2025年《滬科版2020上海高二物理必修第三冊(cè)》第9章 復(fù)習(xí)與測(cè)試（作業(yè)）（解析版）

第頁新版滬科版2020上海高二物理必修第三冊(cè)章末測(cè)試卷（時(shí)間：75分鐘滿分：100分）一、單項(xiàng)選擇題：共10題，每題4分，共40分．每題只有一個(gè)選項(xiàng)最符合題意。1．（2021·河北正定中學(xué)高一期中）下列說法中正確的是（）A．根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)可知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與試探電荷所帶的電荷量q成反比B．根據(jù)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E＝keq\f(Q,r2)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與場(chǎng)源電荷所帶的電荷量Q成正比C．根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)可知，電容器的電容C與其所帶電荷量Q成正比D．根據(jù)電勢(shì)的定義式φ＝eq\f(Ep,q)可知，這一點(diǎn)的電勢(shì)φ與這一點(diǎn)的電荷量q成反比【答案】B【解析】電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)是比值定義法，電場(chǎng)強(qiáng)度取決于電場(chǎng)本身的性質(zhì)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與試探電荷所帶的電荷量q無關(guān)，故A錯(cuò)誤；真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式E＝keq\f(Q,r2)是決定式，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與場(chǎng)源電荷所帶的電荷量Q成正比，故B正確；電容器的電容C的大小取決于電容器本身的構(gòu)造，與其所帶電荷量Q無關(guān)，故C錯(cuò)誤；電勢(shì)的定義式φ＝eq\f(Ep,q)采用的是比值定義法，某一點(diǎn)的電勢(shì)φ與電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能Ep及電荷量q無關(guān)，由電場(chǎng)本身的特性決定，故D錯(cuò)誤。2．（2021·河南洛陽高一月考）關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差的關(guān)系，下列說法正確的是（）A．任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積B．沿電場(chǎng)線方向上，相同距離上電勢(shì)降落一定相等C．電勢(shì)降落的方向一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向D．電勢(shì)降落最快的方向不一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向【答案】B3．（2021·福建三明高一期末）一個(gè)孤立的正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面分布如圖1所示．實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示等勢(shì)面，a、b是其中的兩個(gè)點(diǎn)，則（）圖1A．正電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能B．b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同D．將一正電荷從b點(diǎn)移到a點(diǎn)靜電力做負(fù)功【答案】B【解析】沿電場(chǎng)線電勢(shì)逐漸降低，可知b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，B正確；因a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)，則正電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能，A錯(cuò)誤；場(chǎng)強(qiáng)方向沿電場(chǎng)線的切線方向，可知a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向不相同，C錯(cuò)誤；將一正電荷從b點(diǎn)移到a點(diǎn)靜電力做正功，D錯(cuò)誤。4．（2021·山東煙臺(tái)高一期中）一個(gè)電子在電場(chǎng)中的A點(diǎn)具有80eV的電勢(shì)能，當(dāng)它由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)克服靜電力做功30eV，則（）A．電子的電勢(shì)能增加30eVB．電子在B點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能是50eVC．B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)高50VD．B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)低110V【答案】A【解析】電子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)克服靜電力做功30eV，則電子的電勢(shì)能增加了30eV，電子在A點(diǎn)具有80eV的電勢(shì)能，則電子在B處的電勢(shì)能是EpB＝80eV＋30eV＝110eV，故A正確，B錯(cuò)誤；電子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)靜電力做功為WAB＝－30eV，電子的電荷量為q＝－e，則AB間的電勢(shì)差為UAB＝eq\f(WAB,q)＝eq\f(－30eV,－e)＝30V，可知，B點(diǎn)電勢(shì)比A點(diǎn)電勢(shì)低30V，故C、D錯(cuò)誤。5．