第1章 静电场 真题体验-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

真题体验 第一章静电场 黑题高考真题练 限时：70min 考点1库仑定律 4.(2022·辽宁高考)（多选） 1.(浙江高考)真空中两个完全相同、带等量同种 如图所示，带电荷量为6Q 电荷的金属小球A和B(可视为，点电荷)，分别 (Q>0)的球1固定在倾角 固定在两处，它们之间的静电力为F用一个不 为30光滑绝缘斜面上的a点，其正上方L处 带电的同样金属球C先后与A、B球接触，然后 固定一电荷量为-Q的球2，斜面上距a点L 移开球C,此时A、B球间的静电力为( 处的b点有质量为m的带电球3，球3与一端 A.3 B号 c背 0. F 固定的绝缘轻质弹簧相连并在b点处于静止 2.(全国I卷)如图，三个固定的带电小球a、b 状态此时弹簧的压缩量为行球2,3间的静 和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc= 3cm,ca=4cm.小球c所受库仑力的合力的方 电力大小为？迅速移走球1后，球3沿斜面 向平行于a、b的连线.设小球a、b所带电荷量 向下运动g为重力加速度，球的大小可忽略。 的比值的绝对值为k。,则 下列关于球3的说法正确的是 A.a,b的电荷同号，k。=16 A.带负电 B.运动至a点的速度大小为gL 且a.6的电荷异号，=6 C.运动至a点的加速度大小为2g D.运动至ab中点时对斜面的压力大小为 C.ab的电荷同号，k。2 4 33-4 D.ab的电荷异号，k= 64 6 mg 27 考点3电场强度、电势与电势能 考点2电场中的力学分析 5.(2023·重庆高考)真空中固定有两个点电 3.(2023·海南高考)如图所示，一光滑绝缘轨 荷，负电荷Q,位于坐标原点处，正电荷Q,位于 道水平放置，直径上有A、B两点，AO=2cm, x轴上，Q的电荷量大小为Q,的8倍若这两 OB=4cm,在A、B点固定两个带电量分别为 点电荷在x轴正半轴的x=x,处产生的合电场 Q,、Q,的正电荷，现有一个带正电小球静置于 强度为0，则Q,、Q相距 轨道内侧P点（小球可视为点电荷），已知 AP:BP=n:1,则Q:Q是 A.xo B.(22-1)x0 C.22x0 D.(22+1)x0 6.(2023·湖南高考)如图，真 空中有三个点电荷固定在 同一直线上，电荷量分别为 88.30之8 A.2n2:1 B.4n2:1 Q,Q和Q3,P点和三个点电荷的连线与点电 C.2n3:1 D.4n3:1 荷所在直线的夹角分别为90°、60°和30°.若P 必修第三册：JK黑白题046 点处的电场强度为零，9>0，则三个点电荷的 固定等量异号的点电荷，下列说法正确的是 电荷量可能为 ( ( A.Q=q.Q=2q,03=q A.F'点与C点的电场强度大小相等 B.B'点与E'点的电场强度方向相同 B0=9,0,=43 39,0=-40 C.A'点与F'点的电势差小于O'点与D点的 C.Q1=-q,Q2=2g,Q3=-9 电势差 D.将试探电荷+g由F点沿直线移动到O点， 43 D.0,=q.0=-39.0=49 其电势能先增大后减小 7.(2022·山东高考)半径为R的 考点4电场力做功和能量的转化 绝缘细圆环固定在图示位置，圆方 10.(2023·全国乙卷)（多选）在0点 处固定一个正点电荷，P点在O点 心位于0点，环上均匀分布着电 右上方.从P点由静止释放一个带： 量为Q的正电荷.点A、B、C将圆环三等分，取 负电的小球，小球仅在重力和该点 走A、B处两段弧长均为△L的小圆弧上的电 电荷电场力作用下在竖直面内运 荷.将一点电荷g置于OC延长线上距0点为 动，其一段轨迹如图所示.M、N是轨迹上的两 2R的D点，O点的电场强度刚好为零.圆环上 点，OP>OM,OM=ON,则小球 ( 剩余电荷分布不变，9为 A.在运动过程中，电势能先增加后减少 A正电荷，g=4L TR R正电荷，g=3041 B.在P点的电势能大于在N点的电势能 TR C.在M点的机械能等于在N点的机械能 C负电荷，g=20L 2W3Q△L D.从M点运动到N点的过程中，电场力始 TR D.负电荷，9= TR 终不做功 8.(2023·海南高考)（多选）如图所示，正三角 11.(2021·湖南高考)（多 形三个顶点固定三个等量电荷，其中A、B带 选)如图，圆心为O的圆 正电，C带负电，O、M、N为AB边的四等分点， 处于匀强电场中，电场方 下列说法正确的是 ( 向与圆平面平行，ab和cd A.M、N两点电场强度相同 为该圆直径.将电荷量为9 B.M、N两点电势相同 (g>0)的粒子从a点移动到b点，电场力做 C.负电荷在M点电势能比在O点时要小 功为2W(W>0):若将该粒子从c点移动到 D.负电荷在N点电势能比在O点时要大 d点，电场力做功为取.