2025-2026年天津市高三物理选修3-1第一章电场测试卷

2025-2026年天津市高三物理选修3-1第一章电场测试卷一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在真空中，一个点电荷Q产生电场，其电场强度E的表达式为E=kQ/r²，其中k为静电力常量，r为距离点电荷Q的距离。若将一个试探电荷q从距离Q为r₁的位置移动到距离Q为r₂的位置，则电场力对试探电荷q做的功为（）A.kQq(r₁-r₂)/r₁r₂B.kQq(r₂²-r₁²)/(r₁+r₂)C.kQq(1/r₁-1/r₂)D.kQq/r₁²-r₂²2.两个点电荷Q₁和Q₂分别位于x轴上的x=0和x=a处，Q₁带正电，Q₂带负电，且Q₁=2Q₂。若在x轴上某点P放置一个试探电荷q，使得P点电场强度为零，则P点的位置x满足（）A.x=a/3B.x=2a/3C.x=aD.x=-a/23.一个带电金属球壳，内部有一个点电荷Q，球壳外表面感应出等量异号电荷。若将球壳接地，则球壳外表面（）A.仍有感应电荷，但电荷量变为-QB.没有感应电荷C.仍有感应电荷，但电荷量仍为+QD.无法确定是否有感应电荷4.两个平行金属板A和B，间距为d，分别接在电压为U的电源上。若将A板向上移动一小段距离，则两板间的电场强度E和电势差U的变化情况是（）A.E变小，U变小B.E不变，U变大C.E变大，U变小D.E不变，U变小5.一个电子在匀强电场中从A点运动到B点，速度方向不变但速率减小，则电场力做功情况及电势变化是（）A.电场力做负功，A点电势高于B点B.电场力做正功，A点电势低于B点C.电场力做负功，A点电势低于B点D.电场力做正功，A点电势高于B点6.电容器的电容C定义为Q/U，其中Q是电容器所带电荷量，U是电容器两板间的电势差。若一个电容器两板间充满介电常数为ε的介质，则其电容变为原来的（）A.1/εB.εC.1/√εD.√ε7.两个电容器C₁和C₂串联接在电压为U的电源上，C₁=2μF，C₂=3μF。则C₁和C₂上的电荷量q₁和q₂的关系是（）A.q₁>q₂B.q₁<q₂C.q₁=q₂D.无法确定8.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S，两板间电压为U。若将两板间距减半，其他条件不变，则电容变为原来的（）A.1/2B.2倍C.1/4D.4倍9.一个带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，初速度方向与电场方向垂直。若初速度为v₀，电场强度为E，则粒子在电场中运动的时间t和水平位移x分别为（）A.t=2v₀/E，x=√2v₀²/EB.t=v₀/E，x=v₀²/EC.t=2v₀²/E，x=2v₀/ED.t=v₀²/E，x=2v₀²/E10.两个相同的电容器C₁和C₂并联接在电压为U的电源上，然后断开电源并将C₁的一个板与C₂的一个板连接。则C₁和C₂上的电荷量变化情况是（）A.C₁电荷量增加，C₂电荷量减少B.C₁电荷量减少，C₂电荷量增加C.C₁和C₂电荷量均不变D.C₁和C₂电荷量均增加二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一个点电荷Q在距离其1m处产生的电场强度为200N/C，则Q的电荷量为_________C。2.两个点电荷Q₁=+3μC和Q₂=-2μC分别位于x轴上的x=0和x=2m处，在x=1m处放置一个试探电荷q=+1μC，则q受到的电场力大小为_________N。3.一个带电金属球壳，内部有一个点电荷Q，球壳外表面感应出等量异号电荷。若将球壳接地，则球壳外表面电荷量为_________。4.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S，两板间电压为U。若将两板间充满介电常数为ε的介质，则电容变为_________。5.一个电容器C₁和电容器C₂串联接在电压为U的电源上，C₁=2μF，C₂=3μF。则C₁和C₂上的电荷量q₁和q₂的关系为_________。6.一个电子在匀强电场中从A点运动到B点，速度方向不变但速率减小，则电场力做功_________（填“正功”或“负功”），A点电势_________（填“高于”或“低于”）B点电势。7.电容器的电容C定义为Q/U，其中Q是电容器所带电荷量，U是电容器两板间的电势差。若一个电容器两板间充满介电常数为ε的介质，则其电容变为原来的_________倍。8.两个电容器C₁和C₂并联接在电压为U的电源上，C₁=2μF，C₂=3μF。则等效电容为_________μF。9.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S，两板间电压为U。若将两板间距减半，其他条件不变，则电容变为原来的_________倍。10.一个带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，初速度方向与电场方向垂直。若初速度为v₀，电场强度为E，则粒子在电场中运动的时间t为_________。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.电场线是真实存在的曲线，其方向表示电场强度的方向。2.两个点电荷Q₁和Q₂分别位于x轴上的x=0和x=a处，Q₁带正电，Q₂带负电，且Q₁=2Q₂。若在x轴上某点P放置一个试探电荷q，使得P点电场强度为零，则P点的位置x一定在Q₁和Q₂之间。3.一个带电金属球壳，内部有一个点电荷Q，球壳外表面感应出等量异号电荷。若将球壳接地，则球壳外表面电荷量为零。4.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S，两板间电压为U。若将两板间距减半，其他条件不变，则电容变为原来的2倍。5.一个电子在匀强电场中从A点运动到B点，速度方向不变但速率减小，则电场力做负功，A点电势高于B点电势。6.电容器的电容C定义为Q/U，其中Q是电容器所带电荷量，U是电容器两板间的电势差。若一个电容器两板间充满介电常数为ε的介质，则其电容变为原来的ε倍。7.两个电容器C₁和C₂串联接在电压为U的电源上，C₁=2μF，C₂=3μF。则C₁和C₂上的电荷量q₁和q₂的关系为q₁=q₂。8.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S，两板间电压为U。若将两板间充满介电常数为ε的介质，则电容变为原来的ε倍。9.一个带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，初速度方向与电场方向垂直。若初速度为v₀，电场强度为E，则粒子在电场中运动的时间t为2v₀/E。10.两个相同的电容器C₁和C₂并联接在电压为U的电源上，然后断开电源并将C₁的一个板与C₂的一个板连接。则C₁和C₂上的电荷量均不变。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述电场强度的定义及其国际单位制单位。2.解释什么是电场线，并说明电场线的性质。3.描述平行板电容器的电容公式及其影响因素。4.说明电容器串联和并联时电容的计算方法。5.解释电场力做功与电势能变化的关系。6.描述带电粒子在匀强电场中的运动特点。7.说明电势与电势差的概念及其区别。8.解释静电屏蔽现象及其原理。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一个点电荷Q=+5μC，在距离其2m处放置一个试探电荷q=+1μC，求q受到的电场力大小和方向。2.两个点电荷Q₁=+3μC和Q₂=-2μC分别位于x轴上的x=0和x=2m处，求在x=1m处电场强度的大小和方向。3.一个平行板电容器，两板间距为d=0.1mm，板面积S=100cm²，两板间电压U=100V，求电容器的电容。4.两个电容器C₁=2μF和C₂=3μF串联接在电压为U=50V的电源上，求C₁和C₂上的电荷量q₁和q₂。5.一个电子在匀强电场中从A点运动到B点，速度方向不变但速率减小，若电场强度E=100N/C，电子电荷量e=-1.6×10⁻¹⁹C，求电场力做功。6.一个带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，初速度v₀=10m/s，电场强度E=100N/C，求粒子在电场中运动的时间。7.两个相同的电容器C₁和C₂并联接在电压为U=50V的电源上，然后断开电源并将C₁的一个板与C₂的一个板连接，求C₁和C₂上的电荷量变化。8.一个平行板电容器，两板间距为d=0.1mm，板面积S=100cm²，两板间电压U=100V，若将两板间充满介电常数为ε=2的介质，求电容器的电容。六、论述题（本大题共11小题，每小题2分，共22分）1.论述电场强度的定义及其物理意义。2.论述电场线的性质及其应用。3.论述平行板电容器的电容公式及其影响因素。4.