(9)静电场-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习单元检测卷（N）

高三一轮复习单元检测卷/物理 (九)静电场 (考试时间75分钟，满分100分) 一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24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.关于下列四幅图的说法正确的是 777777777777777 甲 乙 丁 A.甲图中，将带正电的小球C靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成A、B 两部分后，A所带的电荷量小于B所带的电荷量 B.乙图中，用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片会张开 C.丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的内、外表面感应出等量异种电荷，导体壳内 空腔C电场强度为零 D.丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷 针，利用的是尖端放电原理 2.如图所示，用两根等长的轻绳悬挂半径均为r、质量均为的两相同金属小球于点 O,两小球带电量相同，因互斥分开，达到平衡后，球心相距为2D(r《D)。若固定点 O到球心连线的垂直距离为L,静电力常量为k,重力加速度为g,则每个球上的带电 量约为 0-2D ImgDs A. B.是L 1 mgD3 D.2 kL 2Nmg D3 C.L Nmg D3 3.光滑的平面上固定两个不等量的点电荷十Q、一q,一个带负电荷的小球（可看作点电 荷)放在这个平面上，在静电力的作用下做直线运动，其运动的v-t图像如图乙所 示。下列说法正确的是 物理第1页（共8页） 衡水金卷·先享题·高 A.负点电荷带的电荷量比正点电荷带的电荷量大 B.小球在两个点电荷之间运动 C.小球在正点电荷的左侧向右运动 D.小球在负点电荷的右侧向右运动 4.某科学博物馆有一个令人印象深刻的实验演示：将人安置在一个巨大的金属笼内，即 使外加于金属笼的高电压产生巨大火花，金属笼内的人依然毫发无伤。依据前述实 验结果，若将一导体球壳置于电场中，则下列电场线分布示意图正确的是（各选项中 实线代表不偏折的电场线，虚线代表垂直射入或穿出导体球壳表面的电场线) 三 A B D 5.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图甲是t=1s时刻该波的波形图，图乙是x =0处质点的振动图像，则t=11s时刻该波的波形图为 x/m 5 6.如图所示，在“研究电容器两极板的间距对电容的影响”实验中，保持电荷量不变，当 极板的间距增大时，静电计指针张角增大，下列说法正确的是 A.极板间的电势差减小 B.电容器的电容增大 C.极板间的电场强度增大 D.电容器储存的能量增大 一轮复习单元检测卷九 物理第2页（共8页） 回 二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 7.如图所示，A是静止在地球赤道上的物体，B、C、D是与A在同一平面内的三颗人造 卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C、D是位于同一轨道的两颗地 球同步卫星，下列说法正确的是 A.C只需加速就可以追上和它在同一轨道上的D B.A、B、C的线速度大小关系为vA>vB>vG C.A、B、C的向心加速度大小关系为aA<ac<aB D.A、B、C的周期关系为TA=Tc>TB 8.在巴黎奥运会女子自由体操决赛中，我国广东选手欧钰珊以精彩的表现吸引了全球 的目光。某自由体操运动员以大小=4/s的初速度竖直向上跳起，已知空气阻 力不计，重力加速度g=10/s2,运动员可视为质点，则该运动员起跳后 A.第一个0.1s内、第二个0.1s内、第三个0.1s内、第四个0.1s内的位移大小之 比为7：5：3：1 B.速度大小为初速度的一半时经历的时间可能为0.6s C.上升到最大高度一半时的速度大小为2√2m/s D.上升的最大高度为1m 9.如图所示，竖直放置的立方体AA'B'B一DDCC中心有一粒子源，粒子源可以水平 向各个方向发射不同速度、带正电的粒子，粒子比荷均为，号=1X10Ckg。