第一章 静电场的描述 章末检测试卷(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（粤教版）

该高中物理静电场单元复习课件系统梳理了静电场的核心知识，涵盖元电荷、点电荷等基本概念，电场强度、电势差等规律公式，以及电场线、等势面的应用，通过典型例题和实验探究串联知识点，帮助学生构建完整的相互作用与能量观念网络。 其亮点在于注重科学思维与科学探究，如通过“静电章鱼”实验题培养模型建构能力，结合电场线轨迹分析题训练科学推理，实验题采用控制变量法渗透科学探究方法。分层设计的例题从概念辨析到综合计算，助力学生巩固知识，教师也能精准定位复习重点。

章末检测试卷(第一章) 1 一、单项选择题 1.(2024·深圳市高二期末)下列说法正确的是 A.元电荷是电荷量的基本单位，其大小为1 C B.点电荷是自然界中客观存在的最小带电体 C.物体起电的实质是电荷的转移 D.摩擦起电使原本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子 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 元电荷是最小的电荷量，其大小为1.6×10－19 C，A错误； 点电荷是理想模型，不是真实存在的，B错误； 物体起电的实质是电荷的转移，C正确； 摩擦起电是电荷发生了转移，不是使物体产生了电子和质子，D错误。 13 14 15 2.(2024·阳江市高二期中)下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ E＝ 为场强的定义式，电场中某点的电场强度由电场本身决定，跟试探电荷所带的电荷量无关，故A错误； 电势差由电场本身决定，跟检验电荷电量q及电场力做功无关，故B错误； 根据真空中点电荷的电场强度公式E＝ 可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量有关，这里的Q就是场源电荷所带的电荷量，故C错误； 根据电势差的定义式UAB＝ 可知，电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为－1 V，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3.(2024·梅州市高二月考)如图所示是物理实验——“静电章鱼”，把塑料膜一头打结，另一头剪成小条，双手带上绝缘手套。先用毛皮分别摩擦塑料条和塑料管使二者带电，然后将塑料条抛向空中，塑料条会张开，就像一只张牙舞爪的“章鱼”，再用带电的塑料管靠近“章鱼”，它就会在空中游来游去。关于“静电章鱼”以下说法正确的是 A.“章鱼”带正电，塑料管带负电 B.“章鱼”在空中张牙舞爪是因为同种电荷相互排斥 C.空气越潮湿，实验现象越明显 D.“章鱼”远离塑料管的过程中，二者组成的系统电势能增大 √ 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 经毛皮摩擦后，“章鱼”、塑料管均得到电子而带 负电，故A错误； “章鱼”在空中张牙舞爪是因为同种电荷相互排斥， 故B正确； 空气越潮湿，越不容易发生静电现象，实验现象越不明显，故C错误； “章鱼”远离塑料管的过程中，电场力做正功，二者组成的系统电势能减小，故D错误。 14 15 4.(2023·湖北卷)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是 A.若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B.若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM<φN D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM>EN 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 沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的近，故A错误； 电场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的远，故B错误； 若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则是逆着电场线运动，电势增加，故有φM<φN，故C正确； 若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则是逆着电场线运动；根据正点电荷产生的电场特点可知EM<EN，故D错误。 13 14 15 5.两个点电荷电场的部分电场线如图所示，一带电粒子仅在电场力的作用下由a点运动到c点的轨迹如图中虚线所示，则下列说法正确的是 A.粒子带负电 B.正电荷的电荷量小于负电荷的电荷量 C.粒子在b点的电势能大于在a点的电势能 D.粒子在a点的加速度大于在b点的加速度 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 带电粒子做曲线运动，受力方向指向轨迹凹侧， 则粒子在b点受到的电场力水平向右，受力方向 与电场线方向相同，粒子带正电，故A错误； 正电荷附近电场线比负电荷附近电场线密集，即 正电荷附近场强更大，正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量，故B错误； 粒子从a点到b点，电场力的方向与运动方向夹角为钝角，电场力做负功，电势能增加，即粒子在b点的电势能大于在a点的电势能，故C正确； b点电场线更密集，场强更大，粒子所受电场力更大，由牛顿第二定律可知加速度更大，故D错误。 