第10章 静电场模块测评-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(人教版2019) 江苏专用

静电场模块测评 一、选择题 时一带电的油滴静止于两极板间的P点，若断 1.如图，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，不能 开开关K,将平行板电容器的上极板竖直向下 起到屏蔽外电场或内电场作用的是( 平移一小段距离.则下列说法正确的是() 00日0 2.(2023·天津高考改编)如图， 位于P点左侧的固定正电荷产 A.静电计指针的张角变大 生的电场中，同一个正电荷g两 B.P点电势升高 次以大小相同、方向不同的初速度从P点出 C.带电油滴向上运动 发，分别抵达M点、N点，且g在M、N点时速 D.带电油滴的电势能不变 度大小也一样，则下列说法正确的是() 5.在维护和检修高压供电线路 A.P点电势小于M 时，为了不影响城市用电，电 B.M点电势大于N 工经常要在高压线上带电作 C.q从P到M一直做减速运动 业.为了保障电工的安全，电 D.M、N两点处电场强度大小相同 工全身要穿上用金属丝线编织的衣服如图所 3.两个不规则带电导体间 示电工站在高压直流输电线的A供电线上作 的电场线分布如图所 业，其头顶上方有B供电线，B供电线的电势 示，a、b、c、d为电场中几 高于A供电线的电势.虚线表示电工周围某一 个点，并且a、d为紧靠 截面上的等差等势线，c、d、ef是等势线上的 导体表面的两点，选无穷远为电势零点，则 四个点.以下说法正确的是 A.在c、d、e∫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 负值 示，在竖直圆柱体A、B两点分 D.图中b点所在的电场线一定存在一个点， 别固定两个等量异种点电荷，位 此处的电势为零 于正中央的圆面EF与圆柱体的 4.(2024·天津调研)如图，平行板电容器与电 底面平行，除G点外图中标出的各点均在同一 动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电 竖直面上，O,G⊥BD,已知圆柱体底面半径为 计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合，稳定 r,高为2r,则下列说法正确的是 必修第三册学霸048 A.C、D两点的电场强度不同 那么该正电荷可在此处保持静止 B.G点的电场强度大小为10 D.x(x2-x,)2=x3(x1-x0】 r2 9.(2024·河北石家庄期中) C.将一带正电的试探电荷从D点移到C点， 如图所示，一充电后与电源。—-0 电场力对其做正功 断开的平行板电容器的两一L+一L一 D.将一带负电的试探电荷从O1点移到O2 极板水平放置，板长为L,板间距离为d,距板 点，电场力对其做负功 右端L处有一竖直屏M.一带电荷量为q、质 7.A、B、C为电场中电场线上 ↑/m·s' 量为m的微粒以初速度，沿中线射入两板 的三个点，一带负电小球 2 间，最后垂直打在M上，O点为初速度延长线 从A点由静止释放，只在 4 B 与M的交点，则下列结论正确的是（已知重 电场力的作用下先后沿直 力加速度为g） ( 0 36912 线经过B、C两点，其运动 A.两极板间电压为gC 过程的-1图像如图所示，下列说法正确的是 2q B.板间电场强度大小为”唱 A.电场方向由A指向C C.微粒打在竖直屏M点与O点之间的距离 B.由A到C电场强度逐渐增大 C.小球由B至C过程中平均速度等于5.5m/s 蜡 D.B、C两点间的电势差大小IUeI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UB 直打在M上 8.在x轴上有两个点电荷Q,和Q2分别位于坐 10.(2024·四川成都期中)如图，在场强大小为 标原点和x处，它们共同产生的电场在x轴 E=1,0×10N/C,方向水平向左的匀强电场 上的电势分布如图所示，x=x。处电势为0，规 中有一光滑半圆绝缘轨道竖直放置，半圆轨 定无穷远处为零势能位置，已知点电荷在空 道的最低点N与一水平绝缘轨道MN平滑 间中任意点的电势分布公式为9=（其中6 连接并固定，半圆轨道所在竖直平面与电场 线平行，其半径为R=0.4m.一带正电的小滑 为静电力常量，q为电荷量，「为该点到点电荷 块（可视为质点）的电荷量为g=1×104C, 的距离).下列说法不正确的是 质量为m=0.05kg,与水平轨道MN间的动 摩擦因数为4=0.2.该滑块以某一水平向左 的速度恰能通过半圆轨道的最高点Q进入 轨道并沿着轨道运动.