(3)静电场的应用-【衡水金卷·先享题】2025-2026学年高中物理必修第三册同步周测卷（粤教版）

高中同步周测卷/物理必修第三册 (三)静电场的应用 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36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.如图所示为测定液面高度h的电容传感器的原理图。金属 金属芯线 芯线与导电液体构成电容器的两极，从电容C大小的变化情 电介质 况就能反映出液面高度h的高低情况，则二者的对应关系为 A.h不变、C减小 B.h减小、C增大 导电液体 C.h增大、C减小 D.h增大、C增大 2.静电现象在自然界普遍存在，在生产、生活中也时常发生。人们可以使静电服务于生 产、生活，但也需要合理防护，以趋利避害。关于静电现象，下列说法正确的是 A.静电除尘的原理是静电屏蔽 B.避雷针利用了带电导体凸起尖锐的地方电荷稀疏、附近空间电场较弱的特点 C.静电喷涂能使油漆比较均匀地沉积在工件表面 D.干燥天气里脱毛衣时会产生火花，是因为摩擦过程中凭空创造出了电荷 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 偏转电极 Uxx 物理（粤教版）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 UAB AUAB AUAB AUAB Uo Uo U 3分 12 Uo B D 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，使小球刚好能一 B 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、 B为水平方向的直径，则圆周运动中，细线的最大拉力为 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mv C.小球的机械能增加了m D.匀强电场的电场强度大小E=2mg 9 二、多项选择题（本题共2小题，每小题8分，共16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8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 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（√2-1）mgL D.从A点到B点的过程中，绳子的最大拉力为2（√2-1）mg 高中同步周测卷三 物理（粤教版）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 三、非选择题（本题共3小题，共48分。请按要求完成下列各题） 9.(12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 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（粤教版）必修第三册第3页（共4页) 衡水金卷·先享题· 10.(16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.(20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=1×106V/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（粤教版）必修第三册第4页（共4页）高中周测卷 ·物理（粤教版）必修第三册· 高中同步周测卷/物理必修第三册（三） 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 ④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) I ⅡⅢ V ① ②③④ 档次 系数 1 单项选择题 6 电容的决定式 易 0.85 2 单项选择题 6 静电的应用 中 0.75 3 单项选择题 6 示波器及图像问题 中 0.75 单项选择题 6 平行板电容器的U-t图像 务 0.75 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 中 0.65 力做功 多项选择题 8 电场力做功与机械能 中 0.65 8 多项选择题 8 电容器中物理量的变化 难 0.55 9 非选择题 12 观察电容器的充、放电过程 V 中 0.75 带电粒子在电场中的加速与 10 非选择题 16 L 中 0.65 偏转 带电物体在电场和重力场中的 11 非选择题 20 难 0.55 平抛和圆周运动 ·9 ·物理（剪教版）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 不了B板，B项正确；加C图电压和D图电压，分析可 1D【解标】由电容的决定式C=可如，流面商度 知电子在一个周期内速度的方向不变，一直向B板运 动，一定能到达B板，C、D项错误。 h增大时，相当于电容器两极板正对面积S增大，电 5,C【解析】由题意可知，设小球在初始位置速度最大 容C增大；h减小时，相当于电容器两极板正对面积 为，细线拉力最大为T,由于小球重力跟电场力的合 S减小，电容C减小，D项正确。 力斜向右下方，即等效重力指向右下方，且等于 2.C【解析】静电除尘是因为带电物体能够吸引轻小 物体，A项错误；避雷针利用了尖端放电，尖端的电荷 厄mg,故有T-2mg="吧，在等效重力最高点有 分布密集，B项错误；静电喷涂是因为静电引力而导 厄mg="吧，从等效重力最低点到等效重力最高点， 致油漆均匀地喷涂在工件表面，C项正确：摩擦起电 由动能定理有一√2ng·2L= 之mv,联立 是因为电荷发生了转移，而非凭空产生，D项错误。 解得T=6√2mg,C项正确。 3.A【解析】XX偏转电极接入锯齿形电压，由图乙可 6.D【解析】小球恰好沿水平方向时，竖直方向速度为 知，在XX方向上X的电势高时，Y的电势高，A项 正确。 