第十章 静电场中的能量 章节练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十章 静电场中的能量 章节练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．某区域的电场线分布如图所示，电场中有、两点。、两点的电场强度大小分别为、，电势分别为、。下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示的静电场中，实线表示电场线，虚线表示等势面。则（ ） A．b、c两点的电势相等 B．a、b两点的电势相等 C．b、c两点的场强相等 D．a、b两点的场强相等 3．如图所示，空间存在一匀强电场，其电场强度为100V/m，该电场中有A、B两点，相距10cm，且A、B连线与电场线夹角为60°，则A、B两点间的电势差UAB为 A．－10V B．5V C．10V D． 4．根据电容器的电容的定义式,可知（    ） A．电容器带的电荷量越多，它的电容就越大 B．电容器两极板之间的电势差越大，它的电容就越小 C．电容器的电容大小与电容器的带电情况无关 D．电容器不带电时，其电容为零 5．如图所示为一有界匀强电场，场强方向水平向右，带电微粒以某一角度θ从电场的A点斜向上方射入，沿直线运动到B点，则该微粒在A、B两点的动能EK和电势能EP的关系是（　　）。 A．EKA=EKB，EPA=EPB B．EKA>EKB，EPA>EPB C．EKA<EKB， EPA=EPB D．EKA>EKB， EPA<EPB 6．如图甲所示的地球是人类已知的唯一孕育和支持生命的天体，也是电荷的良导体。若将地球视为带电的导体球，取地球表面电势为零，其周围某点的电势随该点到球心的距离r的变化如图乙，R0为地球半径，下列说法正确的是（　　） A．地球带正电 B．同一负电荷在离地球越远的地方，电势能越大 C．当r>R0时，电场强度随r的增大而减小 D．当0≤r≤R0时，地球内部的电场强度不为零 7．如图，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电量为10-6C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少了10-6J，已知A点的电势为0V，则以下判断正确的是（　　） A．B点电势为10V B．B点电势为-20V C．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示 D．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示 8．如图所示，a、b、c、d为电场中四个平行等间距分布的等势面，相邻等势面间距为5cm，把一带电量为1.6×10-10C的正电荷沿垂直于等势面的虚线由图中的M点移到N点，克服电场力做功6.4×10-9J，若规定c等势面的电势为零，则下列说法正确的是（　　）。 A．M处电势为40V B．该电场的电场强度大小为8V/m C．该电场的电场线方向为由M指向N D．在N点处放一负点电荷，所受电场力方向为由M指向N 9．某电容器的电量增加，两极板间的电压就增加，则该电容器的电容为（　　） A．等于 B．小于 C．大于 D．无法确定 10．带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的方法有（　　） A．增加带电粒子的电荷量 B．增加带电粒子的质量 C．增高加速电压 D．增高偏转电压 二、多选题 11．如图所示，在沿水平方向的匀强电场中（方向未知），一带电粒子通过该区域时作曲线运动，P、Q是这条轨迹上的两点，不计重力。下列说法正确的是（　　）    A．若粒子带正电，则Q点电势比P 点电势高 B．若粒子带负电，则Q点电势比P点电势高 C．若粒子带负电，则在P点时动能大 D．不论粒子带正电或负电，都是在 Q点时动能大 12．如图5所示，在电场中，一个负电荷从C点分别沿直线移到A点和B点， 在这两个过程中，均需克服电场力做功，且做功的值相同，有可能满足这 种做功情况的电场是 (　　) A．沿y轴正方向的匀强电场 B．沿x轴正方向的匀强电场 C．在第Ⅰ象限内有负点电荷 D．在第Ⅳ象限内有负点电荷 13．如图所示，水平面内半径为的圆周上均匀分布有A、B、C、D、E、F六个点，空间有一方向与圆平面平行的匀强电场。已知A、C、E三点的电势分别为下列判断正确的是（　　） A．电场强度的方向由A指向E B．电场强度的大小为1V/m C．将电子从D点沿圆弧DEFA移到A点，电势能先增大再减小 D．将电子从D点沿圆弧DEFA移到A点，电势能先减小再增大 14．一个电容器的规格是“”，对这两个数据的理解正确的是（　　） A．这个电容器只有加上电压时，电容才是 B．这个电容器储存的电荷量一定为 C．这个电容器所加电压不能高于 D．这个电容器所加电压可以低于，但电容不变，总是（电容器本身不发生变化） 15．如图所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在荧光屏P 上，关于电子的运动，下列说法中正确的是 A．