内容正文:
专题02 静电场中的能量
5大高频考点
1. 电势能和电势
2. 电势差
3. 电势差与电场强度的关系
4. 电容器的电容
5. 电场中的图像问题
考点1 电势能和电势
1.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)某电场的分布如图所示,带箭头的实线为电场线,虚线为等势面,A 、B、C 三点的电场强度分别为、、,电势分别为、、,关于这三点的电场强度和电势的关系,下列判断中正确的是( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
【答案】B
【详解】根据电场线的疏密程度可知由题意可知虚线为等势线,则沿着电场线电势逐渐降低可知则 可知B正确,ACD错误。故选B。
2.(2025-2026高二上·甘肃天水秦安县第一中学-11月·期中)如图,两极板不平行的电容器与直流电源相连,极板间形成非匀强电场,实线为电场线,虚线表示等势面、M、N点在同一等势面上,N、P点在同一电场线上,下列说法正确的是( )
A. M点的电势比P点的低
B. M点的电场强度比N点的小
C. 负电荷从M点运动到P点,速度减小
D. 负电荷从M点运动到P点,电场力做正功
【答案】C
【详解】A. 因MN两点电势相等,沿电场线电势逐渐降低,可知N点电势高于P点,则M点的电势比P点的高,A错误; B. 电场线的疏密反映场强大小,可知M点的电场强度比N点的大,B错误;CD. 负电荷从M点运动到P点,电势能增加,则电场力做负功,速度减小,C正确,D错误。故选C。
3.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)(多选)静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图,一电子在电场中仅受电场力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于轴对称,分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过点时动能为,各等势线的电势高低标注在图中,则( )
A. 、两点的电场强度相同
B. 电子从到运动时,电场力做负功
C. 电子从到运动时,电势能逐渐增加
D. 电子在经过等势线点时的动能为
【答案】CD
【详解】A.各等势面关于y轴对称,疏密相同,所以电场线疏密也相同,a、d两点的电场强度大小相等;根据等势线与电场线垂直,可知a、d两点的电场强度方向不同,故a、d两点的电场强度不同,故A错误;B.根据负电荷在电势低处电势能大,电子在a处的电势能大于电子在b处的电势能,故电子从a到b运动时,电势能减小,则电场力做正功,故B错误;C.根据负电荷在电势低处电势能大,可知电子从c到d运动时,电势能逐渐增大,故C正确;D.a、d两点的电势相等,故从a到d电场力做功为0,所以电子在经过等势线d点时的动能为60eV,故D正确。故选CD。
4.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)(多选)图中一组平行实线是三个等势面,且相邻等势面之间的电势差相等。一个质子仅在电场力作用下的运动轨迹为,如图中虚线所示,下列说法中正确的是( )
A. 点的电势比点的电势低
B. 质子的运动轨迹由到
C. 质子在点的动能较大
D. 质子在点的电势能较大
【答案】ACD
【详解】A.由题图可知质子所受电场力指向轨迹凹侧,而电场强度方向垂直于等势面,所以电场强度方向向下,根据沿电场强度方向电势降低可知点的电势比点的电势低,故A正确;B.质子的运动轨迹既可能由a到b,也可能由b到a,故B错误;CD.根据A项分析可知,质子在a点的电势能较小,在b点的电势能较大,根据能量守恒定律可知质子在a点的动能较大,在b点的动能较小,故CD正确。故选ACD。
5.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)如图所示,如果将一个负电荷从点移动到点,下列说法正确的是( )
A. 电场力做正功,电势能增加
B. 电场中点的电势小于点的电势
C. 电场中点的场强大于点的场强
D. 在点受到的电场力小于在点受到的电场力
【答案】C
【详解】AB.沿电场线的方向,电势降低,所以点的电势高于点的电势,将一个负电荷从点移动到点,根据可知电荷的电势能增加,根据电场力做功与电势能变化的关系可知,电场力做负功,故AB错误;C.点处的电场线密,所以点的场强大于点的场强,故C正确;D.点的场强大于点的场强,根据可知,试探电荷在点受到的电场力大于在点受到的电场力,故D错误。故选C。
