章末检测试卷(第二章 静电场的应用)（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（粤教版）

本高中物理讲义聚焦静电场与电容器核心知识点，系统梳理静电屏蔽、电容器电容公式（C=εS/d、C=Q/U）、充放电规律，延伸至电容式传感器、示波管偏转原理及电场中粒子运动（平衡、加速、偏转），构建从基础概念到实际应用再到综合问题解决的学习支架。 该资料亮点在于紧密联系生活实际（如电工金属衣、汽油桶材料、风力传感器），通过实例分析培养科学态度与责任，结合公式推理（E=U/d、动能定理）提升科学思维，实验探究题（密立根实验、i-t图像）强化科学探究能力。课中辅助教师检测学情，课后助力学生巩固知识，查漏补缺。

章末检测试卷(第二章) [满分：100分] 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28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.请用学过的电学知识判断下列说法正确的是(　　) A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B.用几万伏的高压电电击在金属笼里的鸟，鸟会被电死 C.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 D.打雷时在汽车里比在木屋里要危险 答案　C 解析　电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，保证作业工人的安全，A错误；金属笼起到静电屏蔽的作用，所以高压电不会对小鸟造成危害，B错误；因为塑料桶和汽油容易摩擦起电，产生的静电不易导出，形成静电积累，造成爆炸和火灾事故，而金属桶能将静电导出，避免事故发生，C正确；一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架有静电屏蔽作用，保护人身安全，D错误。 2. (2024·揭阳市高二期末)如图所示，用电池对电容器充电，电容器两极板之间有一个电荷q处于静止状态。现只增大电容器两极板的间距，则在这个过程中(　　) A.电容器放电 B.电荷q将向上加速运动 C.电荷q依然保持静止 D.电容器充电 答案　A 解析　现只增大电容器两极板的间距，由C=可知，电容减小，由于电势差不变，由C=可知，电容器的电量减小，则电容器放电，故A正确，D错误； 由公式E=可知，由于电势差不变，距离增大，则场强减小，电荷所受电场力减小，则电荷q将向下加速运动，故B、C错误。 3. 某探究小组用电流和电压传感器探究电容器的充、放电现象。如图所示，单刀双掷开关S先与a端相接，待稳定后改接b端，则下列关于电容器在充、放电过程中的i-t图像和U-t图像可能正确的是(　　) 答案　A 解析　当单刀双掷开关S先与a端相接时电源对电容器充电，电流为顺时针方向，且逐渐减小；稳定时，回路中电流为零；待稳定后改接b端，则电容器放电，电流为逆时针方向(与充电时电流方向相反)，且逐渐减小，故A正确，B错误；电容器充电过程，电容器的带电量逐渐增大，电压逐渐增大；稳定时，回路中电流为零，电容器两端电压保持不变；电容器放电过程，电容器的带电量逐渐减小，电压逐渐减小，且上极板电势始终比下极板电势高，故C、D错误。 4. (2024·广东省部分学校高二联考)生活中的传感器有很多种，其中有一种电容式风力传感器，是通过改变极板间的距离来改变电容的，如图所示，将电容式风力传感器连接在电路中组成回路，电源电压恒定不变，闭合开关S，可动电极在风力作用下能够向左移动，风力越大，向左移动的距离越大。下列说法正确的是(　　) A.风力越大，电容式风力传感器的电容越小 B.风力越大，电容式风力传感器的电容器存储的电荷越少 C.风力越大，电容式风力传感器两极板间的电场强度越大 D.风力越大，电容式风力传感器两极板间的电压越大 答案　C 解析　根据题意可知，风力越大，则d越小，由电容器的决定式C=，可得电容器的电容变大，故A错误；电源电压恒定不变，电容器一直接着电源，则两极板间电压不变，由Q=CU，可知风力越大，电容越大，电容器存储的电荷越多，故B、D错误；电容器两极板间为匀强电场，由E=，风力越大，距离d越小，而电压不变，则电容式风力传感器两极板间的电场强度越大，故选C。 5.