第10章 静电场模块测评-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(人教版2019)

静电场模块测评 黑题 模块通关测 限时:80min 一、选择题 开关K,将平行板电容器的上极板竖直向下平 移一小段距离,则下列说法正确的是 1.如图,金属壳放在光滑的绝缘水平垫上,不能 __ 起到屏蔽外电场或内电场作用的是 7 ) B C .. 2.(2023·天津高考)(多选)如图. A. 静电计指针的张角变大 一位于P点左侧的固定正电荷产 B. P点电势升高 生的电场中,同一个正电荷a两 C. 带电油滴向上运动 次以大小相同、方向不同的初速度从P点出 D. 带电油滴的电势能不变 5. 在维护和检修高压供电线路 发,分别抵达M点、N点.且;在M、N点时速 →B线 _~ 度大小也一样,则下列说法正确的是 时,为了不影响城市用电,电 A. P点电势大于M 工经常要在高压线上带电作 A线 B. V点电势大于N 业,为了保障电工的安全,电 C.a从P到M一直做减速运动 工全身要穿上用金属丝线编织的衣服,如图所 D. M、N两点处电场强度大小相同 示电工站在高压直流输电线的A供电线上作 3.两个不规则带电导体间 业,其头顶上方有B供电线,B供电线的电势 的电场线分布如图所示 高于A供电线的电势,虚线表示电工周围某一 a、b、c、d为电场中几个 截面上的等差等势线,c、d、e、f是等势线上的 ( 四个点,以下说法正确的是 点,并且a、d为紧靠导体 ) 表面的两点,选无穷远为电势零点,则 A. 在c、d、e、f四点中,c点的电场最强 A.c处场强大于a处,c处电势也必定高于a B. 在c、d、e、/四点中,f点的电势最高 处电势 C. 若将某电子由c移到f.其电势能将增大 B. 两个导体内部场强都为零,内部电势也都 D. 将某电子在d点由静止释放,它会向e点 为零 所在等势面运动 C.将一负试探电荷放在d点时其电势能为 6.(2024·河南郑州期中)如图所 C.......... 负值 示,在竖直圆桂体A、B两点分别 701 1.V D. 图中b点所在的电场线一定存在一个点 固定两个等量异种点电荷,位于 此处的电势为零 正中央的圆面EF与圆柱体的底 4.(2024·天津调研)如图,平行板电容器与电 面平行,除G点外图中标出的各点均在同一竖 动势为E的直流电源连接,下极板接地,静申 直面上,0.G1.BD.已知圆柱体底面半径为/.高 为2r,则下列说法正确的是 计所带电荷量很少,可忽略,开关闭合,稳定时 ) 一带电的油滴静止于两极板间的P点,若断开 A. C、D两点的电场强度不同 必修第三册·RJ 黑白题048 /10h 9.(2024·河北石家庄期中)如图所示,一充电后 B. G点的电场强度大小为 #2# 与电源断开的平行板电容器的两极板水平放 C. 将一带正电的试探电荷从D点移到C点 置,板长为L.板间距离为d.距板右端1处有 电场力对其做正功 一坚直屏M.一带电荷量为a、质量为m的微 D. 将一带负电的试探电荷从0.点移到0. 粒以初速度v.沿中线射入两板间,最后垂直 打在V上.0点为初速度延长线与V的交点. 点,电场力对其做负功 则下列结论正确的是(已知重力加速度为g) 7. A、B、C为电场中电场线上 r/(m·-1) ) 的三个点,一带负电小球 (= 从A点由静止释放,只在 。_......... 电场力的作用下先后沿直036912 线经过B.C两点,其运动过程的r-(图像如图 ( 所示,下列说法正确的是 ) B.板间电场强度大小为mg A. 电场方向由A指向C 7 B. 由A到C电场强度逐渐增大 C. 微粒打在竖直屏V点与0点之间的距离 C. 小球由B至C过程中平均速度等于5.5m/s D. B、C两点间的电势差大小IU。cI大于A、B D. 若仅增大两极板间距,则该微粒不可能垂 两点间的电势差大小1V。 直打在M上 8.(多选)空间内存在平行 10.(多选)如图所示,相距2L.的AB、CD两直线 于x轴的静电场,其电势 间的区域存在两个大小不同、方向相反的有 e随:的分布如图所示. 界匀强电场,其中PS下方的电场E.的场强 一质量为m、带电量为+q 方向为竖直向上,PS上方的电场E、的场强 的粒子(不计重力),以初速度v从0点(x 方向为竖直向下,在电场左边界AB,上宽为/ 0)进入电场,沿;轴正方向运动.