第十章 静电场中的能量 质量检测试卷(一)-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 2026年人教版物理必修三第十章静电场中的能量单元周测试卷，满分100分，75分钟，覆盖电场强度、电势、电容器、带电粒子运动等核心知识，通过情境化试题与实验探究，落实物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/46|比值定义法、电场性质、电容器、带电粒子运动|第4题结合喷墨打印机情境，第6题静电分析器模型，考查科学推理| |实验题|2/约20|电容器充放电、电容测量|第12题用i-t图像求电容，结合静电计操作，培养科学探究能力| |解答题|3/约34|电场力、电势差、带电粒子在复合场运动|第15题电子束光刻技术模型，综合运动与能量分析，体现模型建构|

2026年物理人教版必修第三册第十章静电场中的能量质量检测试卷(一) 满分：100 分 考试时间：75 分钟 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 1．比值法是用两个基本物理量的比值来定义一个新物理量的方法，例如密度定义为质量与体积的比值，速度定义为位移与时间的比值。下列表达式中采用比值法定义物理量的是（    ） ①  ②  ③  ④  ⑤ A．②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②⑤ 2．下列是关于物理学知识几种说法，其中叙述正确的是（　　） A．电场强度，电势，电势差都有正负，所以它们都是矢量 B．场源电荷Q点以外有一点M，当用检验电荷q放到M点时测出其场强为E，当用2q的检验电荷放到M点时，则它的场强为2E。 C．电荷在电场中只受电场力时，电场力做功与路径无关。 D．电荷在电场中只受电场力时，电荷运动的路程越远，其做的功就越多。 3．如图所示，平行金属板水平放置，板长，板间距离。一带负电微粒以的速度从金属板、左端中央水平射入，已知该微粒的质量，重力加速度取。当时，该微粒恰好从金属板边沿飞出。保持该微粒入射位置和入射速度不变，若要使该微粒沿直线穿过板间，则的大小为（　　） A． B． C． D． 4．电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒（重力不计），此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。已知偏移量越大打在纸上的字迹越大。现要缩小字迹，下列措施可行的是（　　） A．增大偏转极板间的间距 B．减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能 C．增大偏转极板的长度 D．增大墨汁微粒的比荷 5．如图所示为一电容器，电容器上标有“；”，已知击穿电压为。则下列说法正确的是（　　） A．该电容器两极间的电压减少，电荷量减少 B．电容器所带的电荷量为0时，电容器的电容也为0 C．电容器允许施加的最大电压为450v D．电容器所带电荷量最多为0.235C 6．某种静电分析器的原理简图如图所示，在两半圆形圆弧板组成的管道中加有径向电场。一动能为的电子自点垂直电场入射，恰好做圆周运动，轨迹为，半径为。另一电子自点垂直电场入射，轨迹为，其中、、三点共线，已知、两点间的电势差为，。电子的电荷量为。则（　　） A． 点的电场强度大于点的电场强度 B．点的电场强度大小为 C．电子从点到点电势能的增加量小于 D．电子在点的动能小于在点的动能 7．固定的粗糙绝缘斜面上，有平行于斜面的匀强电场。一个带电体从斜面的底端，以一定的初速度沿斜面向上滑动后，又沿斜面加速下滑到底端。将带电体上滑过程与下滑过程比较（　　） A．加速度大小相等 B．滑行的时间相等 C．速度改变量大小相等 D．克服摩擦力做功相等 8．如图所示，在倾角的光滑斜面的底端有一个固定挡板，劲度系数为k的轻质弹簧两端分别拴接在固定挡板和质量为m的小物体B上，B与质量为2m的小物体A靠在一起处于静止状态。其中B不带电，A的带电量为已知弹簧的弹性势能为，其中x为弹簧的形变量，不计空气阻力。现施加一沿斜面向上的匀强电场为重力加速度），当小物体A、B恰好分离时，下列说法正确的是（　　） A．弹簧恰好处于原长 B．弹簧的形变量为 C．小物体A的速度大小为 D．