专题01 静电场（期中专项训练）高二物理上学期沪科版

上海市2025-2026学年度高二年级第一学期 物理期中考试专题01《静电场》 一、雷电 雷雨云产生电荷，底层带负电，顶层带正电，而且还使地面感应带正电荷，这些正电荷如影随形地跟着云移动。富兰克林通过著名的风筝实验，证明了闪电和摩擦起电的火花电是相同的静电现象。 1．（多选）西汉著作《淮南子》中记有“阴阳相薄为雷， 激扬为电”，关于雷电，下列说法正确的是（ ） A．发生雷电的过程是放电过程 B．发生雷电的过程中，电荷的总量减少 C．避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击 D．发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程 2．某次闪电前瞬间避雷针周围电场的等势面分布情况，如图所示，在等势面上有A、B、C三点， 则 UCB= kV。将某一电子从C点移动到B点，电场力对该电子做的功为 J。 3．（多选）富兰克林成功将天电引入莱顿瓶，证明了天电与摩擦产生的电是相同的。莱顿瓶可看作电容器的原型，关于电容器，下列说法正确的是（ ） A．电容器是存储电荷和电能的装置 B．电容器的额定电压小于其击穿电压 C．电容器所带电荷量增加时，电容也随之增加 D．电容器充、放电时，两极板间电压保持不变 4．有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为5V，所带电荷量为2×10-3C，此电容器的电容是（ ） A．4×10-4F B．2×10-3F C．10-2F D．2.5×103F 5．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路，如图所示。 （1）电路中①是 传感器，②是 传感器。 （2）闭合开关K，当开关S接“1”并达到稳定后， 电容器右极板带 电，当开关S接到“2”的瞬间，电容器进行的是 过程，流过R的电流方向为 。 （3）在充电过程中，电路中的电流大小I随时间t变化的图像可能是（ ） A． B． C． D． （4）若电容器充电后两极板间的电场可以视为匀强电场，两极板间的电压为6V，极板间距为2cm，则两极板间的电场强度大小为 V/m。 二、电容器 1．如图所示，静电计指针张角会随电容器极板间电势差U的增大而变大。现使电容器带电，并保持总电量不变，实验中每次只进行一种操作，能使静电计指针张角变大的是（　　） A．将玻璃板插入两板之间 B．将云母板插入两板之间 C．将A板稍微上移 D．减小两极板之间的距离 2．利用DIS电流传感器可以测量电容器的电容。让充电后的电容器通过大电阻R放电，电流传感器A与计算机连接，记录放电电流I随时间t变化的图像，图像与横坐标轴围成的面积，数值上等于电容器的带电量Q（可用DIS系统软件计算），Q与充电电压U的比值即为电容器的电容C。 （1）图甲、图乙为放电法测量电容的两种电路原理图，开关S先与1端相连，充电结束后，读出电压表的示数。然后把开关掷向2端，记录I-t图像，测量出电容器的带电量Q。在甲、乙两图中，实验系统误差较大的是 （选填“甲”或“乙”），原因是 对实验的影响，使电容测量值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 （2）DIS系统软件记录的电容器放电电流I随时间t变化的图像可能是( ) AB．C．D． 3．如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压U1=1600V，M、N两板间的电压U2=200V，两板间的距离为d=10cm，板长为L1=20cm，板右端到荧光屏的距离为L2=40cm，电子质量m=9.11×10-31kg，电子电量为e=1.6×10-19C，求： （1）电子从偏转电场射出时的侧移量y； （2）P点到O点的距离y′。 三、带电粒子在电场中的运动 1．如图，两个带等量负电的点电荷分别位于x轴上的P、Q两点，其位置关于y轴对称。a、b两点关于y轴对称且连线平行于x轴，c点位于y轴上。