寒假作业02 静电场中的能量 巩固分层练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

寒假作业02 静电场中的能量 巩固分层练习 分层一：夯实基础练 一、单选题 1．如图所示，在电场中将一正点电荷沿虚线从A运动到B点的过程中（　　） A．电场力做负功，正电荷的电势能减小 B．电场力做正功，正电荷的电势能增加 C．电场力做正功，正电荷的电势能减小 D．电场力做负功，正电荷的电势能增加 2．类比法是物理学重要的研究方法，比如可以将静电力与重力进行类比，以下几组物理量的类比中合理的是（  ） A．电势能与机械能 B．电势差与高度差 C．电场强度与重力 D．电势与重力加速度 3．电场中A、B、C三点的电场强度分别为：EA=-5 V/m、EB=4 V/m 、EC=-1 V/m，则这三点的电场强度由大到小的顺序是 A．A、B、C B．B、C、A C．C、A、B D．A、C、B 4．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地，G为一灵敏电流表．一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离（    ）    A．带电油滴将沿竖直方向向下运动 B．P点的电势将降低 C．带电油滴的电势能将减小 D．上板移动过程中，有电流向右通过G表 5．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示，如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（　　） A．极板X、Y应带正电 B．极板X、Y′应带正电 C．极板X′、Y应带负电 D．极板 X′、 Y′应带正电 6．如图是某一电场中的一簇电场线，现把一个正电荷分别放在AB两点下列说法正确的是（ ） A．此正电荷在A点受到的电场力比B点大 B．此正电荷在A点的电势能比B点大 C．电场中B点的电势高于A点的电势 D．若把此正电荷从A点静止释放，它将沿电场线运动到B点 7．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 8．如图所示，匀强电场的电场强度为E，相距为L的A、B两点间的电势差UAB为（　　） A．EL B．Ed C． D． 分层二：能力提升练 二、多选题 9．如图所示，P、Q为两个等量异种电荷，PQ连线上有a、b两位置，aP<bQ，PQ中垂线上有位置c，将一带正电的点电荷q从a位置移至b位置，电场力做负功，功的绝对值为W，已知b处的电势为φ，则以下判断正确的是（　　） A．a位置的电场强度比b位置的电场强度小 B．a位置的电势等于 C．将点电荷q从c位置移至b位置，电场力做负功，数值大于W D．将点电荷q从a位置移至c位置，电场力做负功，数值小于W 10．图中虚线a、b、c代表电场中的三条等势线，相邻两等势线之间的电势差相等，实线为一带正电的微粒仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，P、Q相比（　　） A．P点的电势较高 B．带电微粒通过P点时的加速度较大 C．带电微粒通过P点时动能较大 D．带电微粒在P点时的电势能较大 11．如图所示，虚线为电场线，与竖直方向的y轴夹角。y轴O点为坐标原点，坐标轴上分布着a、b、c三个点，其中三个点的坐标分别为1m、2m、4m，若Oa间的电势差。则下列判断正确的是（　　） A．电场方向与y轴正方向成斜向左上方 B．电场强度的大小为N/C C．电子在a点的电势能比在c点的电势能大30eV D．电子在b点的电势能比在c点的电势能小20eV 12．如图所示,E为电源,R为电阻，D为理想二极管,P和Q构成一理想电容器，M、N为输出端，让薄金属片P以图示位置为中心在虚线范围内左右做周期性往复运动，而Q固定不动，下列说法中正确的是(　　) A．P每次向右运动，电容器的电容就会增大 B．P每次向左运动，电容器的电压就会增大 C．随着P的左右运动，两板间电场强度最终会保持不变 D．随着P的左右运动，输出端会有周期性脉冲电压输出 三、填空题 13．如图所示，在平行金属带电极板MN电场中将电量为4×10－6 C的负点电荷从A点移到M板，电场力做负功8×10－4J，把该点电荷从A点移到N板，电场力做正功为4×10－4 J，则：等于 V，该点电荷在A点具有的电势能为 J． 14．如图，a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个等腰梯形的四个顶点．电场线与梯形所在的平面平行．ab平行cd，且ab边长为cd边长的一半，ab=bc=1m，已知a点的电势是3V，b点的电势是5V，c点的电势是7V．由此可知，d点的电势为 V，场强为 v/m. 15．电荷量为-5.0×10﹣12C的点电荷A置于电场中的P点，所受电场力大小为2.0×10﹣6N，方向向右，则P点的电场强度大小为 N/C，方向 （填“向右”或“向左”）．若A电荷在P点具有-1.5×10﹣11 J的电势能，则P点的电势为 V．若将P点的电荷换成电荷量为+2.0×10﹣12C的点电荷B，则P点的电场强度大小为 N/C，B电荷的电势能为 J． 四、解答题 16．某实验小组在研究检验电荷所受电场力跟所带电荷量的关系时，利用测得的数据画出A、B两点的F－q图像如图乙所示，O、A、B为x轴上的三点，位置关系如图甲所示，电场力的正方向与x轴正方向一致，但实验时忘记了验证场源电荷的电性，也忘记了记下场源电荷在x轴上的具体位置。请分析能否判断场源电荷的电性、大致位置及A、B两点电势高低。 17．在电场中一条电场线上有三点（点未画出），已知，如图所示。若将一负电荷，从A点移至B点，电荷克服电场力做功。试求： （1）两点的电势差，并回答哪一点电势高？ （2）若取点为势点，求点的电势？ （3）将此负电荷从点移动到点电势能如何变化？变化了多少？ 18．如图所示，匀强电场中一带负电的点电荷在恒力F作用下，从A点沿水平方向匀速运动至B点。已知，，点电荷带的电荷量为，A、B之间的距离L=0.5m，A点的电势，，，不计点电荷的重力。求： （1）匀强电场场强的大小和方向； （2）从A到B的过程中，点电荷电势能的变化量； （3）A、B间的电势差及B点的电势。 19．炽热的金属丝可以发射电子（电子的电量为e，质量为m）。在金属丝和金属板之间加以电压U，发射出的电子在真空中加速后从金属板的小孔穿出（设电子刚刚离开金属丝的速度为零）。电子从小孔中穿出后沿水平方向中间位置射入由两块金属板形成的匀强电场中，水平放置的两块平行金属板长为L，两板间距为d，两板间电压为U1，且上板为正。如图，求： （1）电子穿出金属板小孔的速度为多大？ （2）电子偏离金属板时的侧位移是多少? （3）电子离开电场后，打在屏上的P点，若宽度为S，求OP的长? 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 《寒假作业02 静电场中的能量 巩固分层练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B A C A B A B BD ABD 题号 11 12 答案 BC ABC 1．C 【详解】正点电荷沿虚线从A运动到B点的过程中，运动方向与电场力方向夹角小于90°，电场力做正功，正电荷的电势能减小，C正确。 故选C。 2．B 【详解】A．电荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能，机械能是动能与势能的总和，这两个能量概念不好类比，故A错误； B．电势差是电场中两点电势之差，高度差是空间两个位置高度之差，可以将电势差与高度差进行类比，故B正确； C．电场强度是放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值，由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力，这两个概念不好类比，故C错误； D．电势是电场中某点与零电势点的电势差，而重力加速度是重力与质量的比值，这两个概念不好类比，故D错误。 故选B。 3．A 【详解】EA=-5V/m、EB=4V/m、EC=-1V/m，正负表示方向，其绝对值表示大小，则EA＞EB＞EC．即电场由强到弱的顺序是ABC． A．A、B、C ，与结论相符，选项A正确； B．B、C、A，与结论不相符，选项B错误； C．C、A、B，与结论不相符，选项C错误； D．A、C、B，与结论不相符，选项D错误； 4．C 【详解】AC．一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态，知液滴的电场力和重力平衡，现将平行板电容器的上极板竖直向下移动，d减小，则电场强度增加，电场力增大，液滴沿竖直方向向上运动，电场力做正功，电势能减小．故A错误，C正确． B．因为U不变，d减小，根据知，电场强度增大，P与下极板间的电势差增大，下极板的电势为0，则P点的电势升高．故B错误． D．因为U不变，d减小，根据 知，电容增大，结合Q=CU知，电荷量增加，电容器充电，因上极板带正电，电流表中将有从向左的电流．故D错误． 故选C． 5．A 【详解】电子受力方向与电场方向相反，因电子向X偏转则，电场方向为X到X′，则X带正电；同理可知Y带正电，极板Y'应带负电； 故选A。 6．B 【详解】根据电场线越密的地方电场强度越大，所以A点的场强小于B点，则正电荷在A点所受电场力小于B点，故A错误；沿着电场线方向电势逐渐降低，所以A点电势高于B点，则正电荷在A点电势能比B点大，故B正确，C错误；将正电荷从A点静止释放，运动轨迹不沿电场线方向，故 D错误．所以B正确，ACD错误． 7．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。 8．B 【详解】设AB连线的位移与电场方向的夹角为，相距为L的A、B两点间的电势差 故选B。 9．BD 【详解】A．根据等量异种电荷电场线的特点可知，aP<bQ，可知a位置的电场强度比b位置的电场强度大，故A错误； B．由 可得 故B正确； CD．正电荷q从a位置移至b位置，电场力做负功，所以a位置的电势小于b位置的电势，则P带负电，Q带正电， 则由 可知从c位置移至b位置电场力做负功，数值小于W；将点电荷q从a位置移至c位置，电场力做负功，数值小于W，故C错误，D正确。 故选BD。 10．ABD 【详解】A．若带电微粒从P点进入电场，由图可以知道带电微粒所受电场力由b等势面指向c等势面，因为微粒带正电，故a等势面的电势最高，故P点的电势高于Q点的电势，故A正确； B．因为电场线越密等势线越密，由图可以知道P点的场强大于Q点的场强，故带电微粒在P处所受的电场力大于在Q点所受的电场力，所以带电微粒通过P点时的加速度大，故B正确； C．因为带电微粒在从P向Q运动的过程中电场力正功，故微粒在P点时的动能小于在Q点的动能，故C错误； D．因为带电微粒在从P向Q运动的过程中电场力做正功，则带电微粒的电势能减小，故带电微粒在P点时的电势能较大，反之，从Q向P运动，电场力做负功，电势能增大，带电微粒在P点时的电势能较大，故D正确。 故选ABD。 11．BC 【详解】A．由题意Oa间的电势差 所以可以看出 因为沿电场线电势降低，故电场方向与y轴正方向成斜向右下方，故A错误； B．因为aO间的电势差满足 又 联立解得电场强度的大小为 故B正确； CD．因为a、c两点间电势差为 且负电荷在电势低的地方电势能大，故电子在a点的电势能比在c点的电势能大30eV，同理电子在b点的电势能比在c点的电势能大，故C正确，D错误。 故选BC。 12．ABC 【详解】A．根据电容器的电容 P每次向右运动，d减小，C增大，故A正确； B．P每次向左运动，因为二极管，电容器无法放电，两板间电场强度不变， U=Ed 电容器的电压就会增大，故B正确； C．因为电容器无法放电，当电容器电量达到最大时，电量保持不变， 两板间电场强度最终会保持不变，故C正确； D．电容器电量保持不变时，不再进行充放电，流过R中的电流为零，输出端输出电压为零，故D错误。 故选ABC。 13． -300 4×10－4 【详解】解：AM间的电势差V，AN间的电势差V，则=-200V-100V=-300V．因为，解得A点的电势，则电荷在A点的电势能J． 14． 3 【详解】[1]过点a作ae平行于bc，如图所示： 可知e点在cd的中点．梯形位于匀强电场中，因此 ，即，e点在cd中点处，因此 ， 可求得 [2] a和d是等势点，过b做ad的垂线，根据几何关系可知b到ad的距离为 根据匀强电场中电势差与场强的关系可知 答案：(1). 3    (2). 15． 4.0×105 向左 3.0 4.0×105 6.0×10-12 【详解】[1][2]由电场强度的定义，P点的电场强度大小为 方向与点电荷A所受电场力方向相反，水平向左． [3]P点的电势为 [4][5]因电场强度由场源决定，与试探电荷无关，则将P点的电荷换成电荷量为+2.0×10-12C的点电荷B，P点的电场强度大小不变，仍为E=4.0×105N/C B电荷的电势能为 EPB=qBφ=2.0×10-12×3J=6.0×10-12J 16．场源电荷为负电荷，且放在AB之间，与A、B的距离之比为1：2，A点的电势低于B点的电势 【分析】根据电荷受力方向判断场源电荷的电性及位置，根据图像斜率求出两点的场强大小，再根据点电荷的场强公式求出距离之比，沿电场线方向电势逐渐降低。 【详解】由图乙可知，正的检验电荷放在A点，负的检验电荷放在B点，所受电场力方向均沿x轴正方向，说明场源电荷为负电荷，且放在AB之间； 由F-q图线的斜率可知A点场强，B点场强，根据点电荷的场强公式： ， ＝4 知道场源电荷与A、B的距离之比为1：2，沿电场线的方向电势逐渐降低，所以A点的电势低于B点的电势。 17．（1），A点电势高；（2），；（3）减少，减少了 【详解】（1）从A点移至B点，电场力做功 解得 电势差为正，说明A点电势高。 （2）若取B点为0势点，有 所以 又 所以 （3）将此负电荷从点移动到点，电场力做功 电场力做正功，说明电势能减少，减少了。 18．（1），方向与F方向相同；（2）；（3）， 【详解】（1）由平衡条件知：负电荷所受电场力大小为 由场强定义 代入数据解得，电场强度 场强方向与F方向相同，如图所示 （2）A到B电场力做功为 电场力做负功，电势能增加，电势能增加； （3）AB两点电势差 因为 则有 19．(1) ；(2) ；(3) 【详解】(1)电子在电场中被加速，则 解得 (2)电子进入偏转电场，则 解得 (3)根据平抛运动的推论可得 解得 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 $