下列叙述正 的P0区域内,连续分布着电荷量为+o、质量 确的是 ( 为m的粒子,从某时刻起由0到P点间的带 ) 电粒子,依次以相同的初速度v.沿水平方向 A. 粒子从0运动到x的过程中加速度不变 垂直射入匀强电场E. 中.从0点射入的粒 B. 粒子从x.运动到x.的过程中,电势能先减 子,通过PS上的某点R进入匀强电场E,后 小后增大 从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若 C.要使粒子能运动到x&处,粒子的初速度v。 2q。 至少为 间的相互作用.下列说法正确的是 ( n D.若t。三 m .粒子在运动过程中的最大速 3qPo 度为. 2m 静电场模块测评 黑自题049 A. P0间水平射入电场的粒子,它们到达CD 12.如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表 2L 面光滑、与水平面成e角的绝缘直杆AC.其 边的时间均为/三 下端(C端)距地面高度为h.有一质量m= B. P0间水平射入电场的粒子,它们一定都 0.5.kg的带电小环套在直杆上,正以某一速 垂直于CD边水平射出 度v.沿杆匀速下滑,小环离杆后正好通过C 9m{} C. 电场强度E.= 8qL 端的正下方P点处.(g取10m/s) (1)若=45^{},试判断小环的电性,并求出小 环受到的电场力大小 (2)若θ=45*,h=0.8m.求小环在直杆上匀 直于CD边水平射出 速运动的速度大小v 非选择题 (3)若保持h不变,改变θ角(0<<90{})及小 11. 如图所示,竖直放置的两块足够大的带电平 环的电荷量,使小环仍能匀速下滑,离杆 行板间形成一个方向水平向右的匀强电场 后正好通过C端的正下方P点处,试推 区域,电场强度E=3x10*N/C.在两板间用绝 出初速度v与e角间的定量关系式 缘细线悬挂一个质量m=5xl10^*kg的带$ 小球,静止时小球偏离竖直方向的夹角9 %答 60(g取10m/s).试求; # (1)小球的电性和电荷量 (2)悬线的拉力 P (3)若小球静止时离右板d=53x×10^{}m.剪 断悬线后,小球经多长时间碰到右极板 必修第三册·BJ 黑白题050 13.如图甲所示,水平放置的平行金属板A和B 1=0时,A以初速度v.向右运动,B处于静止 的距离为d.它们的右端安放着垂直于金属 状态.在t.时刻,A到达位置S.速度为u,此 板的靴MN.现在A、B板上加上如图乙所示 时弹策未与B相碰;在1.时刻,A的速度达到 的方波形电压,电压的正向电压值为V.反 最大,此时弹策的弹力大小为3aE;在细杆与 。 B碰前的瞬间,A的速度为2v.,此时(=1.0~ 1.时间内A的v-t图像如图(b)所示,v.为图 为n的带正电,且电荷量为。的粒子束从A 线中速度的最小值,1、2、7.均为未知量,运 的中点0以平行于金属板的方向00射入. 动过程中,A.B处在同一直线上,A、B的电荷 设粒子能全部打在靴上而且所有粒子在A.B 量始终保持不变,它们之间的库仑力等效为 间的飞行时间均为T.不计重力的影响 真空中点电荷间的静电力,静电力常量为; B与弹策接触瞬间没有机械能损失,弹策始 终在弹性限度内 (1)求0~t.时间内,合外力对A所做的功; (2)求1.时刻A与B之间的距离; (1)定性分析在1=0时刻从0点进入的粒 (3)求t~1.时间内,匀强电场对A和B做的 总功; 子,在垂直于金属板的方向上的运动 情况. (4)若增大A的初速度,使其到达位置S时 (2)求距靴MN的中心O点多远的范围内有 的速度为2v.求细杆与B碰撞前瞬间A 粒子击中. 的速度. 图(a) 图) 14.(2023·福建高考)如图(a),一粗糙、绝缘水 平面上有两个质量均为m的小滑块A和B 其电荷量分别为a(q>0)和-a.A右端固定有 轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹策,弹策处 于原长状态,整个空间存在水平向右、场强大 小为E的匀强电场,A.B与水平面间的最大 静摩擦力等于滑动摩擦力,其大小均为2qE 静电场模块测评 黑白题0512产md 12.