半圆轨道的圆心为O, OP为水平半径，重力加速度g大小取 A.Q带正电，Q2带负电，其中Q带的电荷 10m/s2,下列说法正确的是 量更多 B.若将带正电的试探电荷无初速度地放在xo 处，那么该正电荷可在此处保持静止 C.从x,处静止释放一带正电的试探电荷q, 静电场模块测评学霸049 A.滑块通过Q点时的速度大小为2m/s 12.如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表 B.滑块通过N点时速度最大 面光滑、与水平面成0角的绝缘直杆AC,其 C.滑块最终停在水平轨道MN上离N 下端(C端)距地面高度为h.有一质量m= 点2m处 0.5kg的带电小环套在直杆上，正以某一速 D.滑块通过P点时对半圆轨道的压力大小 度。沿杆匀速下滑，小环离杆后正好通过C 为0.1N 端的正下方P点处.(g取10m/s2) 二、非选择题 (1)若0=45°，试判断小环的电性，并求出小 11.如图所示，竖直放置的两块足够大的带电平 环受到的电场力大小 行板间形成一个方向水平向右的匀强电场 (2)若0=45°，h=0.8m,求小环在直杆上匀 区域，电场强度E=3×10N/C.在两板间用 速运动的速度大小o 绝缘细线悬挂一个质量m=5×103kg的带 (3)若保持h不变，改变0角(0<0<90°)及 电小球，静止时小球偏离竖直方向的夹 小环的电荷量，使小环仍能匀速下滑，离 角0=60°(g取10m/s2).试求： 杆后正好通过C端的正下方P点处，试 (1)小球的电性和电荷量. 推出初速度。与0角间的定量关系式. (2)悬线的拉力. (3)若小球静止时离右板d=53×102m,剪 断悬线后，小球经多长时间碰到右极板？ 必修第三册学霸050 13.如图甲所示，水平放置的平行金属板A和B 小为E的匀强电场.A、B与水平面间的最大 的距离为d,它们的右端安放着垂直于金属 静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小均为2gE, 板的靶MN,现在A、B板上加上如图乙所示 t=0时，A以初速度。向右运动，B处于静止 的方波形电压，电压的正向电压值为U。,反 状态在七时刻，A到达位置S,速度为1，此 向电压值为？，且每隔了变向1次现将质量 时弹簧未与B相碰：在2时刻，A的速度达 到最大，此时弹簧的弹力大小为3gE:在细杆 为m的带正电，且电荷量为g的粒子束 与B碰前的瞬间，A的速度为2m,此时1=13 从AB的中点O以平行于金属板的方向OO' 0~t时间内A的-t图像如图(b)所示，1 射入，设粒子能全部打在靶上而且所有粒子 为图线中速度的最小值，1、2、七3均为未知 在A、B间的飞行时间均为T.不计重力的 量.运动过程中，A、B处在同一直线上，A、B 影响 的电荷量始终保持不变，它们之间的库仑力 等效为真空中点电荷间的静电力，静电力常 量为k:B与弹簧接触瞬间没有机械能损失， 2 弹簧始终在弹性限度内 (1)求0~4时间内，合外力对A所做的功： 9彩 (2)求1，时刻A与B之间的距离： (1)定性分析在t=0时刻从O点进入的粒 (3)求t1~12时间内，匀强电场对A和B做 子，在垂直于金属板的方向上的运动 的总功： 情况 (4)若增大A的初速度，使其到达位置S时 (2)求距靶MN的中心O'点多远的范围内有 的速度为2，求细杆与B碰撞前瞬间A 粒子击中 的速度 2.. A四 B 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g(g>0)和-4.A右端固定有 轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧，弹簧处 于原长状态整个空间存在水平向右、场强大 静电场模块测评学霸051方向根据位移一时间关系可得：少=了，款理可得： .10m带电荷量g的颗粒恰好100%被收集，颗粒在金凤板间 经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有∫= 于(+g,m)与(+3q,3m)的比荷相同.故轨迹相同，由于(-9，m)与 其他三个粒子电性相反，故偏转方向相反，如果电场线平行于y轴 偏停. 向下，则正电荷向下偏转，负电荷向上编转.(+g,m)与(+3g,3m) 在竖直方向颗粒匀速下落d=t, 重合.且(+g,m)与(-g,m)关于x轴对称在1时刻沿y方向的位 移大于(+，2m),故A正确，BC错误：如果电场线平行于y轴向 25m的颗粒带电荷量为=得 上，则正电荷向上偏转.负电荷向下偏转，(+g,m)与(+3g,3m)重 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 合，且(+g,m)与(-g,m)关于x轴对称，在时划沿y方向的位移 大于(+g,2m),故D正确.