2025年高中物理新教材同步 必修第三册 第9章　章末检测试卷(一)

章末检测试卷(一)(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．关于物理学史，下列说法错误的是()A．正电荷和负电荷最早是由科学家爱迪生命名的B．元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的C．物理学家法拉第最早引入电场的概念，并提出用电场线表示电场D．库仑利用扭秤装置得出了库仑定律答案A2．(2024·宁夏石嘴山市第三中学高二月考)在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是()A．甲图中与点电荷等距的a、b两点B．乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D．丁图中非匀强电场中的a、b两点答案C解析题图甲中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相等，方向不相反，故A错误；题图乙中a、b两点的电场强度大小相等，方向分别沿a、b点切线向右，所以两点电场强度大小相等，方向相同，故B错误；题图丙中a、b两点的电场强度大小相等，a点电场强度方向向上，b点电场强度方向向下，故C正确；题图丁中a点的电场强度小于b点的电场强度，方向分别沿a、b点切线斜向右下方，故D错误。3．(2023·重庆卷)真空中固定有两个点电荷，负电荷Q1位于坐标原点处，正电荷Q2位于x轴上，Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x＝x0处产生的合电场强度为0，则Q1、Q2相距()A.eq\r(2)x0 B．(2eq\r(2)－1)x0C．2eq\r(2)x0 D．(2eq\r(2)＋1)x0答案B解析依题意，两点电荷电性相反，且Q2的电荷量较大，所以Q2应位于x轴的负半轴，设两点电荷相距L，根据电场强度叠加原理可得eq\f(kQ1,x02)＝eq\f(kQ2,x0＋L2)，又Q2＝8Q1，解得L＝(2eq\r(2)－1)x0，故选B。4．(2023·广东省广州市第六中学高二期中)a、b两个带电小球的质量均为m，所带的电荷量分别为＋q和－q，两球间用一绝缘细线连接，用长度相同的另一绝缘细线将a悬挂在天花板上。在两球所在的空间有方向水平向左的匀强电场，电场强度大小为E，平衡时两细线都被拉紧，则平衡时两球的位置可能是图中的()答案A解析a带正电，受到的静电力水平向左，b带负电，受到的静电力水平向右。以整体为研究对象，整体所受的静电力大小为0，则上面悬挂a的细线应竖直；以b球为研究对象，b带负电，受到的静电力水平向右，根据平衡条件，细线对b的拉力应有向左的分力，则b在a的右下方，故选A。5.(2023·天津市崇化中学高二期中)如图所示，直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图所示。M、N两点各固定一等量负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，则H点处电场强度为()A.eq\f(3kQ,4a2)，沿y轴正方向 B.eq\f(3kQ,4a2)，沿y轴负方向C.eq\f(5kQ,4a2)，沿y轴正方向 D.eq\f(5kQ,4a2)，沿y轴负方向答案B解析正点电荷在O点时，G点电场强度为零，即两负点电荷在G点的合电场强度大小为E1＝eq\f(kQ,a2)，方向沿y轴正方向。由对称性知，两负点电荷在H点处的合电场强度大小为E2＝E1＝eq\f(kQ,a2)，方向沿y轴负方向。当把正点电荷放在G点时，正点电荷在H点处产生的电场强度大小为E3＝eq\f(kQ,4a2)，方向沿y轴正方向。所以H点处电场强度的大小E＝E2－E3＝eq\f(3kQ,4a2)，方向沿y轴负方向，故选项B正确。6．(2023·宁波市高一期末)以P点为圆心，半径为R的部分或整个圆周上有电荷分布。如图所示，甲图为电荷q均匀分布的四分之一的圆周；乙图为电荷2q均匀分布的半圆周；丙图为电荷3q均匀分布的四分之三的圆周；丁图为电荷4q均匀分布的整个圆周。四种情境中，电荷在P点产生的电场强度分别为EA、EB、EC和ED，关于电场强度大小排列正确的是()A．EA＞EB＞EC＞ED B．ED＞EC＞EB＞EAC．EB＞EA＝EC＞ED D．ED＞EB＞EA＝EC答案C解析由题图甲可知，电荷q均匀分布在四分之一的圆周上，设在P点所产生的电场强度的大小为EA；同理，题图乙电荷2q均匀分布在半圆周上，根据电场强度的叠加知，在P点所产生的电场强度的大小为EB＝eq\r(2)EA；题图丙电荷3q均匀分布在四分之三的圆周上，根据电场强度的叠加知，在P点所产生的电场强度的大小为EC＝EA；题图丁电荷4q均匀分布在整个圆周上，根据电场强度的叠加知，在P点所产生的电场强度的大小为ED＝0。综上所述，电场强度大小排列为EB＞EA＝EC＞ED，C正确。7.光滑绝缘水平面上有三个带电小球a、b、c(均可视为点电荷)，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力作用下保持静止状态。若a、b之间的距离小于b、c之间的距离，则下列说法正确的是()A．a对c的静电力一定是引力B．a对b的静电力可能是斥力C．三个小球所带电荷量的大小关系是Qc>Qa>QbD．当三个小球所带电荷量均变为原来的一半时，b球仍静止，a、c球将会运动答案C解析根据各球所受静电力的方向，可得出a、c为同种电荷，b与a、c为异种电荷，则a对c的静电力一定是斥力，a对b的静电力一定是引力，故A、B错误；设a、b、c三球的电荷量分别为Qa、Qb、Qc，a与b、b与c之间的间距分别为r1、r2，对b受力分析可知，a、c对b的静电力大小相等、方向相反，故有keq\f(QaQb,r12)＝keq\f(QcQb,r22)，又r1<r2，所以Qa<Qc，对c受力分析可知，a、b对c的静电力大小相等、方向相反，故有keq\f(QcQb,r22)＝keq\f(QcQa,r1＋r22)，所以Qb<Qa，故有Qb<Qa<Qc，由受力分析结论可知，当三个小球所带电荷量均变为原来的一半时，a、b、c球仍静止，故C正确，D错误。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4分，有选错的得0分。8.(2023·九江市高一期末)如图所示，A、B两个点电荷固定在空间，实线为两点电荷电场中的部分电场线，弯曲虚线为一个带电粒子仅在静电力作用下运动的轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法正确的是()A．A、B带同种电荷B．A、B带电荷量的绝对值不相等C．a点电场强度比b点电场强度大D．带电粒子在a点加速度比在b点加速度小答案BD解析由电场线分布的特征可知A、B为异种电荷，且A带正电，B带负电，故A错误；根据题图可知，图中电场线分布不具有对称性，则两点电荷带电荷量的绝对值不相等，故B正确；由电场线的疏密表示电场强度的大小可知，b点电场强度比a点电场强度大，故C错误；根据qE＝ma可知粒子在a点加速度比在b点加速度小，故D正确。9．如图所示的静电实验(虚线框为金属网)能使左边验电器的金属箔张开的是()答案AC解析净电荷分布在导体的外表面，故A正确，B错误；选项C中两个验电器接触，左侧验电器金属箔应张开，选项D中左边的验电器处于金属网中，由于静电屏蔽，金属箔不会张开，故C正确，D错误。10．(2023·安徽省六安市毛坦厂中学高二月考)如图所示，正方形ABDC的边长为L，在它的四个顶点各放置一个电荷量均为Q、电性未知的点电荷，已知静电力常量为k，则正方形中心O点电场强度的大小可能是()A．0B.eq\f(2\r(2)kQ,L2)C.eq\f(4kQ,L2)D.eq\f(2kQ,L2)答案AC解析因为四个点电荷距O点的距离均相同，由几何关系可得r＝eq\f(\r(2),2)L根据点电荷电场强度的表达式E＝eq\f(kQ,r2)可得四个点电荷在O点处产生的电场强度大小均为E＝eq\f(kQ,\f(\r(2),2)L2)＝eq\f(2kQ,L2)根据点电荷电场强度的方向和电场强度的叠加可知，若A、D两处放置的电荷电性相同，B、C两处放置的电荷电性也相同，则O处的电场强度E1＝0；若A、D两处放置的电荷电性相同，B、C两处放置的电荷电性相反，或者A、D两处放置的电荷电性相反，B、C两处放置的电荷电性相同，则O处的电场强度E2＝2E＝eq\f(4kQ,L2)；若A、D两处放置的电荷电性相反，B、C两处放置的电荷电性也相反，则O处的电场强度E3＝eq\r(2)×2E＝eq\f(4\r(2)kQ,L2)，所以，A、C正确，B、D错误。三、非选择题：本题共5小题，共54分。11．(6分)(2023·洛阳市高一月考)在“探究两电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图所示的实验装置。