下列说法正确的是 A.该匀强电场的场强方向与ab平行 B.将该粒子从d点移动到b点，电场力做功 "0 A8前方衣®那 为0.5W (第8题) (第9题) C.a点电势低于c点电势 9.(2023·山东高考)（多选）如图所示，正六棱 D.若只受电场力，从d点射入圆形电场区域 柱上下底面的中心为O和O',A、D两点分别 的所有带电粒子都做曲线运动 第一章黑白题047 考点5电场线和等势面 E。沿OA方向射出.下列关于试探电荷的动 12.(2021·全国甲卷)（多选）某电场的等势面 能E与离开球心的距离r的关系图像，可能 如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个 正确的是 点，则 a 架WN A.一正电荷从b点运动到e点，电场力做 正功 B.一电子从a点运动到d点，电场力做功为 4 eV C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方 考点7电容器 15.(2022·重庆高考)如图为某同学采用平行 向向右 D.a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小 板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化 最大 的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可 随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压 13.(2023·辽宁高考)（多选）图(a)为金属四极 不变.若材料温度降低时，极板上所带电荷量 杆带电粒子质量分析器的局部结构示意图， 变少，则 图(b)为四极杆内垂直于x轴的任意截面内 A.材料竖直方向尺度减小 的等势面分布图，相邻两等势面间电势差相 B.极板间电场强度不变 等，则 C.极板间电场强度变大 D.电容器电容变大 接外电路 被测材料 图 图 加蒸器 777777 A.P点电势比M点的低 (第15题)】 (第16题) B.P点电场强度大小比M点的大 16.(2022·北京高考)利用如图所示电路观察 C.M点电场强度方向沿：轴正方向 电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为 D.沿x轴运动的带电粒子，电势能不变 定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电 考点6静电的利用与防护 压表.下列说法正确的是 14.(山东高考)如图，半径为R的 A.充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋 均匀带正电薄球壳，其上有一小 于稳定 孔A.已知壳内的场强处处为0： B.充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋 壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中 于稳定 于球心O时在壳外产生的电场一样，一带正 C.放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 电的试探电荷（不计重力）从球心以初动能 D.放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 必修第三册·JK黑白题048 考点8带电物体在电场中的运动 力影响和颗粒间相互作用. 17.(2023·全国甲卷)在一些电子显示设备中， (1)若不计空气阻力，质量为m、电荷量为-q 让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电 的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间 场，可以使发散的电子束聚集.下列4幅图中 的电压U: 带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示 (2)若考虑空气阻力，颗粒所受阻力与其相 电子可能的运动轨迹，其中正确的是( 对于空气的速度方向相反，大小为 f=km,其中r为颗粒的半径，k为常量.假 设颗粒在金属板间经极短时间加速达到 最大速度。 a.半径为R、电荷量为-q的颗粒恰好全 部被收集，求两金属板间的电压0，： b.已知颗粒的电荷量与其半径的平方成 18.