此过程中小物体A、B和弹簧构成的系统机械能守恒 9．某点电荷置于真空中的点，、、三个虚线图表示该点电荷电场中三个等势面，如图所示。已知等势面的电势，点位于等势面上，点位于等势面上。现有一电子从点以初速度沿方向入射，在电子从点至再次通过等势面的过程中，以下判断正确的是（　　） A．该点电荷为正电荷 B．电子所受的电场力先减小后增大 C．电子的动能先增大后减小 D．电子的动能先减小后增大 10．如图所示，在空间轴上方有沿负方向的匀强电场，电场强度大小为，在轴下方有方向与轴成角的匀强电场，电场强度大小为。现有一带正电量q，质量为m的粒子从以沿方向的速度射出，忽略粒子所受的重力。若粒子第一次经过轴时速度方向与轴成角，则（　　） A．与满足 B．粒子第2次经过轴时的位置为 C．粒子第20次经过轴时的位置为 D．粒子第20次经过轴时速度大小为 二、实验题 11．某同学想根据学过的知识，估测一个电容器的电容。他从实验室找到8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与计算机相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图所示的电路。实验过程如下，完成相应的填空。 (1)关于电容器充电过程中电容器两极间电压U、电容器所带电荷量Q随时间t变化的图像，下面四个图像中，正确的是___________。 A．B．C．D． (2)将开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流，流过电阻R 的电流方向为___________（填“向左”或“向右”）。 12．电容器储存电荷的特性可用电容来表征。某一固定电容器外观如图1所示，在观察电容器的充、放电实验中，实验电路图如图2所示。 (1)某一固定电容器外观如图1所示，下列说法正确的是（　　） A．35表示额定电压 B．35表示击穿电压 C．2200表示电荷量 D．2200表示电容 (2)电容器在整个充放电过程中的电流i随时间t图像和两极板电压U与时间t的图像，可能正确的是______。 A．B．C．D． (3)用电流传感器替换灵敏电流计，测出电路中的电流随时间变化的图像如图3所示，电源电压为8V，则电容器的电容约为______F。（保留2位有效数字） (4)将平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连，如图4所示，要使静电计指针张角变大。下列措施中可行的是（　　） A．A板向上移动 B．B板向右移动 C．A、B板之间插入电介质 D．使两极板带的电荷量减小 三、解答题 13．如图所示，长度为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m，电荷量为+q的小球。整个装置处于水平向右，场强大小为的匀强电场中。重力加速度为g。 （1）求小球在电场中受到的电场力大小F； （2）当小球处于图中A位置时，保持静止状态。若剪断细绳，求剪断瞬间小球的加速度大小a； 14．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为=21V、=5V、=13V。 （1）求a、b间和b、c间的电势差和； （2）电子从b点运动到c点的过程中，电场力做的功为多少eV? （3）在图中画出电场强度的方向，并计算电场强度的大小。    15．电子束光刻技术可简化为如图甲所示模型，离子泵产生的电子经加速电场加速后，经过成型装置形成电子束，再依次经过可加电压的上偏转器，下偏转器后，最终精准打在晶圆上。如图乙所示，坐标轴x与y轴分别与偏转器，的偏转方向平行；光刻机轴线经过上、下偏转器的中轴线，垂直晶圆表面于中心O点。 已知：加速电场电压绝对值为U；偏转器为长、宽和极板间距均为L的平行竖直金属板；上偏转器左右放置，其底端到偏转器上端的竖直距离为d，下偏转器前后放置且底端到晶圆的距离也为d；电子质量为m、电荷量大小为e，不计电子重力及电子间的相互作用力，忽略相对论效应、极板边缘效应等其他因素的影响。求： (1)电子经过加速电场加速后的速率； (2)现电子经过成型装置后以竖直向下的速度进入偏转器，此时对上偏转器施加电压，若电子束刚好运动至偏转器X板边界不能离开偏转器，求此时的； (3)①若上偏转器施加如图丙的扫描电压，下偏转器施加如图丁的扫描电压，单个电子穿过偏转器时可视为电压不变，假设所有的电子都能落在晶圆上，在答题卡上画出电子束在内打到晶圆上形成的图像； ②若电子以竖直向下的速度进入偏转器，时刻进入偏转器的电子将打在晶圆上的哪个位置？