零，小球在竖直方向上只受重力，竖直位移h=产 做 4.B【解析】加A图电压，电子从A板开始向B板做 克服重力做功W克=mgh=子m,A项错误：由动能 匀加速直线运动，一定能到达B板，A项错误；加B 2m(2u)2-1 mu,故水平 图电压，电子向B板运动的~t图像如图所示： 定理可知，W电一mgh= 方向电场力做功W电=2w,故电势能减少了2， B项错误；小球在运动过程中，受到的重力之外的外 力只有电场力，电场力做功2x,故机械能增加了 由图可知，在一个周期内，电子的位移为0，有可能到 2,C项错误；小球在竖直方向做竖直上抛运动，设 ·10· 高中周测卷 · 物理(粤教版) ) 必修第三册 · 经过时间t竖直方向速度减为零，故 v=gt， ，小球在水 带的电荷量增大将充电，故灵敏电流计G中有方向 为 a→b 的电流，A项正确；若将A板向右平移一小段 平方向做匀加速直线运动，故2v $$2 v = \frac { q E } { m } t ，$$ 联立解得电 位移，即减小正对面积，由 $$E = \frac { U } { d }$$ ，可知间距d不变， 场强度大小 $$E = \frac { 2 m g } { q } ， D$$ D项正确。 则E不变，油滴仍静止；同理可得 $$Q = \frac { e _ { 1 } S U } { 4 \pi k d }$$ 故电容 二、多项选择题 7.E BC 【解析】将小球从A点由静止释放，刚好能到达 器所带的电荷量减小将放电，故灵敏电流计G中有 水平最高点B处，由动能定理可得 qEL-mgL=0， ，则 方向为 b→a 的电流，B项错误；若将开关S断开，Q Eq=mg， ，电场力的大小为m g ，重力与电场力的合力 不变，根据 $$Q = C U ， C = \frac { e _ { 1 } S } { 4 \pi k d } ， U = E d ，$$ 解得E 应与OA成 $$4 5 ^ { \circ }$$ 角斜向右下方，A项错误；从A点到B $$\frac { 4 \pi k Q } { e _ { x } S } ，$$ ，将 将 B板向下平移一小段位移，电场强度不变， 点的过程中，电场力做正功，大小为 $$W _ { } = E q L =$$ 因 $$\varphi _ { B } = 0 V ，$$ 由 $$E d _ { E P } = U _ { B P } = \varphi _ { B } - \varphi _ { P } ，$$ ，因 $$d _ { B P }$$ 变大，则 mgL， 由功能关系可知， 小球的机械能增加了mgL， B P点的电势降低，C项错误；若将开关S断开，Q不 项正确；当小球运动到等效最低点时，小球的速度最 变，A板向左平移一小段距离，同理可得 $$E = \frac { 4 \pi k Q } { e _ { \pi } S } ，$$ 大，动能最大，绳子拉力最大，从A点到等效最低点， 根据动能定理可得 $$- m g L \left( 1 - \cos 4 5 ^ { \circ } \right) + E q L \sin 4 5 ^ { \circ }$$ 可知E增大，由 $$E d _ { B P } = U _ { B P } = \varphi _ { B } - \varphi _ { P } ，$$ ，可知P点的电 $$= E _ { k m } = \frac { 1 } { 2 } m v _ { m } ^ { 2 } ，$$ 根据牛顿第二定律可得 $$F - \frac { m g } { \cos 4 5 ^ { \circ } }$$ 势降低，D项正确。 三、非选择题 $$= m \frac { v _ { m } ^ { 2 } } { L } ，$$ ，联立解得 $$E _ { k m } = \left( \sqrt 2 - 1 \right) m g L ， F = \left( 3 \sqrt 2 -$$ 9.(1)D(3分) \left.2)mg，C 项正确，D项错误。 (2)1.6(3分) $$1 . 6 \times { 1 0 ^ { - 3 } } \left( 3$$ 分)小于(3分) 8.AD 【解析】开始时，重力和电场力平衡，故 mg= 【解析】(1)先将开关S接1，电源给电容器充电，随着 qE， qE，将A板向下移，由 $$E = \frac { U } { d } ，$$ 可知 E 变大，故油滴应 电容器所带的电荷量逐渐增大，电容器两端的电压逐 渐增大，则电路中的电流逐渐减小，所以电流表示数 向上加速运动；根据 $$Q = C U ， C = \frac { e _ { 5 } S } { 4 \pi k d } ，$$ ， 解得Q= 不断减小，电压表示数不断增大，D项正确。 $$\frac { e _ { 1 } S U } { 4 \pi k d }$$ 因电压U不变，随着间距d减小，故电容器所 (2)由图乙可知，刚放电时的电流 $$I _ { 0 } = 0 . 5 2 m A ，$$ ，根据 · 11 · ·物理（粤教版）必修第三册· 参考答案及解析 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一音 (2分) IR=0.52×10×3000V≈1.6V。根据q=It,可 (3)质子在平行金属板C,D间有=at,a= m 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 积中大约有65个小方格，则有Q=65×0.04×103 又E-号 (2分) ×1C=2.6×10-3C,则该实验测得电容器的电容C 联立解得U,= (2分) -名-26X0F1.6X10F.由图甲可知，将 1.6 11.【解析】(1)根据匀强电场中场强与电势差之间的关 开关S接2，电容器进行放电时，电压表存在一定的 系可得 分流作用，所以有I-t图像得到的电荷量小于电容 UAB=一ER (2分) 器实际刚放电时储存的电荷量，根据C= 音，可知该 解得UB=-1×10V (2分) (2)物体从开始运动到C点，由动能定理可知g(H 实验测得的电容器电容小于真实值。 10.【解析】(1)质子经过加速电场过程，根据动能定理 +R)-EgR-umgL= 2n (1分) 可得 解得c=1m/s (1分) gU=m (2分) 假设物体落在水平地面上，则根据平抛运动的规律 可知 解得=入 2qU m (2分) 水平方向上x=(t (1分) (2)质子射出平行金属板C、D间时，设垂直金属板 1 竖直方向上h=2g对 (1分) 方向的分速度为。，，根据题意有 h tan 解得x=0.4m<an53=0.6m (1分) (2分) 1 质子在平行金属板C、D间做类平抛运动，则有 放物体落在斜面上，侧有1ang=之对 (1分) uct d=y=受 (2分) 从C点至落点的水平位移x1=ct (1分) ·12· 高中周测卷 ·物理（粤教版）必修第三册· 4 解得工=5m (1分) 物体从开始运动到B点，由动能定理可得mg(H十 (3)物体在B点恰好不脱离圆弧轨道时，有Eq一mg R)-BR=宁mi (2分) ,v层 (2分) 解得H=0.6m (2分) 故H至少需要0.6m 解得v=2m/s (2分) ·13·