14 15 6.(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 7.(2023·广州市高二期末)图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷在电场力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV时，它的动能应为 A.8 eV B.13 eV C.20 eV D.34 eV √ 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 由题意，点电荷经过a、b点时的动能分别为26 eV和 5 eV，动能减小21 eV，根据能量守恒定律，电势能 增加21 eV，而相邻的等势面之间的电势差相等，点 电荷在相邻等势面间运动时电场力做功相等，电势能 变化量相等，动能变化量也相等，则点电荷从等势面 3到等势面4时，动能减小7 eV，电势能增大，等势面3的电势为0，点电荷经过b时电势能为7 eV，又由题，点电荷经b点时的动能为5 eV，所以点电荷的总能量为E＝Ep＋Ek＝7 eV＋5 eV＝12 eV，其电势能变为－8 eV时，动能应为20 eV，故选C。 13 14 15 二、多项选择题 8.(2024·东莞市高二学业考试)如图所示，空间有一圆锥OBB′，点A、A′分别是两母线的中点。现在顶点O处固定一带正电的点电荷，下列说法中正确的是 A.A、A′两点的电场强度相同 B.将一带负电的试探电荷从B点沿底面直径移到B′点，其电 势能先减小后增大 C.平行于底面且圆心为O1的截面为等势面 D.若B′点的电势为φB′，A′点的电势为φA′，则BA连线中 点C处的电势φC小于 √ 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 根据点电荷电场的分布特点，可知A、A′两点的电 场强度大小相等，方向不同，A错误； 场源电荷为正点电荷，将一带负电的试探电荷从B点 沿底面直径移到B′点，试探电荷先靠近场源电荷， 后远离场源电荷，则电场力先做正功，后做负功，则电势能先减小后增大，B正确； 点电荷的等势面是以场源电荷为圆心的一系列同心球面，因此平行于底面且圆心为O1的截面不是等势面，C错误； 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 令B′A′连线中点为C′，根据点电荷电场线分布特征，可知B′C′间任一点的电场强度均比A′C′间任一点的电场强度小，根据U＝Ed，可知UA′C′>UC′B′ 13 14 15 9.(2023·广东省高二联考)空间存在某静电场，在x轴上各点的场强E与坐标x的分布规律如图所示，规定x轴的正方向为电场强度E的正方向。一个带电粒子在x轴上以坐标原点O点为对称中心做往复运动。已知粒子仅受电场力作用，运动中电势能和动能的总和为A，且坐标原点O处电势为零。则 A.该粒子带负电 B.该粒子在坐标原点O两侧分别做匀变速直线运动 √ √ 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 由题图可知在O点右侧的电场线水平向右，在 O点左侧的电场线水平向左，假设粒子带正电， 则粒子在O点右侧向右运动时一直做加速运动 因此不会做往复运动，因此粒子不可能带正电， 当粒子带负电时向右侧运动时做减速运动，减速到零反向加速过O点后继续减速运动，做的是往复运动，因此粒子带负电，故A正确； 由题图可知该电场不是匀强电场，粒子的受力会发生变化，因此不做匀变速直线运动，故B错误； 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 10.(2024·广州市高二期中)如图所示，在匀强电场中有边长为5 cm的等边三角形ABC，三角形所在平面与匀强电场的电场线平行。O点为该三角形的中心，D、E、F分别为AB、BC和AC边的中点。三角形各顶点的电势分别为φA＝2 V、φB＝4 V、φC＝6 V，下列说法正确的是 A.O点电势为4 V B.匀强电场的场强大小为80 V/m，方向由A指向C C.将电子由E点移到F点，电子的电势能增加了1 eV D.在三角形ABC内切圆的圆周上，D点电势最低 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 增加，则有将电子由E点移到F点，电子的电势能增加了1 eV，C正确； 由题意可知，过圆心O，作平行于AC的电场线，内切圆上相交的两点分别为电势最高点和最低点，最低点交点不是D点，因此在三角形ABC内切圆的圆周上，D点电势不是最低，D错误。 三、非选择题 11.(2023·肇庆市高二月考)某物理兴趣小组探究影响电荷间静电力的因素，实验装置如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (1)带正电的小球A固定不动，带正电的小球B通过绝缘丝线系在铁架台上，小球B会在静电力的作用下发生偏离。