(1)01= dkRro b.25% 静电场模块测评 解析：(1)见要紧靠上极板的颗粒能够落到下收集器右侧，颗粒就 黑题模块酒关测 能够全部收集，水平方向有L=o 1.C解析：A项：当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷， 竖直方向4= 22 右端带正电荷，两端出现电压，越应电场与外电场相叠加，所以内部 根据牛顿第二定律gE=m, 电场强度为0，起到屏敲的作用B项：当正电荷放在金属壳外时，使 金属壳左端带负电荷，由于右端接地，则不带电，两端仍出现电压，感 应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为0，起到屏蔽的作用 2产mr C项：当正电荷放在金属壳内时，使金属内壳带负电荷，外壳带正电 解得U,= 93: 荷，出现感应电场，没起到屏蔽的作用D项：当正电荷放在金属壳内 (2)a,颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向 时，由于接地，则使金属壳外不带电，故外部没有电场，从面起到屏被 F鱼以 的作用故选C d kRe 2.AD解析：ABC.由题意知，同一个正电荷？两次以大小相同、方向不 且4.4 同的初速度从P点出发，分别抵达M点与N点，且g在M,N点时速 F Fo 度大小也一样，由动能定理可知M,N两点的电势相同。M,N两点位 kRea 解得U2= 于以场源电荷为圆心的同一圆周上，由于场源点荷在P点左鳄.所以 P点电势高于M点电势，？从P到M做加速运动，故BC错误，A正 b.10m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∫=· 确：D.根据以上分析可知，M,V两点在同一等势面上，且该电场是周 定正电荷产生的电场，则说明M、N到固定正电荷的臣离相等，由点 d 电荷的场强公式可知M.N两点处电场强度大小相同，故D正确.故 在竖直方向颗粒匀速下落d=m, 选AD. 3.D解析：A.电场线的疏密程度表示场强的大小，则c处场强大于a 25山的颗粒带电荷量为？=名 处，沿着电场线方向电势逐渐降低，则c点电势低于a点电势， 颗粒在金属板间经极短时问加速达到最大速度，所受阳力等于电场 故A错误：B.两个导体处于静电平衡，内部场强处处为零，但是内部 的电势不相等，可以确定左侧导体内部电势大于零，右侧导体内部电 势小于零，故B错误：C,因为d处电势小于零.则将一负试探电荷放 设只有距下极板为的颗粒被收集，在竖直方向顯粒匀速下落d”= 在d点时其电势能为正值，故C错误：D.图中b点所在的电场线的起 ad. 点在左侧导休，电势大于零，终点在右侧表而，电势小于零，所以一定 解得= 存在一个点此处的电势为零，故D正确故选D 4 25m的颗粒被收集的百分比号×100%=25% 4D解析：A.断开开关K,电容器带电量不变，则由C=, 4行d1 13.()eR(2)V5(6)y2=6 可得U=4标d ,d减小，可知静电计指针的张角变小，故A错误： U4πkQ 解折：(1)小球从A到么.展据能量守恒定律得(，=了： BCD.电场强度为E= 诚小，电场强度不变，带电油滴不 2 mgk. 动.由-0=4，=吧可知P点电势不变，期带电油清的电势 (2)小球从B到0，根据动能定理有-mgR+E·2R= 能尽，=p=4,电势能不变，故BC精误，D正确故选D. &S 5.C解析：依据等差等势线的疏密表示场强大小可知，在e,d,e∫四点 解得a=√3R 中，「点的电场最强.故A错误：沿着电场线方向，电势是降低的.因B (3)小球运动至0点时速度竖直向上，受电场力和重力作用.将电 场力分解到x轴和y轴，则x轴方向有gEco45°=m, 供电线的电势高于A供电线的电势，则在c,d.ef四点中，e点的电势 最高，做B错误：若将某电子由c移到了，即从高电势到低电势，其电 竖直方向有gEsin45°-mg=a, 势能将增大，故C正确：将某电子在d点由静止释放，在电场力作用 解得a,=ga,=0, 下，它会向：点所在等势面运动，故D错误 说即小球从0点开始以后的运动为x轴方向做初速度为零的匀加 6.B解析：A.