(3)电容器的电容、带电粒子在电场中的运动-【衡水金卷·先享题】2025-2026学年高一物理必修第三册同步周测卷（J）

高中同步周测卷/物理必修第三册 (三)电容器的电容、带电粒子在电场中的运动 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共8小题，每题8分，共64分。每题只有一个选项最符合题意） 1.有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为3V,所带电荷量为3×102C,将电容 器电压降为1V,此时电容器的电容为 A.4×10-2F B.3×10-2F C.2×10-2F D.1×10-2F 2.如图所示，平行板电容器两极板与电源两极相连，G为灵敏电流表。闭合开关并达到 稳定后，若要电流表中产生从α流向b的电流，可将电容器 A.两极板的距离增大一些 电介质 B.两极板的距离减小一些 C.两极板间的电介质抽出 D.两极板的正对面积减小 3.示波器在物理研究中有着重要的作用，其中重要器件示波管中，电子在电场的作用下 发生偏转，最终打在荧光屏上，使荧光物质发光形成图像。如图甲所示为示波管的原 理图，两个偏转电极不加电压时，右侧荧光屏的中心处产生一个亮斑。某次实验中， 在两个偏转电极上应该加上下列选项中的何种电压与时间的关系(U-t图像)可得 到一条如图乙所示的函数图像 亮斑 电子枪 6 偏转电极 甲 物理·J必修第三册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 4.A、B两导体板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放（电子的重力忽略 不计)。分别在A、B两板间加四种电压，它们的UABt图线如下列四图所示。其中 可能使电子到不了B板的是 AUAB UAB AUAB 0 37 -U -Uo A B 0 5.如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L、不可 伸长的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m、电荷量为一q(q>0)的 小球（可视为点电荷），小球静止时位于OA下方且与OA的夹角为E 45°，现从此位置开始给小球一沿切线方向的初速度，使小球刚好能 ← 绕O点在竖直平面内做完整的圆周运动。已知重力加速度为g,A、 0 B为水平方向的直径，则圆周运动中，细线的最大拉力为 m A.4√2mg B.5√2mg C.6√2mg D.7√2mg 6.如图所示，真空中存在水平向右的匀强电场，一带正电的小球以大小为v的速度竖直 向上射入匀强电场，经过一段时间，小球速度大小为2、方向恰好沿水平方向，已知 小球的质量为，所带的电荷量为q,重力加速度为g,则在该过程中 A.小球克服重力做功为mw B.小球的电势能增加了w C.小球的机械能增加了mv D.匀强电场的电场强度大小E=2ms 9 7.如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带正电小球，置于 场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。已知绳长为L,小球的质量为、所带 的电荷量为q,现把小球从A点由静止释放，刚好能到达水平最高点B处，重力加速 度为g,下列说法正确的是 A.小球所受的电场力大小为2mg B.从A点到B点的过程中，小球的机械能增加了mgL C.从A点到B点的过程中，小球的动能最大为2（√2一1）gL D.从A点到B点的过程中，绳子的最大拉力为2（√2一1）mg ·高中同步周测卷三 物理·J必修第三册第2页（共4页） 8.如图所示，两块较大的平行金属板A、B水平放置并与一电源相连，开关S闭合后，两 金属板间有一质量为、电荷量为q的油滴恰好在P点处于静止状态。下列说法正 确的是 A.在开关S仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段位移，则 G 油滴向上加速运动，灵敏电流计G中有方向为b→α的电流 B.在开关S仍闭合的情沉下，若将A板向右平移一小段位移，则 油滴向上加速运动，灵敏电流计G中有方向为α→b的电流 C.若将开关S断开，再将B板向下平移一小段位移，P点的电势不变 D.若将开关S断开，再将A板向左平移一小段位移，P点的电势降低 班级 姓名 分数 题号 2 3 6 7 答案 二、非选择题（本题共3小题，共36分。请按要求完成下列各题） 9.(8分)把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成如图甲所 示的电路进行实验，观察电容器的充、放电过程。 ↑I/mA 0.6日 0.4 0.2 10 15 20 s 甲 (1)先将开关S接1，观察到 (填正确答案标号)。 A.电流表示数与电压表示数都不断减小 B.电流表示数与电压表示数都不断增大 C.电流表示数不断增大，电压表示数不断减小 D.电流表示数不断减小，电压表示数不断增大 (2)待电压表示数稳定后，将开关S接2，测得电流随时间变化的图像如图乙所示。 已知电阻R=30002,则电容器刚放电时，电容器两端的电压约为 V(结果 保留两位有效数字)，该实验测得电容器的电容约为 F(结果保留两位有效 数字)。该实验测得的电容器电容 （填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 物理·J必修第三册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题· 10.(12分)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具 有较高的能量，然后轰击肿瘤并杀死靶细胞。“质子疗法”可简化为如图所示的模 型，真空中的平行金属板A、B间的电压为U1,平行金属板C、D之间的距离为d、金 属板长也为d。质子源发射质量为、电荷量为g的质子，质子从A板上的小孔进 入（不计初速度）平行金属板A、B间，经加速后，从B板上的小孔穿出，匀速运动一 段距离后以平行于金属板C、D方向的初速度o(大小未知)进入平行金属板C、D 间，质子射出平行金属板C、D时的末速度方向与初速度方向形成=37°的夹角，之 后质子恰好击中靶细胞。已知平行金属板A、B之间，平行金属板C、D之间均可视 为匀强电场，质子的重力和质子之间的相互作用力均可忽略，1am37°-是，求： (1)质子从B板上的小孔穿出时的速度大小； (2)质子射出平行金属板C、D间时沿垂直于板面方向偏移的距离y; (3)平行金属板C、D间的电压大小U2。 Co 质子源0 Do 11.(16分)如图所示，AB段为半径R=1m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四 分之一圆弧区域内存在着大小E=1×10V/m、方向竖直向上的匀强电场，有一质 量m=1kg、电荷量q=+1.4×105C的物体（可视为质点），从A点的正上方距离 A点H=0.85处由静止开始自由下落，不计空气阻力，经圆弧轨道AB和水平直 线轨道BC从C点抛出。已知BC段为长度L=2m的粗糙绝缘水平面，物体与BC 段间的动摩擦因数u=0.2,CD段为倾角0=53°且高h=0.8m的斜面，重力加速度 g=10m/s2,sin53°=0.8，cos53°=0.6. (1)求A、B两点的电势差UAB; (2)求物体从C点抛出后，C点至落点的水平位移；（不考虑物体反弹以后的情况） (3)若H可调，求H至少需要多大才能使物体沿圆弧从A点运动到B点。 H hi D 高中同步周测卷三 物理·J必修第三册第4页（共4页）高中周测卷 ·物理·J必修第三册· 高中同步周测卷/物理必修第三册（三） 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 ④科学态度与责任 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 分 值 (主题内容) I V ①②③ ④ 档次 系数 电容器的电容与电压、电荷量间 1 单项选择题 8 的关系 易 0.85 单项选择题 8 电容的定义式与决定式 中 0.75 单项选择题 6 示波器及图像问题 中 0.75 4 单项选择题 8 平行板电容器的U-t图像 中 0.75 5 单项选择题 匀强电场中的等效重力问题 中 0.70 匀强电场中的重力做功与电场 6 单项选择题 8 力做功 L L 中 0.65 单项选择题 8 电场力做功与机械能 中 0.65 8 单项选择题 P 电容器中物理量的变化 难 0.55 9 非选择题 观察电容器的充、放电过程 中 0.75 带电粒子在电场中的加速与 10 非选择题 12 / 中 0.65 偏转 带电物体在电场和重力场中的 11 非选择题 16 难 0.55 平抛和圆周运动 ·9 ·物理·J必修第三册· 参考答案及解析 香考答条及解析 一、单项选择题 图电压，电子向B板运动的v-t图像如图所示： 1.D 【解析】根据电容的定义式可得C= 2 3X10C=1×103F,当将电容器电压降为1V 3V 时，电容器所带的电荷量会减少，但是电容不变，D项 由图可知，在一个周期内，电子的位移为0，有可能到 正确。 不了B板，B项正确：加C图电压和D图电压，分析可 2.B【解析】若要电流表中产生从a流向b的电流，即 知电子在一个周期内速度的方向不变，一直向B板运 电容器处于充电状态，即电容器所带的电荷量增大， 动，一定能到达B板，C、D项错误。 由于电容器与电源相连，则电容器两极板间电压不 5.C【解析】由题意可知，设小球在初始位置速度最大 变，根据C= C=品可知电容器的电容应增 为，细线拉力最大为T,由于小球重力跟电场力的合 U 力斜向右下方，即等效重力指向右下方，且等于 大。若两极板的距离增大一些，则电容减小：若两极 板的距离减小一些，则电容增大，A项错误，B项正 Emg,故有1Emg=平，在等效重力最商点有 确；若两极板间的电介质抽出，则相对介电常数减小， V厄mg="严，从等效重力最低点到等效重力最高点， 电容减小，C项错误；若两极板的正对面积减小，则电 容减小，D项错误。 山动能定理有一厄mg·2L=号mi一子m时，联立 3.A【解析】XX'偏转电极接入锯齿形电压，由图乙可 解得T=6√2mg,C项正确。 知，在XX方向上X的电势高时，Y'的电势高，A项 6.D【解析】小球恰好沿水平方向时，竖直方向速度为 正确。 零，小球在竖直方向上只受重力，竖直位移h=,故 4.B【解析】加A图电压，电子从A板开始向B板做 1 匀加速直线运动，一定能到达B板，A项错误；加B 克服重力做功W克=mgh=2m心，A项错误：由动能 ·10· 高中周测卷 ·物理·J必修第三册· 定理可知，W-mgh=号m(20)2一号m0,故水平 1 将A板向下移，由E=号，可知E变大，故消清应肉 方向电场力做功W电=2m,故电势能减少了2m, 上加速运动根据Q=CU,C=S 4πk,解得Q=SU 4πkd' B项错误；小球在运动过程中，受到的重力之外的外 因电压U不变，随着间距d减小，故电容器所带的电 力只有电场力，电场力做功2，故机械能增加了 荷量增大将充电，故灵敏电流计G中有方向为a→b 2心，C项错误；小球在竖直方向做竖直上抛运动，设 的电流，A项错误；若将A板向右平移一小段位移， 经过时间t竖直方向速度减为零，故o=gt,小球在水 平方向做匀加速直线运动，故2=二，联立解得电 即减小正对面积，由E=号，可知间距1不变，则E m 场强度大小E=m,D项正确。 不变，浦滴仍静止：同理可得Q沿故电容器所带 的电荷量减小将放电，故灵敏电流计G中有方向为b 7.B【解析】将小球从A点由静止释放，刚好能到达水 →a的电流，B项错误；若将开关S断开，Q不变，根据 平最高点B处，由动能定理可得gEL一mgL=0,则 Eq=mg,电场力的大小为mg,重力与电场力的合力 Q=CU,CU=Ed,解得E-4π9，将B板向 ES 应与OA成45°角斜向右下方，A项错误；从A点到B 下平移一小段位移，电场强度不变，因=0V,由 点的过程中，电场力做正功，大小为W电=EqL= EdP=U即=PB一Pp,因d即变大，则P点的电势降 mgL,由功能关系可知，小球的机械能增加了mgL,B 低，C项错误：若将开关S断开，Q不变，A板向左平 项正确：当小球运动到等效最低点时，小球的速度最 移一小段距离，同理可得E=,可知E增大，由 ES 大，动能最大，绳子拉力最大，从A点到等效最低点， Edp=U即=PB一r,可知P点的电势降低，D项 根据动能定理可得-mgL(1一cos45)十EqLsin45 正确。 =E。=之m话，根据牛顿第二定律可得F- c0s45 二、非选择题 =m艺，联立解得E=(E-1)mgL,F=(3厄 9.(1)D(2分) 2)mg,C、D项错误。 (2)1.6(2分)1.6×10-3(2分)小于(2分) 8.D【解析】开始时，重力和电场力平衡，故mg=qE, 【解析】(1)先将开关S接1，电源给电容器充电，随着 ·11· ·物理·J必修第三册· 参考答案及解析 电容器所带的电荷量逐渐增大，电容器两端的电压逐 tan (1分) 渐增大，则电路中的电流逐渐减小，所以电流表示数 质子在平行金属板C、D间做类平抛运动，则有 不断减小，电压表示数不断增大，D项正确。 d=vot,y= (2分) (2)由图乙可知，刚放电时的电流I。=0.52mA,根据 欧姆定律可知刚放电时，电容器两端的电压为U= 联立解得y=冬d (1分) I。R=0.52×10-3×3000V≈1.6V。根据q=It,可 (3)质子在平行金属板CD间有4，=at,a=gE 77 知I-t图像与横轴围成的面积为电容器刚放电时储 (2分) 存的电荷量，由图乙可知，I-t图像与横轴围成的面 又E-9 (1分) 积中大约有65个小方格，则有Q=65×0.04×10-3 ×1C=2.6×10-C,则该实验测得电容器的电容C 联立解得U,=2U (2分) -号-26X0F1.6X10下。由图甲可知，将 11.【解析】(1)根据匀强电场中场强与电势差之间的关 1.6 系可得 开关S接2，电容器进行放电时，电压表存在一定的 UAB=-ER (1分) 分流作用，所以有【-t图像得到的电荷量小于电容 解得UAB=-1X10V (1分) 器实际刚放电时储存的电荷量：根据C-吕，可知该 (2)物体从开始运动到C点，由动能定理可知mg(H 实验测得的电容器电容小于真实值。 十R)-EgR-mgL=乞m呢 (1分) 10.【解析】(1)质子经过加速电场过程，根据动能定理 解得c=1m/s (1分) 可得 假设物体落在水平地面上，则根据平抛运动的规律 (2分) 可知 水平方向上x=t (1分) 解得w=入 2gU☑ (1分) 竖直方向上A=之sd (1分) (2)质子射出平行金属板C、D间时，设垂直金属板 h 方向的分速度为，，根据题意有 解得x=0.4m<an53=0.6m (1分) ·12· 高中周测卷 ·物理·J必修第三册· 1 286 解得=2m/s (1分) 故物体落在斜面上，则有tan9= (1分) 物体从开始运动到B点，由动能定理可得mg(H十 从C点至落点的水平位移x1=t! (1分) R)-ER=子mi (2分) 4 解得x=m (1分) 解得H=0.6m (2分) (3)物体在B点恰好不脱离圆弧轨道时，有Eq一mg 故H至少需要0.6m (1分) ·13·