电压U减小时，电子打在荧光屏上的速度大小不变 B．电压U减小时，电子从发出到打在荧光屏上的时间不变 C．滑动触头向右移动时，电子打在荧光屏上的位置下降 D．滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置下降 三、填空题 16．M、N是某电场中一条电场线上的两点，从M点由静止释放一电子，电子仅在电场力的作用下沿电场线由M点运动到N点，其电势能随位移变化的关系如图所示，则：M、N两点的场强关系为 ，M、N两点的电势关系为 （以上两空均选填“”“”或“”）    17．如图所示，电场中某一电场线为直线，A、B、C为电场线上的三个点。将带电荷量的点电荷从B点移到A点的过程中，电场力做了W1＝1×10-7J的功；将带电荷量的点电荷分别放在B、C两点时，其在C点时的电势能比在B点时的电势能小2×10-7J，请回答下列问题。 (1)在A、B、C三点中，电势最高的点是 点，电势最低的点是 点； (2)A、C两点间的电势差为 V； (3)若B点的电势为零，则带电荷量为q1的点电荷在C点的电势能为 J。 四、解答题 18．如图所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10−10 F，两极板间距离d＝1.20×10−3 m，取g＝10 m/s2。求： （1）该电容器所带电荷量； （2）若板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10−3 kg，恰在板间处于静止状态，则微粒带电荷量多少？带何种电荷？ 19．带有等量异号电荷、相距10cm的平行板A和B之间有一个匀强电场,如图所示,电场强度E=2×104V/m,方向向下．电场中C点距B板3cm,D点距A板2cm. (1)如果令B板接地(即B板电势为零),则C点和D点的电势各是多少？ (2)C,D两点UCD等于多少？ (3)一个电子从C点移动到D点,静电力做多少功？ 如果使电子先移到P点,再移到D点,静电力做的功是否发生变化？（e=-1.6×10-19C） 20．如图所示，一对带电平行金属板A、B与竖直方向成角放置，两板间的电势差。B板中心有一小孔正好位于平面直角坐标系xoy的坐标原点O点，y轴沿竖直方向。现有一带负电的粒子P，其比荷为，从A板中心处静止释放后，沿垂直于金属板的直线进入x轴下方第四象限的匀强电场E中，该匀强电场方向与A、B板平行且斜向上。粒子穿过电场后，从Q点（0，-2）离开电场（Q点图中未标出），粒子的重力不计。试求： (1)粒子从O点进入匀强电场时的速度v0； (2)匀强电场的场强E的大小。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第十章 静电场中的能量 章节练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A B C D C D D A D 题号 11 12 13 14 15 答案 AC ACD AC CD BC 1．A 【详解】电场线的疏密代表场强的大小，电场线越密代表场强越大，电场线越疏代表场强越小，显然A点处的电场线疏，B点处的电场线密，故EA＜EB．沿电场线的方向电势降落，故φA＞φB，故A正确，BCD错误。 故选A。 2．A 【详解】A．同一等势面上的点电势相等，所以b、c两点的电势相等，A正确； B．沿电场线方向电势降低，所以a点电势大于b点的电势，B错误； C．b、c两点的场强大小相等、但方向不同，所以场强不相等，C错误； D．电场线的疏密表示场强的大小，a点的电场线更密一些，所以a点的场强大于b点的场强，D错误。 故选A。 3．B 【详解】根据匀强电场电势差与场强关系式有 A.－10V与计算结果不符，故A错误． B. 5V与计算结果相符，故B正确． C.10V与计算结果不符，故C错误． D.与计算结果不符，故D错误． 4．C 【详解】AB.根据电容的定义式，采用的是比值法定义，可知C与Q、U无关．故AB错误； C.电容是反映电容器容纳电荷本领大小的物理量，由电容器本身决定，C与Q无关，故C正确； D.电容器不带电时，其电容不为零，故D错误； 故选C。 5．D 【详解】粒子沿直线从A点运动到B点，粒子一定计重力，否则不能沿直线运动，并且粒子带负电，所受的电场力一定与电场反向，合力一定沿BA方向，粒子一定做匀减速直线运动；合力与运动方向相反做负功，动能减少；电场力与运动方向成钝角做负功，电势能增加。 故选D。 6．C 【详解】A．由图可知，距离地球表面越远电势越高，可知地球带负电，选项A错误； B．距离地球越远电势越高，可知同一负电荷在离地球越远的地方，电势能越小，选项B错误； C．φ-r图像的斜率等于电场强度，可知当时，电场强度随r的增大而减小，选项C正确； D．地球表面是等势体，则当时，地球内部的电场强度为零，选项D错误。 故选C。 7．D 【详解】AB．从A点运动到B点粒子的动能减少了10-6J，则电场力做功 则AB两点间的电势差 则可得 AB错误； CD．带正电的粒子运动过程中动能减小，说明电场力做负功，粒子由低电势向高电势运动，即A点电势低于B点电势，电场方向水平向右，所以电场力方向向右，根据物体做曲线运动的轨迹总是夹在合力与速度方向之间，所以得微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示， C错误D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．由电势差与电场力做功关系公式 可得 c等势面的电势是零，即，则有 即 A错误； B．由电势差与电场强度关系可得，该电场的电场强度大小为 B错误； C．由沿电场线方向电势降低可知，该电场的电场线方向为由N指向M，C错误； D．由负点电荷在电场中受电场力方向与电场方向相反可知，在N点处放一负点电荷，所受电场力方向为由M指向N，D正确。 故选D。 9．A 【详解】由电容器的定义公式 所以A正确；BCD错误； 故选A。 10．D 【详解】设带电粒子进入偏转电场时的速度为，加速电压为，偏转电压为。带电粒子在加速过程，应有 进入偏转电场后，设粒子在偏转电场运动时间为t，加速度为a，偏转角为θ，由类平抛规律 ， 得 可见，偏转角与带电粒子的电量和质量无关，要使偏转角增大，可减小加速电压或增大偏转电压。 故选D。 11．AC 【详解】由粒子运动的轨迹可知，粒子受电场力水平向右； A．若粒子带正电，则电场方向水平向右，根据沿着电场线方向电势降低的规律知，则Q点电势比P 点电势高，故A正确； B．若粒子带负电，则电场方向水平向左，根据沿着电场线方向电势降低的规律知，则Q点电势比P点电势低，故B错误； CD．不论粒子带正电或负电，粒子都是受向右的电场力，若从Q到P运动则电场力做正功动能增加，所以P点的动能大，故C正确，D错误。 故选AC。 12．ACD 【详解】　由于负电荷从C点分别到A点B点，电场力分别做了相同数量的负功，表明A、B两点必在电场中的同一等势面上，如果电场是沿正y方向的匀强电场，则A、B为同一等势面上的点，故A项正确．如果在AB的中垂线上的上下某处放一负电荷，则点A、B也是同一等势面上的点，同样也可满足题给条件，故选项ACD正确． 13．AC 【详解】AB．设AE中点为G，则其电势 EAAE两点间的电势差为 AE两点间的距离 电场强度的大小 电场强度方向沿着电势降低的方向，则电场强度的方向由A指向E，故A正确，B错误； CD．从D移到A点，电势先降低后升高，根据，电子带负电，则其电势能先增大后减小，故C正确，D错误。 故选AC。 14．CD 【详解】一个电容器的规格是“”，其中是电容器的电容，是其本身的属性，不随所加电压的变化而变化，是电容器的击穿电压，这个电容器所加电压可以低于，但不能高于，当所加电压小于时，这个电容器储存的电荷量小于，AB错误，CD正确。 故选CD。 15．BC 【详解】A．偏转电压U减小时，电子在电场中受到的电场力减小，即电子偏转的加速度a减小，又因为电子加速获得的速度v不变，电子在电场中运动的时间不变，a变小，而电子打在屏上的速度为 故电子打在屏上的速度减小，A错误； B．电子在加速电场中运动相同，离开加速电场后进入偏转电场水平方向做匀速直线运动，由于水平速度不变，运动时间也不变，所以电子从发出到打在荧光屏上的时间不变，B正确； CD．滑动触头向右移动时，加速电压U0变大，由 联立解得 可知电子偏转位移变小，因为电子向上偏转，故在屏上的位置下降，相反，滑动触头向左移动时，电子打在荧光屏上的位置上升，D错误C正确。 故选BC。 16． 【详解】[1] 电子由M点运动到N点的过程中，通过相同位移时，电势能的变化量变小，电场力做的功变少，说明电子所受的电场力变小，即场强减小，则有 [2] 负电荷在低电势处电势能大，故M点的电势低于N点的电势，即 17． A C 25 【详解】(1)[1]根据电势差的定义式得BA间电势差为 说明A点的电势比B点高5V； BC间电势差为 说明B点的电势比C点高20V，故电势最高的点是A点。 [2]由以上分析可知电势最低的点是C点。 (2)[3]A、C两点间的电势差为： (3)[4]B点的电势为零，则C点的电势为 电荷q1在C点的电势能为 18．（1）3.6×10−9 C；（2）2.0×10−6 C， 微粒带负电荷 【详解】（1）由电容器电容的定义公式C＝，可得该电容器所带电荷量 Q＝CU＝3.0×10−10×12 C＝3.6×10−9 C （2）若带电微粒恰在极板间静止，由平衡条件则有 qE＝mg 由E＝解得 电容器板间电场方向向下，微粒受电场力方向向上，因此微粒带负电荷。 19．（1）600V，1600V；（2）-1000V；（3）1.6×10-16C 【详解】（1）因为AB板间的电场为匀强电场 所以φC=EdCB=600V，φD=EdDB=1600V （2）UCD=EdCD=-1000V （3）WCD=eUCD=1.6×10-16C 不变化 20．(1)；(2) 【详解】(1)对于粒子在AB间加速过程，由动能定理得 可得 (2)粒子P在进入电场后做类平抛运动，设离开电场时距O距离为L，以O为坐标原点，沿着v0方向建立轴，逆着场强方向建立轴，则有轴方向粒子做匀速直线运动，有 轴方向粒子做匀加速直线运动，有 代入数据得，匀强电场的场强大小 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $