测试九 静电场-2025年高考物理一轮复习（解析版）

第九章静电场

质量监测试卷

本试卷分第I卷（选择题）和第n（非选择题）两部分。满分：100分；考试时间：75分钟

注意事项：

1.答题前，考生先将自己的姓名.班级.座号.准考证号填写在答题卡上。

2.答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号

对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁.完整。

3.考试结束后，将答题卡交回（试题卷自己保存，以备评讲）。

第I卷（选择题，共43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）

1.三个完全相同的金属球A、B和C,其中A球带电量为+0,B球带电量为一2。，C球不带电。若A、B

两球之间的距离远大于球的半径，其间的静电力大小为R现将C球先与A球接触，移开后再与B球接触,

然后移到远处，则最后A、B两球之间的作用力大小为（）

3553

A.—FB.—FC.-FD.-F

161688

【答案】A

【详解】原来A、B两球之间静电力大小为

F=k4〃吟

rr

C球先与A球接触，移开后

以

C球再与B球接触，然后移到远处

-2。+；。3

%=22T

则最后A、B两球之间的作用力大小为

尸=左经园=.尸

r28r216

故选Ao

2.某空间存在如图所示的电场，图中的虚线为电场的等势线，一电荷量绝对值为q的带电粒子以某一速度

从图中。点进入电场，其运动轨迹如图中实线所示。不考虑粒子所受重力，下列说法正确的是（）

B.该粒子经过7点时的加速度为0

C.粒子从。点运动到c点的过程中，电势能增大

D.若粒子经过d点时的动能为心,则该粒子经过。点时的动能为5&

【答案】C

【详解】A.根据电场方向由高电势指向低电势且与等势面垂直，粒子做曲线运动受到的电场力位于轨迹的

凹侧，则粒子在c点的电场方向和电场力力方向如图所示

由于电场力与场强方向相反，所以该粒子带负电，故A错误；

B.该粒子经过7点时，场强不为0,受到的电场力不为0,加速度不为0,故B错误；

C.粒子从。点运动到c点的过程中，电势逐渐降低，根据丸=4。，由于粒子带负电，所以粒子的电势能

逐渐增大，故C正确；

D.若粒子经过1点时的动能为母,粒子从。点运动到d点的过程中，根据动能定理可得

Wad=-qUad=Eu-Eia

可得该粒子经过a点时的动能为

%=凡+5夕

故D错误。

故选Co

3.如图，/、B、C三个点位于以。为圆心的圆上，直径48与弦8c间的夹角为30。。/、8两点分别放有

电荷量大小为心、%的点电荷时，C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向，则”等于（）

•、、、、

/一……升我匕工5

0；

\\/I

、、/，

、、，，，

、、_.___-**

1n

A.-B.-C.V3D.2

33

【答案】B

【详解】根据题意可知两电荷为异种电荷，假设方为正电荷，皈为负电荷，两电荷在。点的场强如下图,

设圆的半径为「，

rr

Ac=rBC=y[ir

E

tan60°=—'A

EB

同时有

玛=竺，EB=%

rACrBC

联立解得

”=走

册3

故选B。

EA

4.如图所示，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板上，下端分别系有带异种电荷的小球A、

B（均可视为点电荷）。小球处在方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等，

小球A、B的质量分别为加八机2，带电荷量大小分别为q/、q2。下列说法正确的是（）

A.小球A一定带正电

B.若qi>q2,则有可能加/=仅2

C.若q»q2,则一定有7〃/>a2

D.若qi<q2,则有可能加/>相2

【答案】C

【详解】A.对小球A受力分析可知，小球A除了重力和绳子的拉力外，应受到水平向左的力，因异种电

荷，库仑力向右，因此受水平向左的电场力，一定带负电，故A错误；

BCD.设连接小球A、B的细绳上的弹力大小分别为R、乃，小球A、B间的库仑力大小为产庐匀强电场

的电场强度大小为E,细绳与竖直方向的夹角为a,则有

£cosa=mxg

F2COSa=m2g

耳sina+塔=Eq、

解得

mxgtana=Eqx-F库,m2gtana=Eq2一尸库

故C正确，BD错误。

故选Co

5.如图所示，边长为5cm的等边三角形/8C。三角形处在匀强电场中，三角形所在平面与匀强电场的电场

线平行，三角形各顶点的电势分别为%=4V、%=10V、％=16V,下列说法正确的是（）

A.匀强电场的场强大小为120V/m,方向由/指向C

B.匀强电场的场强大小为120V/m,方向由C指向/

C.匀强电场的场强大小为240V/m,方向由n指向C

D.匀强电场的场强大小为240V/m,方向由。指向/

【答案】D

【详解】设4c的中点为。，则。点的电势为

则，B,。在同一等势面上，A,C在同一条电场线上，电场强度大小为

根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，电场强度的方向由C指向N。

故选D。

6.如图所示，在直角坐标xOy中有。、b、c、d四点，c点坐标为(-4cm,3cm)。现加上一方向平行于xOy

平面的匀强电场，b、c、d三点电势分别为8V、24V、15V,将一电荷量为-2x1O^C的点电荷从。点沿成那

移动到d点，下列说法正确的是()

