第十章 静电场中的能量 情境题专项-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册练习手册（人教版）

mg-qE-no,a告月79，解得E=30 9 (2)设小球B从O点发射时的速度为”1，到达P点 时的动能为E,O、P两点的高度差为h,根据动能定理有 Emi=m+Eh,且有之=t,仁7、联立各式 得E=2m(i+g2)。 >"情境题专项 1.B【解析】当管内接通静电高压时，管内存在强 电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子。负离子在 电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带 负电。因此，带电尘粒在电场力的作用下，向管壁移 动，并附着在管壁上，这样，消除了烟尘中的尘粒。故 B正确，A、C、D错误。 2.A【解析】当压力稳定后，电容器停止充电，电 路中的电流为0，电流表G示数为0，故A正确：上层 膜片电极下移过程中，电容器两极板间距离减小，由 C4可知，电容器的电容增大，故B错误：电容器 与电源连接，电压不变，由C=可知电容器带电量增 大，即给电容器充电，所以有从b到α的电流，故C错 误：电容器与电源相连，膜片稳定后平行板上下极板之 间有电势差，所以上下极板均有电荷，故D错误。 3.B【解析】笼子处于静电平衡状态，笼子的感应 电荷分布在笼子的外表面，电荷分布是不均匀的，故A 错误；若将高压放电杆放在笼子里面，笼子处于静电平 衡状态，笼子外面的人也是安全的，故B正确；笼子处 于静电平衡状态，即感应电荷产生的电场与静电感应的 高压静电场的合场强为0，感应电荷在笼子内部产生的 电场强度不为0，故C错误；由于不知道某一带电物体 的电性，无法判断带电物体放在笼子外的电势能与放在 笼子内的电势能的大小，故D错误。 4.D【解析】电场线越密集则场强越大，可知M点 的场强比N点的场强小，故A错误；沿电场线电势降 低，可知M点的电势比N点的电势高，故B错误；电 场力做功与路径无关，则在试探电荷从M点到N点的 多条路径中，电场力做功相同，故C错误；CD的电势 为零，是等势面，电场线与等势面正交，可知CD表面 附近的电场线和地面都垂直，故D正确。 5.C【解析】依据等差等势线的疏密，可知，在c、 d、e、f四点中，f点的电场最强，故A错误；沿着电场 线方向，电势是降低的，因B供电线的电势高于A电线 参考答案与解析。 的电势，则在c、d、e、f四点中，c点的电势最高，f点 的电势最低，故B错误；若将某电子由c移到f,即从 高电势到低电势，其电势能将增大，故C正确：将某电 子在d点由静止释放，在电场力作用下，它会向c点所 在等势面运动，故D错误。 6.C【解析】导体尖端的电荷特别密集，所以电场 强度比较大，远离尖端的地方电场强度逐渐减小，电场 力减小，加速度也减小，故C正确，A错误；空气受电 场影响被电离产生带电粒子，电场线方向从正极指向负 极，正电荷沿电场线方向运动被熔喷布捕获带正电，故 B错误；带电粒子的运动速度由动能定理得与合外力做 功有关，即电场力做功，根据W=g可知，电场力做功 只与电势差有关，和运动距离无关，故D错误。 7.C【解析】电容是表征电容器储存电荷本领大小 的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，故 A错误；该电容器电压为8.0kV,不高于额定电压，击 穿电压大于额定电压，故B错误；根据Q=CU=12x10× 8.0×103C=0.096C可知放电前，电容器储存的电量为 0.096C,故C正确；电容的大小由电容本身的性质决 定，与其两端的电压无关，所以充电至4.0kV,则该电 容器的电容仍为12F,故D错误。 &A【解析】由公式G=4武可知，电介质插人极 板间越深，电容器电容越大，故A正确：若传感器向右 匀速运动，质量块受力平衡，弹簧长度保持不变，电容 器极板间的电介质的长度不变，电容器电容不变，电路 中无电流。同理，若传感器以恒定加速度向右运动时， 电路中无电流，故B、C、D错误。 9AC【解析】由G可知，手指与屏的接触 面积变大时，电容变大，故A正确；绝缘笔是绝缘体， 与工作面不能形成电容器，无法进行触控操作，故B错 误；只要手触摸电容触摸屏，就可以与工作面形成电容 器，就能产生位置信号，故C正确；手指压力变大时， 由于手指与屏的夹层工作面距离变小，由A的分析可 知，电容变大。 10.(1)a=5m/s2方向：平行于车厢后壁向下 (2)5m/s(3)2.0m 【解析】(1)以滑块为研究对象，受力分析，由牛 顿第二定律得qEcos0-uqEsin0=ma,代入数据求得a= 5ms2,方向：平行于车厢后壁向下。 (2)经分析，滑块沿着车厢后壁做匀加速直线运 动，设落到地板前瞬间的平行于车厢后壁的速度大小为 v0,平行于地板做匀速直线运动速度为0，由运动学公 59 N 高中物理必修第三册（人教版） 式，则有v=2aL,代人数据求得v0=4ms。设落到地板 前瞬间的速度大小为1，由运动的合成，则有= Vo+wa=5m/s。 (3)由第(1)问可知，滑块沿着车厢后壁下滑时， 加速度大小为a=5m/s2,以滑块为研究对象，受力分 析，设滑块沿车厢后壁上滑时的加速大小为，由牛顿 第二定律，则有qEcos0+qEsin0=ma,代人数据求得 a2=11m/s2,滑块与地板第一次发生碰撞后，设滑块沿着 车厢后壁的速度大小为20，滑块沿着车厢后壁上升的高 度为L,由题意则有0s=子，0-6=-2a,代入数据 求得L=子m,滑块与地板第二次发生碰撞前，设滑块 沿着车厢后壁的速度大小为2，则有3-0=2aL1,滑块 与地板第二次发生碰撞后，设滑块沿着车厢后壁的速度 大小为"0，滑块沿着车厢后壁上升的高度为L2,由题意 则有r之0-a=-2a,代入数据求得L22m 设滑块与地板即将发生第三次碰撞时，其在车厢后壁上 滑行的路程为s,则有s=L+2L1+2L2,联立以上式子，代 入数据求得s≈2.0m。 >m感知高考 1.AC【解析】根据电荷守恒定律可知，一个与外界 没有电荷交换的系统，这个系统的电荷总量是不变的， 故A正确；根据电场线和等势面的关系可知，电场线与 等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面， 故B错误；点电荷仅在电场力作用下从静止释放，电场 力做正功，电势能减小，根据=E可知，正电荷将从电势 9 高的地方向电势低的地方运动，负电荷将从电势低的地 方向电势高的地方运动，故C正确，D错误。故选AC。 2.C【解析】在静电场中，等差等势线的疏密程度 反映电场强度的大小。图中c点的等差等势线相对最密 集，故该点的电场强度最大。故选C。 3.A【解析】根据对称性可知，移去α处的绝缘棒 后，电场强度方向垂直指向α，再根据电势的叠加原理， 单个点电荷在距其r处的电势为p=k4(取无穷远处电 势为0)，现在撤去a处的绝缘棒后，q减小，则0点的 电势减小。故选A。 4.BD【解析】如图所示，Eg=mg,故等效重力G 的方向与水平成45°。当，=0时，速度最小为vm=1, 由于此时，存在水平分量，电场力还可以向左做负功， 60 故此时电势能不是最大，故A错误；水平方向上oE41 m 在竖直方向上v=gt,由于Eq=mg,得v=o,所以小球的 动能等于末动能，由于此时速度没有水平分量，故电势 能最大，由动能定理可知W+W,=0,则重力做功等于 小球电势能的增加量，故B、D正确；当如图中1所 示时，此时速度水平分量与竖直分量相等，动能最小， 故C错误。 