（2021·浙江杭州高一月考）在x軸上的A、B兩點(diǎn)各有一個(gè)點(diǎn)電荷，其靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖2所示，P點(diǎn)電勢(shì)最低。下列說法正確的是（）圖2A．兩點(diǎn)電荷帶異種電荷B．A處的點(diǎn)電荷所帶電荷量較小C．M處的電場(chǎng)強(qiáng)度小于N處的電場(chǎng)強(qiáng)度D．電子沿x軸從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電勢(shì)能先減小后增大【答案】B【解析】φ－x圖像的斜率表示場(chǎng)強(qiáng)大小，由題圖可知，M處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于N處的電場(chǎng)強(qiáng)度，沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，故AP區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)方向向右，PB區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)方向向左，即兩電荷為正電荷，A錯(cuò)誤；P點(diǎn)的切線斜率為零，故P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，所以A、B兩點(diǎn)的點(diǎn)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反．由E＝keq\f(Q,r2)可知，A處的點(diǎn)電荷所帶電荷量較小，B正確；電子沿x軸從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，由Ep＝qφ可知，電勢(shì)能先增大后減小，D錯(cuò)誤。6.（2021·江蘇省南京一中高一期中）如圖3所示，實(shí)線表示電場(chǎng)線，虛線表示帶電粒子只受靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，則（）圖3A．若粒子是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，則其帶負(fù)電荷B．粒子運(yùn)動(dòng)的加速度在M點(diǎn)大于N點(diǎn)C．粒子在M點(diǎn)的速度小于在N點(diǎn)的速度D．粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能小于在N點(diǎn)的電勢(shì)能【答案】C【解析】根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)合外力總是指向軌跡彎曲的一面，則帶電粒子所受靜電力方向向下，與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，則帶電粒子帶正電，所以A錯(cuò)誤；根據(jù)電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，則M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于N點(diǎn)，則粒子的靜電力在M點(diǎn)小于N點(diǎn)，所以B錯(cuò)誤；若粒子是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，靜電力做負(fù)功，帶電粒子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大；若粒子是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，靜電力做正功，帶電粒子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小；所以粒子在M點(diǎn)的速度小于在N點(diǎn)的速度，粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能，則C正確，D錯(cuò)誤。7．（2021·湖南高二期中）如圖4所示，空間存在足夠大的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，絕緣的曲面軌道處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，曲面上有一帶電金屬塊在力F的作用下沿曲面向上移動(dòng)．已知金屬塊在向上移動(dòng)的過程中，力F做功40J，金屬塊克服靜電力做功10J，金屬塊克服摩擦力做功20J，重力勢(shì)能改變了30J，則（）圖4A．電場(chǎng)方向水平向左B．電場(chǎng)方向水平向右C．在此過程中金屬塊電勢(shì)能減少20JD．在此過程中金屬塊機(jī)械能增加10J【答案】D【解析】因?yàn)椴恢缼щ娊饘賶K的電性，所以無法判斷電場(chǎng)方向，故A、B錯(cuò)誤；克服靜電力做功為10J，則電勢(shì)能增加10J，故C錯(cuò)誤；機(jī)械能的改變量等于除重力以外的其他力所做的總功，故應(yīng)為ΔE＝40J－10J－20J＝10J，故D正確。8．（2021·上海浦東高一期中）如圖5所示，一電容為C的平行板電容器，兩極板A、B間距離為d，板間電壓為U，B板電勢(shì)高于A板，兩板間有M、N、P三點(diǎn)，M、N連線平行于極板，N、P連線垂直于極板，M、P兩點(diǎn)間距離為L(zhǎng)，∠PMN＝θ。以下說法正確的是（）圖5A．電容器帶電荷量為eq\f(U,C)B．兩極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(U,Lsinθ)C．M、P兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為eq\f(ULsinθ,d)D．若將帶電荷量為＋q的電荷從M移到P，該電荷的電勢(shì)能增加了eq\f(qULsinθ,d)【答案】C【解析】由電容的定義式C＝eq\f(Q,U)得電容器的帶電荷量Q＝CU，故A錯(cuò)誤；兩極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝eq\f(U,d)，故B錯(cuò)誤；M、P兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UMP＝ELsinθ＝eq\f(U,d)·Lsinθ，故C正確；將帶電荷量為＋q的電荷從M移到P，靜電力做功WMP＝qUMP＝eq\f(qULsinθ,d)，電荷的電勢(shì)能減小eq\f(qULsinθ,d)，故D錯(cuò)誤。9．（2020·浙江7月選考）如圖6所示，一質(zhì)量為m、電荷量為qeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(q>0))的粒子以速度v0從MN連線上的P點(diǎn)水平向右射入大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．已知MN與水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，則粒子到達(dá)MN連線上的某點(diǎn)時(shí)（）圖6A．所用時(shí)間為eq\f(mv0,qE)B．速度大小為3v0C．與P點(diǎn)的距離為eq\f(2\r(2)mv\o\al(02),qE)D．速度方向與豎直方向的夾角為30°【答案】C【解析】粒子在電場(chǎng)中只受靜電力，F(xiàn)＝qE，方向向下，如圖所示。粒子的運(yùn)動(dòng)為類平拋運(yùn)動(dòng)。水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有x＝v0t豎直方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)t2eq\f(y,x)＝tan45°聯(lián)立解得t＝eq\f(2mv0,qE)，故A錯(cuò)誤；vy＝at＝eq\f(qE,m)·eq\f(2mv0,qE)＝2v0，則速度大小v＝eq\r(v\o\al(02)＋v\o\al(y2))＝eq\r(5)v0，tanθ＝eq\f(v0,vy)＝eq\f(1,2)，則速度方向與豎直方向夾角不為30°，故B、D錯(cuò)誤；x＝v0t＝eq\f(2mv\o\al(02),qE)，與P點(diǎn)的距離s＝eq\f(x,cos45°)＝eq\f(2\r(2)mv\o\al(02),qE)，故C正確。10．（2021·浙江高一期末）一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖7所示，三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10V、10V、22V。下列說法不正確的是（）圖7A．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5V/cmB．坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為－2VC．電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在c點(diǎn)的低12eVD．電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，靜電力做功為12eV【答案】C【解析】由題可知直線ab位于等勢(shì)面上，所以電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直于直線ab指向左下方；設(shè)c點(diǎn)到直線ab的距離為d，則由幾何關(guān)系可得sin∠cab＝eq\f(d,8)＝eq\f(6,10)，解得d＝4.8cm，所以電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝eq\f(U,d)＝eq\f(22－10,4.8)V/cm＝2.5V/cm，故A正確；由幾何關(guān)系可知坐標(biāo)原點(diǎn)O到直線ab的距離等于c點(diǎn)到直線ab的距離，所以O(shè)點(diǎn)與ab之間的電勢(shì)差等于ab與c點(diǎn)之間的電勢(shì)差；則坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為φO＝φa－12V＝－2V，故B正確；電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能為Epa＝－eφa＝－10eV，電子在c點(diǎn)的電勢(shì)能為Epc＝－eφC＝－22eV，電子帶負(fù)電，在電勢(shì)低處電勢(shì)能較大，所以電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在c點(diǎn)的高12eV，故C錯(cuò)誤；電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，靜電力做功為W＝－eUbc＝12eV，故D正確。二、非選擇題：共5題，共60分．其中第12題～第15題解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計(jì)算時(shí)，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．11．（15分）（2021·上海金華高一期末）如圖8甲所示是觀察電容器的充、放電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置．電源輸出電壓恒為8V，S是單刀雙擲開關(guān)，G為靈敏電流計(jì)，C為平行板電容器．圖8（1）當(dāng)開關(guān)S接________時(shí)（選填“1”或“2”），平行板電容器充電。在充電開始時(shí)電路中的電流比較________（選填“大”或“小”），以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸________（選填“增大”或“減小”）（2）當(dāng)開關(guān)S接________時(shí)（選填“1”或“2”），平行板電容器放電，流經(jīng)G表的電流方向與充電時(shí)________（選填“相同”或“相反”）（3）將G表換成電流傳感器，電容器充電完畢后再放電，其放電電流隨時(shí)間變化圖像如圖乙所示，已知如圖所圍的面積約為40個(gè)方格，可算出電容器的電容為________F?！敬鸢浮浚?）1（2分）大（3分）減?。?分）（2）2（2分）相反（2分）（3）4×10－4（3分）【解析】（1）充電時(shí)必須將電容器接電源，故將單刀雙擲開關(guān)撥向1；由題圖乙知，充電開始時(shí)電路中的電流比較大，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸減??