论述电容器串联和并联时电容的计算方法及其特点。5.论述电场力做功与电势能变化的关系。6.论述带电粒子在匀强电场中的运动特点及其应用。7.论述电势与电势差的概念及其区别。8.论述静电屏蔽现象及其原理。9.论述电容器在电路中的作用及其应用。10.论述电场强度和电势的关系。11.论述电容器储能原理及其计算方法。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A解析：电场力做功W=∫E•dl，对于点电荷电场，W=kQq(1/r₁-1/r₂)。选项A正确。2.B解析：设P点位置为x，则E₁=kQ₁q/x²，E₂=kQ₂q/(a-x)²，E₁+E₂=0，解得x=2a/3。3.B解析：接地后，球壳外表面电荷量为零，因为外表面电荷会被大地电荷中和。4.B解析：E=U/d，U不变，d减小，则E变大；电容C=εS/4πkd，d减小，则C变大，根据Q=CU，U不变，C变大，则Q变大，U=Q/C，Q变大，C变大，则U变小。5.A解析：速率减小，说明电场力做负功，电势能增加，即A点电势高于B点。6.D解析：C=εS/4πkd，充满介质后，ε变大，则C变大，变为原来的√ε倍。7.C解析：串联时，各处电荷量相等，即q₁=q₂。8.B解析：C=εS/4πkd，d减半，则C变为原来的2倍。9.C解析：水平方向做匀速直线运动，t=v₀/E；竖直方向做初速度为零的匀加速运动，x=1/2at²=1/2(v₀/E)²/E=1/2v₀²/E。10.A解析：断开电源后，C₁和C₂电压不变，C₁电荷量Q₁=CU₁，C₂电荷量Q₂=CU₂，将C₁一个板与C₂一个板连接后，C₁电压变为U₁'=(Q₁-Q₂)/(C₁/2+C₂/2)，C₁电荷量增加；C₂电压变为U₂'=(Q₂+Q₁)/(C₁/2+C₂/2)，C₂电荷量减少。二、填空题1.4×10⁻⁷解析：E=kQ/r²，Q=Er²/k=200×1²/9×10⁹=4×10⁻⁷C。2.1.8×10⁻⁵解析：E₁=kQ₁/1²=9×10⁹×3×10⁻⁶/1²=27×10³N/C，E₂=kQ₂/1²=9×10⁹×2×10⁻⁶/1²=18×10³N/C，E₁-E₂=9×10³N/C，方向由Q₁指向Q₂，F=qE=1×10⁻⁶×9×10³=9×10⁻³N，方向由Q₂指向Q₁，合力F=9×10⁻³+9×10⁻³=1.8×10⁻⁵N。3.-Q解析：接地后，球壳外表面电荷量为-Q，因为球壳内电荷Q感应出等量正电荷，接地后正电荷被大地电荷中和，留下-Q。4.ε倍解析：C=εS/4πkd，充满介质后，ε变大，则C变大，变为原来的ε倍。5.q₁=q₂解析：串联时，各处电荷量相等，即q₁=q₂。6.负功，高于解析：速率减小，说明电场力做负功，电势能增加，即A点电势高于B点电势。7.ε解析：C=εS/4πkd，充满介质后，ε变大，则C变大，变为原来的ε倍。8.5解析：并联时，等效电容C=C₁+C₂=2+3=5μF。9.2倍解析：C=εS/4πkd，d减半，则C变为原来的2倍。10.v₀²/E解析：水平方向做匀速直线运动，t=v₀/E；竖直方向做初速度为零的匀加速运动，x=1/2at²=1/2(v₀/E)²/E=1/2v₀²/E，但题目问时间，t=v₀/E。三、判断题1.×解析：电场线是虚拟的，用于描述电场分布，不是真实存在的。2.×解析：P点可能在Q₁和Q₂之间，也可能在Q₁左侧或Q₂右侧，只要满足E₁+E₂=0即可。3.√解析：接地后，球壳外表面电荷量为零，因为球壳内电荷Q感应出等量正电荷，接地后正电荷被大地电荷中和。4.√解析：C=εS/4πkd，d减半，则C变为原来的2倍。5.√解析：速率减小，说明电场力做负功，电势能增加，即A点电势高于B点电势。6.√解析：C=εS/4πkd，充满介质后，ε变大，则C变大，变为原来的ε倍。7.√解析：串联时，各处电荷量相等，即q₁=q₂。8.√解析：C=εS/4πkd，充满介质后，ε变大，则C变大，变为原来的ε倍。9.×解析：t=2v₀/E，应为v₀/E。10.×解析：断开电源后，C₁和C₂电压不变，C₁电荷量Q₁=CU₁，C₂电荷量Q₂=CU₂，将C₁一个板与C₂一个板连接后，C₁电压变为U₁'=(Q₁-Q₂)/(C₁/2+C₂/2)，C₁电荷量增加；C₂电压变为U₂'=(Q₂+Q₁)/(C₁/2+C₂/2)，C₂电荷量减少。四、简答题1.电场强度E是描述电场性质的物理量，定义为放入电场中某点的试探电荷所受电场力F与试探电荷电荷量q的比值，即E=F/q。国际单位制单位为N/C。2.电场线是用于描述电场分布的虚拟曲线，其性质包括：①电场线起于正电荷，终于负电荷；②电场线上任意一点的切线方向表示该点电场强度的方向；③电场线不相交、不闭合；④电场线疏密表示电场强度大小。3.平行板电容器的电容公式为C=εS/4πkd，其中ε为介电常数，S为板面积，d为板间距。电容与介电常数成正比，与板面积成正比，与板间距成反比。4.电容器串联时，各处电荷量相等，总电压等于各部分电压之和，等效电容的倒数等于各部分电容倒数之和；电容器并联时，各处电压相等，总电荷量等于各部分电荷量之和，等效电容等于各部分电容之和。5.电场力做功等于电势能的变化量，即W=ΔU=Uf-Ui。电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。6.带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，初速度方向与电场方向垂直，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。运动轨迹为抛物线。7.电势φ是描述电场中某点电势能的物理量，定义为放入电场中某点的单位正电荷所具有的电势能，即φ=U/q。电势差是两点间电势的差值，即U=φ₂-φ₁。8.静电屏蔽现象是指金属壳可以屏蔽壳外电场对壳内空间的影响，以及壳内带电体对壳外空间的影响。原理是金属壳内部场强为零，因为感应电荷产生的场强与外场强抵消。五、应用题1.E=kQ/r²=9×10⁹×5×10⁻⁶/2²=11.25×10³N/C，方向由Q指向q，F=qE=1×10⁻⁶×11.25×10³=11.25×10⁻³N，方向由Q指向q。2.E₁=kQ₁/1²=9×10⁹×3×10⁻⁶/1²=27×10³N/C，方向由Q₁指向Q₂；E₂=kQ₂/1²=9×10⁹×2×10⁻⁶/1²=18×10³N/C，方向由Q₂指向Q₁，E=E₁-E₂=9×10³N/C，方向由Q₁指向Q₂。3.C=εS/4πkd=8.85×10⁻¹²×100×10⁻⁴/4×3.14×0.1×10⁻³=2.2×10⁻⁹F=2.2nF。4.Q=C₁U=2×10⁻⁶×50=1×10⁻⁴C，串联时，各处电荷量相等，即q₁=q₂=1×10⁻⁴C。5.W=qEd=-1.6×10⁻¹⁹×100×100×10⁻⁹=-1.6×10⁻⁶J。6.t=v₀/E=10/100=0.1s。7.断开电源后，C₁和C₂电压不变，C₁电荷量Q₁=CU₁=2×10⁻⁶×50=1×10⁻⁴C，C₂电荷量Q₂=CU₂=3×10⁻⁶×50=1.5×10⁻⁴C，将C₁一个板与C₂一个板连接后，C₁电压变为U₁'=(Q₁-Q₂)/(C₁/2+C₂/2)=(1×10⁻⁴-1.5×10⁻⁴)/(1×10⁻⁶/2+1.5×10⁻⁶/2)=-50V，C₁电荷量变为Q₁'=CU₁'=(1×10⁻⁶/2)×(-50)=-2.5×10⁻⁶C，C₂电压变为U₂'=(Q₂+Q₁)/(C₁/2+C₂/2)=(1.5×10⁻⁴+1×10⁻⁴)/(1×10⁻⁶/2+1.5×10⁻⁶/2)=100V，C₂电荷量变为Q₂'=CU₂'=1.5×10⁻⁶×100=1.5×10⁻⁴C，C₁电荷量减少，C₂电荷量增加。8.C=εS/4πkd=2×8.85×10⁻¹²×100×10⁻⁴/4×3.14×0.1×10⁻³=4.4×10⁻⁹F=4.4nF。六、论述题1.电场强度E是描述电场性质的物理量，定义为放入电场中某点的试探电荷所受电场力F与试探电荷电荷量q的比值，即E=F/q。国际单位制单位为N/C。电场强度的方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向。电场强度是矢量，其大小表示电场力的强弱，方向表示电场力的方向。2.电场线是用于描述电场分布的虚拟曲线，其性质包括：①电场线起于正电荷，终于负电荷；②电场线上任意一点的切线方向表示该点电场强度的方向；③电场线不相交、不闭合；④电场线疏密表示电场强度大小。电场线的应用包括：①直观描述电场分布；②计算电场强度；③分析电场力做功。3.平行板电容器的电容公式为C=εS/4πkd，其中ε为介电常数，S为板面积，d为板间距。电容与介电常数成正比，与板面积成正比，与板间距成反比。电容器的电容是描述电容器储存电荷能力的物理量，电容越大，储存电荷能力越强。4.电容器串联时，各处电荷量相等，总电压等于各部分电压之和，等效电容的倒数等于各部分电容倒数之和；电容器并联时，各处电压相等，总电荷量等于各部分电荷量之和，等效电容等于各部分电容之和。电容器串联时，电压分配与电