第4题答图 5.B【解析】由题知，两极板电压保持不变，则根 据电势差和电场强度的关系有E号。当电极板距离减 小时，电场强度E增大，再结合题图可知极板间的电场 线水平向左，则可知电子受到的电场力方向向右。故 选B。 6.B【解析】降低溶液浓度，不导电溶液的相对介 电常数e增大，根据电容器的决定式C3可知电容 器的电容增大，故A错误；溶液不导电，没有形成闭合 回路，电容器两端的电压不变，根据Q=CU结合A选项 分析可知电容器所带的电荷量增大，故B正确，C错 误；根据B选项分析可知电容器所带的电荷量增大，则 给电容器充电，结合题图可知电路中电流方向为N→M, 故D错误。故选B。 7.A【解析】由图中等势面的疏密程度可知EM< EN,根据F=qE可知Fy<Fx。由题可知图中电场线是由 金属板指向负电荷，设将该试探电荷从M点移到V 点，可知电场力做正功，电势能减小，即E>Ev,故 A正确。 8.D【解析】根据对称性可 知，a点与a'点电势和电场强度 大小都相同，如图所示。根据沿 电场线方向电势降低可得a点的 电势高于b,根据E。=9可知，十十 负电荷在电势高的地方电势能 第8题答图 小，则有E<E；根据电场线密的地方电场强度大，可 知E<E,由F-gE可知F<F,故D正确，A、B、C错误。 9.D【解析】处于静电平衡的导体是个等势体，N 高中物理必修第三册（人教版） 情境是 1.如图是静电除尘装置图， 洁 烟尘在力的作用下向筒壁 运动的原因是（) 混 A.烟尘受到重力的作用 B.烟尘受到电场力的作用 烟尘 C.烟尘受到浮力的作用 第1题图 D.烟尘受到气流的作用 2.生活中有很多种类的电子秤，如图所示是 用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其 电路简图。称重时，把物体放到电子秤面 板上，压力作用会导致平行板上层膜片电 极下移。下列说法正确的是（ 第2题图 A.称重时膜片稳定后电流表G示数为0 B.上层膜片电极下移过程中电容器的电 容减小 C.上层膜片电极下移过程中有a到b的 电流 D.膜片稳定后平行板上下极板均没有电荷 3.法拉第笼是一个由金属编织成的笼子，笼 体与大地连通。如图为某次演示中体验者 进入笼子后，关闭笼门，操作员通过放电 杆将78763V高压直流电靠近笼子，当放 电杆尖端距笼体很近时，出现放电火花。 放电杆靠近但未放电前关于法拉第笼，下 列说法正确的是（) (42)练 题专项 第3题图 A.笼子外表面电荷均匀分布 B.若将高压放电杆放在笼子里面，笼子外 面的人也是安全的 C.笼子里面的人是安全的，因为感应电 荷在笼子内部形成的场强处处为0 D.上述情景下，将某一带电物体放在笼 子外的电势能大于放在笼子内的电势能 4.避雷针上方有雷雨云时，避雷针附近的电 场线分布如图所示，图中中央的竖直黑线 AB代表了避雷针，CD为水平地面。M、 N是电场中的两个点，下列说法正确的是 () 第4题图 A.M点的场强比N点的场强大 B.M点的电势比N点的电势低 C.试探电荷从M点沿直线移动到N点， 电场力做功最少 D.CD的电势为0，其表面附近的所有电 场线都与地面垂直 5.在维护和检修高压供电线路时，为了不影 响城市用电，电工经常要在高压线上带电 作业。为了保障电工的安全，电工全身要 穿上用金属丝线编织的衣服（如图甲）。 图乙中电工站在高压直流输电线的A供 电线上作业，头顶上方有B供电线，B供 电线的电势高于A供电线的电势。虚线 表示电工周围某一截面上的等势线，c、 d、e、f是等势线上的四个点。