荷量一定是元電荷的整數(shù)倍,D錯(cuò)誤。
6.選D　對(duì)A球分析,受重力mg、繩的拉力T和靜電力F,由平衡條件得,Tsin 60°=F,Tcos 60°=mg,解得F=mg,T=2mg,故A、B錯(cuò)誤;對(duì)B球分析,受重力mg、靜電力F和輕桿的作用力N,由平衡條件得N===2mg,根據(jù)牛頓第三定律,可知B球?qū)p桿的作用力大小為2mg,故C錯(cuò)誤;根據(jù)相似三角形法,可知=,則AB間距離不變,故D正確。
7.選D　等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布如圖所示,根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度可知c、d、e點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系為Ed>Ec>Ee,故選D。
8.選BD　由于試探電荷(帶正電)在O、A兩點(diǎn)所受靜電力方向均向右,且試探電荷在A點(diǎn)所受靜電力小于它在O點(diǎn)所受靜電力,因此帶電體帶正電,且在O點(diǎn)的左側(cè),故A、C錯(cuò)誤;O點(diǎn)距離帶電體較近,則O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故B正確;設(shè)帶電體的電荷量為Q,帶電體到O點(diǎn)的距離為s,根據(jù)庫(kù)侖定律有4F=k,F=k,解得Q=,故D正確。
9.選AC　電子附著在煤粉上,使煤粉帶上負(fù)電荷,煤粉能吸附在管壁上,說明管壁帶正電荷,可知N接電源正極,A正確,B錯(cuò)誤;金屬棒與金屬管可看成圓柱電極與圓環(huán)電極,電場(chǎng)線分布情況如圖所示,由圖可知金屬棒附近的B處電場(chǎng)線較密,而靠近金屬管壁的A處電場(chǎng)線較疏,故B處的電場(chǎng)強(qiáng)度比A處的電場(chǎng)強(qiáng)度大,即EB>EA,C正確,D錯(cuò)誤。
10.選AC　做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,合力指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè),可知帶電粒子受到的電場(chǎng)力的方向?yàn)檠刂妶?chǎng)線向左,與電場(chǎng)的方向相同,所以粒子帶正電,A正確;粒子不一定是從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),也可能是從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn),B錯(cuò)誤;由電場(chǎng)線的分布可知,c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),則粒子在c點(diǎn)所受的電場(chǎng)力大于在b點(diǎn)所受的電場(chǎng)力,在c點(diǎn)的加速度一定大于在b點(diǎn)的加速度,C正確;若粒子從c運(yùn)動(dòng)到a,電場(chǎng)力與速度的夾角成銳角,則粒子做加速運(yùn)動(dòng);若粒子從a運(yùn)動(dòng)到c,電場(chǎng)力與速度的夾角成鈍角,則粒子做減速運(yùn)動(dòng),故粒子在電場(chǎng)中c點(diǎn)的速度一定小于在a點(diǎn)的速度,D錯(cuò)誤。
11.解析:-3.2×10-5 C的電荷量含有的電子數(shù)為
n===2.0×1014(個(gè))
-4.8×10-5 C的電荷量含有的電子數(shù)為
n'===3.0×1014(個(gè))
增加的質(zhì)量為M=n'me=3.0×1014×9.1×10-31kg=2.73×10-16 kg。
答案:2.0×1014個(gè)　3.0×1014個(gè)　2.73×10-16kg
12.解析:(1)對(duì)小球A受力分析如圖所示,
由平衡條件可得F=mgtan 30°=mg。
(2)由庫(kù)侖定律有F=k
可得r===。
答案:(1)mg　(2)
13.解析:(1)由v-t圖像可知,前2 s物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律有qE1-μmg=ma
2 s后物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件有qE2=μmg,
由E-t圖像和v-t圖像可得E1=3×104 N/C,E2=2×104 N/C,a=1 m/s2,
代入數(shù)據(jù)解得m=1 kg。
(2)由上述分析可得μ===0.2。
答案:(1)1 kg　(2)0.2
14.解析:(1)兩球靜止時(shí)距O點(diǎn)距離恰好相等,根據(jù)幾何關(guān)系可知,△aOb為底角等于30°的等腰三角形,設(shè)ab間的庫(kù)侖力大小為F;以a球?yàn)閷?duì)象,沿斜桿方向根據(jù)受力平衡可得Fcos 30°=magsin 60°
以b球?yàn)閷?duì)象,沿水平方向根據(jù)受力平衡可得Fcos 30°=f
聯(lián)立解得小球b所受摩擦力大小為f=3 N。
(2)若撤掉小球b的同時(shí)在水平方向加入勻強(qiáng)電場(chǎng),仍使小球a保持靜止,以a球?yàn)閷?duì)象,沿斜桿方向根據(jù)受力平衡可得Ecos 60°=magsin 60°
解得勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E== N/C=2×104 N/C
方向水平向右。
答案:(1)3 N　(2)2×104 N/C,方向水平向右
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