故选AD. 力：有华。 11.BD解析：B.粒子在电容器中水平方向做匀速直线运动.竖直方 设只有距下极板为d的颗粒被收集，在竖直方向颗粒匀速下落 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 r=t', 场力的关系可得B=,F=gE=mm,粒子射人电容器后的速度为 解得：只 ,水平方向和竖直方向的分速度，=045°= 2o,=osin 25m的颗粒被收集的百分比 ×100%=25% 45s2 0,从射人到运动到最高点由运动学关系公式得 13.(7gR(2)VgR（3r2=6说 =2d,粒子射人电场时由动能定理可得g心，=了m6,联立解得 解析：(1)小球从A到B,根据能量守恒定律得E,=2m哈 U:山=1：1，B正确：A,粒子从射人到运动到最高点由运动学 2mg水 公式可得2L=,4,d=2 ·t,联立可得L:d=1:1.A错误：C (2)小球从B到0，根据动能定理有-gR+E·2R= 2m 粒子穿过电容器时从最高点到穿出时由运动学公式可得L=,, 1 m房，解得o=3g水 过三山，射人电容器到最高点有，=以，解得，=子，设粒子穿 (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 。，2,粒子射人电场 电容器与水平方向的夹角为c,则ma=4=1 电场力分解到x轴和y轴，则x轴方向有gEcs45°=ma, 竖直方向有6sin45-mg=ma, 和水平线的夹角为B=45”.m(a+B)= tan a+tan B 解得、=g,a,=0, I-tan atan B =3,C错误： 说明小球从)点开始以后的运动为x轴方向做初速度为零的匀 D.粒子射人到最高点的过程水平方向的位移为x,竖直方向的位 加速直线运动，y轴方向做匀速直线运动.即做类平地运动，则有 之3，联立=，gU=子m2.=s45,a 移为= 2.y=o En' 心，B=,解得)严4，即粒子在运动到最高点的过 联立解得小球过0点后运动的轨透方程，2=6R 程中水平和竖直位移均与电荷量和质量无关，最高点到射出电容 静电场模块测评 器过程同理.即轨迹不会变化.D正确.故选D. 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 2d-mro d-kRro 12.(1)U1= (2)4.U2= b.25% 荷，右端带正电荷，两端出现电压，感应电场与外电场相叠加，所以 gl. 内部电场强度为0，起到屏蔽的作用B项：当正电荷放在金属壳外 解析：(1)只要繁靠上极板的颗粒能够落到下收集器右侧，颗粒就 时，使金国壳左端带负电荷，由于右端接地，则不带电.两端仍出现 能够全部收集，水平方向有L=。, 电压，感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为0，起到屏藏 竖直方向= 2 的作用.C项：当正电荷放在金属壳内时，使金属内壳带负电荷，外 根据牛顿第二定律E=m. 壳带正电荷，出现感应电场，没起到屏蔽的作用D项：当正电荷放 在金属壳内时，出于接地，则使金属壳外不带电，故外部没有电场 又E= 从而起到屏蔽的作用故选C 28mrg 2,D解析：ABC,由题意知.同一个正电荷，两次以大小相同，方向 解得U,= 92 不同的初速度从P点出发，分别抵达M点与N点，且？在M,N点 (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 时速度大小也一样，由动能定理可知M、N两点的电势相同，M,N F电.即吗= 两点位于以场源电荷为例心的同一倒周上，由于场源点荷在P点 d 左侧，所以P点电势高于M点电势，g从P到M做加速运动： 故ABC错误：D.根据以上分析可知，M,N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到周定正电荷的 d-kRro 距离相等，由点电荷的场强公式可知M、N两点处电场强度大小相 解得U2三l 同，故D正确.故选D 必修第三册学蜀22 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 确：B.由于x图像中，图像某一点的切线的斜率的绝对值表示 处，沿着电场线方向电势逐渐降低，则©点电势低于点电势， 电场强度的大小，根据图像可知，x。处的电场强度不为0，方向沿 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 轴正方向，可知若将带正电的试探电荷无初速度地放在。处，其 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 受到沿x轴正方向的电场力作用.