立方体 处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E=1×103N/C,立方体的边长L=0.1m,除 上、下底面外，其余四个侧面均为荧光屏（包括边缘）。不考虑粒子源的尺寸大小、粒 子重力以及粒子间的相互作用力，粒子打到荧光屏上后被荧光屏吸收，不考虑荧光屏 吸收粒子后的电势变化，则下列说法正确的是 物理第3页（共8页）】 衡水金卷·先享题·高三 D------ D A.粒子射出后，在电场中运动的加速度大小为1×101m/s2 B.粒子射出后，在电场中向上偏转做类平抛运动 C.粒子从射出至打到荧光屏上运动的最长时间为2×106s D.不能打到荧光屏上的粒子发射时的速度范围为<5×104m/s 10.如图所示，水平地面上固定一个倾角为30°的光滑绝缘斜面，斜面长度为21，D点为 斜面的中点。斜面上方的O点处固定着一个电荷量为十Q的点电荷，点电荷到中点 D和底端B点的距离相等。将质量为m、带电荷量为一q的小球（可视为质点）从斜 面顶端A点由静止释放，小球运动到D点时的速度大小为√5g。已知重力加速度 为g,B点为零电势点，下列说法正确的是 130 A.A点的电势为-2mg B.D点的电势为+2ng型 q C.小球运动到B点时的速度大小为√6gl D.小球从D点运动到B点的过程中，电势能先增大后减小 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 轮复习单元检测卷九 物理第4页（共8页) ㄖ 三、非选择题（本题共5小题，共56分。请按要求完成下列各题》 11.(7分)某学校兴趣小组准备利用如图甲所示的装置测量当地重力加速度，实验提供 的器材：铁架台（带铁夹）、摆球、力传感器、光电门、数据采集器、秒表等。实验步骤 如下： ①先用游标卡尺测量小球的直径d; ②将力传感器固定于铁架台上； ③用细线连接质量为的小球，细线的另一端连接力传感器于O点（图中未标出）； ④光电门固定于O点正下方的水平平台上，且与摆球球心在同一直线上； ⑤使细线伸直并偏离竖直方向一定角度，由静止释放小球，力传感器测得小球在最 低点时绳上的拉力为F,速度传感器测得小球通过光电门的时间为t; ⑥当小球第一次经过最低点时开始记时，并记下第1次，当第n次经过最低点时计 时结束，所用的时间为T。; ⑦改变细线与竖直方向的角度，多次重复上述步骤，采集实验数据。 下力传感器 个F F 数据 光电门 2 (cm) 接收 510 甲 丙 (1)测得摆球直径的读数如图乙所示，则摆球的直径d cm。 (2)由实验数据作出的F-关系图像如图丙所示，由图丙的数据得出单摆的摆长1 = (用题图中所给字母表示)。 (3)本实验测得当地的加速度g= (用题图中所给字母表示)。 12.(9分)探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E,定值电阻R,,电容 器C,单刀双掷开关S。 U八V U/V 20 40 60 I/mA 物理第5页（共8页) 衡水金卷·先享题·高三 (1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I的变化，需在位置①处接入 (填“电流”或“电压”)表，位置②应该接入 (填“电流”或“电压”)表。 (2)将开关S接1，当电压表的示数最大时，电流表的示数为 (3)根据测得的数据，某过程中电容器两端的电压U与电流I的关系图如图乙所示， 该过程为 (填“充电”或“放电”)，放电过程中电容器两端的电压U随时间 变化的图像如图丙所示，=0.2s时刻定值电阻R。消耗的功率为 W。 13.(9分)如图所示，一名滑雪者在倾角为30°的倾斜雪道上由静止开始匀加速下滑，经 t=5s的时间下滑了x=25m,随即进入与倾斜雪道平滑连接的水平雪地做匀减速 直线运动。已知运动员与其携带全部装备的总质量m=80kg,重力加速度g =10m/s2。 (1)求运动员在倾斜雪道下滑过程的加速度大小； (2)求运动员从倾斜雪道开始下滑至滑到底端的过程中克服阻力做的功； (3)若滑雪者在水平雪地上滑行的最大距离l=100,求滑雪者在水平雪地上受到 的阻力大小。 一轮复习单元检测卷九 物理第6页（共8页） 回 14.(14分)如图所示，由两个内壁光滑的圆细管组成的轨道BCD固定在竖直面内， 轨道的半径R=0.25,其内径略大于小球的直径。组合轨道左侧B端与水平地面 平滑连接，左侧水平地面上方存在电场强度大小E=4×104N/C、方向水平向右的 有界匀强电场，放在水平地面上的轻质弹簧其左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于原 长时右端位于A点，在A点自由放置一个带电荷量q=十4×106C、质量m=4× 10一kg的绝缘小球（可视为质点）。