2025年《沪科版2020上海高二物理必修第三册》第9章 复习与测试（作业）（解析版）

第页新版沪科版2020上海高二物理必修第三册章末测试卷（时间：75分钟满分：100分）一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分．每题只有一个选项最符合题意。1．（2021·河北正定中学高一期中）下列说法中正确的是（）A．根据电场强度的定义式E＝eq\f(F,q)可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷所带的电荷量q成反比B．根据真空中点电荷的电场强度公式E＝keq\f(Q,r2)，电场中某点的电场强度E与场源电荷所带的电荷量Q成正比C．根据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)可知，电容器的电容C与其所带电荷量Q成正比D．根据电势的定义式φ＝eq\f(Ep,q)可知，这一点的电势φ与这一点的电荷量q成反比【答案】B【解析】电场强度的定义式E＝eq\f(F,q)是比值定义法，电场强度取决于电场本身的性质，电场中某点的电场强度E与试探电荷所带的电荷量q无关，故A错误；真空中点电荷的电场强度公式E＝keq\f(Q,r2)是决定式，电场中某点的电场强度E与场源电荷所带的电荷量Q成正比，故B正确；电容器的电容C的大小取决于电容器本身的构造，与其所带电荷量Q无关，故C错误；电势的定义式φ＝eq\f(Ep,q)采用的是比值定义法，某一点的电势φ与电荷在该点的电势能Ep及电荷量q无关，由电场本身的特性决定，故D错误。2．（2021·河南洛阳高一月考）关于匀强电场中的电场强度和电势差的关系，下列说法正确的是（）A．任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积B．沿电场线方向上，相同距离上电势降落一定相等C．电势降落的方向一定是电场强度的方向D．电势降落最快的方向不一定是电场强度的方向【答案】B3．（2021·福建三明高一期末）一个孤立的正点电荷的电场线和等势面分布如图1所示．实线表示电场线，虚线表示等势面，a、b是其中的两个点，则（）图1A．正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能B．b点电势高于a点电势C．a、b两点电场强度的方向相同D．将一正电荷从b点移到a点静电力做负功【答案】B【解析】沿电场线电势逐渐降低，可知b点电势高于a点电势，B正确；因a点电势低于b点，则正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，A错误；场强方向沿电场线的切线方向，可知a、b两点电场强度的方向不相同，C错误；将一正电荷从b点移到a点静电力做正功，D错误。4．（2021·山东烟台高一期中）一个电子在电场中的A点具有80eV的电势能，当它由A点运动到B点时克服静电力做功30eV，则（）A．电子的电势能增加30eVB．电子在B点时的电势能是50eVC．B点电势比A点高50VD．B点电势比A点低110V【答案】A【解析】电子由A点运动到B点时克服静电力做功30eV，则电子的电势能增加了30eV，电子在A点具有80eV的电势能，则电子在B处的电势能是EpB＝80eV＋30eV＝110eV，故A正确，B错误；电子由A点运动到B点静电力做功为WAB＝－30eV，电子的电荷量为q＝－e，则AB间的电势差为UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－30eV,－e)＝30V，可知，B点电势比A点电势低30V，故C、D错误。5．（2021·浙江杭州高一月考）在x轴上的A、B两点各有一个点电荷，其静电场的电势φ在x轴上分布如图2所示，P点电势最低。下列说法正确的是（）图2A．两点电荷带异种电荷B．A处的点电荷所带电荷量较小C．M处的电场强度小于N处的电场强度D．电子沿x轴从M点移动到N点，电势能先减小后增大【答案】B【解析】φ－x图像的斜率表示场强大小，由题图可知，M处的电场强度大于N处的电场强度，沿电场线方向电势逐渐降低，故AP区域场强方向向右，PB区域场强方向向左，即两电荷为正电荷，A错误；P点的切线斜率为零，故P点场强为零，所以A、B两点的点电荷在P点产生的场强大小相等，方向相反．由E＝keq\f(Q,r2)可知，A处的点电荷所带电荷量较小，B正确；电子沿x轴从M点移动到N点，由Ep＝qφ可知，电势能先增大后减小，D错误。6.（2021·江苏省南京一中高一期中）如图3所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子只受静电力作用下的运动轨迹，则（）图3A．若粒子是从N点运动到M点，则其带负电荷B．粒子运动的加速度在M点大于N点C．粒子在M点的速度小于在N点的速度D．粒子在M点的电势能小于在N点的电势能【答案】C【解析】根据曲线运动的特点合外力总是指向轨迹弯曲的一面，则带电粒子所受静电力方向向下，与场强方向相同，则带电粒子带正电，所以A错误；根据电场线的疏密表示场强的大小，则M点场强小于N点，则粒子的静电力在M点小于N点，所以B错误；若粒子是从N点运动到M点，静电力做负功，带电粒子的动能减小，电势能增大；若粒子是从M点运动到N点，静电力做正功，带电粒子的动能增大，电势能减小；所以粒子在M点的速度小于在N点的速度，粒子在M点的电势能大于在N点的电势能，则C正确，D错误。7．