根据几何关系ACBD构成一个正方形，则C,D两点关于 速直线运动，y轴方向做匀速直线运动，即做类平抛运动，则有x= 等量异种点电荷连线对称且在连线的中垂线上，故C、D两点的电场 1 8,y=o 强度相同，故A错误：B.根据几何关系rc=√2r,「G重√6，且BG 联立解得小球过0点后运动的轨迹方程y2=6R 与AG垂直.根据点电荷场强公式和场强的叠加可知G点的电场强 参考答案与解析黑白题25 度大小为Ec=, 线运动，则它们到达D边的时间均为1=2弘，放A正确： 62 a C点关于等量异种点电荷连线对称且在连线的中垂线上，则电势相 C从Q点射入的粒子，设从Q到R的时间为t1,R到M的时间为 等，将一带正电的试探电荷从D点移到C点，电场力对其不做功，故 2,到达R时的竖直速度为？，则根据牛顿第二定律F=gE=0,可 C错误：D.01点相较于02点更徐近负电荷而远离正电荷，则01点 得，粒子在Ps下方的加速度为a1= -,粒子在PS上方的加速度为 电势小于02点，则将一带负电的试探电荷从0，点移到02点，电势 =2根据类平范规律有人=了 L I 能减小，电场力做正功，故D错误故选B 20,2=7a4 7.D解析：A.根据图线可知，带电小球从A点由静止释放，速度逐渐增 431+=1: 大，说明小球所受电场力的方向由A指向C,小球带负电，故电场的 9r6 。9mr哈 方向由G指向A,A项错误：B,小球在B处加速度最大，由E=m,A、 联立可得E8,B,=2故C正确： B、C三点中B点处电场强度最大，故由A到G电场强度先增大后减 BD.设PQ间到P点距离为4的粒子射人电场后，经过？个类似于 小，B项错误：C如果小球从B到C做匀加速直线运动，则小球的平 Q到R到M的循环运动（包括粒子从电场E,实过P四近入电场E, 均速度+7 的运动)后，恰好垂直于CD边水平射出，则该粒子的速度第一次变 2 m/=5.5m/,但小球由B至C过程中做加速度诚小 的加速运动.位移大于匀加速过程的位移，故平均速度大于5.5m/s. 为水平所用的时同为T=上=2弘（=2,34，. 程 1 C项错误：D.根据动能定理有gUa=2m房-2m=8m,g心c- 第一次到达内边的时同测为子 2mr吃-2mr后=I65m,可得1Um小于1Uac1,D项正确故选D. 则有= (n=2,3.4.）. 8.AC解析：g-x图像的斜率表示场强，带电量为+q的粒子从0话动 到x1,P和x是线性关系，故电场力恒定，粒子从0运动到x的过程 则P网间距高P点为。的粒子射人电场后垂直于D边水平射出。 中加速度不变，故A正确：带电量为+q的粒子从x运动到x:的过程 故B错误.D正确.故选ACD 中，电势不断降低，根据正电荷在电势高处电势能大，可知粒子的电 11.(1)带正电 3，×10*c(2)0.1N(3)0.1。 势能不断减小，故B错误：根据电场力和运动的对称性可知：粒子若 解析：(1)小球受静电力向右，故带正电，受力分析如图所示： 能运动到x,处，就能到达x,处，当粒子恰好运动到，处时，由动能定 tuyF 理得：g0)归026：解得：。 20,要使粒子能运动到 Eq 处.整子的初度至少为密放C正确：者√日 .粒子 由平衡条件有E西=mgtan60°， 过不了，点，它会目到0点，最大速度还是，√一故D错误故 解鹅g=5 3 2×106C 选AC. (2)由平衡条件得F=mg 60on60° 9.C解析：AB.据题分析可知，质点在平行板间轨迹应向上偏转，做类 解得F=0.1N 平抛运动，飞出电场后，质点的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在M (3)剪断悬线后，小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运 上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，可见两次偏转的加速度大小 动.竖直方向做自由落体运动， 相等，根据牛顿第二定律，在两板间有g一g=m,飞出极板后 在水平方向上有%，四d= 有mg=m,解得E=2g,由U=Ed,得板阿电势差U=2m,放 n 2, 9 联立以上两式解得=0.1 AB错误：C.质点在电场中向上偏转的距离为)产2二，水平方向上 gh 12.