若用力水平向左推小球使弹簧压缩，当弹簧的 形变量x1=0.2m时，将小球由静止释放，小球刚好能运动到C处；若用力水平向左 推小球使弹簧压缩，当弹簧的形变量x2=0.4时，将小球由静止释放，小球运动到 D处时，受到轨道对它的作用力为3g。已知水平轨道左侧AB段的长度l= 0.6m,重力加速度g=10m/s2,弹簧的弹性势能E,=2kx2(其中k为弹性系数，x 为形变量)，弹簧始终在弹性限度内，小球运动的全过程所带电荷量不变，空气阻力 不计。 (1)求水平轨道的动摩擦因数； (2)求弹簧形变量x2=0.4m时，弹簧的弹性势能； (3)若在第二种情况下，在轨道BCD右侧加一个竖直方向的匀强电场（题中未画出） 后，使小球通过D点后飞行到地面时水平位移大小等于竖直位移大小，求所加电场 强度及小球落地时的动能。 -0 399%04ww77 777777777777777777777177 物理第7页（共8页） 衡水金卷·先享题·高三 15.(17分)在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来改变或控制带电粒子的运 动。某加速装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线 上，序号为奇数的圆简和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆简和电源的另一 个极相连。交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在t=0时刻，奇数圆 筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0） 中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场作用下由静止开始加速，沿中心轴线 冲进圆筒1。为使尽可能地保证电子运动到圆筒间隙中都能加速，电子在每个圆筒 内的运动时间均为？，因此圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。已知电子的质量 为m、电荷量为一e,电压的绝对值为U、周期为T。 (1)若忽略电子通过每个圆筒间隙的加速时间。 (ⅰ)求电子在圆筒1中运动的速率和圆筒3的长度l; (ⅱ)请在如图丙中定性画出0一2.5T时间内电子运动的v-t图像并标明纵坐标数 值。（其中表示电子在筒1中运动的速率) (2)若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，且相邻圆筒的间距为d,不考虑相对论效 应，则在保持圆简长度、交变电压的变化规律和(1)完全相同的情况下，经过多少个 圆筒可以让电子达到最大速度？ T2T 3T t 丙 一轮复习单元检测卷九 物理第8页（共8页） 回高三一轮复习N ·物理· 高三一轮复习单元检测卷/物理（九） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力Ⅱ.推理能力 Ⅲ，分析综合能力Ⅳ，应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ⅢV ① ② ③④ 档次 系数 1 选择题 4 静电现象 易 0.85 2 选择题 4 库仑定律的应用 易 0.80 3 选择题 4 不等量点电荷间的电场 中 0.75 4 选择题 4 静电平衡、等势体 中 0.75 5 选择题 4 波形图和振动图像的结合问题 中 0.65 6 选择题 4 电容器的动态分析 中 0.68 7 选择题 5 万有引力与卫星的运行关系 中 0.75 8 选择题 5 竖直上抛的运动定律 中 0.70 9 选择题 5 带电粒子在匀强电场中的运动 中 0.65 10 选择题 5 等势面、电势能 难 0.50 11 非选择题 单摆测当地重力加速度 易 0.85 12 非选择题 9 电容器的充放电规律 中 0.75 13 非选择题 9 直线运动、功能关系 中 0.75 带电小球在组合面内的运动综 14 非选择题 14 中 0.60 合应用 带电粒子在周期性变化的电场 15 非选择题 17 0.55 中的运动 考答案及解析 一、选择题 来，由于金属网罩的静电屏蔽，带电金属球靠近验电 1.D【解析】甲图中，将带正电的小球C靠近不带电的 器时，箔片不会张开，B项错误：丙图中，处于静电平 导体，再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后，根 衡状态的导体腔的外表面感应出等量异种电荷，内表 据电荷守恒定律可知，A所带的电荷量等于B所带 面没有电荷，导体壳内空腔C的电场强度为零，C项 的电荷量，A项错误；乙图中，用金属网把验电器罩起 错误；丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端 ·37· ·物理· 参考答案及解析 并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放 二、选择题 电原理，D项正确。 7.CD【解析】C、D在同一轨道上运行，速度相等，若C 2.A【解析】设轻绳与竖直方向的夹角为日，小球带电 加速，它会到更高的轨道上以更小的速度运行，不可 荷量为Q,对左边小球受力分析，如图所示： 能追上D,A项错误；对绕地球做匀速圆周运动的卫 星，根据万有引力提供向心力有G=m=m心 2 10 =m琴，解得a=G. 4π /4π2r3 ”,v=A,1=AVGM’由 此可得aB>ac,g>,TB<Tc,C、D均为地球同步 2D 卫星，A静止在赤道上随地球自转一起运动，所以w mg =c,Ta=Tc,根据v=wr,a=w2r,可知n<化，aA 根据平衡条件有F=ngtan日，根据库仑定律有F= <ac,B项错误，C、D项正确。 (2,根据儿何关系有an9=2,联立解得Q kQ 8.ABC【解析】根据速度公式0=o一gt,运动员上升 mgD 到最大高度所用的时间t==0.4s,将跳起过程的 2V,A项正确。 g 逆过程视为初速度为零的匀加速运动，该运动员做自 3.D【解析】根据v-t图像可知，小球的加速度先减 由落体运动的第一个0.1s内、第二个0.1s内、第三 小到零，再反向先增大，然后减小，最后为零：小球的 个0.1s内、第四个0.1s内的位移大小之比为1：3： 速度先增大再减小最后匀速，由此可知，电场强度方 5:7,所以起跳后的第一个0.1s内、第二个0.1s内、 向先与小球运动方向相反，后相同：电场强度先减小 第三个0.1s内、第四个0.1s内的位移大小之比为 到零，后反向增大再减小到零，所以满足这些运动信 7:5:3:1,A项正确；速度大小减为初速度的一半所用 息的条件是正点电荷的电荷量大，带负电的小球在负 1 点电荷的右侧向右运动，A、B、C项错误，D项正确。 -=0.2s,也可能为t2= 4.C【解析】导体球壳达到静电平衡后，整个球壳是个 的时间可能为4=之一 g 等势体，球壳表面是等势面，球壳内部没有电场，不能 2 画电场线，球壳外的电场线与球壳表面要垂直，C项 =0.6s,B项正确：设上升到最大高度一 g 正确。 半时的速度为，则根据匀变速直线运动速度与位移 5.C【解析】由图甲可知，该波的波长入=4m,由图乙 的关系式有-6=-2g合，0一=-2g合，联立 可知，当t=11s时刻，即再经过△t=(11一1)s=10s =2T,原点处的质点振动到波谷位置，波形图应 解得。-号=32ms,C项正确：根据速度与位移 为C项所示的波形图，C项正确。 的关系，可知0-G=一2gh,解得上升的最大高度h 6.D【解析】根据电容器电容的决定式C=品可知。 =0,8m,D项错误。 9.AD【解析】根据牛顿第二定律有qE=ma,解得a= 当极板间距增大时，电容器的电容减小，电容器的电 1×10m/s2,A项正确；粒子带正电，电场力方向与 荷量Q不变，根据Q=CU可知，极板间的电势差增 电场强度方向相同，均为竖直向下，与初速度方向垂 大，A、B项错误；匀强电场场强与电势差的关系E= 直，故粒子射出后，在电场中向下偏转做类平抛运动， U ,电容的定义式C=号，电容器电容的决定式C Q B项错误；粒子从射出至打到荧光屏上运动的时间最 品联立解得E=。因此极板间的场强与极板 长时，粒子恰好打在荧光屏下边缘，满足之=， &S 解得t=1×10s,C项错误；当粒子恰好打在荧光屏 的间距无关，C项错误：移动极板的过程中，极板要克 服电场力做功，电容器储存的能量增大，D项正确。 上时，由儿何关系可知，水平方向满足工=之=， 解得能打在荧光屏上粒子的最小速度=5× ·38· 高三一轮复习N ·物理· 10m/s,不能打到荧光屏上的粒子发射时的速度范 电路中只有定值电阻R。消耗电功率，所以定值电阻 围为<5X10m/s,D项正确。 R,消耗的功率P=U1=8×40×10-3W=0.32W。 10.AC【解析】因为O点到B、D两点距离相等，所以 13.(1)2m/s2(2)6000J(3)40N pD==0,B项错误；小球从A点运动到D点过程 【解析】(1)由运动学公式有 中，由动能定理有mg·lsin30°-9Uo=之m% 1 1 -2al (1分) 0,又n=√5g,联立解得Uo=-2坠，又由m 解得a=2m/s2 (1分) q (2)由运动学公式有 =0,U加=A一P0,解得A=-20,A项正确：小 v=at (1分) 球从D点运动到B点，静电力做的功为零，根据动 解得v=10m/s (1分) 由动能定理有 能定理有mgisin30=方m晴一合m6,解得% mgxsin9-W1=立m 1 (1分) √6g(,C项正确：小球从D点到B点的过程中，静 解得W=6000J (1分) 电力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增加， (3)由动能定理有 D项错误。 三、非选择题 -fn=0-子m (2分) 11.(1)0.87(2分) 解得∫=40N (1分) md2 (2),R方2分) 14.(1)0.4(2)0.4J(3)3×10N/C,方向竖直向下 1J (31)m3分) T(F,-F 【解析】(1)设弹簧的形变量为x时弹簧的弹性势 【解析】(1)根据游标卡尺的读数，小球的直径d=(8 能为E,则小球向左挤压弹簧的形变量为x2时的 +7×0.1)mm=0.87cm。 弹性势能为4E。,由动能定理有 (2)小球到达最低点时，根据牛顿第二定律有F Ep十gE(x1+)-ung(x1十l)-mgR=0 (1分) g=n·:解得F=m.1 ·京十mg,结合图 4E,十gE(.x+D-mg(十)-2mgR=号 i 丙分析有m号-F卫，解得1= md2 (1分) 1 (F2-F1)8 设小球到达D点时的速度为)，在D点时，由牛顿第 t 二定律有 (3)小球摆动周期T=2江，由单摆周期公式T 2 n-1 3mg十mg=m尺 (1分) ，解得g==C 2元g 4π2L_元2(n-1)2md 解得u=0.4,u=√10m/s (2分) (2)根据(1)可知，E。=0.1J 12.(1)电流(1分)电压(2分) 所以当弹簧形变量x2=0.4m时，弹簧的弹性势能 (2)0(2分) E,'=4E。=0.4J (2分) (3)放电(2分)0.32(2分) (3)设小球在空中飞行的时间为t,在竖直方向的加 【解析】(1)①处串联接入电路，应该是电流表，②处 速度为a 与电容器并联连接，应该是电压表。 在水平方向上有 (2)接通电路并接通开关，给电容器充电，充电完成 2R=vt 时电压表的示数最大，此时电流表的示数为0。 (3)电容器充电时，电容器两端电压增大，电流减小， 解得t=0 20s (1分) 放电时电流随电压的降低而减小，所以图乙对应放 在竖直方向上有 电过程，根据图丙可知，t=0,2s时刻，对应的电压 为8V,结合图乙可知，此时的放电电流为40mA, (1分) ·39· ·物理· 参考答案及解析 ng十qE=ma (1分) 解得k=TV6eUm (2分) v,=at (1分) 21m 联立解得E=3×10N/C,u,=2√/10m/s (ⅱ)综上所述，电子在第n个圆筒中运动的速度大 故所加电场的电场强度大小为3×105N/C,方向竖 小是第1个圆筒中运动的速度大小的√m倍，则0~ 直向下 (1分) 2.5T时间内电子运动的x-t图像如图所示 小球落地时的动能丘= m(+)=1J(2分) 15.(1)(1)Wm /2eU T√6eUm 21m (ⅱ)如图所示 2 27 3T (3分) v (2)由于保持圆筒长度、交变电压的变化规律和(1) 中相同，考虑电子在间隙中的加速时间，粒子进入每 个圆筒的时间都要比(1)中对应的时间延后一些，如 果延后累计时间（即在电场中加速的总时间）等于 (2)7 8md2 ,则电子再次进入电场时将开始减速，此时的速 【解析】(1)(1)电子在进入圆筒1之前做加速运 度就是装置能够加速的最大速度。由于圆筒间隙的 动，根据动能定理有 电场为匀强电场，间距均为d,电子在电场中后一个 ei=m (1分) 加速过程可以看成前一加速过程的延续部分，即可 以将所有的加速过程连接起来看作一个连续的匀加 解得电子在圆筒1中运动的速率= 2eU (2分) 速过程，设经过N次加速，即经过V个圆筒达到最 电子在进入圆筒3之前，根据动能定理有 大速度vn,有 3rU=号m (1分) Nd=1y T 2m·2 (1分) 根据动能定理有 解得电子在圆筒3中运动的速率= /6eU (2分) 17 电子在圆筒3中做匀速直线运动，有 NeU=m话-0 (2分) (1分) 解得N=eUT 8md (2分) ·40·