第九章 静电场及其应用 章末检测试卷(一)(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（人教版）

该高中物理章末检测试卷通过整合物理学史、电场强度、库仑定律及叠加等核心内容构建静电场单元知识体系，以典型例题解析和对比分析呈现知识脉络，突出电场力与平衡、电场叠加等重难点的内在联系。 试卷亮点在于练习设计注重科学思维与科学探究素养培养，如第11题“探究两电荷间相互作用力”实验题，通过控制变量法分析距离对库仑力的影响，第7题电荷平衡问题训练科学推理能力。基础题夯实物理观念，综合题提升科学论证能力，助力教师实施分层教学，支持学生自主复习。

章末检测试卷(一) (满分：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．关于物理学史，下列说法错误的是(　　) A．正电荷和负电荷最早是由科学家爱迪生命名的 B．元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的 C．物理学家法拉第最早引入电场的概念，并提出用电场线表示电场 D．库仑利用扭秤装置得出了库仑定律 答案　A 2．(2024·宁夏石嘴山市第三中学高二月考)在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是(　　) A．甲图中与点电荷等距的a、b两点 B．乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C．丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D．丁图中非匀强电场中的a、b两点 答案　C 解析　题图甲中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相等，方向不相反，故A错误；题图乙中a、b两点的电场强度大小相等，方向分别沿a、b点切线向右，所以两点电场强度大小相等，方向相同，故B错误；题图丙中a、b两点的电场强度大小相等，a点电场强度方向向上，b点电场强度方向向下，故C正确；题图丁中a点的电场强度小于b点的电场强度，方向分别沿a、b点切线斜向右下方，故D错误。 3．(2023·重庆卷)真空中固定有两个点电荷，负电荷Q1位于坐标原点处，正电荷Q2位于x轴上，Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x＝x0处产生的合电场强度为0，则Q1、Q2相距(　　) A.x0 B．(2－1)x0 C．2x0 D．(2＋1)x0 答案　B 解析　依题意，两点电荷电性相反，且Q2的电荷量较大，所以Q2应位于x轴的负半轴，设两点电荷相距L，根据电场强度叠加原理可得＝，又Q2＝8Q1，解得L＝(2－1)x0，故选B。 4．(2023·广东省广州市第六中学高二期中)a、b两个带电小球的质量均为m，所带的电荷量分别为＋q和－q，两球间用一绝缘细线连接，用长度相同的另一绝缘细线将a悬挂在天花板上。在两球所在的空间有方向水平向左的匀强电场，电场强度大小为E，平衡时两细线都被拉紧，则平衡时两球的位置可能是图中的(　　) 答案　A 解析　a带正电，受到的静电力水平向左，b带负电，受到的静电力水平向右。以整体为研究对象，整体所受的静电力大小为0，则上面悬挂a的细线应竖直；以b球为研究对象，b带负电，受到的静电力水平向右，根据平衡条件，细线对b的拉力应有向左的分力，则b在a的右下方，故选A。 5. (2023·天津市崇化中学高二期中)如图所示，直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图所示。M、N两点各固定一等量负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，则H点处电场强度为(　　) A.，沿y轴正方向 B.，沿y轴负方向 C.，沿y轴正方向 D.，沿y轴负方向 答案　B 解析　正点电荷在O点时，G点电场强度为零，即两负点电荷在G点的合电场强度大小为E1＝，方向沿y轴正方向。由对称性知，两负点电荷在H点处的合电场强度大小为E2＝E1＝，方向沿y轴负方向。当把正点电荷放在G点时，正点电荷在H点处产生的电场强度大小为E3＝，方向沿y轴正方向。所以H点处电场强度的大小E＝E2－E3＝，方向沿y轴负方向，故选项B正确。 6．(2023·宁波市高一期末)以P点为圆心，半径为R的部分或整个圆周上有电荷分布。如图所示，甲图为电荷q均匀分布的四分之一的圆周；乙图为电荷2q均匀分布的半圆周；丙图为电荷3q均匀分布的四分之三的圆周；丁图为电荷4q均匀分布的整个圆周。四种情境中，电荷在P点产生的电场强度分别为EA、EB、EC和ED，关于电场强度大小排列正确的是(　　) A．EA＞EB＞EC＞ED B．ED＞EC＞EB＞EA C．EB＞EA＝EC＞ED D．ED＞EB＞EA＝EC 答案　C 解析　由题图甲可知，电荷q均匀分布在四分之一的圆周上，设在P点所产生的电场强度的大小为EA；同理，题图乙电荷2q均匀分布在半圆周上，根据电场强度的叠加知，在P点所产生的电场强度的大小为EB＝EA；题图丙电荷3q均匀分布在四分之三的圆周上，根据电场强度的叠加知，在P点所产生的电场强度的大小为EC＝EA；题图丁电荷4q均匀分布在整个圆周上，根据电场强度的叠加知，在P点所产生的电场强度的大小为ED＝0。综上所述，电场强度大小排列为EB＞EA＝EC＞ED，C正确。 7. 光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(均可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下保持静止状态。若a、b之间的距离小于b、c之间的距离，则下列说法正确的是(　　) A．a对c的静电力一定是引力 B．a对b的静电力可能是斥力 C．三个小球所带电荷量的大小关系是Qc>Qa>Qb D．当三个小球所带电荷量均变为原来的一半时，b球仍静止，a、c球将会运动 答案　C 解析　根据各球所受静电力的方向，可得出a、c为同种电荷，b与a、c为异种电荷，则a对c的静电力一定是斥力，a对b的静电力一定是引力，故A、B错误；设a、b、c三球的电荷量分别为Qa、Qb、Qc，a与b、b与c之间的间距分别为r1、r2，对b受力分析可知，a、c对b的静电力大小相等、方向相反，故有k＝k，又r1<r2，所以Qa<Qc，对c受力分析可知，a、b对c的静电力大小相等、方向相反，故有k＝k，所以Qb<Qa，故有Qb<Qa<Qc，由受力分析结论可知，当三个小球所带电荷量均变为原来的一半时，a、b、c球仍静止，故C正确，D错误。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。 8. (2023·九江市高一期末)如图所示，A、B两个点电荷固定在空间，实线为两点电荷电场中的部分电场线，弯曲虚线为一个带电粒子仅在静电力作用下运动的轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法正确的是(　　) A．A、B带同种电荷 B．A、B带电荷量的绝对值不相等 C．a点电场强度比b点电场强度大 D．带电粒子在a点加速度比在b点加速度小 答案　BD 解析　由电场线分布的特征可知A、B为异种电荷，且A带正电，B带负电，故A错误；根据题图可知，图中电场线分布不具有对称性，则两点电荷带电荷量的绝对值不相等，故B正确；由电场线的疏密表示电场强度的大小可知，b点电场强度比a点电场强度大，故C错误；根据qE＝ma可知粒子在a点加速度比在b点加速度小，故D正确。 9．如图所示的静电实验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是(　　) 答案　AC 解析　净电荷分布在导体的外表面，故A正确，B错误；选项C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，选项D中左边的验电器处于金属网中，由于静电屏蔽，金属箔不会张开，故C正确，D错误。 10．(2023·安徽省六安市毛坦厂中学高二月考)如图所示，正方形ABDC的边长为L，在它的四个顶点各放置一个电荷量均为Q、电性未知的点电荷，已知静电力常量为k，则正方形中心O点电场强度的大小可能是(　　) A．0 B. C. D. 答案　AC 解析　因为四个点电荷距O点的距离均相同，由几何关系可得r＝L 根据点电荷电场强度的表达式E＝ 可得四个点电荷在O点处产生的电场强度大小均为E＝＝ 根据点电荷电场强度的方向和电场强度的叠加可知，若A、D两处放置的电荷电性相同，B、C两处放置的电荷电性也相同，则O处的电场强度E1＝0； 若A、D两处放置的电荷电性相同，B、C两处放置的电荷电性相反，或者A、D两处放置的电荷电性相反，B、C两处放置的电荷电性相同，则O处的电场强度E2＝2E＝； 若A、D两处放置的电荷电性相反，B、C两处放置的电荷电性也相反，则O处的电场强度E3＝×2E＝，所以，A、C正确，B、D错误。 三、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．(6分)(2023·洛阳市高一月考)在“探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图所示的实验装置。将带正电的小球A置于可移动且可调整高度的绝缘底座上，带正电的小球B用绝缘丝线悬挂于玻璃棒的O点。实验过程中两带电小球在各自位置均可视作点电荷，重力加速度大小已知。 (1)(2分)实验过程中，小球A、B在同一水平线上，为测出小球B受到的库仑力大小，需要测量的一组物理量是________。 A．小球B的质量，小球B的悬线偏离竖直方向的夹角 B．小球B的质量，小球B的悬线长度 C．小球A、B的质量，小球A、B之间的距离 (2)(2分)某次实验时，使小球A、B在同一水平线上且测得小球B静止时悬线与竖直方向的夹角为30°。保持小球A、B的电荷量不变，移动小球A后，调整小球A的高度，确保两小球始终在同一水平线上，小球B静止时悬线与竖直方向的夹角为60°，则移动前后小球A、B之间的距离之比为________。 (3)(2分)本实验中应用到的科学探究方法是________。 A．理想实验法 B．微小量放大法 C．控制变量法 D．等效替代法 答案　(1)A　(2)∶1　(3)C 解析　(1)设小球B静止时悬线与竖直方向的夹角为α，对小球B受力分析，根据共点力平衡，有F库＝mgtan α 由此可知需要测量的物理量为小球B的质量、小球B的悬线偏离竖直方向的夹角，故选A。 (2)移动小球A前，对小球B受力分析有 F库1＝mgtan 30°＝k 移动小球A后，对小球B受力分析有 F库2＝mgtan 60°＝k 联立解得r1∶r2＝∶1 (3)实验中控制小球A、B的电荷量不变，改变小球A、B之间的距离，此方法采用了控制变量法，故C正确，A、B、D错误。 12．(6分)质量均为m的两个可视为质点的小球A、B，分别被长为L的绝缘细线悬挂在同一点O，给A、B分别带上一定量的正电荷，并用水平向右的外力作用在A球上，平衡以后，悬挂A球的细线竖直，悬挂B球的细线向右偏60°角，如图所示。若A球的带电荷量为q，重力加速度为g，静电力常量为k，则B球的带电荷量为________，水平外力F大小为____。 答案　　 mg 解析　当系统平衡以后，B球受到重力mg、细线的拉力F1、库仑斥力F库，如图所示 由平衡条件得 F库cos 30°－F1cos 30°＝0 F库sin 30°＋F1sin 30°－mg＝0 由库仑定律得F库＝k 联立可得B球的带电荷量qx＝ A球受到如图所示的四个力作用，合力为零，由平衡条件得F＝F库′cos 30° 而F库′＝F库＝k 解得F＝mg 13．(13分)空间中三点A、B和C是直角三角形的三个顶点，且AB＝4 cm，BC＝3 cm，现将点电荷QA和QB分别放在A、B两点，测得C点的电场强度大小为EC＝10 N/C，方向如图所示，求： (1)(6分)QA和QB的带电性质； (2)(7分)如果撤掉QA，C点电场强度的大小和方向。 答案　(1)负电　正电　(2)7.5 N/C　方向由B指向C 解析　(1)由于QA、QB为点电荷，故QB在C点产生的电场强度沿直线BC，方向可能指向B或C，同理，QA在C点产生的电场强度沿直线AC，方向可能指向A或C，由于合电场强度平行于直线BA，故QB在C点产生的电场强度沿直线BC指向C，QA在C点产生的电场强度沿直线AC指向A，如图所示，则QB为正电荷，QA为负电荷。 (2)由图可知tan θ＝＝，由电场强度的叠加原理tan θ＝， 解得EB＝7.5 N/C 所以撤去QA，C点的电场强度大小EC′＝EB＝7.5 N/C，方向由B指向C。 14．(14分)(2023·上海市松江二中高二期末)如图甲所示，电荷量为q＝1×10－4C的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间的关系如图乙所示，物块运动速度与时间t的关系如图丙所示，取重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)(6分)前2秒内静电力做的功； (2)(4分)物块的质量； (3)(4分)物块与水平面间的动摩擦因数。 答案　(1)6 J　(2)1 kg　(3)0.2 解析　(1)前2 s内物块所受静电力 F＝qE1＝1×10－4C×3×104 N/C＝3 N 物块发生的位移x＝t＝2 m 则静电力做的功W＝Fx＝3 N×2 m＝6 J (2)(3)在0～2 s内，由牛顿第二定律得qE1－μmg＝ma，由运动学公式得a＝＝1 m/s2 在2～4 s内，由牛顿第二定律得qE2＝μmg 联立解得m＝1 kg，μ＝0.2。 15．(15分)如图所示，在一倾角为30°的光滑固定绝缘斜面上方，有平行于斜面向上的匀强电场，虚线MN为电场的上边界，电场强度大小E＝2×103 N/C，MN上方有一长为L＝0.6 m的轻质绝缘杆，杆的上、下两端分别固定小球A、B(可看成质点)，质量均为m＝0.01 kg，A不带电，B所带电荷量q2＝－5×10－5 C，B到MN的距离d＝0.4 m。现将A、B两小球由静止释放(g取10 m/s2)，求： (1)(5分)小球B在匀强电场中而A还未进入电场时，两小球的加速度大小； (2)(10分)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。 答案　(1)均为10 m/s2　(2)0.6 s 解析　(1)以两小球及杆组成的系统为研究对象，沿斜面方向根据牛顿第二定律有2mgsin 30°＋|q2|E＝2ma 解得a＝10 m/s2 两小球加速度大小相同，均为10 m/s2 (2)从静止释放到B球刚要进入电场，系统加速度大小为a1＝＝5 m/s2 由d＝a1t12 解得t1＝＝ s＝0.4 s B刚要进入电场时的速度为 v＝a1t1＝5×0.4 m/s＝2 m/s 从B刚进入匀强电场到A刚要进入匀强电场过程中 L＝vt2＋at22 解得t2＝0.2 s(另一解－0.6 s舍去) 则总时间为t＝t1＋t2＝0.6 s。 学科网（北京）股份有限公司 $