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2025粤教版高中物理必修第三册
第一章测评
(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,只有一个选项符合题目要求)
1.取一个铜质小球置于圆形玻璃器皿中心,将蓖麻油和头发碎屑置于玻璃器皿内拌匀.用起电机使铜球带电时,铜球周围的头发碎屑会呈现如图所示的发散状图样.下列说法正确的是(　　)
A.电场线是真实存在的 B.发散状的黑线是电场线
C.带电铜球周围存在着电场 D.只在发散状的黑线处存在着电场
2.真空中两个静止的点电荷,相距为r时库仑力大小为F,若保持r不变,使两点电荷电荷量均变为原来的2倍,则库仑力大小变为(　　)
A. B. C.4F D.16F
3.(2024广东高二期末)绝缘泡沫板上安装有一绝缘支架,支架一端通过丝线悬吊着一个金属球.现通过接触使金属球带上一定量的负电荷,然后在小球下方(带上绝缘手套)不断叠放原本不带电的金属硬币,硬币始终未和小球接触,则下列说法正确的是(　　)
A.丝线拉力保持不变
B.丝线拉力不断减小
C.最上方的硬币会带正电
D.用不带绝缘手套的手触摸硬币,上方硬币所带电荷会消失
4.(2024上海崇明高二阶段练习)如图所示,一电荷量为q的正点电荷位于电场中A点,受到的电场力为F,则A点的电场强度大小E=,方向与F相同.若把该点电荷换为电荷量为的负点电荷,则A点的电场强度(　　)
A.大小变为,方向与原来相反 B.大小变为2E,方向与原来相同
C.大小仍为E,方向与原来相同 D.大小仍为E,方向与原来相反
5.如图所示,带正电的点电荷周围有五个点,它们的电场强度大小可能相等的是(　　)
A.Ⅰ和Ⅱ B.Ⅱ和Ⅲ C.Ⅲ和Ⅴ D.Ⅰ和Ⅳ
6.某区域的电场分布与位置相关,如图甲所示,Ox轴上正好存在与该轴正方向同向的电场分布,电场强度E随x的变化情况如图乙所示,若在原点O处静止释放一质子,质子在仅受电场力的作用下开始运动,下列说法正确的是 (　　)
A.质子的加速度一直增大 B.质子所受电场力一直增大
C.质子的电势能一直增大 D.质子的动能一直增大
7.(2024广东惠州高二阶段练习)如图所示,真空中有两个点电荷Q1和Q2,Q1=+9q,Q2=-q,分别固定在x轴上x=0处和x=6 cm处,下列说法正确的是(　　)
A.在x=3 cm处,电场强度为0
B.在区间上有两处电场强度为0
C.在x>9 cm区域各个位置的电场方向均沿x轴正方向
D.将带正电的试探电荷从x=2 cm移到x=4 cm处,该试探电荷电势能增加
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,有多个选项符合题目要求,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.下列物理量中,与试探电荷有关的是(　　)
A.电场强度 B.电场力 C.电势 D.电势能
9.(2024广东湛江高二期末)人体的细胞膜由磷脂双分子层组成,双分子层之间存在电压(医学上称为膜电位),使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内.如图,初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下,从细胞膜外A点运动到细胞膜内B点,则下列说法正确的是(　　)
A.A点电势高于B点电势
B.钠离子的电势能增大
C.若膜内的电场可看作匀强电场,钠离子的加速度变大
D.若膜电位上升但细胞膜厚度不变,钠离子进入细胞内的速度增大
10.在科艺节上,老师表演了一个“魔术”:如图甲所示,在没有底的空塑料瓶上固定着一块易拉罐铝片和一根铁锯条,将它们分别与静电起电机的正、负极相连.在塑料瓶里放置点燃的蚊香,很快瓶里烟雾缭绕;摇动起电机后,顿时瓶内变得清澈透明.图乙为瓶内俯视图,其中a、b、c为瓶内电场中同一条电场线上的三个点,且ab=bc.则起电机摇动时(　　)
A.带负电的烟尘聚集在铝片上
B.Uac=2Ubc
C.a点的电场强度小于b点的电场强度
D.带负电的烟尘在b点的电势能大于在c点的电势能
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(6分)为探究静电对水流的影响,某同学进行了下列实验:
①观察水流.发现梳子一靠近水流,水流就弯向梳子
②用塑料梳子梳头发,然后将梳子靠近水流
③移开梳子,水流又平稳地流了下来
④调节水龙头,使它平稳地流出一细小水流
(1)以上实验步骤合理的顺序是　　　　　(填步骤前序号);
(2)为确保实验成功,应让头发和塑料梳子保持　　　　　(选填“干燥”“湿润”或“潮湿”);
(3)梳子一靠近水流,水流就弯向梳子.这是因为　　　　　(填选项前字母).
A.梳子带负电,水带正电,两者相互吸引
B.梳子带正电,水带负电,两者相互吸引
C.梳子带负电,水不带电,梳子靠近水时,使水分子极化相互吸引
D.梳子带正电,水不带电,梳子靠近水时,使水分子极化相互吸引
12.(8分)(2024广东广州高二阶段练习)如图所示,在干燥的环境中,高精度电子秤上有两块金属圆片A、B固定在两个轻质绝缘支架上,下支架放在电子秤检测台面上,上支架等距贴上红色纸圈,再穿过固定支架的小孔.
(1)下支架放在电子秤检测台面上,为了方便直观知道静电力大小,要将电子秤的示数　　　　;
(2)将两块金属圆片A、B正对距离调为d,然后用起电机让两金属圆片带上同种等量的电荷,通过读出此时电子秤的示数m,便可得到B对A的静电力大小F=　　　　(已知当地重力加速度为g);
(3)保持电荷量不变,把两块金属圆片A、B的距离定量增大,通过读取电子秤示数,便可得到B对A的静电力大小,把所得数据记录分析;
(4)保持两块金属圆片A、B的距离为d,逐次用另一相同且不带电的金属圆片C与A接触,使A的电荷量依次减半,通过读取电子秤的示数,便可得到B每次对A的静电力大小,把所得数据记录分析;
(5)保持两块金属圆片A、B的距离为d,逐次用另一相同且不带电的金属圆片D与B接触,使B的电荷量依次减半,通过读取电子秤的示数,便可得到B每次对A的静电力大小,把所得数据记录分析;
(6)通过实验数据研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们电荷量的乘积成　　　　(选填“正比”或“反比”),与它们之间距离的二次方成　　　　(选填“正比”或“反比”),这个规律称为库仑定律.
13.(12分)如图所示,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端系有一个电荷量不变的小球A.在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平面上时,A处于静止状态,细线偏离竖直方向的角度为θ.若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2,θ分别为30°和45°,AB间的距离分别为r1和r2.
(1)求.
(2)求.
14.(12分)(2024广东惠州高二期中)某兴趣小组为了再现密立根油滴实验,实验中调节两板电压为U时(U为未知)观测到质量为m、电荷量为q的带负电油滴悬浮静止在电场之中,板间距为d,重力加速度为g.
(1)求两板间的电压U.
(2)该兴趣小组还观测到板间一质量为3m、电荷量为q的带负电油滴,求该油滴的加速度大小和方向.
15.(16分)(2024广东广州阶段练习)如图所示,A、B、O、C为在同一竖直平面内的四点,其中A、B、O沿同一竖直线,B、C同在以O为圆心的圆周(用虚线表示)上,沿倾角为α的AC方向固定有一光滑绝缘细杆,AC=2L,且D点为AC的中点;在O点固定一正点电荷.现有一质量为m、电荷量为-q(q>0)的有孔小球(可视为质点)从杆上A点无初速度下滑,小球滑到D点时速度大小为.小球从A点运动到C点的过程中,当小球电势能最小时其速度为vm.以A点为电势零点,重力加速度为g.求:
(1)小球滑到C点时的速度大小;
(2)C点的电势;
(3)从A点到C点过程中,小球电势能的最小值.
第一章测评
1.C　解析 电场可以用电场线来描述,电场线是人为设想出来的,其实并不存在,故A、B错误.电场是电荷周围空间里存在的一种特殊物质,只要有电荷,就一定有电场,故C正确.发散状的黑线,能描述出电场的分布,没有黑线处,也存在电场,故D错误.
2.C　解析 根据库仑定律,有F=k,则F'=k=4k=4F,故选C.
3.C　解析 根据感应起电原理可知,最上方的硬币会带正电,硬币与小球相互吸引,丝线拉力变大,故A、B错误,C正确;用不带绝缘手套的手触摸硬币,最上方的硬币始终带正电,故D错误.
4.C　解析 A点的电场强度由电场本身决定,若把该点电荷换为电荷量为的负点电荷,则A点的电场强度大小仍为E,方向与原来相同.故选C.
5.D　解析 根据点电荷电场强度E=可知,r相同时,电场强度大小才相等,由图可知,只有Ⅰ和Ⅳ到点电荷的距离可能相同,所以Ⅰ和Ⅳ处的电场强度大小可能相等,故选D.
6.D　解析 由题图可知,电场强度随着距离的增加先变大后变小,根据F=qE,F=ma可知,质子所受电场力、加速度先变大后变小,故A、B错误;质子运动过程中,电场力做正功,因此电势能减小,动能增加,故C错误,D正确.
7.C　解析 两点电荷在x=3 cm处的电场方向均向右,电场强度不为零,A错误;两点电荷的电荷量以及电性已知,则在区间上只有一处电场强度为零,即k=k,得x=9 cm,则在x>9 cm区域各个位置的电场方向均沿x轴正方向,B错误,C正确;将带正电的试探电荷从x=2 cm移到x=4 cm处,由于电势降低,则电势能减小,D错误.
8.BD　解析 电场强度描述的是电场力的性质,只与电场有关,A错误;电场力是指带电粒子在电场中的受力,与试探电荷有关,B正确;电势描述的是电场能的性质,只与电场有关,C错误;电势能是指带电粒子在电场中某位置所具有的能量,与试探电荷有关,D正确.
9.AD　解析 初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下,从图中的A点运动到B点,钠离子运动过程中电场力做正功,则电势能减小,A点电势高于B点电势,故A正确,B错误;若膜内的电场可看作匀强电场,故电场强度不变,电场力不变,则离子加速度不变,故C错误;根据动能定理可得qU=mv2,若膜电位上升,则钠离子进入细胞内的速度增大,故D正确.
10.AC　解析 尖端附近的电场线密集,所以在锯条附近的电场强度大于铝片附近的电场强度;根据俯视图可以看出塑料瓶内存在的是辐条形的电场,不是匀强电场,当静电除尘装置接通静电高压时,存在强电场,它使空气电离而产生阴离子和阳离子,负离子在电场力的作用下向正极移动时,碰到烟尘微粒使它带负电,带负电烟尘在电场力的作用下向正极移动,烟尘最终被吸附到铝片上,这样消除了烟尘,A正确.根据电场线的疏密分析可知,a点的电场强度小于b点的电场强度,ab段的平均电场强度小于bc段的平均电场强度,有×dab<×dbc,即Uabφc,所以带负电的烟尘电势能关系为-qφb<-qφc,即Epb11.解析 (1)由题意可知实验步骤合理的顺序为:④调节水龙头,使它平稳地流出一细小水流;②用塑料梳子梳头发,然后将梳子靠近水流;①观察水流.发现梳子一靠近水流,水流就弯向梳子;③移开梳子,水流又平稳地流了下来.即顺序为④②①③.
(2)由题意知,用梳子梳头时容易摩擦起电,所以应让头发和塑料梳子保持干燥.
(3)水流本身不带电,梳子一靠近水流,水流就弯向梳子.这是因为梳子带负电,水不带电,梳子靠近水时,使水分子极化相互吸引.故选C.
答案 (1)④②①③　(2)干燥　(3)C
12.解析 (1)为了方便知道静电力的大小,可以将电子秤的示数归零.
(2)电子秤的单位是kg,当读出的值是m时,需要乘以g得到力的大小,可得B对A的静电力大小F=mg.
(6)通过实验数据研究得到在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与它们的电荷量q1、q2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比.
答案 (1)归零　(2)mg　(6)正比　反比
13.解析 (1)设细线长度为L,有r1=Lsin 30°,r2=Lsin 45°
解得.
(2)设B所带电荷量为Q,有mgtan 30°=k,mgtan 45°=k
解得.
答案 (1)　(2)
14.解析 (1)质量为m、电荷量为q的带负电油滴悬浮静止在电场之中,由平衡条件得mg=Eq
得两板间的电场强度大小为E=
所以两板间的电压为U=Ed=.
(2)根据牛顿第二定律有3mg-Eq=3ma
可得a=g,方向竖直向下.
答案 (1)　(2)g,方向竖直向下
15.解析 (1)根据点电荷的电场特征可知,D、C两点所在的圆周是同一等势面,所以小球从D点到C点,电场力做的总功为零,由几何关系可得DC的竖直高度差为hDC=Lsin α
根据动能定理有mgLsin α=
解得vC=.
(2)小球从A点到C点,由动能定理有mg×2Lsin α-qUAC=
解得UAC=-
以A点为电势零点,有UAC=φA-φC=-φC
联立可得C点的电势为φC=.
(3)小球从A点运动到C点的过程中,当小球电势能最小时其速度为vm,由于小球带负电,则当小球电势能最小时,所处位置电势最高,根据点电荷电势分布特点可知,离正点电荷越近,电势越高,可知当小球运动到CD中点时,小球的电势能最小,从A点到电势能最小位置的过程,根据动能定理得
mg·Lsin α+(0-Epmin)=
解得小球电势能的最小值为
Epmin=mgLsin α-.
答案 (1)　(2)
(3)mgLsin α-
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