一质量为m、带的点电荷（重力不计）由c点静止释放，途径O点。 （1）a、b两点的( ) A．场强不同、电势相同        B．场强相同、电势相同 C．场强不同、电势不同        D．场强相同、电势不同 （2）（多选）由c点到O点的过程中，点电荷的加速度可能( ) A．增大    B．减小    C．先增大再减小    D．先减小再增大 （3）点电荷经过O点时的速度为v，若以c点为零势能点，则O点的电势 ；若以无穷远处为零势能点，则两点的电势差 . （4）（多选）若在c点给该点电荷一初速度，则其可能做( ) A．匀速直线运动        B．匀加速直线运动 C．匀速圆周运动        D．往复运动 2．四个带电粒子的电荷量和质量分别、、、，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一沿y轴负方向的匀强电场，不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 四、莱顿瓶 莱顿瓶可看作电容器的原型，一个玻璃容器内外包裹导电金属箔作为极板，一端接有金属球的金属棒通过金属链与内侧金属箔连接，但与外侧金属箔绝缘。从结构和功能上来看，莱顿瓶可视为一种早期的平行板电容器。 1．关于莱顿瓶，下列说法正确的是（　　） A．充电电压一定时，玻璃瓶瓶壁越薄，莱顿瓶能容纳的电荷越多 B．瓶内外锡箔的厚度越厚，莱顿瓶容纳电荷的本领越强 C．充电电压越大，莱顿瓶容纳电荷的本领越强 D．莱顿瓶的电容大小与玻璃瓶瓶壁的厚度无关 2．美国的科学家富兰克林曾利用莱顿瓶收集雷电，若已知莱顿瓶的电容为2nF，测量出收集完毕时其两端的电压为150V，则富兰克林收集到的电量为 C。（1nF=10-9F） 3．如图为葛同学设计的测量莱顿瓶电容的实验电路。已知电源电动势E=10V，内阻r =1Ω，保护电阻R0=4Ω，R为滑动变阻器，最大阻值为10Ω，定值电阻R1=1000Ω。 （1）调节滑动变阻器的滑片到中间位置，闭合开关S，微电流计测得莱顿瓶充电过程中的I-t图像如图所示。充电完成后，莱顿瓶两极板间的电势差为 V，所带电荷量约为 C，电容约为 F。（结果均保留两位有效数字） （2）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，待电路稳定后，R0的最大电功率为 W。 4．理想的平行板电容器两极板间的电场可视为匀强电场，已知两极板间的电势差U=10V，间距d =10cm，极板长度L= 40cm，负极板接地。一带电油滴恰能在电场中处于悬浮状态。（不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2） （1）该油滴的电荷量与质量之比 C/kg。 （2）若两极板间距增大为原来的2倍，该油滴从左侧沿中心线射入两板间，求油滴能从两极板间射出的初速度v0的最小值 m/s。 五、自电场的能量 电场能的性质主要体现在电场力对电荷做功的能力上。当电荷在电场中移动时，电场力会对电荷做功，说明电场具有能量。这种能量可以通过电场力对电荷做的功来衡量。 1．某一区域的电场线分布如图所示，A、、是电场中的三个点。则下列说法正确的是（    ） A．A、、三点的电势关系为 B． A、、三点的电场强度大小关系为 C． A、、三点中，电子在点的电势能最大 D．质子从点移到A点比从A点移到点电场力做功少 2．某电场的三条等势线为关于轴对称的椭圆，如图所示，、、为等势线上的3个点，其电势分别为，，，为的中点。一质子仅受电场力作用从点由静止释放，下列说法正确的是（    ） A．沿轴正方向电势一直降低 B．质子从到的过程中加速度减小，速度增大 C．点的电势大于 D．质子运动到点时的动能为 3．如图所示，虚线O、A、B、C、D是某匀强电场中的5个平行且均相距的等势面，一电子经过O时的动能为，从O到C的过程中克服电场力所做的功为，电子运动轨迹如图中实线所示。已知等势面A的电势为，电子经过等势面C时的速率为，求： （1）等势面B的电势及该匀强电场的电场强度的大小； （2）该电子经过等势面C时的电势能； （3）该电子经过等势面A时速度的大小。 六、静电场的应用 静电场是一种非常重要的物理场，可以在例如工业生产、科学研究和医疗设备等领域中出现。 1．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏等组成，如图甲所示.示波器的和两对电极均不加电压时，亮斑出现在荧光屏中心。若在电极和分别加上如图乙、丙所示的电压，则荧光屏上出现的图形为（　　） A． B． C． D． 2．在生产纸张、纺织品等绝缘材料的过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置了如图所示的传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当纸张从平行极板间穿过时，某过程灵敏电流计G中有a流向b的电流，则此过程（　　） A．板间的纸张厚度减小 B．板间的纸张厚度增大 C．板间的电场强度减小 D．极板所带的电荷量增大 3．某空间存在静电场，静电场中x轴上的电势随x变化的规律如图所示，则x轴附近电场线的分布可能是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，是半径为R的四分之三光滑绝缘圆形轨道，固定在竖直面内。以轨道的圆心O为坐标原点，沿水平直径方向建立x轴，竖直直径方向建立y轴。y轴右侧（含y轴）存在竖直向上的匀强电场。一质量为m、带电量为的小球，从A点由静止开始沿轨道下滑，通过轨道最高点D后，又落回到轨道上的A点处。不考虑小球之后的运动，不计空气阻力，重力加速度为g，求： （1）小球落回到A点时的速率； （2）电场强度的大小； （3）小球第一次从A下滑到电场内的B点时对轨道压力的大小。 第 一 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 上海市2025-2026学年度高二年级第一学期 物理期中考试专题01《静电场》 一、雷电 雷雨云产生电荷，底层带负电，顶层带正电，而且还使地面感应带正电荷，这些正电荷如影随形地跟着云移动。富兰克林通过著名的风筝实验，证明了闪电和摩擦起电的火花电是相同的静电现象。 1．（多选）西汉著作《淮南子》中记有“阴阳相薄为雷， 激扬为电”，关于雷电，下列说法正确的是（ ） A．发生雷电的过程是放电过程 B．发生雷电的过程中，电荷的总量减少 C．避雷针利用尖端放电，避免建筑物遭受雷击 D．发生雷电的过程是电能向光能、内能等转化的过程 2．某次闪电前瞬间避雷针周围电场的等势面分布情况，如图所示，在等势面上有A、B、C三点， 则 UCB= kV。将某一电子从C点移动到B点，电场力对该电子做的功为 J。 3．（多选）富兰克林成功将天电引入莱顿瓶，证明了天电与摩擦产生的电是相同的。莱顿瓶可看作电容器的原型，关于电容器，下列说法正确的是（ ） A．电容器是存储电荷和电能的装置 B．电容器的额定电压小于其击穿电压 C．电容器所带电荷量增加时，电容也随之增加 D．电容器充、放电时，两极板间电压保持不变 4．有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为5V，所带电荷量为2×10-3C，此电容器的电容是（ ） A．4×10-4F B．2×10-3F C．10-2F D．2.5×103F 5．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路，如图所示。 （1）电路中①是 传感器，②是 传感器。 （2）闭合开关K，当开关S接“1”并达到稳定后， 电容器右极板带 电，当开关S接到“2”的瞬间，电容器进行的是 过程，流过R的电流方向为 。 （3）在充电过程中，电路中的电流大小I随时间t变化的图像可能是（ ） A． B． C． D． （4）若电容器充电后两极板间的电场可以视为匀强电场，两极板间的电压为6V，极板间距为2cm，则两极板间的电场强度大小为 V/m。 【答案】1．ACD 2．-2 3.2×10-16 3．AB 4．A 5．电压 电流 正 放电 从左向右 A 300 二、电容器 1．如图所示，静电计指针张角会随电容器极板间电势差U的增大而变大。现使电容器带电，并保持总电量不变，实验中每次只进行一种操作，能使静电计指针张角变大的是（　　） A．将玻璃板插入两板之间 B．将云母板插入两板之间 C．将A板稍微上移 D．减小两极板之间的距离 2．利用DIS电流传感器可以测量电容器的电容。让充电后的电容器通过大电阻R放电，电流传感器A与计算机连接，记录放电电流I随时间t变化的图像，图像与横坐标轴围成的面积，数值上等于电容器的带电量Q（可用DIS系统软件计算），Q与充电电压U的比值即为电容器的电容C。 （1）图甲、图乙为放电法测量电容的两种电路原理图，开关S先与1端相连，充电结束后，读出电压表的示数。然后把开关掷向2端，记录I-t图像，测量出电容器的带电量Q。在甲、乙两图中，实验系统误差较大的是 （选填“甲”或“乙”），原因是 对实验的影响，使电容测量值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 （2）DIS系统软件记录的电容器放电电流I随时间t变化的图像可能是( ) AB．C．D． 3．如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压U1=1600V，M、N两板间的电压U2=200V，两板间的距离为d=10cm，板长为L1=20cm，板右端到荧光屏的距离为L2=40cm，电子质量m=9.11×10-31kg，电子电量为e=1.6×10-19C，求： （1）电子从偏转电场射出时的侧移量y； （2）P点到O点的距离y′。 【答案】1．C 2．乙 电压表分流 偏小 C 3．（1）0.0125m；（2）0.0625m 三、带电粒子在电场中的运动 1．如图，两个带等量负电的点电荷分别位于x轴上的P、Q两点，其位置关于y轴对称。a、b两点关于y轴对称且连线平行于x轴，c点位于y轴上。一质量为m、带的点电荷（重力不计）由c点静止释放，途径O点。 （1）a、b两点的( ) A．场强不同、电势相同        B．场强相同、电势相同 C．场强不同、电势不同        D．场强相同、电势不同 （2）（多选）由c点到O点的过程中，点电荷的加速度可能( ) A．增大    B．减小    C．先增大再减小    D．先减小再增大 （3）点电荷经过O点时的速度为v，若以c点为零势能点，则O点的电势 ；若以无穷远处为零势能点，则两点的电势差 . （4）（多选）若在c点给该点电荷一初速度，则其可能做( ) A．匀速直线运动        B．匀加速直线运动 C．匀速圆周运动        D．往复运动 2．四个带电粒子的电荷量和质量分别、、、，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一沿y轴负方向的匀强电场，不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】1．A BC CD 2．B 四、莱顿瓶 莱顿瓶可看作电容器的原型，一个玻璃容器内外包裹导电金属箔作为极板，一端接有金属球的金属棒通过金属链与内侧金属箔连接，但与外侧金属箔绝缘。从结构和功能上来看，莱顿瓶可视为一种早期的平行板电容器。 1．关于莱顿瓶，下列说法正确的是（　　） A．充电电压一定时，玻璃瓶瓶壁越薄，莱顿瓶能容纳的电荷越多 B．瓶内外锡箔的厚度越厚，莱顿瓶容纳电荷的本领越强 C．充电电压越大，莱顿瓶容纳电荷的本领越强 D．莱顿瓶的电容大小与玻璃瓶瓶壁的厚度无关 2．美国的科学家富兰克林曾利用莱顿瓶收集雷电，若已知莱顿瓶的电容为2nF，测量出收集完毕时其两端的电压为150V，则富兰克林收集到的电量为 C。（1nF=10-9F） 3．如图为葛同学设计的测量莱顿瓶电容的实验电路。已知电源电动势E=10V，内阻r =1Ω，保护电阻R0=4Ω，R为滑动变阻器，最大阻值为10Ω，定值电阻R1=1000Ω。 （1）调节滑动变阻器的滑片到中间位置，闭合开关S，微电流计测得莱顿瓶充电过程中的I-t图像如图所示。充电完成后，莱顿瓶两极板间的电势差为 V，所带电荷量约为 C，电容约为 F。（结果均保留两位有效数字） （2）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片，待电路稳定后，R0的最大电功率为 W。 4．理想的平行板电容器两极板间的电场可视为匀强电场，已知两极板间的电势差U=10V，间距d =10cm，极板长度L= 40cm，负极板接地。一带电油滴恰能在电场中处于悬浮状态。（不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2） （1）该油滴的电荷量与质量之比 C/kg。 （2）若两极板间距增大为原来的2倍，该油滴从左侧沿中心线射入两板间，求油滴能从两极板间射出的初速度v0的最小值 m/s。 【答案】1．A 2．3×10-7 3．9.0 1.5×10-6～1.8×10-6均可 1.7×10-7～2.0×10-7均可 16 4．-0.1 2 五、自电场的能量 电场能的性质主要体现在电场力对电荷做功的能力上。当电荷在电场中移动时，电场力会对电荷做功，说明电场具有能量。这种能量可以通过电场力对电荷做的功来衡量。 1．某一区域的电场线分布如图所示，A、、是电场中的三个点。则下列说法正确的是（    ） A．A、、三点的电势关系为 B． A、、三点的电场强度大小关系为 C． A、、三点中，电子在点的电势能最大 D．质子从点移到A点比从A点移到点电场力做功少 2．某电场的三条等势线为关于轴对称的椭圆，如图所示，、、为等势线上的3个点，其电势分别为，，，为的中点。一质子仅受电场力作用从点由静止释放，下列说法正确的是（    ） A．沿轴正方向电势一直降低 B．质子从到的过程中加速度减小，速度增大 C．点的电势大于 D．质子运动到点时的动能为 3．如图所示，虚线O、A、B、C、D是某匀强电场中的5个平行且均相距的等势面，一电子经过O时的动能为，从O到C的过程中克服电场力所做的功为，电子运动轨迹如图中实线所示。已知等势面A的电势为，电子经过等势面C时的速率为，求： （1）等势面B的电势及该匀强电场的电场强度的大小； （2）该电子经过等势面C时的电势能； （3）该电子经过等势面A时速度的大小。 【答案】1．C 2．CD 3．（1）0V，100V/m；（2）；（3）。 六、静电场的应用 静电场是一种非常重要的物理场，可以在例如工业生产、科学研究和医疗设备等领域中出现。 1．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏等组成，如图甲所示.示波器的和两对电极均不加电压时，亮斑出现在荧光屏中心。若在电极和分别加上如图乙、丙所示的电压，则荧光屏上出现的图形为（　　） A． B． C． D． 2．在生产纸张、纺织品等绝缘材料的过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置了如图所示的传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当纸张从平行极板间穿过时，某过程灵敏电流计G中有a流向b的电流，则此过程（　　） A．板间的纸张厚度减小 B．板间的纸张厚度增大 C．板间的电场强度减小 D．极板所带的电荷量增大 3．某空间存在静电场，静电场中x轴上的电势随x变化的规律如图所示，则x轴附近电场线的分布可能是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示，是半径为R的四分之三光滑绝缘圆形轨道，固定在竖直面内。以轨道的圆心O为坐标原点，沿水平直径方向建立x轴，竖直直径方向建立y轴。y轴右侧（含y轴）存在竖直向上的匀强电场。一质量为m、带电量为的小球，从A点由静止开始沿轨道下滑，通过轨道最高点D后，又落回到轨道上的A点处。不考虑小球之后的运动，不计空气阻力，重力加速度为g，求： （1）小球落回到A点时的速率； （2）电场强度的大小； （3）小球第一次从A下滑到电场内的B点时对轨道压力的大小。 【答案】1．B 2．A 3．D 4．（1）；（2）；（3） 第 一 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $