高中物理单元测试——第十章静电场中的能量（较易版01）

**基本信息** 本单元卷聚焦高中物理第十章静电场中的能量，以基础巩固为主，通过多样化题型覆盖电场强度、电势、电容器等核心知识点，适配单元复习，助力物理观念与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|电场强度方向、电势差、电势能变化|基础概念辨析，如第1题考查电场强度与电势关系| |多选题|3/18|电容式液位计原理、带电粒子运动轨迹|结合科技情境，如第8题电容式液位计体现应用| |实验题|2/15|平行板电容器电容影响因素、充放电现象|注重科学探究，如第11题控制变量法应用| |解答题|3/39|电场力计算、电势差、带电粒子在电场中的运动|综合能力考查，如第15题结合加速电场与静电分析器|

高中物理单元测试 —— 第十章 静电场中的能量（较易版01）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是(    ) A．电场强度的方向总是指向正电荷的运动方向 B．电场强度为零的地方，电势也为零 C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低 D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向 【答案】D 【详解】试题分析：电场强度的方向不一定是正电荷的运动方向，只有正电荷从静止开始沿直线电场线运动时，其运动方向才沿电场强度的方向，选项A错误；电场强度为零的地方，电势不一定为零，例如放在电场中的导体，场强为零，但是电势不为零，选项B错误；随着电场强度的大小逐渐减小，电势不逐渐降低，例如在负点电荷电场中，距离负电荷越远，场强越小，但是电势越高，选项C错误；任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向，选项D正确；故选D. 考点：电场强度；电势 【名师点睛】此题考查了电场强度及电势的关系；要知道电场强度是从力的角度对电场进行描述，而电势则时从能量角度进行描述，所以场强为零的点电势不一定为零，而电势为零的点场强不一定为零；电场强度的方向是电势降落最快的方向. 2．（本题4分）关于电势、电势差下列说法中正确的是（　　） A．电场中某点的电势大小与零电势点的选取无关 B．Uab为正值，则a点的电势低于b点 C．电势是矢量，有大小还有方向 D．一正电荷由静止在匀强电场开始运动，则该电荷的运动方向是电势降低的方向（忽略重力） 【答案】D 【详解】A．电场中某点的电势大小都是相对零电势点来说的。零电势点不同，某点的电势大小可能就不同，故A错误； B．根据公式 得Uab为正值，则a点的电势高于b点，故B错误； C．电势是标量，只有大小没有方向，故C错误； D．一正电荷忽略重力，由静止在匀强电场中开始运动，该正电荷运动的方向为受到的静电力的方向，也是电场线的方向，而沿着电场线方向电势降低，故D正确。 故选D。 3．（本题4分）如果将的点电荷从电场中的点移动到点，电场力做了的负功，则该电荷的电势能改变量ΔEp及a、b两点的电势差Uab分别为（　　） A．ΔEp=，Uab=20V B．ΔEp=，Uab=－20V C．ΔEp=－，Uab=20V D．ΔEp=－，Uab=－20V 【答案】A 【详解】点电荷从电场中的a点移动到b点，电场力做了的负功，由功能关系可知，该电荷的电势能增加了，即ΔEp= 根据电势差的定义式可得 故选A。 4．（本题4分）如图所示为阴极射线管的聚焦电场，其中虚线为等势线，任意相邻两条等势线间的电势差相等。电场中实线上依次有a、b、c、d、e五个点，a、b、c三点的电势关系为。一电子在a点以速度沿ab方向射入电场，若电子仅受电场力的作用，下列说法正确的是（　　） A．电场的方向沿实线由a点指向b点 B．电场中b点的场强与d点的场强相同 C．电子可能在a、e两点间沿直线做往复运动 D．电子在电场中做变加速曲线运动 【答案】D 【详解】A．电场线与等势面正交，则电场的方向不可能沿实线由a点指向b点，A错误； B．电场线与等势面正交，且等差等势面的疏密反映电场线的疏密，电场线的疏密反映场强大小，可知电场中b点与d点的场强大小和方向均不相同，B错误； C．a、e两点间的电场线为曲线，则电子不可能在a、e两点间沿直线做往复运动，C错误； D．因电场线为曲线，电子受的电场力大小和方向都在不断变化，可知电子在电场中做变加速曲线运动，D正确。 故选D。 5．（本题4分）随着科技的发展，现在已经能够制成电容较大的电容器。一电容器上标有“5.5V，1.0F”的字样，如图所示。关于该电容器的叙述正确的是（　　） A．击穿电压为5.5V B．额定电压为5.5V C．储存的电荷量一定为5.5C D．只有加5.5V电压时，电容才是1.0F 【答案】B 【详解】AB．电容器上标有5.5V的字样，表示该电容的额定电压为5.5V，故A错误，B正确； C．由公式可知，该电容器储存的电荷量与电容器的电压成正比，只有当电容器两端电压为时，储存的电荷量才为5.5C，故C错误； D．电容器上标有1.0F的字样，表明电容器的电容为1.0F，由电容器的定义式可知，电容器的电容与电容器的电压和电荷量无关，则该电容器的电容总是1.0F，故D错误。 故选B。 6．（本题4分）如图所示，A、B、C为圆的内接正三角形，O为圆心，半径。在平面内存在一个匀强电场。已知A点电势为2V，B点电势为5V；电子从B点移动到C点电场力不做功。则（　　） A．电场强度大小为1V/m B．电场方向与BC的夹角为锐角 C．O点的电势为4V D．O点的电势为3V 【答案】C 【详解】AB．因为电子从B点移动到C点电场力不做功，即B、C两点的电势差为零，故BC为等势线，可电场线与BC垂直，电场强度的大小为 其中 代入数据，解得，故AB错误； CD．根据几何关系有 场线与BC垂直，故在匀强电场中，根据可得 解得V，故C正确，D错误。 故选C。 7．（本题4分）如图，相互平行的竖直金属板A、B、C分别与两电源的正、负极相连，板上均有小孔，且三个小孔在同一水平线上，之间的距离小于之间的距离。一个质子从靠近A板小孔的位置由静止出发，恰好运动到C板的小孔时速度为零。不计质子重力，下列说法正确的是（　　） A．质子在间与间运动的时间相等 B．质子在间与间运动的加速度大小相等 C．若仅将板C向右移动，则质子在间运动的加速度不变 D．若仅将板C向右移动，则质子仍然能到达C板的小孔处 【答案】D 【详解】A．从A板小孔的位置到C板的小孔的位置，质子先加速运动，后减速运动， 又知道，所以，A错误； B．加速阶段加速度大小 减速阶段加速度大小 又知道，所以，B错误； C．质子在间运动的加速度大小 若仅将板C向右移动，则变大，变小，故C错误； D．未移动C板情况下，对质子列全程动能定理 若仅将板C向右移动，对质子列全程动能定理 联立解得质子达C板小孔处的速度，故质子仍然能到达C板的小孔处，D正确。 故选D。 二、多选题 8．（本题6分）电容式液位计可根据电容的变化来判断液面升降。某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金属棒为电容器的一个极，容器壁为电容器的另一个极，金属容器接地，容器内液面高度发生变化会引起电容器的电容变化。下列说法正确的是（　　） A．该液位计适用于导电液体 B．容器内液面升高的过程中，电容器的电容会增大 C．容器内液面降低的过程中，通过电流计G的电流方向由b到a D．容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变 【答案】BD 【详解】A．若溶液为导电液体，则金属棒与金属容器壁通过导电溶液导通，从而会形成闭合回路，则金属棒不能与容器壁构成电容器，因此该液位计不适用于导电液体，故A错误； B．液体相当于电介质，根据电容器电容的决定式 可知当液面上升时，增大，则电容器的电容增大，故B正确； C．容器内液面降低的过程中，根据 可知电容器的电容减小，由于电容器始终与电源相连，故电容器两端的电压不变，结合 可知，电容器的电荷量减小，故电容器处于放电状态，金属容器接地，电流从高电势流向低电势，即电流由，故C错误； D．电容器两极板间的电压U不变，两极板间的距离d不变，根据 可知，容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变，故D正确。 故选BD。 9．（本题6分）如图所示，一电荷量大小为的带电粒子在电场中运动，虚线描绘出了其运动轨迹，实线表示等势线，A、B、C、D、F是轨迹与等势线的交点。已知带电粒子在经过A点时动能为150eV，各等势线的电势均标注在图中，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A．电场的方向垂直等势线向上 B．粒子带负电 C．带电粒子从A运动到F时，其动能先减小后增大 D．粒子经过C点时的动能为70eV 【答案】CD 【详解】A．沿电场线方向电势降低，电场线与等势线垂直，因此电场的方向垂直等势线向下，故A错误； B．垂直于等势线方向，粒子先减速后加速，加速度方向和电场方向相同，因此粒子带正电，故B错误； C．带电粒子从A运动到F时，电场力先做负功再做正功，因此粒子动能先减小后增大，故C正确； D．电势能的增加量等于动能的减小量 解得，故D正确； 故选CD。 10．（本题6分）两个点电荷、分别固定在x轴上原点O和坐标为的位置。一带正电的粒子仅在电场力作用下沿x轴运动，其电势能随位置x变化的关系如图所示，图线最高点对应横坐标为，规定无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　） A．带负电 B．处的电场强度为零 C．的电荷量比小 D．从到的过程中带电粒子的加速度一直减小 【答案】BD 【详解】A．根据电势能的定义式 结合图像可知处的电势等于零，靠近原点O处电势趋于负无穷，所以原点O处的带负电，处的带正电，故A错误； BC．图像中直线或曲线某处切线的斜率表示电场力的大小，则处的电场力为0。由可知处的电场强度为0，则离更近电荷量更小，故B正确，C错误； D．图像中直线或曲线某处切线的斜率表示电场力的大小，可知从到粒子受到的电场力逐渐减小，根据牛顿第二定律可知其加速度也逐渐减小，故D正确。 故选BD。 三、实验题 11．（本题6分）下图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其结构之间的关系装置图。充电后与电源断开的平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动。请回答下列问题： (1)本实验采用的科学方法是______ A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)在该实验中，静电计的作用是______ A．测定该电容器的电荷量 B．测定该电容器两极的电势差 C．测定该电容器的电容 D．测定A、B两板之间的电场强度 (3)在实验中观察到的现象是______ A．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角变大 B．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角不变 C．乙图中的手竖直向上移动时，静电计指针的张角变小 D．丙图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变小 【答案】(1)C (2)B (3)AD 【详解】（1）本实验中要控制一些物理量不变，然后再得出电容器电容C的决定因素；故采用的是控制变量法。 故选C。 （2）该实验中，静电计的作用是测定电容器两极之间的电势差。 故选B。 （3）根据， AB．甲图中的手水平向左移动时，板间距离增大，根据可知电容器电容减小，电容器电荷量保持不变，根据可知电容器电压增大，所以静电计指针的张角变大，故A正确，B错误； C．乙图中的手竖直向上移动时，极板正对面积减小，电容器电容减小，电容器电荷量保持不变，则电容器电压增大，所以静电计指针的张角变大，故C错误； D．丙图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，可知电容器电容增大，电容器电荷量保持不变，则电容器电压减小，所以静电计指针的张角变小，故D正确。 故选AD。 12．（本题9分）在“观察电容器的充、放电现象”实验中。 (1)用如图1所示的电容器做实验，电容器外壳上面标着“200μF，10V”，下列说法正确的是（　　）； A．若所加电压大于10V，则电容器可能被击穿 B．电容器电压为5V时，电容是200μF C．电容器电压为5V时，电容是100μF (2)把干电池E、电阻箱R、电容器C、电流传感器A（内阻不计）、单刀双掷开关S按图2电路图连接，先将单刀双掷开关接1，稳定后将单刀双掷开关接2并开始计时，将电流传感器中的数据输入计算机得到图像如图3所示，若图线与坐标轴围成的面积为S，纵截距为，电阻箱的阻值为R，则该电源的电动势______；电容器的电容______（用S、、R表示）。 【答案】(1)AB (2) 【详解】（1）A．该电容器正常工作的最大电压为10V，若大于10V，则可能被击穿，故A正确； BC．电容器的电容与所加的电压无关，都为200μF，故B正确，C错误。 故选AB。 （2）[1]开关接1稳定时，电容器上的电压为 故电源的电动势为 [2]根据 可知图像与时间轴围成的面积S表示Q 根据 解得 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，某匀强电场的电场强度，A、B为同一条电场线上的两点。 （1）现将电荷量的检验电荷放在电场中的A点，求该检验电荷在A点所受静电力F； （2）若A、B两点相距，求B、A两点间的电势差。 【答案】（1），与电场强度方向相反；（2） 【详解】（1）电场力为 与电场强度方向相反。 （2）B、A两点间的电势差为 14．（本题13分）如图，在电场强度为的匀强电场中有三个点，的长度为的长度为，其中沿着电场线方向，和电场线方向的夹角为。将电荷量为的正电荷从A点移动到B点，再从B点移到C点。求 (1)将电荷从A点移动到B点，静电力做了多少功； (2)若选取B点为电势零点，该电荷在C点的电势能为多少。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）将电荷从A点移动到B点，静电力做的功为 （2）若选取B点为电势零点，则该电荷在B点的电势能为 电荷从B点移到C点，静电力做的功为 根据 可得该电荷在C点的电势能 15．（本题16分）如图所示，有一质量为，电荷量为的正离子从靠近金属板A处静止释放，经过加速电场和静电分析器Ⅰ，沿圆弧竖直向下进入静电分析器Ⅱ。静电分析器Ⅰ中存在方向指向圆心的辐向电场，静电分析器Ⅱ为间距的两平行极板，左侧板上开有间距的两小孔P、Q。离子以与板成角射入P孔，并从Q孔离开。小孔尺寸、正离子的重力均忽略不计。求： (1)从B板出射时的速度； (2)静电分析器Ⅰ中圆弧处场强的大小； (3)判断板与板的电势高低，并求出静电分析器Ⅱ中电压。 【答案】(1) (2) (3)MN板电势高， 【详解】（1）经过加速电场，有 从B板出射时的速度 （2）静电分析器Ⅰ中做匀速圆周运动，有    解得静电分析器Ⅰ中圆弧处场强的大小 （3）正离子以与板成角射入P孔，并从Q孔离开，做类斜抛运动，说明电场力垂直MN向上，所以MN板电势高； 沿PQ方向   垂直PQ方向 加速度   解得静电分析器Ⅱ中电压 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 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第十章 静电场中的能量（较易版01）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是(    ) A．电场强度的方向总是指向正电荷的运动方向 B．电场强度为零的地方，电势也为零 C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低 D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向 2．（本题4分）关于电势、电势差下列说法中正确的是（　　） A．电场中某点的电势大小与零电势点的选取无关 B．Uab为正值，则a点的电势低于b点 C．电势是矢量，有大小还有方向 D．一正电荷由静止在匀强电场开始运动，则该电荷的运动方向是电势降低的方向（忽略重力） 3．（本题4分）如果将的点电荷从电场中的点移动到点，电场力做了的负功，则该电荷的电势能改变量ΔEp及a、b两点的电势差Uab分别为（　　） A．ΔEp=，Uab=20V B．ΔEp=，Uab=－20V C．ΔEp=－，Uab=20V D．ΔEp=－，Uab=－20V 4．（本题4分）如图所示为阴极射线管的聚焦电场，其中虚线为等势线，任意相邻两条等势线间的电势差相等。电场中实线上依次有a、b、c、d、e五个点，a、b、c三点的电势关系为。一电子在a点以速度沿ab方向射入电场，若电子仅受电场力的作用，下列说法正确的是（　　） A．电场的方向沿实线由a点指向b点 B．电场中b点的场强与d点的场强相同 C．电子可能在a、e两点间沿直线做往复运动 D．电子在电场中做变加速曲线运动 5．（本题4分）随着科技的发展，现在已经能够制成电容较大的电容器。一电容器上标有“5.5V，1.0F”的字样，如图所示。关于该电容器的叙述正确的是（　　） A．击穿电压为5.5V B．额定电压为5.5V C．储存的电荷量一定为5.5C D．只有加5.5V电压时，电容才是1.0F 6．（本题4分）如图所示，A、B、C为圆的内接正三角形，O为圆心，半径。在平面内存在一个匀强电场。已知A点电势为2V，B点电势为5V；电子从B点移动到C点电场力不做功。则（　　） A．电场强度大小为1V/m B．电场方向与BC的夹角为锐角 C．O点的电势为4V D．O点的电势为3V 7．（本题4分）如图，相互平行的竖直金属板A、B、C分别与两电源的正、负极相连，板上均有小孔，且三个小孔在同一水平线上，之间的距离小于之间的距离。一个质子从靠近A板小孔的位置由静止出发，恰好运动到C板的小孔时速度为零。不计质子重力，下列说法正确的是（　　） A．质子在间与间运动的时间相等 B．质子在间与间运动的加速度大小相等 C．若仅将板C向右移动，则质子在间运动的加速度不变 D．若仅将板C向右移动，则质子仍然能到达C板的小孔处 二、多选题 8．（本题6分）电容式液位计可根据电容的变化来判断液面升降。某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金属棒为电容器的一个极，容器壁为电容器的另一个极，金属容器接地，容器内液面高度发生变化会引起电容器的电容变化。下列说法正确的是（　　） A．该液位计适用于导电液体 B．容器内液面升高的过程中，电容器的电容会增大 C．容器内液面降低的过程中，通过电流计G的电流方向由b到a D．容器内液面不管是上升还是下降，电容器两极间的电场强度都始终不变 9．（本题6分）如图所示，一电荷量大小为的带电粒子在电场中运动，虚线描绘出了其运动轨迹，实线表示等势线，A、B、C、D、F是轨迹与等势线的交点。已知带电粒子在经过A点时动能为150eV，各等势线的电势均标注在图中，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　） A．电场的方向垂直等势线向上 B．粒子带负电 C．带电粒子从A运动到F时，其动能先减小后增大 D．粒子经过C点时的动能为70eV 10．（本题6分）两个点电荷、分别固定在x轴上原点O和坐标为的位置。一带正电的粒子仅在电场力作用下沿x轴运动，其电势能随位置x变化的关系如图所示，图线最高点对应横坐标为，规定无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　） A．带负电 B．处的电场强度为零 C．的电荷量比小 D．从到的过程中带电粒子的加速度一直减小 三、实验题 11．（本题6分）下图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其结构之间的关系装置图。充电后与电源断开的平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动。请回答下列问题： (1)本实验采用的科学方法是______ A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 (2)在该实验中，静电计的作用是______ A．测定该电容器的电荷量 B．测定该电容器两极的电势差 C．测定该电容器的电容 D．测定A、B两板之间的电场强度 (3)在实验中观察到的现象是______ A．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角变大 B．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角不变 C．乙图中的手竖直向上移动时，静电计指针的张角变小 D．丙图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变小 12．（本题9分）在“观察电容器的充、放电现象”实验中。 (1)用如图1所示的电容器做实验，电容器外壳上面标着“200μF，10V”，下列说法正确的是（　　）； A．若所加电压大于10V，则电容器可能被击穿 B．电容器电压为5V时，电容是200μF C．电容器电压为5V时，电容是100μF (2)把干电池E、电阻箱R、电容器C、电流传感器A（内阻不计）、单刀双掷开关S按图2电路图连接，先将单刀双掷开关接1，稳定后将单刀双掷开关接2并开始计时，将电流传感器中的数据输入计算机得到图像如图3所示，若图线与坐标轴围成的面积为S，纵截距为，电阻箱的阻值为R，则该电源的电动势______；电容器的电容______（用S、、R表示）。 四、解答题 13．（本题10分）如图所示，某匀强电场的电场强度，A、B为同一条电场线上的两点。 （1）现将电荷量的检验电荷放在电场中的A点，求该检验电荷在A点所受静电力F； （2）若A、B两点相距，求B、A两点间的电势差。 14．（本题13分）如图，在电场强度为的匀强电场中有三个点，的长度为的长度为，其中沿着电场线方向，和电场线方向的夹角为。将电荷量为的正电荷从A点移动到B点，再从B点移到C点。求 (1)将电荷从A点移动到B点，静电力做了多少功； (2)若选取B点为电势零点，该电荷在C点的电势能为多少。 15．（本题16分）如图所示，有一质量为，电荷量为的正离子从靠近金属板A处静止释放，经过加速电场和静电分析器Ⅰ，沿圆弧竖直向下进入静电分析器Ⅱ。静电分析器Ⅰ中存在方向指向圆心的辐向电场，静电分析器Ⅱ为间距的两平行极板，左侧板上开有间距的两小孔P、Q。离子以与板成角射入P孔，并从Q孔离开。小孔尺寸、正离子的重力均忽略不计。求： (1)从B板出射时的速度； (2)静电分析器Ⅰ中圆弧处场强的大小； (3)判断板与板的电势高低，并求出静电分析器Ⅱ中电压。 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 2 / 2 $