高中物理人教版(2019)必修三第九章静电场及其应用-复习提升原创卷

高中物理人教版（2019）必修三第九章静电场及其应用复习提升原创卷物理考试

注意事项：

1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写

2、提前xx分钟收取答题卡第Ⅰ卷客观题第Ⅰ卷的注释阅卷人一、单选题(共8题；共32分)得分1．（4分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别固定于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，c带负电，电荷量均为q，已知静电力常量为k，则正三角形中心处的电场强度大小为（）A．2kql2 B．4kql2 C．2．（4分）如图所示，静电场中的一条直电场线上有A、B两点，电子仅受电场力作用下由A点静止释放后向B点运动，则下列判断正确的是（）A．A点的电势比B点的电势高B．A点的场强一定比B点的场强大C．电子在A点的电势能比在B点的电势能大D．电子在A点受到的电场力一定比在B点大3．（4分）电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，在电子显微镜中电子枪发射电子束，通过电场构成的电子透镜使其会聚或发散.电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势线。一电子仅在电场力作用下运动，运动轨迹如图实线所示，a、b、c、d是轨迹上的四个点，下列说法正确的是（）A．b处的电场强度与c处的电场强度相同B．电子从a到d运动时，加速度大小保持不变C．电子从a到d运动时，电势能先增大后减小D．电子在a处受到的电场力方向与a处虚线垂直4．（4分）一个内部含有空腔的矩形金属导体W放在静电场中，电场线如图所示，下列说法不正确的是（  ）A．金属发生感应起电，左端A处的感应电荷为负电荷B．金属表面是等势面，金属导体是等势体C．金属内部被静电屏蔽，空腔C处的电场强度为0D．金属处于静电平衡，金属内部的电子不受电场力作用，处于静止状态5．（4分）如图所示，匀强电场的方向平行于xOy平面，取坐标原点O的电势为零，已知平面内A、B两点的电势分别为240V和165V，下列说法不正确的是（）A．C点处的电势为－75VB．电场强度的大小为13V/cmC．电子在B点的电势能比在A点大75eVD．电子从B点沿BAOC运动到C点，电场力做的功为240eV6．（4分）在图示电路中，A、B为两块正对的水平金属板，G为静电计。开关S闭合后，静电计指针张开一个角度，板间的带电油滴悬浮在两板之间静止不动，不考虑静电计电量的变化对平行板电容器的影响，下列说法正确的是（）A．若仅将A板水平向右缓慢平移一些，油滴依然静止不动B．若仅将B板竖直向下缓慢平移一些，静电计指针的张角将变大C．若断开S，仅将A板水平向左缓慢平移一些，静电计指针的张角将变小D．若断开S，仅将B板竖直向上缓慢平移一些，油滴的电势能变小7．（4分）在圆锥体空间的顶点O固定一正点电荷，底面圆周上有三点a、b、c，O′是底面圆心，d点为Oc的中点，在该点电荷所产生的电场中，正确的判断是（  ）A．a、b、c三点的电场强度相同B．d点与O′点电势差和O′点与c点电势差关系为UdOC．带正电的检验电荷沿直线从a至O′过程中电场力增大，电势能增大D．带负电的检验电荷沿直线从a至b过程中电势能先增大后减小8．（4分）静电透镜是利用电磁场来偏转和聚焦电子束，两个电势不等的同轴圆筒就构成了一个最简单的静电透镜。静电透镜的原理图如图所示，圆筒A带负电，圆筒B带正电，圆筒之间形成静电场的等差等势面如图中的虚线所示。当电子束沿中心轴从圆筒A射向圆筒B时，静电场使平行入射的电子束汇聚于中心光轴上，这就形成了最简单的静电透镜。现有电子在a点射入，则下列说法正确的是（）A．若电子在a点水平射入，后经过a、b、c三点，所受电场力先增大后减小，电势增大，电势能减少B．若电子在a点水平射入，则电子将做匀加速直线运动C．若电子在a点以与水平方向成某一角度射入，该电子可能做类平抛运动D．若电子在a点以与水平方向成某一角度射入，该电子可能做匀速圆周运动阅卷人二、多选题(共4题；共20分)得分9．（5分）如图所示，在足够长光滑绝缘水平面的上方，存在着方向水平向右、场强大小为E1的匀强电场。一带正电小物块（可视为质点）从水平面上A点由静止释放，经时间t到达B点，小物块速度大小为v。