以下说法 正确的是( 第5题图 A.在c、d、e、f四点中，c点的电场最强 B.在c、d、e、f四点中，f点的电势最高 C.若将某电子由c移到f,其电势能将增大 D.将某电子在d点由静止释放，它会向e 点所在等势面运动 6.口罩中使用的熔喷布经驻极处理后，对空 气的过滤增加了静电吸附功能。驻极处理 装置如图所示，针状电极与平板电极分别 接高压直流电源正负极，针尖附近的空气 被电离后，带电粒子在电场力作用下运动， 熔喷布捕获带电粒子带上静电，平板电极 表面为等势面，熔喷布带电后对电场的影 响可忽略不计，下列说法正确的是() 接电源正极 针状电极 ,熔喷布 接电源负极 平板电极 第6题图 第十章静电场中的能量。 A.针状电极上，针尖附近的电场较弱 B.熔喷布上表面因捕获带电粒子将带负电 C.沿图中虚线向熔喷布运动的带电粒子， 其加速度逐渐减小 D.两电极相距越远，熔喷布捕获的带电 粒子速度越大 7.心脏除颤器是通过一个电容器放电时的脉 冲电流作用于心脏，实施电击治疗，使患 者心脏恢复正常跳动的 仪器。如图所示，心脏 除颤器的电容器电容为 12uF,充电后电容器电 第7题图 压为8.0kV,如果电容器在3.0ms时间 内完成放电，下列说法正确的是() A.放电之后，电容器的电容为0 B.该电容器的击穿电压为8.0kV C.放电之前，电容器存储的电荷量为 0.096C D.若充电至4.0kV,则该电容器的电容 为6F 8.电容式加速度传感器在安全气囊、手机移 动设备等方面应用广泛。其工作原理简化 后如图所示。质量块左侧连接轻质弹簧， 右侧连接电介质。弹簧与电容器固定在外 框上，质量块可带动电介质移动改变电 容，则() 电介质 W 计算机 第8题图 A.电介质插人极板间越深，电容器电容 越大 练 43 N 高中物理必修第三册（人教版） B.若传感器向右匀速运动，电路中有电流 C.若传感器以恒定加速度向右运动时， 电路有顺时针电流 D.若传感器以恒定加速度向右运动时，电 路有逆时针电流 9.(多选)目前智能手机普遍采用了电容触 摸屏，因为工作面上接有高频信号，当 用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工 作面形成一个电容器，控制器精密确定 手指位置。对于电容触摸屏，下列说法 正确的是() 第9题图 A.手指与屏的接触面积变大时，电容变大 B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行 触控操作 C.电容触摸屏只需要触摸，不需要压力 即能产生位置信号 D.手指压力变大时，由于手指与屏的夹 层工作面距离变小，电容变小 10.我国航天员已经具备空间站的太空驻留 能力。假如航天员在空间站做如下实验， 其过程简化如下：如图所示，一辆车的 车厢后壁竖直，用两颗销钉将一轻质木 板固定，离车厢地板的距离为L=1.6m, 其上放有质量m=1kg,电荷量g=+0.1C 的货物（电荷量始终不变），可视为小滑 块，紧贴后壁。整个空间处于匀强电 场中，电场方向竖直向下、大小E=1×: (44练 102Vm。现将车以vo=3ms的速度沿足 够长、与水平面成倾角为0=37°斜面向 上匀速行驶。某时刻，突然撤去木板， 滑块将沿着车厢后壁滑落。物块与车厢 后壁之间的动摩擦因数u=0.5。取sin37 =0.6。求： (1)撤去木板的瞬间滑块的加速度。 (2)落到地板前瞬间滑块的速度大小。 (3)若滑块每次与地板碰撞之后，垂直 于地板的速度大小变为碰撞之前的 之，平行于地板的速度不变，求滑 块与地板即将发生第3次碰撞时， 其在车厢后壁上滑行的路程。（结 果保留两位有效数字) 滑块 木板 销钉 第10题图