(1)带负电5N(2)2m:(3)=√2m0 有=人，联立解得y= ,根据对称性，微粒打在竖直屏M点与O 解析：(1)小环沿杆匀速下滑，合力为零，小环所受的电场力水平向 2 右，则小环带负电 点之间的距离为y=2,= ,故C正确：D.由题意知，仅增大两极板 小环匀速下滑合力为零，电场力 F=mgtan45°=5N. 向的距离，因两板上电荷量Q不变，根据G-4乙，孙 d (2)小环离开杆后做类平抛运动.由牛顿第二定律 4红.板间场强不变质点在电场中受力情况不变，则其运动情况不 √2mg=m。 平行于杆的方向做匀速直线运动，则有 变，故仍将垂直打在屏上，故D错误，故选C. x=a1=hin45°， 10.ACD解析：A.PQ间水平射人电场的粒子在水平方向都做匀递直 垂直于杆的方向做匀加速直线运动，则有 必修第三册·RJ黑白题26 22=cms45,得n=2m年 (3)bgE (4)(1+3)1.方 2 （3)房杆后在系直于杆的方向，由牛模第二定律得器。m。 向水平向右 解析：(1)0-41时间内根据动能定理可知合外力做的功为W 平行于杆的方向做匀速直线运动，则有hsm=o, 1 1 垂直于杆的方向做匀加速直线运动，则有09=2， 2mi-2m6: (2)由图(b)可知t,时刻A的加速度为0.此时A所受合外力为0 h 解以上方程得o=√ -tan 8. 设此时A与B之向的距离为，根据平衡条件有4 后96=其中 13（)先向下匀加速运动将向下匀减速运动(2)0点上方 16d到 0宫下方N =2E,联立可得o√官 16md (3)在2时刻，A的速度达到最大，此时A所受合力为0，设此时A 解析：(1)在1=0时刻从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，再向下匀减速运动 和B的面离为n则有=号.且有=352球.联 (2)粒子打在粑MN上的范围，实际上就是粒子在竖直方向所能到 达的范围.当粒子在0、T2了T时刻进人电场中，粒子将打在)点 立解得2√官山~h时同内.匀强电场对A和B做的总功 下方最远处，在前宁T时间内，教子在整直方向上的位移 Wa*96(o1)=9v厘 29 (4)过S后，A,B的加速度相同，则A、B速度的变化相同.设弹簧的 初始长度为。：4在S位置时，此时刻AB的距离为。，A速度最大 在后T时间内，粒子在竖直方向上的位移万 T I 220 时，AB距离为1，细杆与B碰撞时，A,B距离为2 A以，过S时，到B与杆碰植时，A增加的速度为心，则B同样增加 qUo 3qUoTe 速度为1设B与杆相碰时，B向左运动，设B与弹簧相碰到B与 杆相碰时B向左运动x.对A根据动能定理有g(P2一Po）+ 故0点正下方最大位移y=y,+2= 5ol72 16md (5-24E(-5)-宁(6-)6--)=m(2)2 3 T时刻进入电场时，粒子将打在心点上 2 子了，对B有g(eapo)+(E-2E)-之(-5)x 方最运处，在前子T时间内，粒子在竖直方向上的位移=了· 2m(2)户，当4以2过s时，设B与杆碰撞时，A速度为， (侣）)广-在宁7时铜的起子在超直上的位移片 则B速度为('-2，》，设B与杆相碰时.B向左运动x1,设B与弹簧 相碰到B与杆相碰时，B向左运动对A根据动能定理有q(P? T Po+(5-24og)6-56-5)=子m d 2m(2,只，对B有g0ea9w+(gE-24E)(6- 1 y%=0 90%r 故0点正上方最大位移y=+好=16m 2m(-2:)2,联立解得'=(1+3)m1,方向水平向右. 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流 黑题应用提优练 1.A解析：电容器充电后带电量为Q=CU=30×106×6×103C 白题 基础过关结 08C做电过程的平均电流为1号2得A:90A.放选九 1.C2.A3.D 2.B解析：根据电流的微观表达式可知I=eS甲=eab加甲，I=neSp乙= 4.A解析：在时何：内通过导体横截面的自由电荷总带电量Q为 ni之，则r甲：2=l:a,放选B. 3.D解析：由题意，电解池中正，负离子运动的方向相反，则1内通 Q=Nq,电流强度的定义=9，解得= 放选A 过截面的正离子的电荷量为，=2加1“，负离子的电荷量绝对值为 5.AB 5=g心，则电流为19，代入数据解得13.2A.放选D 参考答案与解析黑白题27