此时水平面上方突然撤去原来电场，改加方向水平向左、场强大小为EA．小物块返回A点时速度大小为3B．小物块返回A点时速度大小为2vC．电场强度的大小关系是ED．电场强度的大小关系是E10．（5分）如图中所示，空间有一匀强电场与水平圆形区域O的夹角为60°，圆形区域的半径为R，AB是圆形区域的直径，带电量为e的正检验电荷在外力作用下从A点出发沿圆弧顺时针运动，检验电荷的电势能随转动角度θ的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（）A．B点的电势高于A点的电势B．匀强电场场强大小为EC．电场强度的方向斜向右上D．若使一电子从A点沿圆弧顺时针运动，其电势能随转动角度θ的变化规律与图乙相同11．（5分）在光滑绝缘水平面上，两带有同种电荷、可视为质点的相同物块甲、乙放在A、B两点，C点为AB的中点，两物块所带的电荷量q甲A．物块甲所受的库仑力较大B．两物块不一定在C点发生碰撞C．两物块一定在同一时刻回到A，B点D．两物块返回初始位置的动能均大于初动能12．（5分）如图所示，在方向水平向左的匀强电场中有一倾角为60°、高为H的固定绝缘斜面体，现将一质量为m，带正电且电荷量为q的小物块（可视为质点）从斜面体顶端由静止释放，已知重力加速度为g，匀强电场的电场强度大小为E=3A．小物块到达地面时的速度大小为2B．小物块到达地面时的速度大小为2C．若其他条件不变，只增大电场强度，小物块到达地面前的运动时间将减少D．若其他条件不变，只增大电场强度，小物块到达地面前的运动时间将不变第Ⅱ卷主观题第Ⅱ卷的注释阅卷人三、实验探究题(共1题；共8分)得分13．（8分）某研究小组用如图所示装置探究等量同种电荷间库仑力与距离的关系。器材有：专用支架、相同的导体小球A和B、刻度尺、丝线、米尺、天平、绝缘底座。（1）（2分）下列能使A，B小球带等量同种电荷的方式是___________。A．用与A，B相同的带电小球C，先接触A，再接触BB．A，B小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A，B小球，再移走带电体C．A，B小球接触后，用带电小球接触A，B，移除导体球，再分开A，B小球（2）（2分）用天平测量小球的质量m，悬挂点到小球球心的距离l，将小球B固定在绝缘底座上，A球用丝线悬挂在支架上，使小球带上等量同种电荷。某次实验中小球A静止位置和B固定位置如图所示，则A、B小球之间的距离r=cm。（3）（2分）本实验中l≫r，丝线与竖直方向夹角θ很小，tanθ≈sinθ，重力加速度g=9.8m/s2。本实验中若小球质量为10g，（4）（2分）缓慢移动绝缘底座，得到五组F、r数据，根据库仑定律，拟合的库仑力F与距离r的关系图像可能正确的是___________；A．B．C．阅卷人四、综合题(共3题；共40分)得分14．（10分）如图所示，带电量为＋Q的小球N固定在光滑绝缘的竖直圆轨道底端，质量为m的带电小球M恰好静止在圆轨道顶端，已知圆轨道半径为R，静电力常量为k，重力加速度为g，且带电小球M、N均可视为点电荷。求：（1）（5分）带电小球M的带电量q。（2）（5分）若带电小球M受到微扰沿圆轨道运动，且缓慢漏电，当带电量减少为原先的14时，小球又恰好静止，求此时小球M受到的弹力大小FN和静止的位置（以小球MN连线与ON的夹角15．（15分）如图所示，在平面直角坐标系的第一、四象限内有水平向左、场强大小为E的匀强电场，在第二、三象限的−d≤x<0区域内有竖直向下、场强大小为2E的匀强电场，一个带电荷量为+q，质量为m的粒子（重力不计）从第一象限内的S点（d，2d）处由静止释放。（1）（5分）求粒子通过y轴时的速度大小；（2）（5分）求粒子最终离开匀强电场时的速度方向；（3）（5分）求粒子从释放到到达x轴所用的时间。16．（15分）现代科技中常常利用电场来控制带电粒子的运动。某控制装置由加速电场、偏转电场和收集装置组成，如图所示。加速电场可以提供需要的电压，偏转电场为辐向电场，其内外圆形边界的半径分别为r0、3r0，在半径相等的圆周上电场强度大小都相等，方向沿半径向外，且满足E∝1r2（r为半径），已知r0（1）（5分）要使粒子由静止加速后能从A点沿半径2r0的圆形轨迹1到达C点，求加速电场的电压（2）（5分）若加速后从PB间垂直PB方向进入的粒子都能做匀速圆周运动而到达收集装置，求粒子做圆周运动的周期T与轨迹对应半径r应满足的关系式。（3）（5分）若粒子从电场左侧r0处B点垂直于OP方向射入，且恰能从右侧3r0