如图所示，电子示波管由电子枪、竖直偏转电极YY'、水平偏转电极XX'和荧光屏组成，当电极YY'和XX'所加电压都为零时，电子枪射出的电子恰好打在荧光屏上的中心点即原点O上，下列说法正确的是(　　) A.当极板Y的电势高于Y'，极板X的电势低于X'时，电子将打在第一象限 B.电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小有关 C.电子打到荧光屏时的动能与偏转电极所加电压大小有关 D.电子通过XX'时的水平偏转量与YY'所加电压大小有关 答案　C 解析　由于电子带负电，电子在电场中运动时会偏向电势高的一边，故当极板Y的电势高于Y'，极板X的电势低于X'时，电子将打在第二象限，故A项错误；电子在初速度方向上不受力，所以在初速度方向上做匀速直线运动，电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小无关，故B项错误；根据动能定理，电子离开电场后的动能和静电力做功的大小有关，即与偏转电场的电压有关，故C项正确；电子通过XX'时的水平偏转量与XX'所加电压大小有关，与YY'所加电压大小无关，故D项错误。 6.(2025·东莞市高二期中)如图所示，一平行板电容器两极板水平正对，上极板M固定，下极板N放在一个绝缘的温度敏感材料上，温度敏感材料会因为温度的变化而出现明显的热胀冷缩，给电容器充电后，N板带有正电，一带电微粒恰好静止在两极板间的P点。使极板与电源断开，当温度升高时，下列说法正确的是(　　) A.极板间的距离增大 B.电容器的电容减小 C.两极板间的电场强度减小 D.带电微粒仍然静止 答案　D 解析　当温度升高时，温度敏感材料由于热胀冷缩，使得电容器两极板间距离减小，根据C=可知，电容器的电容增大，故A、B错误；由于电容器与电源断开，所以电容器所带电荷量不变，根据E====可知，两极板间的电场强度不变，微粒所受静电力不变，所以带电微粒仍处于静止状态，故C错误，D正确。 7. 如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像。当t=0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是(　　) A.带电粒子将始终向同一个方向运动 B.0~2 s内，电场力做的总功为零 C.4 s末带电粒子回到原出发点 D.2.5~4 s内，电场力做的总功为零 答案　D 解析　因0~1 s内粒子运动的加速度大小a1=，在1~3 s内粒子运动的加速度大小a2==2a1，则在t=1.5 s时刻粒子速度减为零，然后反向运动……；画出带电粒子速度随时间t变化的图像如图所示，v-t图线与时间轴所围“面积”表示位移，可见带电粒子不是只向一个方向运动，4 s末带电粒子不能回到原出发点，故A、C错误；2 s末速度不为0，可见0~2 s内电场力做的功不等于0，故B错误；2.5 s末和4 s末，速度的大小、方向都相同，则2.5~4 s内，动能变化为零，电场力做功等于0，故D正确。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。) 8.(2024·汕头市高二期末)如图所示是密立根实验示意图。两块水平放置的金属板与电源相接后在板间形成一个匀强电场，油滴通过喷雾器从上板中间的小孔喷入该电场，由于摩擦，油滴从喷口喷出时带有负电荷，油滴的大小不同，质量不同，所带电量也不同。在实验中用显微镜观察，找到悬浮不动或做匀速直线运动的油滴，根据观测数据可计算出油滴的半径、进而求出油滴的体积和质量，再根据已知的场强，从而算出油滴的电量，则(　　) A.匀速向下运动的油滴，其电势能不变 B.加速向下运动的油滴，其电势能增加 C.每个油滴带电量数值均为元电荷的整数倍 D.金属板的下极板应与电源正极相连 答案　BC 解析　由题意，通过对悬浮不动或做匀速直线运动的油滴分析得到油滴在板间受电场力向上，所以不论带电油滴匀速或加速向下运动，油滴都受到向上的电场力，向下运动过程中电场力做负功，电势能增大；油滴带负电，则电场方向向下，则题图中平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，下极板与电源负极相连，故A、D错误，B正确；不同油滴所带电荷量虽不相同，但都是最小电荷量(元电荷)的整数倍，故C正确。 9. (2025·汕头市高二检测)如图所示，水平放置的平行板电容器上下极板M、N分别带有等量异种电荷，电荷量大小均为Q，两极板间距为d，质量为m、电荷量为q的带负电微粒从上极板M的边缘以初速度v0射入，恰好沿直线从下极板N边缘射出，重力加速度为g。则(　　) A.两极板间的电压UMN=- B.微粒的机械能减小mgd C.电容器的电容C= D.保持Q不变，仅将极板N向下平移，微粒仍沿直线从极板间射出 答案　BCD 解析　因为带电微粒做直线运动，则微粒受力平衡，根据平衡条件有q=mg，得U=，负电荷受电场力方向向上，所以电场方向竖直向下，则φM>φN所以UMN=，故A错误；重力做功mgd，微粒的重力势能减小，由于微粒做匀速直线运动，动能不变，根据能量守恒定律得知，微粒的机械能减小了mgd，故B正确；电容器的电容C==，故C正确；在Q不变时，仅将极板N向下平移，由E===，知电场强度不变，微粒仍受力平衡，微粒仍沿直线从极板间射出，故D正确。 10. (2025·江门市期中)如图所示，平面内存在着电场强度大小为E、方向水平向右的匀强电场，一质量为m、带电荷量为+q的小球自水平面上的O点以初速度v0竖直向上抛出，最终落在水平面上的A点，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A.小球被抛出后做类平抛运动 B.小球上升到最高点时的速度大小为vx= C.O、A两点间的距离x= D.小球上升时间内水平方向的距离等于下降时间内水平方向的距离 答案　BC 解析　小球的初速度方向与合力方向不垂直，做的不是类平抛运动，故A错误；小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，在竖直方向上做竖直上抛运动，由竖直上抛的对称性可知，小球上升时间内水平方向的距离与下降时间内水平方向的距离之比为1∶3；小球上升到最高点用时t=，小球在最高点沿竖直方向的分速度为0，在水平方向的速度vx=at，其中a=，解得vx=，选项B正确，D错误；小球在水平方向做匀加速运动，则有x=a×(2t)2，解得x=，选项C正确。 三、非选择题(本题共5小题，共54分。) 11.(9分)电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。 (1)(2分)请在图甲中画出上述u-q图像。类比直线运动中由v-t图像求位移的方法，两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep=　　　　。  (2)(3分)在图乙所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q-t曲线如图丙中①②所示。 a.①②两条曲线不同是　　　　(选填“E”或“R”)的改变造成的；  b.电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径 　　　 　　　　。  (3)(4分)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程，填写下表(选填“增大”“减小”或“不变”)。 “恒流源” (2)中电源 电源两端电压 通过电源的电流 答案　(1)见解析图　CU2 (2)a.R　b.减小电阻R，可以实现对电容器更快速充电；增大电阻R，可以实现更均匀充电 (3) “恒流源” (2)中电源 电源两端电压 增大 不变 通过电源的电流 不变 减小 解析　(1)u-q图像如图所示，电压为U时，电容器带电荷量为Q，图线与横轴所围面积表示所储存的电能Ep，Ep=QU，Q=CU，故Ep=。 (2)从题图丙可以看出，曲线①对应的过程充电较快，曲线②对应的过程充电较慢，最后电容器的电荷量趋近相同，电流变为0。电容器电容不变，由Q=CU可知，最后电容器两端电压趋近相同，即电源电压不变，所以改变的是电阻R。若电路电阻较小，则电流较大，充电较快，在电容不变的情况下，电容器的充电快慢取决于电路电阻大小，所以减小电阻R，可以实现对电容器更快充电；增大电阻R，可以实现更均匀充电，充电时间较长。 (3)接(2)中电源时，电源两端电压不变。通过电源的电流I=，随着电容器两端电压不断变大，通过电源的电流减小；“恒流源”是指电源输出的电流恒定不变。接“恒流源”时，随着电容器两端电压的增大，“恒流源”两端电压增大。 12.(5分)如图所示，计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是C=εr，其中εr=9.0×10-12 F·m-1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50 mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60 mm。只要电容变化达0.25 pF，电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应，至少需要按下　　　　。  答案　0.15 mm 解析　由题中给出的电容计算公式C=εr及相关数据，解得键未被按下时的电容C1=0.75 pF 又C2=C1+0.25 pF=1.00 pF d2=，Δd=d1-d2，解得Δd=0.15 mm。 13.(12分)(2022·北京卷)如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。 (1)(3分)求带电粒子所受的静电力的大小F； (2)(3分)求带电粒子到达N板时的速度大小v； (3)(6分)若在带电粒子运动距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。 答案　(1)q　(2)　(3) 解析　(1)两极板间的电场强度E= 则带电粒子所受的静电力大小为F=qE=q (2)带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据动能定理有qU=mv2 解得v= (3)设带电粒子运动距离时的速度大小为v'， 根据动能定理有q=mv'2 带电粒子在前距离做匀加速直线运动，后距离做匀速直线运动，设用时分别为t1、t2， 有=t1，=v't2 则该粒子从M板运动到N板经历的时间 t=t1+t2=。 14. (12分)(2024·揭阳市高二检测)如图所示，光滑半圆弧绝缘细管竖直放置，圆心为O。将质量为m、带电量为+q的小球从水平直径端点A由静止释放，重力加速度为g。 (1)(5分)若细管处于竖直向下、场强为E的匀强电场中，求带电小球下滑到最低点B时对细管的压力的大小； (2)(7分)撤去匀强电场，在O点处固定一点电荷，若带电小球滑到最低点B时对上下管壁恰好均无压力，求： ①A、B两点的电势差； ②B点的电场强度。 答案　(1)3(mg+qE)　(2)①0　②，方向竖直向上 解析　(1)设小球到达B点时的速度为v，由动能定理得(mg+qE)r=mv2 在B点处小球对管的弹力为FN，由牛顿第二定律得FN-mg-qE=m 解得小球在B点受到管的弹力为FN=3(mg+qE) 由牛顿第三定律得，球在B点对管的压力大小为FN'=3(mg+qE) (2)①因为是点电荷形成的电场，AB位于同一等势面上，则A、B两点的电势差为0，即UAB=0 ②由A到B，由动能定理得mgr=mv2-0 在B点，对小球由牛顿第二定律得qE-mg=m 联立以上两式解得E= 电场强度方向竖直向上。 15.(16分)(2024·梅州市高二期末)如图所示，长为R的轻质细线一端固定在O1点，细线的下端系一质量为m、电荷量为q的带电小球。现将小球从细线处于水平状态由静止释放，小球运动到B点时，绳子断裂，刚好在B处水平抛出。带电小球抛出后经过一匀强电场区域(只存在于BC之间)，恰好从C点沿切线方向进入固定在水平地面上的半径为r的光滑圆弧形槽，槽的圆心在O2点，D点为最低点，且∠CO2D=37°。已知BD两点的高度差为hBD=r，r=1.25R，重力加速度为g，不计空气阻力。(sin 37°=0.6，cos 37°=0.8) (1)(5分)求小球在B点的速度大小； (2)(5分)若小球最终停在距离D处4R的Q点(小球在DQ间的运动视为滑动)，求水平面与小球间的动摩擦因数μ； (3)(6分)求匀强电场场强E的大小，并判断小球带何种电荷。 答案　(1)　(2)0.45　(3)　正 解析　(1)小球从A到B的过程中机械能守恒，则有m=mgR 解得小球在B点的速度大小vB= (2)小球恰好从C点进入圆弧轨道，在水平方向有vx=vB= 根据速度关系有=cos 37° 解得vC= 小球由C点到D点，机械能守恒， 有m+mgr(1-cos 37°)=m 由D到Q，据动能定理有 -μmg·4R=0-m 解得μ=≈0.45 (3)小球恰好从C点进入圆弧轨道，则有 tan 37°== 在竖直方向有hBC=rcos 37°=R 据运动学规律有vy== 联立解得a=g 小球从B到C的过程中，根据牛顿第二定律，则有mg-Eq=ma，E= 小球的加速度小于重力加速度，因此小球受电场力方向向上，则小球带正电荷。 学科网（北京）股份有限公司 $