将带正电的小球A置于可移动且可调整高度的绝缘底座上，带正电的小球B用绝缘丝线悬挂于玻璃棒的O点。实验过程中两带电小球在各自位置均可视作点电荷，重力加速度大小已知。(1)(2分)实验过程中，小球A、B在同一水平线上，为测出小球B受到的库仑力大小，需要测量的一组物理量是________。A．小球B的质量，小球B的悬线偏离竖直方向的夹角B．小球B的质量，小球B的悬线长度C．小球A、B的质量，小球A、B之间的距离(2)(2分)某次实验时，使小球A、B在同一水平线上且测得小球B静止时悬线与竖直方向的夹角为30°。保持小球A、B的电荷量不变，移动小球A后，调整小球A的高度，确保两小球始终在同一水平线上，小球B静止时悬线与竖直方向的夹角为60°，则移动前后小球A、B之间的距离之比为________。(3)(2分)本实验中应用到的科学探究方法是________。A．理想实验法 B．微小量放大法C．控制变量法 D．等效替代法答案(1)A(2)eq\r(3)∶1(3)C解析(1)设小球B静止时悬线与竖直方向的夹角为α，对小球B受力分析，根据共点力平衡，有F库＝mgtanα由此可知需要测量的物理量为小球B的质量、小球B的悬线偏离竖直方向的夹角，故选A。(2)移动小球A前，对小球B受力分析有F库1＝mgtan30°＝keq\f(QAQB,r12)移动小球A后，对小球B受力分析有F库2＝mgtan60°＝keq\f(QAQB,r22)联立解得r1∶r2＝eq\r(3)∶1(3)实验中控制小球A、B的电荷量不变，改变小球A、B之间的距离，此方法采用了控制变量法，故C正确，A、B、D错误。12．(6分)质量均为m的两个可视为质点的小球A、B，分别被长为L的绝缘细线悬挂在同一点O，给A、B分别带上一定量的正电荷，并用水平向右的外力作用在A球上，平衡以后，悬挂A球的细线竖直，悬挂B球的细线向右偏60°角，如图所示。若A球的带电荷量为q，重力加速度为g，静电力常量为k，则B球的带电荷量为________，水平外力F大小为____。答案eq\f(mgL2,kq)eq\f(\r(3),2)mg解析当系统平衡以后，B球受到重力mg、细线的拉力F1、库仑斥力F库，如图所示由平衡条件得F库cos30°－F1cos30°＝0F库sin30°＋F1sin30°－mg＝0由库仑定律得F库＝keq\f(qqx,L2)联立可得B球的带电荷量qx＝eq\f(mgL2,kq)A球受到如图所示的四个力作用，合力为零，由平衡条件得F＝F库′cos30°而F库′＝F库＝keq\f(qqx,L2)解得F＝eq\f(\r(3),2)mg13．(13分)空间中三点A、B和C是直角三角形的三个顶点，且AB＝4cm，BC＝3cm，现将点电荷QA和QB分别放在A、B两点，测得C点的电场强度大小为EC＝10N/C，方向如图所示，求：(1)(6分)QA和QB的带电性质；(2)(7分)如果撤掉QA，C点电场强度的大小和方向。答案(1)负电正电(2)7.5N/C方向由B指向C解析(1)由于QA、QB为点电荷，故QB在C点产生的电场强度沿直线BC，方向可能指向B或C，同理，QA在C点产生的电场强度沿直线AC，方向可能指向A或C，由于合电场强度平行于直线BA，故QB在C点产生的电场强度沿直线BC指向C，QA在C点产生的电场强度沿直线AC指向A，如图所示，则QB为正电荷，QA为负电荷。(2)由图可知tanθ＝eq\f(AB,BC)＝eq\f(4,3)，由电场强度的叠加原理tanθ＝eq\f(EC,EB)，解得EB＝7.5N/C所以撤去QA，C点的电场强度大小EC′＝EB＝7.5N/C，方向由B指向C。14．(14分)(2023·上海市松江二中高二期末)如图甲所示，电荷量为q＝1×10－4C的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间的关系如图乙所示，物块运动速度与时间t的关系如图丙所示，取重力加速度g＝10m/s2。求：(1)(6分)前2秒内静电力做的功；(2)(4分)物块的质量；(3)(4分)物块与水平面间的动摩擦因数。答案(1)6J(2)1kg(3)0.2解析(1)前2s内物块所受静电力F＝qE1＝1×10－4C×3×104N/C＝3N物块发生的位移x＝eq\f(0＋v,2)t＝2m则静电力做的功W＝Fx＝3N×2m＝6J(2)(3)在0～2s内，由牛顿第二定律得qE1－μmg＝ma，由运动学公式得a＝eq\f(v,t)＝1m/s2在2～4s内，由牛顿第二定律得qE2＝μmg联立解