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】若c带正电，电荷量为q，则正三角形中心处的场强为零；若c带-q，相当于c带+q的基础上再在c处放置-2q的电荷，此时该电荷距离三角形中心处的距离为r=l2故答案为：C。

【分析】三个小球在中心处场强相互叠加，符合平行四边形法则。利用点电荷场强公式，然后矢量叠加即可。2．【答案】C【解析】【解答】AC．电子在A点静止释放后向B点运动，表明电子受到的电场力由A指向B，电场的方向为由B指向A，沿着电场线的方向电势逐渐降低，A点的电势比B点的低，这个过程中电场力对电子做正功，电势能减小，A点的电势能比B点的电势能高，A不符合题意，C符合题意；BD．一条电场线不能明确电场线的疏密，无法判断A、B两点电场强度的大小，也就无法判断A、B两点电场力的大小，BD不符合题意。故答案为：C。

【分析】沿着电场线电势逐渐降低，在电场力作用下，物体电势能减小。3．【答案】D【解析】【解答】A．根据电场线与等势线垂直的特点，b处电场线的切线方向斜向左上方，c处电场线的切线方向斜向左下方，所以b、c点的电场强度不相同，A不符合题意；B．等势线的疏密也可以反映电场的强弱，由a到d等势线先变疏后变密，所以电场强度先减小后增大，加速度先减小后增大，B不符合题意；C．由a到d电势先升高后降低，所以电子的电势能先减小后增大，C不符合题意；D．a处电场线与虚线垂直，所以电子受到的电场力方向与虚线垂直，D符合题意。故答案为：D。

【分析】电场强度是矢量，电场强度相同，不仅大小相同，方向也要相同。等势线的疏密也可以反映电场的强弱，等差等势线越密集，电场越强。电势越高，电子电势能反而越小。4．【答案】D【解析】【解答】A．金属W放在静电场中会发生感应起电，根据电场线的方向，可知左端A处的感应电荷为负电荷，A正确，不符合题意；BCD．感应起电后金属处于静电平衡，表面是等势面，金属导体是等势体，内部被静电屏蔽，电场强度为0，金属内部的电子不受电场力作用，处于热运动状态，BC正确，不符合题意，D错误，符合题意。故答案为：D。

【分析】结合静电感应以及电荷在电场中受到电场力的方向得出AB所带感应电荷的电性，感应起电后的金属导体是等势体。5．【答案】D【解析】【解答】A．由匀强电场中的平行线特点，可知OA电势差与CB电势差相等，故得位置C点处的电势为－75V，A正确，不符题意；B．由OA电势差可得电场强度的x分量大小为Ex=24020V/cm=12V/cmC．由于B电势比A低75V，带负电荷的电子在B点的电势能比在A点大75V，C正确，不符题意；D．由于B电势比C高240V，带负电荷的电子在B点的电势能比在C点小240eV，故该过程电势能增大240eV，电场力做的功为－240eV，D错误，符合题意；故答案为：D。

【分析】匀强电场电场强度的大小和方向处处相等，结合匀强电场电场强度的表达式以及电场强度的合成得出C出的电势以及电场强度的矢量和，利用电势能的表达式得出AB两点电势能的大小关系。6．【答案】B【解析】【解答】A．仅将A板水平向右缓慢平移一些，两板正对面积减小，根据C=εS4πkd，电容C减小，电容器与电源相连，电压不变，根据Q=CU，电荷量Q减小，电容器放电，电流方向为顺时针。电路中有一二极管，当电容器放电时，二极管电阻无穷大，电路相当于断路，则电容器的电荷量不变，电压U增大。平移A板前，带电油滴静止不动，受到向上的电场力大小等于重力大小，可知油滴带正电，平移A板后，电场力B．仅将B板竖直向下缓慢平移一些，两板间距增大，根据C=εSC．断开S，电容器电荷量不变，仅将A板水平向左缓慢平移一些，两板正对面积减小，根据C=εSD．断开S，电容器电荷量不变，仅将B板竖直向上缓慢平移一些，两板间距减小，根据C=εS4πkd，电容C增大，根据Q=CU，电场强度E=Ud=4πkQεS故答案为：B。

【分析】根据电容器的决定式以及定义式得出电容器两极板间的电荷量变化情况，结合电场力的表达式以及匀强电场电场强度的表达式得出油滴的运动情况以及静电计指针偏角的变化情况，通过电势能的表达式得出油滴电势能的变化情况。7．【答案】C【解析】【解答】A．a、b、c三点的电场强度方向不同，a点的电场强度方向由O指向a，b点的电场强度方向由O指向b，c点的电场强度方向由O指向c，A不符合题意；B．根据φ=kQr，UdO'=φC．电场线越密集，场强越大，电场力越大，带正电的检验电荷沿直线从a至O′过程中电场力增大，又φOD．带负电的检验电荷沿直线从a至b过程中电势能先减小后增大，D不符合题意。故答案为：C。

【分析】根据点电荷周围电场线的分布特点得出电场强度的方向，结合电势的表达式以及电势差和电势的关系得出电势差的大小关系，电场线的疏密表示电场的强弱，通过功能关系得出电势能的变化情况。8．【答案】A【解析】【解答】A．根据等势线的疏密程度可知，从a点到c点电场强度先增大后减小，则所受的电场力先增大后减小；由圆筒A带负电，圆筒B带正电可知，从a点到c点电势增大；电子带负电，则电势能减小，A符合题意；B．由图可知电场为非匀强电场，电子所受的电场力非恒力，由牛顿第二定律知加速度在改变，则电子不会做匀加速直线运动，B不符合题意；CD．由图可知电子在a点以与水平方向成某一角度射入，受到的电场力的大小和方向都在改变，则电子不会做类平抛运动，也不做匀速圆周运动，C、D不符合题意。故答案为：A。

【分析】等势线的疏密表示电场强度的强弱，结合电场力的表达式判断电场力的大小关系，结合功能关系得出电势能的变化情况，利用牛顿第二定律进行分析判断。9．【答案】A,C【解析】【解答】设带电体在电场E1中加速度为a1，带电体在电场E2中的加速度为a2，第一阶段末速度为第二阶段的初速度，因为从A出发最后返回A点，根据题意两个阶段的位移之和为零，则12a1t2+a故答案为：AC。

【分析】电场反向，物体由加速运动变为减速运动。从A出发最后返回A点，两个阶段的位移之和为零。10．【答案】A,C【解析】【解答】A．正检验电荷在B点的电势能大于A点的电势能，由φ=EB．由φ=Epe，和E=UdC．由上述分析可知电场强度的方向斜向右上，C符合题意；D．电子带负电，所以电子电势能随转动角度θ的变化规律与图乙形状不相同，D不符合题意。故答案为：AC。

【分析】正电荷在电势高的地方电势能比较大。由电势差和场强关系求解场强大小。电子带负电，电势高的地方电势能反而小。11．【答案】C,D【解析】【解答】A．由于两物块之间的库仑力遵循牛顿第三定律，则两物块之间的作用力大小相等，A不符合题意；BC．由于两物块在任何时刻所受的电场力相等，则加速度相等、速度大小相等，可知碰撞发生在中点C，且同时返回A、B点，B不符合题意，C符合题意；D．两物块碰撞后，电荷量重新分布，两物块在同样的位置间的作用力由F=kq1q2r2，变为故答案为：CD。

【分析】由于两物块之间的库仑力互为相互作用力，大小相等。由库仑定律可知，碰后两物体间作用力变大，所以两物块返回到出发点的速度增大。12．【答案】A,D【解析】【解答】AB．对物块进行受力分析，如图所示物块受重力和水平向左的电场力，电场力F=qE=3mg，则合力的大小为2mg，小物块沿合力方向做匀加速直线运动，运用动能定理研究从开始到落地过程F⋅3CD．增大电场强度，竖直方向上的加速度不变，不会影响竖直方向的运动，即竖直方向运动时间不变，根据分运动与合运动的关系可知，运动时间不变，C不符合题意，D符合题意。故答案为：AD。

【分析】对物块进行受力分析，根据电场力的表达式以及动能定理得出小物块落地面时的速度，结合小物块的运动情况得出增大电场强度时小物块到达地面前的运动时间的变化情况。13．【答案】（1）C（2）2.20（3）2.2×10-3（4）C【解析】【解答】（1）A．用与A、B相同的带电小球C，先接触A，再接触B，两球将带上不等量的同种电荷，A不符合题意；B．A、B小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A、B小球，再移走带电体，能使小球带等量异种电荷，B不符合题意；C．A、B小球接触后，用带电小球接触A、B，移除导体球，再分开A、B小球，能使小球带等量同种电荷，C符合题意；故答案为：C。（2）由图可知，A、B小球之间的距离r=2.20cm。（3）对小球受力分析可知，库仑力F=mg代入数据解得F=0.01×9.8×（4）根据F=k可知F−1【分析】（1）根据探究等量同种电荷间库仑力与距离的关系的实验原理得出使A，B小球带等量同种电荷的方式；

（2）根据刻度尺的读数原理得出AB两小球之间的距离；

（3）对小球进行受力分析，根据力的分解以及共点力平衡得出库仑力的大小；

（4）结合库仑定律得出F和r的关系式，并判断图像的形状。14．【答案】（1）解：球M恰好静止在圆轨道顶端，根据受力平衡可得F=k解得q=（2）解：受力分析如下图由力学三角形和△OMN相似，且都为等腰三角形，可得F由F根据几何关系可得FN与mg的合力大小为由受力平衡可得F解得cos即θ=60°【解析】【分析】（1）对小球M进行受力分析，根据共点力平衡得出点电小球M的电荷量；

（2）对小球M进行受力分析，根据库仑定律以及力的合成和共点力平衡得出小球M受到的弹力大小FN15．【答案】（1）解：设粒子通过y轴时的速度大小为v，由动能定理得qE⋅d=解得v（2）解：粒子进入第二、三象限做类平抛运动，设加速度大小为a2，运动时间为t2得t又2qE=ma竖直方向速度大小v设粒子最终离开