那么该正电荷将沿x轴正方向 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 运动，B错误：C,根据上述分析，可知，x?处的斜率为0，则此处的 电荷放在d点时其电势能为正值，故C错误；D.图中b点所在的电 电场强度为0，若从处静止释放一带正电的试探电荷？，其不受 场线的起点在左侧导体，电势大于零，终点在右侧表面，电势小于 电场力作用，那么该正电荷可在此处保持静止，C正确：D.根据上 零，所以一定存在一个点，此处的电势为零，故D正确.故选D. 述有00：，由于=处电场强度为0.则有9=0 4.D解析：A断开开关K,电容器带电量不变，则由C=Q 0￥1一0 号(2) 解得x。(2-1)2=x(x1-xe),D正确.放选B 4知a,可得U=4如d 8,S ,d减小，可知静电计指针的张角变小， 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 故A箭误；BCD.电场强度为B=_4m ,d或小.电场强度不 在M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 d ES 度大小相等，根据牛顿第二定律，在两板间有E-mg=m,飞出极 变，带电油滴不动.由90=以，吧.可妇P点电势不变，则 板后有mg=m,解得E=2,由1=队，得板间电势差=2m 带电油滴的电势能E。=W= 4mp,电势能不变，故C错误， 8 S 故AB错误：C.质点在电场中向上偏转的距离为y= 2,水平方 D正确.故选D. 5.C解析：依据等差等势线的硫密表示场强大小可知，在c,d.ef四 有上有←展指一号紧对鞋在级 to 点中，「点的电场最强，放A错误：沿着电场线方向，电势是降低的， 因B供电线的电势高于A供电线的电势，则在c,d,e∫四点中，c点 与0点之间的离为y=2-管放C正确：D由题查知，亿地大 的电势最高，故B错误：若将某电予由心移到，即从高电势到低电 势，其电势能将增大，故C正确：将某电子在d点由静止释放，在电 、两极板间的距离，因两板上电荷量Q不变，根据6=号，得 场力作用下，它会向c点所在等势面运动，故D错误 6.B解析：A.根据几何关系ACBD构成一个正方形，则G、D两点关 =二_0板间场强不变，质点在电场中受力情况不变，则其 d85 于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 运动情况不变，故仍将垂直打在屏上，故D错误故选C. 电场强度相同，故A错误：B.根据儿何关系r=√2r,‘c=石r,且 10.A解析：A.恰能通过最高点Q进人轨道并沿着轨道运动. BG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 有mg产m尺，解得gV不=2m,故A正确：B.将滑块所受重 力和电场力合成为等效重力，方向斜向左下：当滑块速度方向与 D点和C点关于等量异种点电荷连线对称且在连线的中垂线上， 等效重力方向垂直时，速度最大，不是在N点，故B错误：C.设滑 则电势相等，将一带正电的试探电荷从D点移到C点，电场力对其 块最终停在离N点距离为x处，全过程由动能定理有mg·2R 不做功.故C错误：D.O,点相较于O,点更靠近负电荷而远离正电 9umg=0-，解得=25m,放C错误：D.从0点到P 荷，则0，点电势小于0，点，则将一带负电的试探电荷从0，点移 到O,点，电势能减小，电场力做正功，故D错误故选B 点，由动能定理有mgR+gER= 1 2m “2m6,在P点，由牛顿第 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 二定律有N-gE=m ,联立解得N=1.8N.由牛顿第三定律，滑 场的方向由C指向A.A项错误：B.小球在B处加速度最大，由 块对半圆轨道的压力大小为N'=1,8N,故D错误故选A. E=m,A,B,C三点中B点处电场强度最大，故由A到C电场强度 先增大后减小，B项错误：C,如果小球从B到C做匀加速直线运 11.(1)带正电 53 3×10-C(2)01N(3)0.1 动，则小球的平均速度=生w=55m,自小球由B至C过程 解析：(1)小球受静电力向右，故带正电，受力分析如图所示： 传比 中做加速度减小的加速运动，位移大于匀加速过程的位移，故平均 速度大于55w,C项错误：D.根据动能定理有w=弓 2m=8m,gc=2m吃-2mi=165m,可得1Uw1小于 由平衡条件有Eg=mgtan60°， UI,D项正确.故选D. 