3tb

-------->

-202x/rcm

A.坐标原点。的电势为OV

B.电场强度的大小为500V/m

C.该点电荷在。点的电势能为1.6xl()Tj

D.该点电荷从。点移到d点的过程中，电场力做的功为2.4xl()Yj

【答案】B

【详解】A.由于是匀强电场，故沿着同一个方向前进相同距离电势的降低相等，故

(

Pb-(Pe=(PO-(Pd

代入数据解得

故A错误;

C.沿着同一个方向前进相同距离电势的降低相等，则

%一%=2(%一%)

甲L9V

该点电荷在。点的电势能为

["=4纥=L8xl°Tj

故c错误；

B.连接Oc,如图所示

tan0=—

4

则

9=37。

Oc=V32+42cm=5cm

则沿c。每1cm电势降低5V,通过6做cO的垂线交于力如图所示，根据几何关系可得

Of=3sinOcm=1.8cm

则

%=1.8x5V=9V

所以/点的电势为

(pf=8V

所以"为等势线，电场线方向沿。。方向，电场强度为

U75

E=1=---------V/m=500V/m

dcO5x10-2

故B正确；

D.该点电荷从。点移到d点电场中做功为

-5-4

Wad=qUad=-2X10X(-9-15)J=4.8X10J

故D错误。

故选Bo

7.如图所示，一水平放置的平行板电容器的上极板带正电，下极板接地，油滴静止于尸点。现下极板缓慢

向上平移到图中虚线位置，在此过程中，下列说法错误的是()

：++++

P.

।工「'N

A.油滴带负电B.油滴一定处于静止状态

C.两极板间的电压不变D.油滴处的电势将降低

【答案】C

【详解】A.油滴静止，受向下的重力等于向上的电场力，由于电场强度向下，所以油滴带负电，A正确；

BC.将下极板缓慢向上平移到图中虚线位置，则电容器两极板间距d减小，根据

c=/S

可知，电容器的电容增大，由于电荷量Q不变，根据

c

可知，两极板间电压。减小，根据

EU；0=。=4成0

~d~Cd~£rS~s,S

471kd

可知两板间的电场强度不变，油滴所受电场力不变，油滴依然静止，B正确，C错误；

D.由于尸点与下极板间的距离/减小，根据

UPN=Ed'=（pp_（pN=

可知油滴处的电势将降低，D正确。

选择错误的，故选C。

二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

8.如图所示，竖直平面内有两个固定的点电荷，电荷量均为+0,与其连线中点。的距离均为/?,质量为

加、电荷量为一夕的试探电荷以。为圆心垂直两固定的点电荷的连线做匀速圆周运动，圆周上的两点/、8

与。在同一直线上，A、3两点各自和两个正点电荷连线与N3连线的夹角均为0=30。，已知静电力常量为

k,重力忽略不计，则（）

+Q

+Q

A.试探电荷做匀速圆周运动所需的向心力大小为止挈

8/z2

B.若将6增大，试探电荷仍能以。为圆心做匀速圆周运动，则试探电荷的向心力可能变小

C.试探电荷做匀速圆周运动的角速度为工、陛

2〃Vmh

D.若在/点由静止释放负点电荷，该电荷将加速到达2点

【答案】BC

【详解】A.以试探电荷为研究对象，其做匀速圆周运动，两正点电荷对其静电力的合力提供向心力，做匀

速圆周运动所需的向心力大小为

2kQqcos0ypikQq

=1%=4.

Lsin^J

A项错误；

B.。越大，越靠近。点，由等量同种点电荷产生的电场可知，电场强度可能变小，所以将。增大向心力有可

能变小，B项正确；

C.由

口2h

F=mco-------

tan。

可得负点电荷做匀速圆周运动的角速度

0」、陛

2/zVmh

C项正确；

D.NO之间的电场强度方向向左，电场力向右，接着由。到3,电场力反向，故先加速后减速运动，到5

点速度为零，D项错误。

故选BCo

9.如图所示，有一匀强电场平行于平面xQy,一个质量为机带电粒子仅在电场力作用下从。点运动到/

点，粒子在。点时速度%沿y轴正方向，经/点时速度沿x轴正方向，且粒子在/点的速度大小是它在。

点时速度大小的2倍。关于粒子在04段的运动情况，下列判断正确的是（）

A.该带电粒子带正电

B.带电粒子在/点的电势能比在。点的电势能小

C.这段时间粒子的最小动能为:俏V；

D.电场力方向与x轴正方向夹角的正切值为2

【答案】BC

【详解】A.由于电场线方向未知，则带电粒子的电性未知，故A错误；

B.带电粒子从。点到/点动能增加，则电场力做正功，电势能减小，故带电粒子在N点的电势能比在O

点的电势能小，故B正确；

D.设加速度方向与x轴正方向之间的夹角为e,如图所示

仔

---►%

a

则在沿着了轴方向上

asin0=—

t

沿着x轴方向上

acos0=—

t

并且粒子在N点的速度是它在。点时速度的2倍，即

v=2%

联立解得

tan9=—

2

故D错误；

C.由三角函数知识可知

八sin61

tanu----------二一

cos。2

又

sin2^+cos26=1

解得

当速度最小时，速度方向与电场力方向垂直，设最小速度为、in，将初速V0沿着电场力方向和垂直电场力方

向进行分解，可得

=VoCOS0=|^Vo

则最小动能为

122

EFkmin=5机"min=-mV02

故C正确。

故选BCo

10.如图甲所示，某装置由直线加速器和偏转电场组成。直线加速器序号为奇数和偶数的圆筒分别和交变

电源的两极相连，交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示；在f=0时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电

势差为正值，位于金属圆板（序号为0）中央的电子由静止开始加速，通过可视为匀强电场的圆筒间隙的时

间忽略不计，偏转匀强电场的/、8板水平放置，长度均为乙相距为力极板间电压为U,电子从直线加

速器水平射出后，自M点射入电场，从N点射出电场。若电子的质量为加，电荷量为e,不计电子的重力

和相对论效应。下列说法正确的是（）

A.电子在第3个与第6个金属筒中的动能之比!

B.第2个金属圆筒的长度为工、陛

2Nm

C.电子射出偏转电场时，速度偏转角度的正切值tan0=

D.若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，且圆筒间隙的距离均为力在保持圆筒长度、交变电压的变

化规律和图乙中相同的情况下，该装置能够让电子获得的最大速度为%=空

2am

【答案】AD

【详解】A.设电子的质量为如电子所带电荷量的绝对值为今，电子进入第〃个圆筒后的动能为瓦，根据

动能定理有

E"=neU

电子在第3个和第6个金属圆筒中的动能之比1:2,故A正确；

B.设电子进入第〃个圆筒后的速度为匕，根据动能定理有

neU0=^mv^,vn=^-eU0

m

第2个金属圆筒的长度

互

再=4m

故B错误；

C.电子在偏转电场中运动的加速度为

FeEeU

mmmd

电子在偏转电场中的运动时间为

工

%

又因为

电子射出偏转电场时，垂直于板面的分速度

电子射出偏转电场时，偏转角度的正切值为

tCLYlO=-=----------

v816dU0

故c错误；

D.由题意，若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略，则电子进入每级圆筒的时间都要比忽略电子通过圆筒间

隙中对应时间延后一些，当延后时间累计为《，则电子再次进入电场时将开始做减速运动，此时的速度就

是装置能够加速的最大速度，则有

nd=-m—

22

根据动能定理得

nedUo=gmv；

联立解得

m2md

故D正确。

故选AD„

第n卷（非选择题，共57分）

三、实验题（本大题共2小题，共16分）

11.（6分）某物理兴趣小组利用图示装置来探究影响电荷间的静电力的因素。图甲中，A是一个带正电的

物体，系在绝缘丝线上的带正电的小球会在静电力的作用下发生偏离，静电力的大小可以通过丝线偏离竖

直方向的角度显示出来。他们分别进行了以下操作。

步骤一：把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的2,p2,乙等位置，比较小球在不同位置所受带电物

体的静电力的大小。

步骤二：使小球处于同一位置，增大(或减小)小球所带的电荷量，比较小球所受的静电力的大小。

(1)图甲中实验采用的方法是(填正确选项前的字母)。

A.理想实验法B.等效替代法

C.微小量放大法D.控制变量法

(2)图甲实验表明，电荷之间的静电力随着电荷量的增大而增大，随着距离的减小而(填“增大”“减

小”或“不变”)。

(3)接着该组同学使小球处于同一位置，增大(或减小)小球A所带的电荷量，比较小球所受作用力大小的

变化。如图乙，悬挂在P点的不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球B,在两次实验中，均缓

慢移动另一带同种电荷的小球A,当/球到达悬点尸的正下方并与B在同一水平线上，B处于受力平衡时,

悬线偏离竖直方向角度为6,若两次实验中A的电量分别为名和外,6分别为45。和60°,则更为。

一眩

【答案】⑴D

⑵增大

(3)—

9

【详解】(1)图甲中先保持带电小球的电荷量不变，把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的《、6、鸟

等位置，改变两个小球之间的距离，比较库仑力的大小；后来保持小球之间的距离不变，改变小球所带的

电荷量大小，分析小球之间的库仑力，所以实验采用的方法是控制变量法。

故选D。

(2)本实验中，根据小球的摆角可以看出小球所受作用力的大小，由图可知，电荷量越大、距离越小，丝

线偏离竖直方向的角度越大，根据对小球受力分析可知电荷之间的静电力随着电荷量的增大、距离的减小

而增大。

(3)设小球B的质量为小，电量为B球的受力情况如图所示

当A球带电量为名时，由平衡条件得

F=人”=mgtan45°

其中

7；=PSsin45°

当A球带电量为外时，由平衡条件得

F'=^-=mgtan60°

其中

r2=P5sin60°

联立，解得

2

qttan45°sin45°22®

2

q2tan60°sin60°3G9

12.（10分）电流传感器不仅可以和电流表一样测电流，而且还具有反应快、能捕捉到瞬间电流变化等优点。

某学习小组用传感器观察电容器的充放电现象并测量该电容器的电容。实验操作如下：

①小组成员按照图甲所示的电路进行实物连接；

②先将开关S拨至1端，电源向电容器充电，电压传感器记录这一过程中电压随时间变化的图线，如

图乙所示；

③然后将开关S拨至2端，电容器放电，电流传感器记录这一过程中电流随时间变化的"，图线，如图丙所

Zj\O

则:

uIX

乙丙

（1）电容器放电时，流过电阻R的电流方向为；（选填“a-6”或"-a"）；

（2）己知图线与［轴所围成的面积表示电荷量，若图丙中「/图线与/轴所围的小格数约为60个，则该电

容器充电完毕后所带的电荷量约为C,电容大小约为Fo（结果均保留两位有效数字）

【答案】（1）2。

（2）1.2x10-52.4x10-6

【详解】（1）电容器上极板带正电，则放电时，流过电阻7?的电流方向为6-。；

（2）［1］该电容器充电完毕后所带的电荷量约为

g=0.01x0.2xl0-4x60C=1.2xl0-5C

⑵电容大小约为

C=&=1.2x10'=24x10-«F

U5

四、解答题（本大题共3小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出

最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13.（10分）如图所示，水平面上方有水平向右的匀强电场。一质量为2打、带电量为+4的金属小球。自

M点以大小为％的速度竖直上抛，在最高点以速度%与静止在绝缘支柱尸上的质量为机、不带电的金属小

球b发生弹性正碰。两小球所用材料、形状和大小均相同，碰后带电量均分，重力加速度为g,不计空气阻

力和碰后两球间的相互作用。求：

（1）电场强度大小E；

（2）碰撞后瞬间两金属球的速度大小％和%;

（3）碰撞后两金属球运动的加速度大小&和％。

【答案】⑴,（2）（3）与g，近g

【详解】（1）金属小球。自“点以大小为%的速度竖直上抛，到达最高点速度仍为%,则

qE=2mg

解得

E=*

q

（2）两球碰撞过程中动量及能量守恒，有

2mv0=2mva+mvb

1_21212

—2mv0=—2mva+—

解得

4

vb=^vo

（3）由牛顿第二定律得

22

(2mg)+(1^)=2maa

(加g)2+(gqE)2=m0b

解得

g

2

14.（14分）如图所示，P处有一质量为〃?、电荷量为g的带正电的粒子，从静止开始经N、M间的电场加

速，进入辐向电场沿着半径为R的圆弧虚线（等势线）运动，从辐向电场射出后，沿平行板A、B间的中

线射入两板间的匀强电场，粒子恰从B板右边沿射出。已知MN两板间电压为U,AB极板长为2乙AB板

间距离为L,电容器的电容为C,粒子重力不计。求:

(1)粒子在辐向电场中运动的时间;

(2)辐向电场中虚线上各点电场强度的大小;

(3)电容器所带的电荷量。

A

【答案】（1）竽岛⑵争⑶半

【详解】（1）根据动能定理可得

qU=

所以

粒子在辐向电场中做匀速圆周运动，有

（2）根据牛顿第二定律可得

Eq=m五

R

所以辐向电场中虚线上各点电场强度的大小为

「2U

E=——

R

（3）粒子在AB板间运动时，有

r

2L—vQt

L1,2

——二-at

22

qU'

a=-----

mL

Q=CU'

联立可得

一

2

15.（17分）如图所示，在竖直平面内的平面直角坐标系xOy中，x轴上方有水平向右的匀强电场，x轴下方

存在竖直向上、范围足够大的匀强电场，电场强度大小等于坊=螫。先有一质量为加、电荷量为+q的带