把系在丝线上的带电小球B先后挂在图中横杆上的P1、P2、P3等位置，实验时通过调节丝线长度，始终使A、B两球球心在同一水平线上，待小球B平衡后，测得丝线偏离竖直方向的角度为θ，A、B两球球心间的距离为r， 小球B的质量为m，当地重力加速度大小为g，则 A、B两球之间的静电力大小为________。(用题 中涉及的物理量符号表示) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 mgtan θ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 对小球B受力分析，小球B受力平衡，则有tan θ＝ ，即A、B两球之间的静电力大小 F＝mgtan θ 13 14 15 (2)通过分析A、B两球之间的静电力大小与A、B两球球心间的距离r的关系可知：两小球所带电荷量不变时，两小球间的静电力_______ _______________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 随A、 B两球球心间的距离的增大而减小 结合实验可知，两小球所带电荷量不变时，两小球间的静电力随A、B两球球心间的距离的增大而减小。 (3)以上实验采用的方法是_____。 A.微小量放大法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.理想实验法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 实验中应用的研究方法是控制变量法，故选B。 B (4)若实验中小球A、B的电荷量分别为q1和q2， 则静电力常量可表示为k＝________。(用题中涉及的物理量符号表示) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12.如图所示，在绝缘水平面上的O点固定一电量为＋Q的电荷，在O点正上方高为r0的A处由静止释放某带电量为＋q的小液珠，开始运动的瞬间小液珠的加速度大小恰好等于重力加速度g。已知静电力常量为k，两电荷均可看成点电荷，不计空气阻力。则： (1)小液珠开始运动瞬间所受库仑力的大小 F＝_______和方向_________； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 竖直向上 (2)运动过程中小液珠速度最大时其离O点的距离h＝______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 13.(2023·西南大学附中高二期中)如图所示，虚线为某电场的5个等势面，相邻等势面间电势差相等。一电子只在电场力作用下在电场中运动(轨迹未画出)，已知电子经过等势面1时动能为5 eV，经过等势面4时动能为20 eV，等势面2的电势为＋3 V，求： (1)电子从等势面1运动至等势面4过程电场力做的功； 答案　15 eV　 由动能定理得电子从等势面1运动至等势面4的过程电场力做的功为W14＝Ek4－Ek1＝20 eV－5 eV＝15 eV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (2)等势面1的电势； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　－2 V　 解得φ1＝－2 V (3)电子经过等势面5时具有的电势能。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　－18 eV 由题意U25＝φ2－φ5＝U14＝－15 V 解得φ5＝18 V 电子在等势面5具有的电势能为 Ep＝qφ5＝－18 eV。 14.如图所示，水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接，圆弧的半径R＝0.4 m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E＝1.0×104 N/C。现有质量m＝0.1 kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上A点处，A、B两点距离x＝1.0 m，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C端时，速度恰好为零，已知带电体所带电荷量q＝8.0×10－5 C，取g＝10 m/s2，求： (1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动 到B端时的速度的大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　8 m/s2　4 m/s　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a， 根据牛顿第二定律有qE＝ma 解得a＝8 m/s2 设带电体运动到B端的速度大小为vB，根据匀变速直线的规律有2ax＝vB2 解得vB＝4 m/s (2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　5 N　 解得FN＝5 N 再根据牛顿第三定律可知，带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小5 N。 (3)A、C两点之间的电势差和A到C过程中产生的热量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　1.4×104 V　0.72 J A、C两点的电势差UAC＝E(x＋R) 解得UAC＝1.4×104 V 带电体A到C过程，根据动能定理qE(x＋R)＋W摩－mgR＝0 解得W摩＝－0.72 J A到C过程中产生的热量Q＝0.72 J。 15.(2024·广州市高二期末)为研究一均匀带正电球体A周围静电场的性质，某同学在干燥的环境中先将球A放在一灵敏电子秤的绝缘托盘上，如图(a)所示，此时电子秤的示数为N1；再将另一小球B用绝缘细线悬挂在一绝缘支架上，使其位于球A的正上方点P，电子秤稳定时的示数减小为N2。缓慢拉动绝缘细线，使质量为m的小球B从点P沿竖直方向逐步上升到点Q，用刻度尺测出点P正上方不同 位置到点P的距离x，并采取上述 方法确定该位置对应的场强E， 然后作出E－x图像，如图(b)所示， x轴上每小格代表的距离均为x0， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 已知绝缘细线上点M和点Q到点P的距离分别为5x0和10x0，小球B所带电量为－q，且q远小于球A所带的电量，球A与球B之间的距离远大于两球的半径，忽略空气阻力的影响，已知重力加速度为g。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (1)求图(b)中E0的值及点M处由球A所激发的电场的场强大小。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 小球B位于P点时，所受电场力为FP＝N1－N2 (2)小球B位于点M时，电子秤的示数应为多大？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案　0.8N1＋0.2N2　 故此时电子秤的示数应为NM＝N1－FM＝0.8N1＋0.2N2 (3)实验过程中，当小球B位于点Q时，剪掉细线，小球B将由静止开始运动，估算小球B落回到点P时动能的大小。 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 由题图(b)可知，每一个小正方形的面积所代表的 电势差为U0＝E0x0，在0～10x0之间这一段E－x图 线与x轴所围成的面积等于P、Q两点的电势差， 上述图形中，小正方形数约29(28～30)个， 设小球运动到P点时的动能为Ek，对于小球B从Q点运动到P点的过程，根据动能定理有qUPQ＋mgh＝Ek BENKEJIESHU 本课结束 A.根据电场强度的定义式E＝可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷 量成反比 B.由UAB＝可知，电势差与检验电荷电量q成反比、与电场力做功成正比 C.根据真空中点电荷的电场强度公式E＝k可知，电场中某点的电场强度与场源电 荷所带的电荷量无关 D.根据电势差的定义式UAB＝可知，电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点 克服电场力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为－1 V k 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。 又由于UA′C′＝φA′－φC′，UC′B′＝φC′－φB′， 解得φC′< 根据点电荷电场线分布特征有φC′＝φC，则有φC<，D正确。 C.x＝x0处的电势为－E0x0 D.若该粒子带电荷量的绝对值为q，则粒子运动区间为(－，) E－x图像与x轴所围成的面积表示电势差，沿着 电场线方向电势降低，因此根据φ＝0－E0x0，得 x＝x0处电势为φ＝－E0x0，故C正确； 粒子的总能量为A，且O点的电势能为零，则O点的动能为A，粒子向x轴正向运动的最远距离时速度为零，能量转化为该点的电势能，由能量守恒可知A＝q·x·x，得x＝，故D错误。 三角形所在平面与匀强电场的电场线平行，F为AC边的中点，则有φF＝＝4 V，可知B、F两点的电势相等，则BF线为等势线，O点在BF线上，则O点电势为4 V，A正确； BF线为等势线，可知电场强度方向垂直于BF斜向上，由电场强度与电势差的关系公式，可得电场强度大小为E＝＝ V/m＝80 V/m，方向由C指向A，B错误； 因为φE＝＝ V＝5 V，因此将电子由E点移到F点，电场力做功为WEF＝qUEF＝q(φE－φF)＝－1 eV，由电场力做功与电势能的关系ΔEp＝－WEF，可得电场力做负功，电子的电势能 根据题意，结合库仑定律有＝mgtan θ，解得静电力常量k＝。 根据库仑定律有F库＝，方向竖直向上。若方向竖直向下，则开始运动瞬间的加速度大于g，与题意不符。 r0 开始运动瞬间根据牛顿第二定律有F库－mg＝mg，解得F库＝2mg；速度最大时，加速度为零，则有F库′＝mg，即F库′＝F库＝，解得h＝r0。 等势面1、4间的电势差为U14＝＝－15 V 由题意U12＝φ1－φ2＝U14 当带电体运动到圆轨道B端时，根据牛顿第二定律有FN－mg＝m 答案　　　 故小球A在P点激发的电场场强大小为10E0＝，则E0＝ 由题图(b)可知球A在M点所激发的电场的 场强大小约为2E0，故M点的场强大小为EM＝2E0＝ 小球B在M在所受电场力为FM＝qEM＝ 答案　x0＋10mgx0 解得Ek＝x0＋10mgx0。 故P、Q间电势差为UPQ＝29U0＝x0 $