（计算其在坐标轴的坐标值）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C C A D C D BC AC BC 1．C 【详解】ABCD．比值定义法，是在定义一个物理量时，采用比值的形式，被定义的新物理量不随定义所用的物理量的大小改变。 ①被定义的电场强度不会随所用的物理量电场力和电荷量的改变而改变，符合题意； ②被定义的电势不会随所用的物理量电势能和电荷量的改变而改变，符合题意； ③是场强的决定式，场强的大小由这个式子决定，故不符合题意； ④被定义的电容不会随所用的物理量电荷量和电势差的改变而改变，符合题意； ⑤是电容的决定式，电容的大小由这个式子决定，故不符合题意； 所以①②④符合题意，故ABD错误，C正确。 故选C。 2．C 【详解】A．电场强度，电势，电势差都有正负，电场强度是矢量，电势，电势差都是标量，故A错误； B．电场中某点的电场强度由场源电荷和位置有关，与试探电荷无关，当用2q的检验电荷放到M点时，则它的场强仍为E，故B错误； C．电荷在电场中只受电场力时，电场力做功与路径无关，故C正确； D．电荷在电场中只受电场力时，若运动方向与电场力垂直，则电场力不做功，做功大小与两点间的电势差有关，与运动路程无关，故D错误。 故选C。 3．C 【详解】当时，两板之间的场强 由题可知A板带正电荷，对微粒分析，由牛顿第二定律可得 粒子的运动时间 在竖直方向 联立可得 若要使该微粒沿直线穿过板间，竖直方向受力平衡，可得 两板之间的电势差 故选C。 4．A 【详解】微粒在偏转电场中的偏移量为 微粒的加速度大小为 微粒在偏转电场中的运动时间为 初动能为 得 现要缩小字迹，减小偏移量，可增大偏转极板间的间距，或增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能，或减小偏转极板的长度，或减小墨汁微粒的比荷。 故选A。 5．D 【详解】A． 由公式 可知，两极间的电压减少，则电荷量减少 A错误； B．电容表征电容器容纳电荷的本领大小，与电压U和电量Q无关，给定的电容器电容C一定，B错误； C．击穿电压为表示能承受的最大电压为，C错误； D．电容器所带电荷量最多为 D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．由图可知，P点电场线与C点电场线相比较为稀疏，所以P点电场强度小于C点电场强度，故A错误； B．电子a入射动能为Ek，根据动能的表达式有 电子a恰好做圆周运动，则有 联立解得，故B错误； C．由电场线密度分布情况可知，沿径向向外电场强度减小，则BP之间平均电场强度大小大于CQ之间的平均电场强度大小，且，根据 则 由于A到C做圆周运动，则AC两点电势相等，电子从点到点电势能的增加量，故C正确； D．因为BC在同一等势线上，且沿电场线方向电势降低，则Q点电势小于P点，根据 则b电子在Q点电势能大，根据能量守恒可知，b电子在Q点动能较小，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．若带电体带正电，在沿斜面方向上滑时加速度大小 同理下滑时加速度大小 由两式看出加速度不同，故A错误； B．上滑与下滑时，都有一个速度为零，且两个过程位移x大小相等，根据 由于加速度a不同，则时间也不同，故B错误； C．上滑与下滑时，都有一个速度为零，可知速度变化量大小均为 由于加速度a不同，可知速度改变量大小不同，故C错误； D．电场力沿斜面方向，无论是上滑还是下滑，带电体对斜面的摩擦力均为，位移大小相等，所以克服摩擦力做功相等，故D正确。 故选D。 8．BC 【详解】AB．设小物体A、B静止时弹簧形变量为，A、B恰好分离时弹簧形变量为，静止时对A和B根据平衡条件可得 解得 A、B恰好分离时二者之间的弹力为零且具有相同的加速度和速度，对B根据牛顿第二定律有 对A根据牛顿第二定律可得 解得 故A错误，B正确； C．根据功能关系得 联立解得 故C正确； D．因为电场力做正功，故小物体A、B和弹簧构成的系统机械能增加，故D错误。 故选BC。 9．AC 【详解】A．电场线与等势面垂直且从电势高的等势面指向电势低的等势面，因为，故处于点的电荷为正电荷，故A正确； B．故受到处于点的电荷的吸引力，因为电子与处于点的正电荷的距离先变小后变大，故库仑力先变大后变小，故B错误； CD．静电力先做正功后做负功，故动能先增加后减小，故C正确，D错误。 故选AC。 10．BC 【详解】A．粒子第一次经过轴时速度方向与轴成角，则有 粒子在第一象限做类平抛运动，竖直方向上有 解得 故A错误； B．粒子第一次到达轴有 结合上述解得 随后粒子第二次到达轴有 解得 则有 即粒子第2次经过轴时的位置为，故B正确； D．结合上述，粒子在第一象限内的加速度 将粒子在轴下方的运动沿x轴与y轴方向分解，两方向的分加速度分别为 粒子在轴下侧电场中水平方向做初速度为的匀加速直线运动，且在轴下侧电场中水平方向后一过程可以看为前一过程的一个延续部分，在轴下侧电场中竖直方向做双向匀变速直线运动，结合上述，粒子第一次到达轴的时间为 根据竖直方向做双向匀变速直线运动的对称性可知，除第一次越过x轴的时间为，其余越过x轴的时间均为，粒子在轴下侧电场运动的总时间 则粒子第20次经过轴时速度大小为 结合上述解得 故D错误； C．结合上述可知，粒子在轴上侧电场水平方向的分速度等于前一次下侧电场水平方向加速后的末分速度，由于 可知，下侧电场水平方向加速一次后，水平分速度增大，则粒子在轴上侧电场水平方向通过的总距离 结合上述可知，粒子在下侧电场中水平方向通过的总距离 则粒子第20次经过轴时有 即粒子第20次经过轴时的位置为，故C正确。 故选BC。 11．(1)AC (2)向左 【详解】（1）充电过程，电容器所带电荷量Q逐渐增大，根据，由于充电电流逐渐减小，所以图像的切线斜率逐渐减小；根据可知，电容器两极间电压U与电容器所带电荷量Q成正比，则电容器两极间电压U逐渐增大，图像的切线斜率逐渐减小。 故选AC。 （2）由电路图可知充完电后上极板带正电，下极板带负电，将开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流，流过电阻R 的电流方向为向左。 12．(1)AD (2)BD (3) (4)AB 【详解】（1）AB．35表示额定电压，A正确，B错误；      CD．2200表示电容器的电容，C错误，D正确。 故选AD。 （2）在开始充电的瞬间，电容器极板两端电压为零，电荷量变化率刚开始比较大，随着电容极板上电荷数量的增加，电荷量变化率减小，根据可知极板间电压逐渐增大。且变化率减小。由可知充电电流逐渐减小。电容放电时，两极板间电压逐渐减小，且变化率减小。电流反向，逐渐减小； 故选BD。 （3）根据I-t图像与横轴围成的面积表示放电过程中释放的电荷量，可知 根据，可知 （4）A．A板上移时，正对面积减小，则由可知，电容减小，则由可知，电势差增大，故张角变大，故A正确； B．B板右移时，板间距离d增大，由可知，电容减小，而电容器的电电荷量不变，则由可知，板间电势差增大，故张角变大，故B正确； C．当A、B间插入电介质时，C增大，则由可知，电势差减小，故张角变小，故C错误； D．减小电荷量时，C不变，则由可知，电势差减小，故张角减小，故D错误； 故选AB。 13．（1）；（2） 【详解】（1）小球所受的电场力 （2）根据平行四边形定则，小球受到的重力和电场力的合力 根据牛顿第二定律 所以小球的加速度大小 14．（1），；（2）；（3） 【详解】（1）a、b间的电势差 b、c间的电势差 （2）电子从b点运动到c点的过程中，电场力做的功 （3）沿和两方向的场强分量大小分别为 根据矢量合成可知 方向如图所示.    15．(1) (2) (3)①；②[，] 【详解】（1）电子在加速电场中运动，由动能定理得 解得 （2）电子进入偏转器后做类平抛运动，沿极板方向匀速运动 沿y轴方向做匀加速运动，加速度 偏转位移 当电子束恰好不能离开极板时满足 解得 （3）①由丙、丁两图可知，0～t1时间内y轴电压从-U1线性增至U1，x轴电压完成两个周期的三角波变化，电子束形成首尾相连的四个倾斜线段，如图 ②t1时刻， 根据类平抛运动规律可知，x轴方向有 根据几何关系可知 解得 则x轴方向的总位移为 同理y轴方向有， 解得 则y轴方向的总位移 t1时刻进入偏转器的电子将打在晶圆上的坐标为[，]。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $