第十章 静电场中的能量 感知高考-【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）

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， 则整个导体为等势体，由于电场线方向总是与等势面 垂直，所以实线不是电场线，是等势面，故A错误； 根据等势面的疏密表示场强的强弱，则d点的场强较 弱，并且电场强度越大的地方电荷密度越大，故B错 误；在“<”形导体右侧表面上下部分附近电场强度方 向不同，故C错误；由于点a、b在同一等势面上，则 电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为0，故D 正确。 10.B【解析】粒子在平行板电容器中以初速度o 做类平抛运动，分解位移：=，号=宁心，电场力提 供加速度：eE=ma,极板间为匀强电场，偏转电压和电 场强度满足U-风，联立方程可知偏转位移清足：号 2md结合上述方程可知，由于初速度o未知，所以 eUp 偏转电压和电场中运动的时间无法求出，故A、D错 d 误；偏转的角度满足tanG:二乙，解得tan乙；初速 2 度未知，粒子飞出电场时的竖直方向速度v,无法求 出，所以粒子射出电场的速度无法求出，故B正确，C 错误。 11.D【解析】根据电场线与等势面垂直关系，可判 断P点处为负电荷，无穷远处电势为0，e点在PQ连 线的中垂线上，则p。=0,故A错误；a、b两点电场强 度大小相同，方向不同，则a、b两点电场强度不同，B 错误；从Q到P电势逐渐降低，则P>9,C错误；由 p>pe,负电荷从a到c电场力做负功，电势能增加，故 D正确。 12.AB【解析】沿着电场线方向，电势降低，A正 确；由于0点的电势为0，根据匀强电场的对称性，电 势PA=-PB,又q4=-qB,Ep=gP,所以电势能Ep4=EpB,故 B正确；A、B位置的小球受到的静电力方向分别为水 平向右、水平向左，绝缘轻杆顺时针旋转，两小球受到 的静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减 少，故C、D错误。 13.D【解析】根据题意，若小球的初速度方向沿虚 线，则其运动轨迹为直线，可知电场力和重力的合力沿 着虚线方向，又电场强度方向为水平方向，根据力的合 成可知电场强度方向水平向右，若小球的初速度方向垂 参考答案与解析。 直于虚线，则其从0点出发运动到0点等高处的过程中 重力对小球做功为0，电场力的方向与小球的运动方向 相同，则电场力对小球做正功，小球的动能增大，电势 能减小。故选D 140光 2-V.rV边 m 【解析】(1)在匀强电场中，根据公式可得场强为 (2)在A点细线对小球的拉力为0，根据牛顿第二 定律得Eg-mg=m号 L A到B过程根据动能定理得9U-mgL=mw后- 联立解得=√-L,√3U m m 15.(1)8:1(2)油滴a带负电，油滴b带正电 4:1 【解析】(I)设油滴半径为r,密度为p,油滴质量 m=号m巾，则速率为：时受阻力户m, 油滴匀速下落时mgf, 解得√VF, 可知Ia 0=2 Tb 则m=尽=8 (2)两板间加上电压后（上板为正极），这两个油 滴很快达到相同的速率%，可知油滴a做减速运动，油 滴b做加速运动，可知油滴a带负电，油滴b带正电； 当再次匀速下落时，对a由受力平衡可得q.,E+f=mg, 2 其中斤。mg之m6, 1 对b由受力平衡可得f-qE=mg, 其中1 2 mig=2mg, 联立解得9=m=4 qo2mb1 61感知高 1.(2024·湖北卷)关于电荷和静电场，下列 说法正确的是() A.一个与外界没有电荷交换的系统，电 荷的代数和保持不变 B.电场线与等势面垂直，且由电势低的 等势面指向电势高的等势面 C.点电荷仅在电场力作用下从静止释放， 该点电荷的电势能将减小 D.点电荷仅在电场力作用下从静止释放， 将从高电势的地方向低电势的地方运动 2.(2024河北卷)我国古人最早发现了尖端 放电现象，并将其用于生产生活，如许 多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在 雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻，一 古塔顶端附近等势线分布如图所示，相 邻等势线电势差相等，则a、b、c、d四 点中电场强度最大的是( 第2题图 A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 3.(2022·湖南卷)如图，四根完全相同的均 匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的 四条长边a、b、c、d上。移去a处的绝 缘棒，假定另外三根绝缘棒电荷分布不 变。关于长方体几何中心0点处电场强 度方向和电势的变化，下列说法正确的 第十章静电场中的能量。 考 是() 0 第3题图 A.电场强度方向垂直指向α，电势减小 B.电场强度方向垂直指向c,电势减小 C.电场强度方向垂直指向a,电势增大 D.电场强度方向垂直指向c,电势增大 (多选)(2022·全国甲卷)地面上方某区 域存在方向水平向右的匀强电场，将一 带正电荷的小球自电场中P点水平向左 射出。小球所受的重力和电场力的大小 相等，重力势能和电势能的零点均取在P 点。则射出后() A.小球的动能最小时，其电势能最大 B.小球的动能等于初始动能时，其电势 能最大 C.小球速度的水平分量和竖直分量大小 相等时，其动能最大 D.从射出时刻到小球速度的水平分量为 0时，重力做的功等于小球电势能的增 加量 . (2024·江西卷)极板间一蜡 + 烛火焰带有正离子、电子以 + 及其他的带电粒子，两极板 + 电压保持不变，当电极板距 第5题图 离减小时，电场强度如何变？电子受力方 向？() 练(45 N 高中物理必修第三册（人教版） A.电场强度增大，方向向左 B.电场强度增大，方向向右 C.电场强度减小，方向向左 D.电场强度减小，方向向右 6.(2024·辽宁卷)某种不导电溶液的相对介 电常数&，与浓度Cm的关系曲线如图甲所 示，将平行板电容器的两极板全部插入 该溶液中，并与恒压电源、电流表等构成 如图乙所示的电路，闭合开关S后，若降 低溶液浓度，则( 分 乙 第6题图 A.电容器的电容减小 B.电容器所带的电荷量增大 C.电容器两极板之间的电势差增大 D.溶液浓度降低过程中电流方向为M→W 7.(2021·全国乙卷)如图甲，在一块很大的 接地金属平板的上方固定一负电荷。由 于静电感应，在金属平板上表面产生感 应电荷，金属板上方电场的等势面如图 乙中虚线所示，相邻等势面间的电势差 都相等。若将一正试探电荷先后放于M 和N处，该试探电荷受到的电场力大小 分别为F和Fx,相应的电势能分别为 Ew和Ev,则() (46)练 乙 第7题图 A.FFN,Epu>Ep B.Fy>FN,Epy>Ep C.F<FN,Ep<Ep D.Fy>FN,Ep<Ep 8.(2021·辽宁卷)等量异号点电荷固定在水 平向右的匀强电场中，电场分布如图所 示，实线表示电场线，虚线表示等势线。 将同一负电荷先后置于a、b两点，电势 能分别为E和E,电 荷所受电场力大小分别 为F和F,则() A.Ep>Ep,F>F B.Ep>Ep,F<F 第8题图 C.Ep<Ep,F>F D.Ep<Ep,F<F 9.(2021·浙江卷)某书中有如图所示的图， 用来表示横截面是“<”形导体右侧的电 场线和等势面，其中a、b是同一条实线 上的两点，c是另一条实线上的一点，d 是导体尖角右侧表面附近的一点。下列 说法正确的是() 第9题图 A.实线表示电场线 B.离d点最近的导体表面电荷密度最大 C.“<”形导体右侧表面附近电场强度方 向均相同 D.电荷从a点到c点再到b点电场力做 功一定为0 10.(2020·浙江卷)如图所示，电子以某一 初速度沿两块平行板的中线方向射入偏 转电场中，已知极板长度1，间距d,电 子质量m,电荷量e。若电子恰好从极 板边缘射出电场，由以上条件可以求 出( ++++ 第10题图 A.偏转电压 B.偏转的角度 C.射出电场速度 D.电场中运动的时间 11.(2020·浙江卷)空间P、Q两点处固定 电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点 处为正电荷，P、Q两点附近电场的等 势线分布如图所示，a、b、c、d、e为 电场中的5个点，设无穷远处电势为 0,则() 第11题图 第十章静电场中的能量。 A.e点的电势大于0 B.a点和b点的电场强度相同 C.b点的电势低于d点的电势 D.负电荷从a点移动到c点时电势能增加 12.(多选)(2020·江苏 卷)如图所示，绝缘 --9 轻杆的两端固定带有 -9B 等量异号电荷的小球 第12题图 (不计重力)。开始时，两小球分别静止 在A、B位置。现外加一匀强电场E, 在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转 到水平位置。取O点的电势为0。下列 说法正确的有（) A.电场E中A点电势低于B点 B.转动中两小球的电势能始终相等 C.该过程静电力对两小球均做负功 D.该过程两小球的总电势能增加 13.(2024·辽宁卷)在水平方向的匀强电场 中，一带电小球仅在重力和电场力作用 下于竖直面（纸面）内运动。如图，若 小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨 迹为直线，若小球的初速度方向垂直于 虚线，则其从O点出发运动到O点等高 处的过程中() 第13题图 A.动能减小，电势能增大 B.动能增大，电势能增大 C.动能减小，电势能减小 D.动能增大，电势能减小 练(47 N 高中物理必修第三册（人教版） 14.(2024河北卷)如图，竖直向上的匀强 电场中，用长为L的绝缘细线系住一带 电小球，在竖直平面内绕O点做圆周运 动。图中A、B为圆周上的两点，A点 为最低点，B点与O点等高。当小球运 动到A点时，细线对小球的拉力恰好为 0,已知小球的电荷量为g(g>0)、质量 为m,A、B两点间的电势差为U,重力 加速度大小为g,求： (1)电场强度E的大小。 (2)小球在A、B两点的速度大小。 6 ! 第14题图 48)练 15.(2023·新课标卷)密立根油滴实验的示 意图如图所示。两水平金属平板上下放 置，间距固定，可从上板中央的小孔向 两板间喷入大小不同、带电量不同、密 度相同的小油滴。两板间不加电压时， 油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖 直向下匀速运动，速率分别为0、华： 两板间加上电压后（上板为正极），这 两个油滴很快达到相同的速率，均竖 直向下匀速运动。油滴可视为球形，所 受空气阻力大小与油滴半径、运动速率 成正比，比例系数视为常数。不计空气 浮力和油滴间的相互作用。求： (I)油滴a和油滴b的质量之比。 (2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正 负，并求a、b所带电荷量的绝对值 之比。 ao o b 第15题图