第9章静电场及其应用 第10章静电场中的能量 第11章电路及其应用 第12章电能能量守恒定律 自主综合练习卷 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

2026-2027学年高二人教版必修三物理第9章静电场及其应用第10章静电场中的能量第11章电路及其应用第12章电能能量守恒定律自主单元练习卷 一、单选题（共28分） 1．（本题4分）关于下列四幅图像的说法正确的是（    ） 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所带电荷量等于B所带电荷量 B．乙图中，静电喷洒农药的原理是，农药水珠离开喷嘴时带有负电荷，与带正电的农作物叶子吸附在一起 C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔内表面有电荷，导体壳壁W内电场强度不为0，导体壳内空腔C电场强度为0 D．丁图中，由奎宁结晶在两点电荷的电场中的分布情况，可判断两点电荷是等量同种点电荷 【答案】A 【详解】A．甲图中，将带正电的小球C靠近不带电的导体，则由于静电感应，则AB两端带等量异种电荷，再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后，A所带电荷量等于B所带电荷量，选项A正确； B．由图乙可知，农药水珠离开喷嘴时带有正电荷，将与带负电的农作物叶子吸附在一起，故B错误； C．处于静电平衡状态的金属导体内部电场强度处处为零，电荷分布在外表面上，因此导体壳壁W内电场强度为0，导体壳内空腔C电场强度也为0，故C错误； D．丁图中，由奎宁结晶在两点电荷的电场中的分布是左右对称的，且奎宁结晶连成的线从一个端点指向另一个端点，由此可判断两点电荷是等量异种点电荷，故D错误。 故选A。 2．（本题4分）如图所示，不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球球心的距离为3r，达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　） A．金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷 B．点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处处为零 C．若用导线连接球的左右两侧，球两侧都不带电 D．感应电荷在金属球球心处产生的电场强度大小为 【答案】D 【详解】A．金属球发生静电感应，靠近点电荷的一侧带异种电荷，远离的一侧带同种电荷，所以金属球的右侧感应出负电荷，左侧感应出正电荷，A错误； B．静电平衡的导体内部场强处处为零，所以是点电荷和感应电荷在金属球内产生的合场强为零，B错误； C．用导线连接球的左右两侧，由于静电感应现象，球依然左侧感应出正电荷，右侧感应出负电荷，C错误； D．静电平衡的导体内部场强处处为零，点电荷在球心处产生的场强大小为 所以感应电荷在金属球球心处产生的电场强度大小也为 方向与点电荷产生的场强方向相反，D正确。 故选D。 3．（本题4分）静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图，一电子在电场中仅受电场力的作用，实线描绘出了其运动轨迹，虚线表示等势线，各等势线关于轴对称，、、、分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过点时动能为60eV，各等势线的电势标注在图中，则（　　） A．、两点的电势和电场强度均相同 B．电子从运动到，电场力做正功 C．电子在经过等势线点时的动能为40eV D．电子从运动到，电势能逐渐先增大后减少 【答案】B 【详解】A．根据题图和对称性可知，、两点的电势相同，电场强度大小相等，但方向不同，故A错误； B．由题图可知，点电势低于点电势，电子带负电，根据可知，电子从运动到，电势能减小，则电场力做正功，故B正确； C．电子在电场中仅受电场力作用，所以电势能与动能之和保持不变，则有 其中，， 可得电子在经过等势线点时的动能为，故C错误； D．电子从运动到，电势先增大后减小，根据可知，电势能逐渐先减小后增大，故D错误。 故选B。 4．（本题4分）某实验小组设计的测量振动频率的电容式传感器，结构原理如图所示。传感器工作时，电容器的下极板固定，保持开关S闭合，待测系统振动将带动电容器的上极板运动，将振动信号转化为电信号，下列说法正确的是（　　） A．上极板向下运动的过程中，电容器的电容减小 B．上极板向下运动的过程中，电容器将充电 C．上极板向上运动的过程中，电容器间的电场强度将增大 D．上极板向上运动的过程中，表中有自右向左的电流 【答案】B 【详解】A．根据平行板电容器电容决定式 可知，上极板向下运动的过程中，d减小，C增大，故A错误； B．根据电容的定义式 可知，上极板向下运动的过程中，d减小，C增大，U不变，Q增大，电容器将充电，故B正确； C．上极板向上运动的过程中，U不变，d增大，场强减小，故C错误； D．上极板向上运动的过程中，d增大，C减小，U不变，Q减小，电容器将放电，表中有自左向右的电流，故D错误。 故选B。 5．（本题4分）某实验小组通过图甲所示的实验电路图测量一节干电池的电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的图线，以下结论正确的是（    ） A．干电池内阻的测量值为 B．干电池内阻的测量值偏大 C．干电池电动势的测量值 D．实验误差来源于电流表分压 【答案】C 【详解】AC．根据闭合电路欧姆定律可得 根据图像可知，干电池电动势的测量值为 干电池内阻的测量值为 故A错误，C正确； BD．实验误差来源于电压表分流，设电压表内阻为，根据闭合电路欧姆定律可得 整理可得 则有 故BD错误。 故选C。 6．（本题4分）图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电压表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（　　） A．电路中电流增大 B．两端电压增大 C．整个电路消耗的功率减小 D．电源输出功率一定增大 【答案】C 【详解】A．当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，电路中电流减小，故A错误； B．电路中电流减小，两端电压减小，故B错误； C．根据 电路中电流减小，整个电路消耗的功率减小，故C正确； D．当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，若一开始外电阻大于电源内阻，油箱内油面上升过程中，外电阻增大，电源输出功率减小，故D错误。 故选C。 7．（本题4分）为方便行李搬运，某同学设计了如图所示装置和电路图。电源与电动机、保护电阻、理想电流表相串联。闭合开关后，电动机正常工作，恰好能以速度拉动行李箱匀速竖直上升，此时电流表示数为。已知电源电动势、内阻，电动机的额定电压为、内阻为（不考虑空气阻力，重力加速度）。下列说法正确的是（　　） A．保护电阻 B．电动机的热功率为 C．电动机的输出功率为 D．行李箱质量为 【答案】B 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律有 解得，A错误； BC．电动机总功率为 热功率 输出功率，故B正确，C错误； D．由题意可知， 解得，D错误。 故选B。 二、多选题（共18分） 8．（本题6分）如图所示为点电荷与接地金属板（厚度不计）之间形成的电场，其可以等效为两个等量异种电荷形成的电场的一部分。一个带电粒子先后两次从点射出，两次射出的初速度大小相等，第一次轨迹为1，第二次轨迹为为两轨迹上的四点，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子带负电 B．粒子在点加速度比在点加速度大 C．粒子从点到点的过程电势能先减小后增大 D．粒子在点的动能比在点动能小 【答案】AC 【详解】A．根据粒子的运动轨迹可知，带电粒子受到得电场力要指向曲线弯曲得内测，即粒子受到引力，所里粒子带负电，选项A正确； B．根据电场强度与电场线的关系可知点电场强度比点电场强度大，因此粒子在点的加速度比在点的受到的电场力大，故粒子在点加速度比在点加速度小，选项错误； C．粒子从点到点过程，电场力先做正功后做负功，根据电势能与电场力做功的关系可知粒子的电势能先减小后增大，选项正确； D．点的电势比点的电势高，负电荷，电势越低，电势能越大，因此带电粒子在点的电势能比在点的电势能大，由于粒子的动能与电势能和是一定值，因此带电粒子在点的动能比在点的动能大，选项错误。 故选AC。 9．（本题6分）在图中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用电源直接与电阻R相连组成闭合电路。则下列判断正确的是（     ） A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω B．电阻R的阻值为1Ω C．电源的输出功率为2W D．电源的效率为50% 【答案】AB 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律有 可知电源的图像纵轴截距为电源电动势，即 图像斜率的绝对值为电源内阻，可得 ，故A正确； B．电阻的伏安特性曲线斜率代表电阻值，由欧姆定律得 ，故B正确； C．两图线的交点代表电源直接接电阻R时的工作状态，此时电路电流 路端电压 电源输出功率为电阻R的功率，则，故C错误； D．电源效率 ，故D错误。 故选AB。 10．（本题6分）美国物理学家密立根用油滴实验证明电荷的量子性并测出电子的电荷量，由此获得了1923年度诺贝尔物理学奖。如图为密立根的油滴实验装置，容器中的A、B板分别连接恒定电源的两极，两板间电压为U，间距为d，现有半径为的带电油滴在两带电极板间匀速上升，通过目镜观测到该油滴上升速度为。