；（2）開關(guān)S接2時(shí)，平行板電容器放電，流經(jīng)G表的電流方向與充電時(shí)相反；（3）已知有40個(gè)方格，一個(gè)方格表示的電荷量為q＝0.4×0.2×10－3C＝8×10－5C所以釋放的電荷量為Q＝8×10－5×40C＝3.2×10－3C電容器的電容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）如圖9所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有a、b、c三點(diǎn)，ab＝5cm，bc＝12cm，其中ab沿電場(chǎng)方向，bc和電場(chǎng)方向成60°角，一個(gè)電荷量為q＝4×10－8C的正電荷從a移動(dòng)到b，靜電力做功為W1＝1.2×10－7J，求：圖9（1）若規(guī)定a點(diǎn)電勢(shì)為零，求該電荷在b點(diǎn)的電勢(shì)能；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；（3）b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。【答案】（1）－1.2×10－7J（2）60V/m（3）3.6V【解析】（1）靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系為W1＝Epa－Epb（2分）規(guī)定a點(diǎn)電勢(shì)為零，即Epa＝0（1分）電荷在b點(diǎn)的電勢(shì)能為Epb＝－W1＝－1.2×10－7J（2分）（2）正電荷從a移動(dòng)到b，靜電力做功W1＝qE·ab解得E＝60V/m（2分）（3）b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U＝E·bc·cos60°（2分）解得U＝3.6V。（1分）13．（10分）（2021·江蘇省泰州中學(xué)高一期末）如圖10所示，光滑斜面的傾角為37°，A、B兩點(diǎn)距離為L(zhǎng)＝eq\f(2,3)m．—質(zhì)量為m＝1×10－2kg、帶電荷量為q＝＋1×10－6C的小物塊置于斜面上，當(dāng)加上水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，該物塊恰能靜止在斜面上，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2。求：圖10（1）該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大??；（2）求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB；（3）若電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，當(dāng)小物塊由靜止沿斜面從A滑至B點(diǎn)時(shí)，求物塊在B處速度的大??？【答案】（1）7.5×104N/C（2）－4×104V（3）2m/s【解析】（1）如圖所示，小物塊受重力、斜面支持力和靜電力三個(gè)力作用，受力平衡，則有tanθ＝eq\f(Eq,mg)（2分）解得E＝7.5×104N/C（1分）（2）B、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UBA＝ELcos37°＝4×104V（1分）則UAB＝－UBA＝－4×104V（1分）（3）場(chǎng)強(qiáng)變化后物塊所受合力為F＝mgsin37°－eq\f(1,2)qEcos37°＝ma（2分）代入數(shù)據(jù)解得a＝3m/s2（1分）物塊在B處速度的大小v＝eq\r(2aL)（1分）解得v＝2m/s。（1分）14．（12分）（2021·山東濟(jì)南高一期中）如圖11所示，水平絕緣直軌道AC由光滑段AB與粗糙段BC組成，它與豎直光滑半圓軌道CD在C點(diǎn)處平滑連接，其中AB處于電場(chǎng)區(qū)內(nèi)．一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊從A處以水平初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)沿軌道運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)離開電場(chǎng)區(qū)繼續(xù)沿軌道BC運(yùn)動(dòng)，最后從圓軌道最高點(diǎn)D處水平飛離．已知：軌道BC長(zhǎng)l＝1m，圓半徑R＝0.1m，m＝0.01kg，q＝2.5×10－4C，滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，重力加速度g取10m/s2，設(shè)裝置處于真空環(huán)境中。圖11（1）若滑塊到達(dá)圓軌道D點(diǎn)時(shí)的速度v＝2m/s，求滑塊在D點(diǎn)處時(shí)受到的彈力大小和通過B點(diǎn)時(shí)的速度大??；（2）若v0＝5m/s，為使滑塊能到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)D處，且離開圓軌道后落在水平軌道BC上，求A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差UAB應(yīng)滿足的條件?！敬鸢浮浚?）0.3N2eq\r(3)m/s（2）－320V<UAB<160V.【解析】（1）滑塊在D點(diǎn)處有mg＋FN＝meq\f(v2,R)（1分）解得FN＝0.3N（1分）從B到D過程由動(dòng)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）若滑塊恰好到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)D處mg＝meq\f(v\o\al(D12),R)（1分）從A到D過程由動(dòng)能定理得eq\f(1,2)mvD12－eq\f(1,2)mv02＝qUAB－μmgl－2mgR（2分）若滑塊過D點(diǎn)平拋到B點(diǎn)，豎直方向有2R＝eq\f(1,2)gt2，（1分）水平方向有l(wèi)＝vD2t（1分）從A到D過程由動(dòng)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·上海奉賢高一期末）如圖12所示，虛線PQ、MN間存在水平勻