（2021·湖南高二期中）如图4所示，空间存在足够大的水平方向的匀强电场，绝缘的曲面轨道处于匀强电场中，曲面上有一带电金属块在力F的作用下沿曲面向上移动．已知金属块在向上移动的过程中，力F做功40J，金属块克服静电力做功10J，金属块克服摩擦力做功20J，重力势能改变了30J，则（）图4A．电场方向水平向左B．电场方向水平向右C．在此过程中金属块电势能减少20JD．在此过程中金属块机械能增加10J【答案】D【解析】因为不知道带电金属块的电性，所以无法判断电场方向，故A、B错误；克服静电力做功为10J，则电势能增加10J，故C错误；机械能的改变量等于除重力以外的其他力所做的总功，故应为ΔE＝40J－10J－20J＝10J，故D正确。8．（2021·上海浦东高一期中）如图5所示，一电容为C的平行板电容器，两极板A、B间距离为d，板间电压为U，B板电势高于A板，两板间有M、N、P三点，M、N连线平行于极板，N、P连线垂直于极板，M、P两点间距离为L，∠PMN＝θ。以下说法正确的是（）图5A．电容器带电荷量为eq\f(U,C)B．两极板间匀强电场的电场强度大小为eq\f(U,Lsinθ)C．M、P两点间的电势差为eq\f(ULsinθ,d)D．若将带电荷量为＋q的电荷从M移到P，该电荷的电势能增加了eq\f(qULsinθ,d)【答案】C【解析】由电容的定义式C＝eq\f(Q,U)得电容器的带电荷量Q＝CU，故A错误；两极板间匀强电场的电场强度大小E＝eq\f(U,d)，故B错误；M、P两点间的电势差为UMP＝ELsinθ＝eq\f(U,d)·Lsinθ，故C正确；将带电荷量为＋q的电荷从M移到P，静电力做功WMP＝qUMP＝eq\f(qULsinθ,d)，电荷的电势能减小eq\f(qULsinθ,d)，故D错误。9．（2020·浙江7月选考）如图6所示，一质量为m、电荷量为qeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(q>0))的粒子以速度v0从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中．已知MN与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连线上的某点时（）图6A．所用时间为eq\f(mv0,qE)B．速度大小为3v0C．与P点的距离为eq\f(2\r(2)mv\o\al(02),qE)D．速度方向与竖直方向的夹角为30°【答案】C【解析】粒子在电场中只受静电力，F＝qE，方向向下，如图所示。粒子的运动为类平抛运动。水平方向做匀速直线运动，有x＝v0t竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，有y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)t2eq\f(y,x)＝tan45°联立解得t＝eq\f(2mv0,qE)，故A错误；vy＝at＝eq\f(qE,m)·eq\f(2mv0,qE)＝2v0，则速度大小v＝eq\r(v\o\al(02)＋v\o\al(y2))＝eq\r(5)v0，tanθ＝eq\f(v0,vy)＝eq\f(1,2)，则速度方向与竖直方向夹角不为30°，故B、D错误；x＝v0t＝eq\f(2mv\o\al(02),qE)，与P点的距离s＝eq\f(x,cos45°)＝eq\f(2\r(2)mv\o\al(02),qE)，故C正确。10．（2021·浙江高一期末）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7所示，三点的电势分别为10V、10V、22V。下列说法不正确的是（）图7A．电场强度的大小为2.5V/cmB．坐标原点处的电势为－2VC．电子在a点的电势能比在c点的低12eVD．电子从b点运动到c点，静电力做功为12eV【答案】C【解析】由题可知直线ab位于等势面上，所以电场强度的方向垂直于直线ab指向左下方；设c点到直线ab的距离为d，则由几何关系可得sin∠cab＝eq\f(d,8)＝eq\f(6,10)，解得d＝4.8cm，所以电场强度为E＝eq\f(U,d)＝eq\f(22－10,4.8)V/cm＝2.5V/cm，故A正确；由几何关系可知坐标原点O到直线ab的距离等于c点到直线ab的距离，所以O点与ab之间的电势差等于ab与c点之间的电势差；则坐标原点处的电势为φO＝φa－12V＝－2V，故B正确；电子在a点的电势能为Epa＝－eφa＝－10eV，电子在c点的电势能为Epc＝－eφC＝－22eV，电子带负电，在电势低处电势能较大，所以电子在a点的电势能比在c点的高12eV，故C错误；电子从b点运动到c点，静电力做功为W＝－eUbc＝12eV，故D正确。二、非选择题：共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．11．（15分）（2021·上海金华高一期末）如图8甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置．电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器．图8（1）当开关S接________时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电。在充电开始时电路中的电流比较________（选填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐________（选填“增大”或“减小”）（2）当开关S接________时（选填“1”或“2”），平行板电容器放电，流经G表的电流方向与充电时________（选填“相同”或“相反”）（3）将G表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，已知如图所围的面积约为40个方格，可算出电容器的电容为________F。【答案】（1）1（2分）大（3分）减小（3分）（2）2（2分）相反（2分）（3）4×10－4（3分）【解析】（1）充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关拨向1；由题图乙知，充电开始时电路中的电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小；（2）开关S接2时，平行板电容器放电，流经G表的电流方向与充电时相反；（3）已知有40个方格，一个方格表示的电荷量为q＝0.4×0.2×10－3C＝8×10－5C所以释放的电荷量为Q＝8×10－5×40C＝3.2×10－3C电容器的电容C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(3.2×10－3,8)F＝4×10－4F。12．（10分）（2021·上海金山高一期中）如图9所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿电场方向，bc和电场方向成60°角，一个电荷量为q＝4×10－8C的正电荷从a移动到b，静电力做功为W1＝1.2×10－7J，求：图9（1）若规定a点电势为零，求该电荷在b点的电势能；（2）匀强电场的场强E；（3）b、c两点间的电势差。【答案】（1）－1.2×10－7J（2）60V/m（3）3.6V【解析】（1）静电力做功与电势能的关系为W1＝Epa－Epb（2分）规定a点电势为零，即Epa＝0（1分）电荷在b点的电势能为Epb＝－W1＝－1.2×10－7J（2分）（2）正电荷从a移动到b，静电力做功W1＝qE·ab解得E＝60V/m（2分）（3）b、c两点间的电势差为U＝E·bc·cos60°（2分）解得U＝3.6V。（1分）13．（10分）（2021·江苏省泰州中学高一期末）如图10所示，光滑斜面的倾角为37°，A、B两点距离为L＝eq\f(2,3)m．—质量为m＝1×10－2kg、带电荷量为q＝＋1×10－6C的小物块置于斜面上，当加上水平向右的匀强电场时，该物块恰能静止在斜面上，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2。求：图10（1）该电场的电场强度大小；（2）求A、B两点间的电势差UAB；（3）若电场强度变为原来的eq\f(1,2)，当小物块由静止沿斜面从A滑至B点时，求物块在B处速度的大小？【答案】（1）7.5×104N/C（2）－4×104V（3）2m/s【解析】（1）如图所示，小物块受重力、斜面支持力和静电力三个力作用，受力平衡，则有tanθ＝eq\f(Eq,mg)（2分）解得E＝7.5×104N/C（1分）（2）B、A两点间的电势差UBA＝ELcos37°＝4×104V（1分）则UAB＝－UBA＝－4×104V（1分）（3）场强变化后物块所受合力为F＝mgsin37°－eq\f(1,2)qEcos37°＝ma（2分）代入数据解得a＝3m/s2（1分）物块在B处速度的大小v＝eq\r(2aL)（1分）解得v＝2m/s。（1分）14．（12分）（2021·山东济南高一期中）如图11所示，水平绝缘直轨道AC由光滑段AB与粗糙段BC组成，它与竖直光滑半圆轨道CD在C点处平滑连接，其中AB处于电场区内．一带电荷量为＋q、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度v0进入电场区沿轨道运动，从B点离开电场区继续沿轨道BC运动，最后从圆轨道最高点D处水平飞离．已知：轨道BC长l＝1m，圆半径R＝0.1m，m＝0.01kg，q＝2.5×10－4C，滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g取10m/s2，设装置处于真空环境中。图11（1）若滑块到达圆轨道D点时的速度v＝2m/s，求滑块在D点处时受到的弹力大小和通过B点时的速度大小；（2）若v0＝5m/s，为使滑块能到达圆轨道最高点D处，且离开圆轨道后落在水平轨道BC上，求A、B两点间电势差UAB应满足的条件。【答案】（1）0.3N2eq\r(3)m/s（2）－320V<UAB<160V.【解析】（1）滑块在D点处有mg＋FN＝meq\f(v2,R)（1分）解得FN＝0.3N（1分）从B到D过程由动能定理得eq\f(1,2)mvD2－eq\f(1,2)mvB2＝－μmgl－2mgR（2分）解得vB＝2eq\r(3)m/s（1分）（2）若滑块恰好到达圆轨道最高点D处mg＝meq\f(v\o\al(D12),R)（1分）从A到D过程由动能定理得eq\f(1,2)mvD12－eq\f(1,2)mv02＝qUAB－μmgl－2mgR（2分）若滑块过D点平抛到B点，竖直方向有2R＝eq\f(1,2)gt2，（1分）水平方向有l＝vD2t（1分）从A到D过程由动能定理得eq\f(1,2)mvD22－eq\f(1,2)mv02＝qUAB－μmgl－2mgR（1分）解得－320V<UAB<160V。（1分）15．（13分）（2021·上海奉贤高一期末）如图12所示，虚线PQ、MN间存在水平匀