断开电源且使两板间电压为0后，经过一段时间后观测到该油滴以速度匀速下降。已知该油滴受到的空气阻力满足的关系为，其中r为油滴半径，v为油滴速度、k为常量。重力加速度为g，则（　　） A．油滴的质量为 B．油滴的质量为 C．油滴所带电荷量为 D．油滴所带电荷量为 【答案】BC 【详解】AB．断开电源去掉两板间电压，油滴受到自身重力和空气阻力作用而匀速下降，受力分析如图甲所示 由平衡条件得 解得 故A错误、B正确； CD．油滴匀速上升时受力分析如图乙所示；由平衡条件得 电场力为 联立解得 故C正确，D错误。 三、实验题（共15分） 11．（本题7分）某实验小组测量一捆长度为L=100m铜芯线的电阻率，实验如下：    （1）如图1所示，用螺旋测微器测得铜芯的直径为_______mm； （2）如图2所示，取整捆铜芯线、2节干电池和相关器材，为了使电压表示数能从零开始连续调节，请补充连接好实物电路___； （3）正确连接实物电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，测得电流表示数为2.00A，此时电压表示数如图3所示，则其示数为_____V。计算得到铜芯线的电阻率为 =______（计算结果保留两位有效数字）； （4）实验小组查阅教材得知：在t0=20ºC时铜的电阻率为=1.7×10-8Ω·m。显然测得值与查阅值不相等，你认为造成这种偏差的可能原因是_______。 【答案】 1.400/1.401/1.399    2.40 1.8×10-8 实验过程铜芯线温度大于20℃导致电阻率偏大；测量直径读数偏大；铜芯线长度测量值偏大，等等。 【详解】（1）[1]用螺旋测微器测得铜芯的直径为 （2）[2]铜芯线的电阻较小，所以采用电流表外接法；为了使电压表示数能从零开始连续调节，滑动变阻器要用分压式，实物电路图如图    （3）[3]电源适用的是2节干电池，所以电压表示数为2.40V； [4]根据欧姆定律 电阻定律 且 解得 代入数据解得 （5）[5]在t0=20ºC时铜的电阻率为=1.7×10-8Ω·m。显然测得值与查阅值不相等，你认为造成这种偏差的可能原因是实验过程铜芯线温度大于20℃导致电阻率偏大；测量直径读数偏大；铜芯线长度测量值偏大，等等。 12．（本题8分）某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表量程为3 V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。 (1)已知电流计G的满偏电流IG=200 mA、内阻rG=0.30 Ω，电路中已将它改装为最大量程600 mA的电流表，则R1=_________Ω（结果取两位有效数字）。 (2)在（1）的基础上，通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表的读数U和电流计G的读数，作出如图乙的图像。通过观察图像，可以得到电源的电动势E等于________V，内阻等于_________Ω（结果取三位有效数字）。 (3)若现在有一个水果电池，查阅资料后得该水果电池的电动势约为1 V，内阻约为5000 Ω。某小组设计了如下两种测量方案，如图所示，为减少测量误差，应选用方案_________（填“一”或“二”）。若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值_________真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】(1)0.15 (2) 2.93/2.92/2.94 1.00 (3) 二 等于 【详解】（1）电流计 G和并联，，代入数据得 （2）根据闭合电路欧姆定律 式中为改装后电流表内阻， 图像纵轴截距即为电源电动势，图像斜率的绝对值 代入数据，得 故， （3）[1]方案一中电压表并联在电源两端，电流表测支路电流。由于电压表内阻（通常几千欧到几十千欧）与电源内阻相差不多，电压表的分流作用不可忽略，会导致电流测量误差极大，故选方案二； [2]将电流表内阻看作是电源内阻，电源的电动势测量值就是电源的真实值。 四、解答题（共39分） 13．（本题9分）如图所示，一个光滑斜面上放了一个质量为、带正电的物块，另一边天花板上挂着一个小球，两者相距3m，且在同一水平面上处于平衡状态。斜面倾角和绳子的偏转角度θ均为37°，绳长，物块带电量为，已知静电力常量，，，，。试求： (1)小球带电量； (2)小球的质量； (3)移开物块，小球向下摆动，摆到最低点时小球对绳子的拉力大小。 【答案】(1) (2)0.64kg (3)8.96N 【详解】（1）静电力公式 对小物块进行受力分析，可得 联立解得 （2）对小球进行受力分析，可得 由（1）中方程可解得 故可解 （3）由动能定理 对小球最低点进行受力分析 解得 14．（本题12分）如图所示，电动机M的线圈电阻，定值电阻，电源电动势，断开开关S，理想电流表的示数；闭合开关S，理想电流表的示数为。