得9 ×106C 8.B解析：A由于电场线由高电势点指向低电势点，根据图像可 知，两个点电荷之间的电场线由Q,指向Q:,根据电场线起源于正 (2)由平衡条件得F=g cos 60' 电荷，终止于负电荷，可知Q,带正电，Q2带负电，由于x和处的电 解得F=0.1N. 势为0.根据49-=0.曲于，-6<，可知《>0，A正 (3)剪新悬线后，小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运 x01-0 动，竖直方向做自由落体运动。 参考答案学霸23 在水平方向上有a名：宁三 1 联立以上两式解得=01 gh tan 12.(1)带负电5N(2)2m(3)=√2 当可隔0 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 向右，则小环带负电 放0"点正上方最大位移y=疗好-心 16md 小环匀速下滑合力为零，电场力 F=ngtan45°=5N. 14(2停6 2 (4)(1+5), (2)小环离并杆后做类平抛运动，由牛顿第二定律 方向水平向右 2mg=ma, 解析：(1)0-时间内根据动能定理可知合外力做的功为W一 平行于杆的方向做匀速直线运动.则有 =o=hsin 459 2: 垂直于杆的方向做匀加速直线运动，则有 (2)由图(b)可知1，时刻A的加速度为0，此时A所受合外力为 22m2=hc0s450,得=2m/ 0,设此时4与B之间的距离为。，根据平衡条件有号 (3)离杆后在垂直于杆的方向，由牛顿第二定律得g cos g=ma, 平行于杆的方向做匀速直线运动，则有him8=o, 其中=245，联立可得。√E: 垂直于杆的方向做匀加速直线运动，则有ha0= (3)在？时刻，A的速度达到最大，此时A所受合力为0，设此时A 和B的距离为，则有FE+6 解以上方程得=√2 行，且有P=5仁26.联 -tan 0. 13.(1)先向下匀加造运动再向下匀减迷运动(（2)0点上方 立解得产2√？山~时间内.匀强电场对A和B做的总功 16md 到0点下方%户 Wo=gE(ron )=E 2 16md (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 解析：(1)在=0时刻从0点进人的粒子，所受的电场力方向先 的初始长度为0A在S位置时，此时刻A,B的距离为o,A速度 向下后向上则粒子先向下匀加速运动，再向下匀减速运动. (2)粒子打在粑N上的范用，实际上就是粒子在竖直方向所能 最大时，A,B距离为1，细杆与B碰撞时，A,B距离为 到达的范围.当粒子在0、T,2TnT时刻进人电场中，粒子将打在 A以1过S时，到B与杆碰撞时，A增加的速度为1，则B同样增 加速度为，设B与杆相碰时，B向左运动x设B与弹簧相碰到 0点下方最远处，在前)T时间内，粒子在竖直方向上的位移 B与杆相碰时，B向左运动x.对A根据动能定理有9(P2 9w*(gE-24E)wn）-号4-)6--0=2 在后宁T时间内，粒子在竖直方向上的位移归即了之 (2,)2. 2m,3,对B有99aPw)+(gE-2gE)x- 2(6-2) qlo T 9to T 3qloT (2,户，当A以2，过s时，设B与杆预擅时4速度 《工）其中=a工×2，可得为6m7 2 为r,则B速度为('-2，)，设B与杆相碰时，B向左运动x1设B 5qloTe 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 故)点正下方最大位移y=+= 16md 当较子在宁T227时刻进人电场时.校子将打在0点 有g9a9o)+(B-25)(o-5-)-子-5(6-5 2 1)= 上方最远处，在前】T时间内，粒子在竖直方向上的位移=2 2m(2)户，对B有g(9a9o)+(g6-25)年 1 ,62x'=)m(-2》2,联立解得r'=(13)m,方向 16·在后，T时间内，粒子在竖直方向上的位 平向右 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流 缘均匀地分布着电荷量为Q的正电荷，圆盘从上向下看颗时针匀 速转动，期电流的方向为从上向下看顺时针方向，故A正确： 第1关（练速度） C,电流的大小为单位时间内通过导体某横截面的电量，所以绝 1.C2.A3.D 缘圆盘所带的电荷量减少为颜来的一半，则/减小为原来的一半： 4,A解析：在时问：内通过导体横截而的自由电荷总带电量Q为 角速度加倍，则/加倍，故BC错误：D.绝缘圆盘的半径加倍，但周 Q=陶，电流强度的定义1：号.解得一故法入 期不变，单位时间内通过导体某横藏面的电量不变，则电流大小不 5.A解析：A.规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，圆盘的外 变，故D错误故选A 必修第三册学蜀24