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

该高中物理单元复习课件系统梳理了静电场单元核心知识，涵盖物理学史、电场强度、库仑定律、电场叠加及带电体平衡等内容，通过选择、填空、计算等题型将概念辨析与实际应用串联，帮助学生构建完整的静电场知识体系。 其亮点在于注重科学思维与科学探究的培养，如通过“探究库仑力影响因素”实验题（科学探究）和对称法分析电场叠加（模型建构、科学推理），分层设计基础题与综合题，让不同水平学生均有收获，教师可借此精准复习，提升教学效率。

章末检测试卷(一) 1 一、单项选择题 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 13 14 15 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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， 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 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＝ ； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ √ 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； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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， 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， 所以，A、C正确，B、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 三、非选择题 11.(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 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (1)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 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (2)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_______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 移动小球A前，对小球B受力分析有 移动小球A后，对小球B受力分析有 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (3)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 C 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.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_______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 13.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)QA和QB的带电性质； 答案　负电　正电 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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)如果撤掉QA，C点电场强度的大小和方向。 答案　7.5 N/C　方向由B指向C 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 14.(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)前2秒内静电力做的功； 答案　6 J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 前2 s内物块所受静电力 F＝qE1＝1×10－4C×3×104 N/C＝3 N 则静电力做的功W＝Fx＝3 N×2 m＝6 J (2)物块的质量； 答案　1 kg (3)物块与水平面间的动摩擦因数。 答案　0.2 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15.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)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； 答案　均为10 m/s2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。 答案　0.6 s B刚要进入电场时的速度为 v＝a1t1＝5×0.4 m/s＝2 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 从B刚进入匀强电场到A刚要进入匀强电场过程中 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。 BENKEJIESHU 本课结束 A.x0 B.(2－1)x0 C.2x0 D.(2＋1)x0 根据电场强度叠加原理可得＝， 又Q2＝8Q1，解得L＝(2－1)x0，故选B。 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 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。  EA 故有k＝k，又r1<r2，所以Qa<Qc， 故有k＝k，所以Qb<Qa， A.0 B. C. D. 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＝＝ 则O处的电场强度E2＝2E＝； 则O处的电场强度E3＝×2E＝，  ∶1  F库1＝mgtan 30°＝k  F库2＝mgtan 60°＝k 联立解得r1∶r2＝∶1  mg 由库仑定律得F库＝k 联立可得B球的带电荷量qx＝ 而F库′＝F库＝k 解得F＝mg 由图可知tan θ＝＝，由电场强度的叠加原理tan θ＝， 物块发生的位移x＝t＝2 m   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 L＝vt2＋at22 $