(2023·湖北高考)（多选）一带正电微粒从 正比，进入收集器的均匀混合气流包含 静止开始经电压U,加速后，射入水平放置的 了直径为10um和2.5m的两种颗粒， 平行板电容器，极板间电压为U2,微粒射入 若10um的颗粒恰好100%被收集，求 时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为 45°，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端 2.5m的颗粒被收集的百分比. 的水平距离分别为2L和L,到两极板距离均 为d,如图所示.忽略边缘效应，不计重力.下 + 列说法正确的是 混合 ( 气流 ++++ 帝电颗鼓 收集絮 450 A.L:d=2:1 B.U1:U2=1:1 C.微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切 值为2 D.仅改变微粒的质量或者电荷数量，微粒在 电容器中的运动轨迹不变 19.(2023·北京高考)某种负离子空气净化原 理如图所示.由空气和带负电的灰尘颗粒物 (视为小球)组成的混合气流进入由一对平 行金属板构成的收集器在收集器中，空气和 带电颗粒沿板方向的速度保持不变.在匀 强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收 集，已知金属板长度为L.间距为d,不考虑重 第一章黑白题049(2)小环离开杆后做类平抛运动，由牛顿第二定律 同样的金属小球C先和A接触，A和C的电荷量都为2Q,C再与B 、2mg=, 平行于杆的方向做匀速直线运动.则有 接触后，B,C的电荷量均为 0,这时，4，B两球之间的相互作用力 3 x=rol=hsin 459, 3 垂直于杆的方向做匀加迷直线运动，则有 的大小为大2433 “8大字“8F故AD错误，C正确放 22=hams45,得6=2m/6 选C. （3)离杆后在系直于仟的方向，由牛顿第二定律料二。m。 2.D解析：对小球e所受库仑力分析.若a对e的库仑力为排斥力，a,e 的电荷同号，则b对c的库仑力为吸引力，b、c电荷为异号，a,b电荷 平行于杆的方向做匀速直线运动，则有hn=%, 为异号：若a对e的库仑力为引力，a,c的电荷异号，则b对c的库仑 1 力为斥力，b,c电荷为同号，a,b电荷为异号.设与b的夹角为8， 垂直于杆的方向做匀加速直线运动，则有h8=2a, gh 利用平行四边形定则和儿何美系库仑定律可得，F,人 解以上方程得和=√ -tan 8. 12(1)先向下匀加速运动再向下匀减遮运动(2)心点上方 le,tan 0=3 ,an0= a6电荷量的比值=，联立解 到 16md 64 0点下方9下 得：27选项D正确 16md 3.C解析：对小球受力分析如图所示，由正弦定理有im ZCPH F 解析：(1)在1=0时划从0点进入的粒子，所受的电场力方向先向 下后向上.则粒子先向下匀加速运动，再向下匀碳速运动， n∠Cp其中LcPH=∠OrB,∠6D=∠iPn=∠APm.其中 (2)粒子打在靶MN上的范围，实际上就是粒子在竖直方向所能到 AP AO BP 达的范H.当粒子在0、T,2TnT时刻进人电场中，粒子将打在0点 △APO中 n(a-LPB)inZAPO同理有mLPB"nLPm 下方最远处，在前】T时间内，粒子在竖直方向上的位移 2 设P点带正电小球的带电荷量为g,则F,=k =立有 (} 0,:02=2n3:1,故选C H 在后子T时间内，粒子在竖直方向上的位移为22，· F&C D qVo (任）八其中子当子高可得 2 3gl%7 16md: 5qloTe 放0点正下方最大位移y=y+=16md 当粒子在宁，号27时刻进人电场时，粒子将打在心点上 4,BCD解析：A.由题意可知三小球构成一个等边三角形，小球1和3 2 之间的力大于小球2和3之间的力，弹簧处于压缩状态，故小球1和 方最远处，在前子T时同内，毅子在整直方向上的位移疗=2， 3一定是斥力，小球1带正电.故小球3带正电，故A错误：B.小球3 运动至。点时，弹黄的伸长量等于宁.根超对称性可知，小球2对小 (）广二在后T时内包子在竖直方向上的位移行 球3做功为0：弹簧弹力做功为0，故根据动能定理有mgin9= U 2m己，解得=√红，故B正确：C小球3在6点时，设小球3的电 () 子可得 ,其中=a=子x, md 荷量为，有k9-,设弹簧的举力为下，根据受力平衡，沿斜面方 2 2 为=0， 0尺 向有F=k9·6视4 户in30-mgsin30,解得r.9 mg,小球3运动 故0点正上方最大位移y=+= 16md 真题体验第一章静电场 至a点时，弹资的伸长甚等于子限据对称性可知下碧血刘 -mgsin30°=ma,解得a=2g,故C正确；D.当运动至ab中点时，弹簧 4 黑题高考真题练 弹力为0，此时小球2对小球3的力为F1=k一 3 L2 1.C解析：两个相同的带等量的同种电荷的金属小球A和B,设它们 的电荷量都为Q,原来它们之间的库仑力为：F=k 一个不带电的 2 4坚：气mg,斜面对小球的支持力为下、=mg%30°一F四 3*2 必修第三册·JK黑白题24 3233-4 C.由等量异种电荷的电势分布可知Pr=p>0,9y=-e<0,Pm=0, 2 mg-3 mg= 。mg,根据牛顿第三定律可知，小球对斜面的压 Pr>0,因此学r-9r=p-r<仰o-9m=P,C正确：AB.由等量异种电 力大小为33-4 6mg,故D正确故选BCD. 荷的对称性可知F和C电场强度大小相等，B和E电场强度方向不 同，A正确，B错误故选ACD, 5.B解析：依题意，两点电荷电性相反，且Q,的电荷量较大，又知这两 10.BC解析：ABC.由题知，OP>OM.OM=ON.则根据点电荷的电势分 点电荷在x轴正半轴的x=0处产生的合电场强度为0，侧正电荷Q 布情况可知中u=Px>甲.侧带负电的小球在运动过程中，电势能 应该在x轴的负半袖，设两点电荷相距L,根据点电荷场强公式可得 先减小后增大，且E>Ew=E,小球的电势能与机械能之和守 后(，+户义0=80，解得L=(22-1),故选B k0 kQ2 恒，则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能，A错 误，（正确：D.从M点运动到N点的过程中，电场力先做正功后做 6.D解析：AB.选项AB的电荷均为正或均为负，则根据电场强度的 负功，D错误.故选BC. 叠加法则可知，P点的场强不可能为零，AB错误：C.设P,Q,间的距 11,AB解析：根据题意可知：粒子从a点移动到b点，电场力做功 离为r,则Q,、Q,在P点产生的合场强大小E满足关系120°= 为2W(W>0):若将该粒子从e点移动到d点，电场力做功为W,移 (()广 动距离山在电场方向的投影为d。,移动距离d在电场方向的投 影为d,根据电场力做功表达式：Fe=Ed,可知d是dr的 2.g ，解得B=2g,而Q,产生的场强大小为 4r2 两倍，设圆形电场区域的半径为R,如图 4r4 B,33,媚P点的场强不可能为零.C错误：D.设P.0,间的距离 42 为r,则Q,Q3在P点产生的合场强大小E满足关系c120= ()(尝) 2.0 解得EBg,而0，产生的场强大小为，= 由几何关系得：d在b方向的投影等于R,刚好满足d是dr的 3,则P点的场强可能为零，D正确故选D, 两倍，所以电场线的方向由4指向b,场强方向与b平行，故A正 2 确：由A选项的结论可知：2W=2gER.由图可知：d到b的距离在电 7.C解析：取走A、B处两段弧长均为△L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A,和 场方向的投影dr6=了R,粒子从d点移动到6点电场力微功：Wa= 与B在同一直径上的B,产生的电场强度的矢量和，如图所示，因为 店·2R=5W,故B正确：沿电场方向电势逐渐降低，4点电势高 OAL 两段孤长非常小，故可看成点电荷，则有E,=42R三k△业由图可 于'点电势，c与c'为等势点，所以a点电势高于：点电势，故C错 2mR 误：如果粒子进人电场时的速度方向与山平行，即电场力与速度方 知，两场强的夹角为120°.则两者的合场强为F=,三心，根据0 向共线，侧粒子会做直线运动，不会做曲线运动，故D错误.放 选AB. 点的合场强为0，则放在D点的点电荷带负电，大小为E=B= 12BD解析：b,两点在问一个等势面上，可知b,:两点间电势差为 (2R联立解得g=20故话C k△L.根据E"=k 零，电场力所做的功W=,电场力做功为零，故A错误：电子从4 2nR 点运动到d点，电场力所做的功W=gU=-e×(3V-7V)=4V,故 B正确：根据题意画出过b点的电场线，电场线与等势面处处垂直 并指向电势降低的方向，所以b点电场强度垂直于该点所在等势 面，方向向左，故C错误：等势面越密集的地方，电场线越密集，电场 强度越大，a6,c,d四个点中，b点所在处等势线最密集，所以6点 8.BC解析：A.根据场强叠加以及对称性可知，M、V两点的场强大小 的电场强度最大，故D正确.故选BD. 相同，但是方向不同.选项A错误：B.因为在AB处的正电荷在MN 13.CD解析：A,因P点所在的等势面电势高于M点所在的等势面， 两点的合电势相等，在C点的负电荷在！、N两点的电势也相等， 可知P点电势比M点的高，选项A错误：B.因M点所在的等差等 则M,N两点电势相等，选项B正确：CD因负电荷从M到O,A,B两 势面密集，则M点场强较P点大，即P点电场强度大小比M点的 电荷的合力对负电荷的库仑力从O指向M,则该力对负电荷做负功， 小，选项B错误：C.场强方向垂直于等势面，且沿电场线方向电势 C点的负电荷也对该负电荷微负功，可知三个电荷对该负电荷的合 逐渐降低，可知M点电场强度方向沿：轴正方向，选项正确： 力对其做负功.则该负电荷的电势能增加.即负电荷在点的电势 D.因x轴上各点电势相等，则沿x袖运动的带电粒子，电势能不 能比在)点小：同理可知负电荷在N点的电势能比在O点小，选项 变，选项D正确.故选CD C正确.D错误故选BC. 14.A解析：由于在球壳内场强处处为0，因此从0向A运动的过程中 9.ACD解析：D.根据点电荷的等势线画法，可知试探电荷由F点沿 电荷不受电场力，做匀速直线运动，动能不发生变化.图像为一条水 直线移到)点，电势先增大后成小，电势能先增大后减小，D正确： 平直线，C,D错误：通过A点后，电荷做加速运动，但场强逐渐 参考答案与解析黑白题25 减小，通过相同的位移，电场力做功逐渐或小，根据动能定理，试 水平方向的位移为，竖直方向的位移为=？2，联立x=的 探电荷的动能的增量逐渐诚小，即图像的斜率逐渐藏小，A正确， B错误 gu=子2=m4sa= B m=a'r,E Ux 2解得y产4 15.A解析：D.根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷 即粒子在运动到最高点的过程中水平和竖直位移均与电荷量和质 量Q变少，根据电容定义式C=号可知电容器的电容C变小， 量无关，最高点到射出电容器过程同理，即轨迹不会变化，D正确 D错误： 故选BD. C根据电彩的决定式C一可知极板间E4绵大，制据6。 2d产m d 19.(1)0= f4ub.25% (2)a.0=gl 可知极板间电场强度E减小，C错误： 解析：(1)只要紧靠上极板的颗粒能够落到下收集器右侧.颗粒就 A.极板问距d增大，材料竖直方向尺度诚小，A正确故选入 能够全部收集，水平方向有L=%, 16.B解析：A.充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路 中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误： 竖直方向d了， B.充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电 根据牛顿第二定律gE=m, 容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后， 最后趋于稳定，B正确： 又E=a CD.电容器放电过程，刚开始电势差较高，所以放电效率高，对应的 2d2mep 解得U,= 电流表和电压表的示数不是均匀减小至零的，CD错误，故选B 17.A解析：电子在电场中只受电场力，电场力沿电场线的切线方向。 (2)a,颗粒在金属板间经极短时阿加速达到最大速度，竖直方向 与电场线方向相反.指向电子运动轨迹的凹侧.电子做曲线运动过 F电即些=， 程中力的方向与轨迹切线不平行.A选项电子各处的运动轨迹和受 d 的电场力相符合，放A正确故选A. 18.D解析：B.粒子在电容器中水平方向做匀速直线运动.整直方向 做匀变速直线运动，根据电场强度和电势差的关系及场强和电场力 d-kRto 解得U= 的关系可得￡ 2F=g5=mm,粒子射人电容器后的速度为o,水 0 .10n带电荷量，的颗粒恰好100%被收集，颗粒在金属板间经 极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有∫=R, 平方向和竖直方向的分速度，=645=受。号=血45 ?,从射入到运动到最高点由运动学关系公式得=2d,粒子射 在竖直方向颗粒匀速下落d="1, 人电场时由动能定理可得g心，=2m哈，联立解得0，：巧=1：1 25m的颗粒带电荷量为=6 B正确：A.粒子从射人到运动到最高点由运动学公式可得2L=,4, 颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场 d0,联立可得上：d1:1,A错误：C.粒子穿过电容器时从 2 力，有=m小妈 d 最高点到穿出时由运动学公式可得=”，，，=，射人电容器到 设只有距下极板为的颗粒被收集，在竖直方向颗粒匀速下落一 最高点有5=，解得51=宁，设粒子穿过电容器与水平面的夹角 ant, 解得d=4· “。2,粒子射人电场和水平面的夹角为日=45 为a,则ma=1= 25m的颗粒被收集的百分比×100%=25% tan (a+B)= m+amB=3.C错误：D.粒子射入到最高点的过程 1-tan atan 8 第二章 电路及其应用 2.A3.D 第1节电流电压电阻 4.B解析：因为金属棒中单位长度的自由电子数为n,所以金属棒中 白题基瑞过关练 电传量为？，全部通过某一候截面所用时间为1：上，银据电流 1.C解析：ABD.导体中的电场是由电源，导线等电路元件所积累的电 荷共同形成的稳定电场，电场的分布不随时间发生改变，ABD错误： 的定义式，得/9. =r,故选B C.导体中的电场线始终和导线平行，C正确.故选C. 必修第三册·JK黑白题26