求： (1)电源内阻； (2)闭合开关S后，通过电阻的电流 (3)闭合开关S后，电动机输入功率和输出功率 【答案】(1) (2) (3)， 【详解】（1）断开开关，外电路中只有电阻，电流表读数 由闭合电路欧姆定律 解得 （2）闭合开关后，电阻与电动机并联，总电流 路端电压 电阻两端电压等于路端电压，故 （3）通过电动机的电流 电动机输入功率 电动机线圈热功率     输出功率 15．（本题18分）如图所示，虚线、间存在水平方向的匀强电场。一带负电的粒子质量为，电荷量为，在点由静止开始经电压为的电场加速后，经过点并垂直于匀强电场进入该电场中，最后从虚线的某点（图中未画出）离开匀强电场，离开时速度与电场方向成角。已知、间距为，带电粒子的重力忽略不计。求： (1)粒子刚进入水平匀强电场时的速率； (2)粒子在水平匀强电场中的加速度大小； (3)两点间的电势差。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）带电粒子刚进入匀强电场时，根据动能定理 解得带电粒子刚进入匀强电场时的速率为 （2）带电粒子离开匀强电场时速度与电场方向成角，带电粒子水平方向的速度为 带电粒子在电场中运动的时间为 带电粒子水平方向则有 解得粒子在水平匀强电场中的加速度大小 （3）带电粒子从电场中射出时的速度 根据动能定理可得 代入数据解得 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年高二人教版必修三物理第9章静电场及其应用第10章静电场中的能量第11章电路及其应用第12章电能能量守恒定律自主单元练习卷 一、单选题（共28分） 1．（本题4分）关于下列四幅图像的说法正确的是（    ） 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所带电荷量等于B所带电荷量 B．乙图中，静电喷洒农药的原理是，农药水珠离开喷嘴时带有负电荷，与带正电的农作物叶子吸附在一起 C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔内表面有电荷，导体壳壁W内电场强度不为0，导体壳内空腔C电场强度为0 D．丁图中，由奎宁结晶在两点电荷的电场中的分布情况，可判断两点电荷是等量同种点电荷 2．（本题4分）如图所示，不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球球心的距离为3r，达到静电平衡后，下列说法正确的是（　　） A．金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷 B．点电荷Q在金属球内产生的电场的场强处处为零 C．若用导线连接球的左右两侧，球两侧都不带电 D．感应电荷在金属球球心处产生的电场强度大小为 3．（本题4分）静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图，一电子在电场中仅受电场力的作用，实线描绘出了其运动轨迹，虚线表示等势线，各等势线关于轴对称，、、、分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过点时动能为60eV，各等势线的电势标注在图中，则（　　） A．、两点的电势和电场强度均相同 B．电子从运动到，电场力做正功 C．电子在经过等势线点时的动能为40eV D．电子从运动到，电势能逐渐先增大后减少 4．（本题4分）某实验小组设计的测量振动频率的电容式传感器，结构原理如图所示。传感器工作时，电容器的下极板固定，保持开关S闭合，待测系统振动将带动电容器的上极板运动，将振动信号转化为电信号，下列说法正确的是（　　） A．上极板向下运动的过程中，电容器的电容减小 B．上极板向下运动的过程中，电容器将充电 C．上极板向上运动的过程中，电容器间的电场强度将增大 D．上极板向上运动的过程中，表中有自右向左的电流 5．（本题4分）某实验小组通过图甲所示的实验电路图测量一节干电池的电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的图线，以下结论正确的是（    ） A．干电池内阻的测量值为 B．干电池内阻的测量值偏大 C．干电池电动势的测量值 D．实验误差来源于电流表分压 6．（本题4分）图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电压表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（　　） A．电路中电流增大 B．两端电压增大 C．整个电路消耗的功率减小 D．电源输出功率一定增大 7．（本题4分）为方便行李搬运，某同学设计了如图所示装置和电路图。电源与电动机、保护电阻、理想电流表相串联。闭合开关后，电动机正常工作，恰好能以速度拉动行李箱匀速竖直上升，此时电流表示数为。已知电源电动势、内阻，电动机的额定电压为、内阻为（不考虑空气阻力，重力加速度）。下列说法正确的是（　　） A．保护电阻 B．电动机的热功率为 C．电动机的输出功率为 D．行李箱质量为 二、多选题（共18分） 8．（本题6分）如图所示为点电荷与接地金属板（厚度不计）之间形成的电场，其可以等效为两个等量异种电荷形成的电场的一部分。一个带电粒子先后两次从点射出，两次射出的初速度大小相等，第一次轨迹为1，第二次轨迹为为两轨迹上的四点，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．粒子带负电 B．粒子在点加速度比在点加速度大 C．粒子从点到点的过程电势能先减小后增大 D．粒子在点的动能比在点动能小 9．（本题6分）在图中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用电源直接与电阻R相连组成闭合电路。则下列判断正确的是（     ） A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω B．电阻R的阻值为1Ω C．电源的输出功率为2W D．电源的效率为50% 10．（本题6分）美国物理学家密立根用油滴实验证明电荷的量子性并测出电子的电荷量，由此获得了1923年度诺贝尔物理学奖。如图为密立根的油滴实验装置，容器中的A、B板分别连接恒定电源的两极，两板间电压为U，间距为d，现有半径为的带电油滴在两带电极板间匀速上升，通过目镜观测到该油滴上升速度为。断开电源且使两板间电压为0后，经过一段时间后观测到该油滴以速度匀速下降。已知该油滴受到的空气阻力满足的关系为，其中r为油滴半径，v为油滴速度、k为常量。重力加速度为g，则（　　） A．油滴的质量为 B．油滴的质量为 C．油滴所带电荷量为 D．油滴所带电荷量为 三、实验题（共15分） 11．（本题7分）某实验小组测量一捆长度为L=100m铜芯线的电阻率，实验如下：    （1）如图1所示，用螺旋测微器测得铜芯的直径为_______mm； （2）如图2所示，取整捆铜芯线、2节干电池和相关器材，为了使电压表示数能从零开始连续调节，请补充连接好实物电路___； （3）正确连接实物电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，测得电流表示数为2.00A，此时电压表示数如图3所示，则其示数为_____V。计算得到铜芯线的电阻率为 =______（计算结果保留两位有效数字）； （4）实验小组查阅教材得知：在t0=20ºC时铜的电阻率为=1.7×10-8Ω·m。显然测得值与查阅值不相等，你认为造成这种偏差的可能原因是_______。 12．（本题8分）某实验小组用图甲所示电路测量电源E的电动势和内阻，图中电压表量程为3 V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。 (1)已知电流计G的满偏电流IG=200 mA、内阻rG=0.30 Ω，电路中已将它改装为最大量程600 mA的电流表，则R1=_________Ω（结果取两位有效数字）。 (2)在（1）的基础上，通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表的读数U和电流计G的读数，作出如图乙的图像。通过观察图像，可以得到电源的电动势E等于________V，内阻等于_________Ω（结果取三位有效数字）。 (3)若现在有一个水果电池，查阅资料后得该水果电池的电动势约为1 V，内阻约为5000 Ω。某小组设计了如下两种测量方案，如图所示，为减少测量误差，应选用方案_________（填“一”或“二”）。若考虑电流表的内阻，则水果电池电动势的测量值_________真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。 四、解答题（共39分） 13．（本题9分）如图所示，一个光滑斜面上放了一个质量为、带正电的物块，另一边天花板上挂着一个小球，两者相距3m，且在同一水平面上处于平衡状态。斜面倾角和绳子的偏转角度θ均为37°，绳长，物块带电量为，已知静电力常量，，，，。试求： (1)小球带电量； (2)小球的质量； (3)移开物块，小球向下摆动，摆到最低点时小球对绳子的拉力大小。 14．（本题12分）如图所示，电动机M的线圈电阻，定值电阻，电源电动势，断开开关S，理想电流表的示数；闭合开关S，理想电流表的示数为。求： (1)电源内阻； (2)闭合开关S后，通过电阻的电流 (3)闭合开关S后，电动机输入功率和输出功率 15．（本题18分）如图所示，虚线、间存在水平方向的匀强电场。一带负电的粒子质量为，电荷量为，在点由静止开始经电压为的电场加速后，经过点并垂直于匀强电场进入该电场中，最后从虚线的某点（图中未画出）离开匀强电场，离开时速度与电场方向成角。已知、间距为，带电粒子的重力忽略不计。求： (1)粒子刚进入水平匀强电场时的速率； (2)粒子在水平匀强电场中的加速度大小； (3)两点间的电势差。 学科网（北京）股份有限公司 $