6.(2025-2026高二上·甘肃兰州第五十八中学·期中)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示,虚线是一带电粒子仅在此电场力作用下的运动轨迹,M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点,运动轨迹与等势面d在Р点相切,则下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电荷
B. M点的电场强度比N点的电场强度大
C. 粒子在M点的电势能比在N点的电势能小
D. 粒子在P点的动能比在M点的动能小
【答案】D
【详解】A.根据等势面的电势分布可知,带电体带正电荷,再由粒子的运动轨迹可知,粒子在运动过程中受到带电体的排斥,判断该粒子带正电荷,A错误;B.等差等势面越密集,电场强度越大,故M点的电场强度比N点的小,B错误;C.粒子带正电,因为M点的电势高于N点的电势,故粒子在M点的电势能比在N点的电势能大,C错误;D.由于带电粒子仅在电场作用下运动,电势能与动能总和不变,可知当粒子的电势能增大时动能减小,故粒子到达Р点时电势能最大,动能最小,D正确。故选D。
7.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是( )
A. 三个等势面中,等势面c的电势最高
B. 带电质点一定是从P点向Q点运动
C. 带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
D. 带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小
【答案】D
【详解】A.根据电场线跟等势面垂直,且曲线运动受合外力指向轨迹弯曲的凹侧,正电荷受电场力的方向与电场方向相同,故电场线及质点在P点受力如图,根据顺着电场线的方向电势降低,则,故A错误;C.等差等势面的疏密反映电场的强弱,可知,质点的加速度可知,故C错误;BD.若质点从P往Q运动,电场力做正功动能增加,则,若质点从Q往P运动,则电场力做负功动能减小,则,带电质点运动方向无法判断,故B错误,D正确。 故选D。
8.(2025-2026高二上·甘肃兰州西北中学·期中)如图,是锐角三角形最大的内角,电荷量为的点电荷固定在点。下列说法正确的是( )
A. 沿边,从点到N点,电场强度的大小逐渐增大
B. 沿边,从点到N点,电势先增大后减小
C. 正电荷在点的电势能比其在N点的电势能小
D. 将正电荷从点移动到N点,电场力所做的总功为负
【答案】B
【详解】A.如图所示 以点为圆心,长为半径做圆,是最大内角,所以边最大,沿边由到,各点到点的距离先变小后变大,由点电荷场强决定式得各点场强先变大后变小,故A错误;B.由正点电荷电场线分布特点,且沿电场线方向电势逐渐降低,沿边由到,各点到点的距离先变小后变大,所以各点电势先增大后减小,故B正确;C.对B选项的分析可知,由电势能可知正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大,故C错误;D.正电荷从M点移动到N点,电势能降低,则电场力所做总功为正,故D错误。故选B。
9.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)兰山三台阁作为皋兰山主要地标建筑,是来兰州游客必备打卡之地,是欣赏兰山日出、“兰哈顿”夜景及兰山烟雨的绝佳之地,其顶部有避雷针。图甲为兰山三台阁,图乙为避雷针周围的等势面分布情况,电场中有、、三点,则下列说法不正确的是( )
A. 、两点电势差
B. 点的场强小于点的场强
C. 电子从运动到,电场力不做功
D. 电子在点的电势能小于其在点的电势能
【答案】D
【详解】A.由图可知,、两点电势差,故A正确,不符合题意;B.因点比点等势面密集,可知电场线密集,则点的场强大小比点的小,故B正确,不符合题意;C.、两点在同一条等势线上,所以电子从到,电场力不做功,故C正确,不符合题意;D.因点的电势比点的低,可知电子在点的电势能大于其在点的电势能,故D错误,符合题意。故选D。
10.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)(多选)电场中有A、两点,一个点电荷在A点的电势能为,在点的电势能为。已知A、两点在同一条电场线上,如图所示,该点电荷的电荷量大小为,那么( )
A. A点电势一定高于零
B. A点的电场强度一定大于点的电场强度
C. A、两点的电势差
D. 把该点电荷从移到A,电场力做功为
【答案】CD
【详解】A.电荷由A移到B,电势能减少,电场力做正功,受力方向与电场方向相反,点电荷带负电,根据可知故A错误;B.仅有一条电场线,无法判断电场强度的大小关系,故B错误;C.该点电荷从A移到B,电势能变化所以电场力做功为则A、两点的电势差故CD正确。故选CD。
考点2 电势差
1.(2025-2026高二上·甘肃兰州第六十一中学·期中)电场中有A、B两点,一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8 J,在B点的电势能为0.80×10-8 J。已知A、B两点在同一条电场线上,如图所示,该点电荷的电荷量的绝对值为1.0×10-9 C,那么( )
A. 该电荷为负电荷
B. 该电荷为正电荷
C. A、B两点的电势差UAB=4.0 V
D. 把电荷从A移到B,静电力做功为W=2.5×10-10 J
【答案】A
【分析】【详解】AB.A点的电势能大于B点的电势能,从A到B静电力做正功,受到的电场力方向水平向右,所以该电荷一定为负电荷, B错误A正确;D.该点电荷从A移到B,电势能减小所以电场力做功为D错误;C.由得C错误。故选A。
2.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)带电荷量为q=+5.0×10﹣8C的点电荷从A点移到B点时,克服静电力做功3.0×10﹣6J。已知B点的电势为φB=20V,求:
(1)A、B间的电势差;
(2)A点的电势;
(3)q从A到B的电势能变化。
【答案】(1)﹣60V;(2)φA=﹣40V;(3)电势能增加3.0×10﹣6J
【详解】
(1)A、B间的电势差为(2)A点的电势为φA=UAB+φB=﹣60V+20V=﹣40V
(3)从A到B,电场力做负功,故电势能增加,增加了3.0×10-6J。
3.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)把带电荷量为2×10-6C的正点电荷从电场中的A点移到B点,电场力做功6×10-6J,取A点电势为零。求:
(1)A、B两点的电势差;
(2)B点的电势;
(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移动到B点,电场力做的功。
【答案】(1)3V;(2);(3)
【详解】
(1)A、B两点的电势差为(2)A、B两点的电势差可表示为解得(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移动到B点,电场力做的功为
考点3 电势差与电场强度的关系
1.(2025-2026高二上·甘肃兰州西北中学·期中)(多选)如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点,A、B、C三点的电势分别为1V、2V、3V,正六边形所在平面与电场线平行。下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的电场强度大小为10V/m
B. 通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线
C. 匀强电场的电场强度方向为由C指向A
D. 将一个电子由E点移到D点,电子的电势能将增加
【答案】BC
【详解】A.B、A间的电势差为UBA=1V,且UBA=EdABcos30°可得电场强度为故A错误;B.连接AC,根据匀强电场的性质可知,AC中点G电势为2V,与B电势相等,则EB连线必为一条等势线,由正六边形对称性,CD平行于EB,而匀强电场的等势面平行,则CD直线也是一条等势线,同理,AF的直线也为等势线,故B正确;C.由几何知识得知,,EB是等势线,则CA连线必为一条电场线,而且电场强度的方向由C指向A,故C正确;D.由上得知,E的电势为2V,D点与C点的电势相等为3V,则电子从E点移到D点电场力做正功,而且为电势能将减小,而不是增加,故D错误。故选BC。
2.(2025-2026高二上·甘肃天水秦安县第一中学-11月·期中)(多选)如图所示,平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中,电场力做功为W,现将上、下两板分别向上、向下移动,使两板间距离增大为原来的2倍,再将该电荷由a移动到b的过程中,下列说法正确的是( )
A. 两板间电压为原来的2倍
B. 两板间场强大小为原来的0.5倍
C. 电场力做功为2W
D. 电场力做功为
【答案】BD
【详解】A.两板间电压总等于电源电压,则不变,A错误; B.根据两板间距离增大为原来的2倍,而U不变,可知两板间场强大小为原来的0.5倍,B正确;CD.根据可知,场强变为原来的0.5倍,可知电场力做功变为,C错误,D正确。故选BD。
3.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)在匀强电场中有一直角三角形ABC,∠A=60°,AB=10cm,电场线平行于三 角形所在平面,A、B、C三点的电势分别为2V、4V、10V。下列关于该电场强度的说法正确的是( )
A. 电场强度沿B到A方向
B. 电场强度沿A到C方向
C. 电场强度大小为40V/m
D. 电场强度大小为
【答案】C
【详解】过B作AC的垂线交于D点,如图所示 则有则有可知BD连线为等势线,所以电场强度沿C到A方向;场强大小为故选C。
4.(2025-2026高二上·甘肃兰州第五十八中学·期中)如图所示,直角梯形ABCD所在的平面内存在匀强电场,其中θ=60°,BC=8cm,CD=4cm。A、C、D三点的电势分别为6V、4V、0V,该匀强电场的电场强度大小为( )
A. 200V/m
B. 100V/m
C. 75V/m
D. 50V/m
【答案】A
【详解】 将AD三等分,则DG=DC=4cm ,G点电势为4V,可知CG为等势线,过D点作CG的垂线DF,则场强方向沿FD斜向上,大小为故选A。
5.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)(多选)如图所示,在匀强电场中,有边长为2cm的等边三角形ABC,三角形所在平面与匀强电场平面重合,其中O点为该三角形的中心,各点电势分别为= 2V,= 4V,= 6V,下列说法正确的是
A. O点电势为零
B. 该匀强电场的场强大小为200V/m,方向由C指向A
C. 将电量为e的电子由C点移到A点,电子的电势能增加了4eV
D. 将电量为e的电子由O点移到无穷远,电子的电势能增加了3eV
【答案】BC
【详解】ABC.AC之间肯定有一点电势为4V,由于在匀强电场中,则电势均匀变化,即AC中点处电势为4V,设该点为D点,如图 所以O点电势应该为4V;根据方向从C到A.说明电势能增加了4eV,选项BC正确,A错误;D.由于O点电势为4V,所以将电量为e的电子由O点移到无穷远,电子的电势能增加了4eV,选项D错误.故选BC。
6.(2025-2026高二上·甘肃张掖中学-11月·期中)如图所示,圆的圆心为O、半径,直径AB与直径CD间的夹角为60°,匀强电场与圆所在的平面平行(图中未画出),A、B、C三点的电势分别为2V、8V、2V,下列说法正确的是( )
A. O点的电势为8V
B. 圆周上A点电势最低
C. 匀强电场的电场强度的大小为
D. 将一电子从O点移动到D点,电子克服电场力做的功为3eV
【答案】C
【详解】A.O点为直径AB的中点,则有UAO=UOB即解得故A错误;B.A、C两点电势相等,则AC是一条等势线,等势线与电场线垂直,可知,过圆心与AC垂直的电场线与圆的交点为圆上电势最高的点和电势最低的点,根据沿着电场线方向电势降低可知,圆周上AC弧的中点电势最低,故B正确;D.根据UCO=UOD=-3V将一电子从O点移动到D点,电场力做的功为W=-eUOD=3eV故D错误;C.根据匀强电场中电场强度与电势差的关系有解得故C正确。故选C。
7.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)(多选)有一匀强电场的方向平行于平面,平面内、、、d四点的位置如图所示,、分别垂直于轴、轴,其中、、三点电势分别为:、、,使一电荷量为的负点电荷由点开始沿路线运动,则下列判断正确的是( )
A. 坐标原点的电势为
B. 电场强度的大小为
C. 该点电荷在点的电势能为
D. 该点电荷从点移到d点过程中,电场力做功为
【答案】AD
【详解】A.由于是匀强电场,所以沿同一方向前进相同距离,电势的降低相等,有代入数据,解得故A正确;B.因为是匀强电场,所以沿同一方向前进相同距离,电势的降低相等可知,ab中点e的电势为,连接Oe则为等势面,如图所示 由几何关系可知,ab垂直Oe,则ab为一条电场线,且方向由b指向a,电场强度为故B错误;C.该点电荷在c点的电势能为故C错误;D.因为是匀强电场,所以沿同一方向前进相同距离,电势的降低相等可知即代入数据,解得则ad之间的电势差为该点电荷从a点移动到d点电场力做功为故D正确。故选AD。
8.(2025-2026高二上·甘肃张掖省重点中学·期中)(多选)在匀强电场中有直角三角形abc,,电场的方向与三角形所在的平面平行。将电荷量为的点电荷从a点移到b点,电场力做功为,再从b点移到c点,电场力做功为。设c点电势,已知。下列说法正确的是( )
A.
B. 电场强度大小为500V/m
C. 电场强度的方向与ab直线成角
D. 该点电荷在ac中点的电势能为
【答案】BD
【详解】A.a、c两点间的电势差又故,故A错误;BC.b、c两点间的电势差又故,将ab边平均分成16段,则每段的电势差为,在ab边上找到电势为0的d点,则连接cd,并过b点作cd的垂线,垂足为e,则由e点指向b点的方向即为电场线的方向,如图所示 根据勾股定理,得则则,又则电场强度大小,故B正确,C错误;D.ac中点的电势为则该点电荷在ac中点的电势能,故D正确。故选BD。
9.(2025-2026高二上·甘肃兰州第三十三中学·期中)空间中存在一个平行于xOy平面的匀强电场,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10V、18V、26V。下列说法正确的是( )
A. 电子在a点的电势能比在b点的低8eV
B. 坐标原点处的电势为0V
C. 电场强度的大小为
D. 电子从b点运动到c点,电场力做功为-8eV
【答案】C
【详解】A.电子带负电,在电势越低的点,其电势能越大,可知电子在a点的电势能比在b点的高8eV,故A错误;B.依题意,将ac的中点e与b相连,将a与Ob之间的中点f相连,如图所示; 因是匀强电场,有有将e与b相连,可知eb等势线;因为af与be平行,可知a点与f点电势相等,为10V,依题意有有故B错误;C.依题意有,x轴方向的场强大小为y轴方向的场强大小为合场强为故C正确;D.电子从b点运动到c点,电场力做功为故D错误。故选C。
10.(2025-2026高二上·甘肃天水秦安县第一中学-11月·期中)如图所示,A、B、C为匀强电场中的三个点,A、B两点间距离,A、C两点的连线方向垂直于电场线。若将一带正电、电荷量的试探电荷,放入匀强电场中的B点,试探电荷受到的静电力大小,求:
(1)匀强电场的电场强度大小E:
(2)A、B两点间的电势差;
(3)若将该试探电荷从B点移动到C点,再移动到A点,整个过程中该试探电荷电势能的变化量。
【答案】(1) (2)0.075V (3)
【讲解】(1) 匀强电场的电场强度大小
(2) 由公式可得,、B两点间的电势差
(3) 将该试探电荷从B点沿任何路径移动到A点,电场力做功为则其电势能变化了
考点4 电容器的电容
1.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)某电容式话筒的原理示意图如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属基板,对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,在P、Q间距增大过程中,
A. P、Q构成的电容器的电容增大
B. P上电荷量保持不变
C. M点的电势比N点的低
D. M点的电势比N点的高
【答案】D
【详解】电容式话筒与电源串联,电压保持不变,在P、Q间距增大过程中,根据电容决定式得电容减小,又根据电容定义式得电容器所带电量减小,电容器的放电电流通过R的方向由M到N,所以M点的电势比N点的高,故ABC错,D正确。故选D。
2.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)如图所示为自动体外除颤仪(AED),其工作原理是通过电容器对患者胸部的两个电极放电,刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某次模拟治疗时,该除颤仪的电容器电容为50μF,充电后电容器的电压为6.0kV,电容器在一定时间内放电至两极板间的电压为0。下列说法正确的是( )
A. 本次放电有0.3C的电荷量通过人体组织
B. 放电过程中电容器两极板间的电压保持不变
C. 如果电容器放掉一半的电荷量,电容器的电容变为25μF
D. 电容器所带的电荷量是两个极板所带电荷量的绝对值之和
【答案】A
【详解】A.本次放电通过人体组织的电荷量Q=CU=50×10−6×6×103C=0.3C,故A正确;B.放电过程中电容器所带电量减小,电容不变,根据Q=CU可知两极板间的电压减小,故B错误;C.电容器的电容由电容器本身决定,与电容器带电量无关,故C错误;D.电容器所带的电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值,故D错误。故选A。
3.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)如图所示是用平行板电容器制成的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。则放上物体后( )
A. 电容器的电容变小
B. 电容器的带电量增大.
C. 极板间电场强度变小.
D. 膜片下移过程中,电流表G有从a到b的电流
【答案】B
【详解】A BD.根据电容器表达式当两个极板的距离减小时,电容器的电容增大,再根据电容器定义式由于电容器一直和电源相连,电压不变,当电容增大时,带电荷量增大,即电容器被充电,电流表有从b到a的电流,故AD错误,B正确;C.由匀强电场公式所以当电压不变,两个极板的距离减小时,极板间电场强度变大,故C错误。故选B。
4.(2025-2026高二上·甘肃张掖省重点中学·期中)(多选)用如图所示的实验装置研究平行板电容器的电容与哪些因素有关,下面说法正确的是( )
A. 把B板向左平移,静电计指针示数变小
B. 把B板向右平移,静电计指针示数变小
C. 把B板向上平移,静电计指针示数不变
D. 保持两板不动,在B、A之间插入一块云母板,静电计指针示数变小
【答案】BD
【详解】由于静电计所带电荷量远小于平行板电容器所带电荷量,所以可认为平行板电容器电荷量不变;根据,A.把B板向左平移,板间距离变大,电容器电容减小,极板间电压变大,则静电计指针示数变大,故A错误;B.把B板向右平移,板间距离变小,电容器电容变大,极板间电压变小,则静电计指针示数变小,故B正确;C.把B板向上平移,极板正对面积变小,电容器电容减小,极板间电压变大,则静电计指针示数变大,故C错误;D.保持两板不动,在B、A之间插入一块云母板,电容器电容变大,极板间电压变小,则静电计指针示数变小,故D正确。故选BD。
5.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)对于某一电容器,下列说法正确的是( )
A. 电容器所带的电荷量越多,电容越大
B. 电容器两极板间的电势差越大,电容越大
C. 电容器所带的电荷量增加一倍,两极板间的电势差也增加一倍
D. 电容器两极板间的电势差减小到原来的,它的电容也减小到原来的
【答案】C
【详解】AB.电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电量无关.故AB错误;C.根据公式:Q=CU可得,当电容器带电量增加一倍,两极板间的电势差也增加一倍.故C正确;D.电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电量无关,两极板间的电势差减小为原来的,电容器的电容不会发生变化.故D错误.故选C.
6.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)(多选)2025年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵在北京天安门隆重举行,我国自主研发的东风-61陆基洲际战略核导弹等武器首次亮相。导弹内部固定安装有多种类型的传感器,其中电容式导弹加速度传感器原理如图所示,质量块左、右侧分别连接电介质和轻质弹簧,弹簧与电容器固定在导弹身体内部,质量块套在光滑且平行于弹簧轴线的固定直杆上,质量块可带动电介质移动从而改变电容。下列说法正确的是( )
A. 电介质插入极板间越深(深度不超过极板长度),则电容器电容越大
B. 若导弹沿弹簧轴线方向做变加速度运动,则以上电路中有电流
C. 若导弹沿弹簧轴线方向由向右匀加速运动变为向右匀速运动,弹簧长度会变长
D. 导弹由静止突然沿弹簧轴线方向向右加速时,以上电路中有逆时针方向的电流
【答案】AB
【详解】A.根据电容器的电容公式可知,当电介质插入极板间越深,则电容器电容越大,故A正确;B.若导弹沿弹簧轴线方向做变加速度运动,根据牛顿第二定律可知,弹力大小改变,则导致插入极板间电介质的深度改变,电容改变,根据可知,极板间的电量改变,电路中有电流,故B正确;C.若导弹沿弹簧轴线方向做匀加速运动,根据牛顿第二定律可知,弹力大小不变,则弹簧长度不变,故C错误;D.导弹由静止突然沿弹簧轴线方向向右加速时,质量块要向左运动,导致插入极板间电介质深度变大,因此电容会增大,由于电压不变,根据可知,极板间的电量增大,电容器处于充电状态,因此电路中有顺时针方向电流,故D错误。故选AB。
7.(2025-2026高二上·甘肃武威天祝藏族自治县第一中学·期中)热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪,原理如图所示。电容器上极板固定,下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动,闭合开关S,该材料热胀冷缩,下列说法中正确的是( )
A. 材料温度降低,电容器电容增大
B. 材料温度降低,极板所带电荷量增大
C. 滑动变阻器滑片向下滑动少许可以提高检测仪的工作电压
D. 检测到灵敏电流计的电流方向为从b到a,说明材料温度降低
【答案】D
【详解】AB.材料温度降低,材料收缩,电容器两板间距增大,根据可知电容减小,由于电容器两板电势差不变,根据可知极板所带电荷量减小,故AB错误;C.滑动变阻器滑片向下滑动,阻值减小,根据可知检测仪的工作电压降低,故C错误;D.材料温度降低,同理A选项,极板所带电荷量减小,则灵敏电流计的电流方向为从b到a,故D正确。故选D。
8.(2025-2026高二上·甘肃兰州第六十一中学·期中)(多选)如图所示,两块较大的金属板A、B相距为d,平行放置并与一电源相连,S闭合后,两板间恰好有一质量为m、带电量为q的油滴处于静止状态,以下说法正确的是( )
A. 若将S断开,则油滴将做自由落体运动,G表中无电流
B. 若将A板向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,G表中有b→a的电流
C. 若将A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G表中有b→a的电流
D. 若将A向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G表中有b→a的电流
【答案】BC
【详解】A.将S断开,电容器的电量不变,板间场强不变,油滴所受的电场力不变,故油滴仍处于静止状态,A错误;B.若将A板左移,电容器板间电压不变,由可知,场强E不变,油滴所受的电场力不变,仍处于静止状态,根据可知电容器的电容减小,由知电容器的电量将减小,放电,则G表中有的电流,B正确;C.将A板上移,由可知,E变小,油滴所受的电场力减小,将向下加速运动,根据可知电容C变小,电量减小,电容器要放电,则有由的电流流过G,C正确;D.将A板下移,由可知,E变大,油滴所受的电场力变大,将向上加速运动,根据可知电容C变大,电量变大,电容器要充电,则有由的电流流过G,D错误。故选BC。
9.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)平行板电容器的两板A、B接于电池两极,一个带电小球用绝缘细线悬挂在电容器内部,闭合开关S,电容器充电,小球最终静止不动,如图所示。若要使细线偏离竖直方向的夹角减小一些,则下列方法可行的是( )
A. 保持S闭合,将板向左平移一些
B. 保持S闭合,将板向右平移一些
C. 将S断开,再将板向左平移一些
D. 将S断开,再将板向右平移一些
【答案】B
【详解】AB.保持开关S闭合,电容器两端间的电势差不变,将B板向左移一些,极板间距离减小,电场强度增大,小球所受的电场力增大,根据,可知变大;同理可知,保持S闭合,将板向右平移一些,变小,故A错误,B正确。CD.断开开关S,电容器所带的电量不变,将A板向右或向左移一些,可知变化,根据、可知则E不变,电场力不变,不变,即细线偏离竖直方向的夹角不变,故CD错误。故选B。
10.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)(多选)如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。
(1)本实验过程使用的实验方法是 (选填“等效替代法”“控制变量法”或“微小量放大法”)。
(2)影响平行板电容器电容的因素有_______
A. 两极板的正对面积
B. 两板间距离
C. 电介质的介电常数
D. 极板的材料
(3)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有_____
A. 使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况
B. 使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况
C. 静电计可以用验电器替代
(4)平行板电容器电容的决定式为 。
【答案】(1)控制变量法 (2)ABC (3)A (4)
【讲解】(1) 平行板电容器的电容受到多个因素的影响,要探究与其中某一因素的关系,需控制其它因素相同,改变这一因素,这种方法称为控制变量法。
(2) 影响平行板电容器的电容的因素有两极板的正对面积、两板间距离、电介质的介电常数。故选ABC。
(3) AB.静电计可测量电势差,根据指针张角的大小,观察电容器电压的变化情况,无法判断电量的变化情况,A正确,B错误;C.验电器是检验物体是否带电的装置,无法显示电势差的变化,因此不能用验电器替代静电计,故C错误。故选A。
(4) 平行板电容器电容的决定式为
考点5 电场中的图像问题
1.(2025-2026高二上·甘肃张掖中学-11月·期中)一带负电的微粒只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能随位移x变化的关系如图所示,其中0~x1段是曲线,x1~x2段是平行于x轴的直线,x2~x3段是倾斜直线,则下列说法正确的是
A. 0~x1段电势逐渐升高
B. 0~x1段微粒的加速度逐渐减小
C. x2~x3段电场强度减小
D. x2处的电势比x3处的电势高
【答案】B
【详解】A.电势能,由于粒子带负电,0~x1段电势能变大,所以电势变小,A错误B.根据电场力做功与电势能关系:,图像斜率代表场强大小,0~x1段图像斜率变小,场强变小,受力减小,加速度逐渐变小,B正确C.x2~x3段斜率为0,场强为零,C错误D.x2到x3,电势能减小,粒子带负电,所以电势增大,D错误
2.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)A、B是电场中的一条电场线,若将一个带负电的点电荷由A点静止释放,它在沿电场线从A向B运动过程中的图像如图所示,A、B两点的电势φ和场强E的大小关系是( )
A. φA<φB,EA<EB
B. φA<φB,EA>EB
C. φA>φB,EA>EB
D. φA>φB,EA<EB
【答案】B
【详解】由图像可知负电荷从A向B运动的过程中做加速度逐渐减小的加速运动,由可知,电场强度逐渐减小,则从A向B负电荷做加速运动,负电荷受到的电场力方向水平向右,电场强度方向水平向左,沿电场线方向电势降低,故故选B。
3.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的A、B两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图线如图所示,其中P点电势最低,且AP>BP,则以下说法正确的是( )
A. P点的电场强度大小为零
B. q1的电荷量小于q2的电荷量
C. q1和q2可能是同种电荷,也可能是异种电荷
D. 负电荷从P点左侧移到P点右侧,电势能先减小后增大
【答案】A
【详解】A.电势随x变化的关系图线上每点切线的斜率大小等于电场强度的大小,即P点的切线斜率为0,则知P点的场强为零,故A正确;B.因为P点的场强为零,所以A. B两点的电荷在P点产生的场强大小相等,方向相反,根据可知距离大的电量大,所以的电荷量一定大于的电荷量,故B错误;C.因为P点的场强为0,所以A.、B两点的电荷在P点产生的场强大小相等,方向相反,两电荷应为同种电荷,故C错误;D.负电荷在P点所受电场力为0,在P点左边所受电场力向左,在P点右边所受电场力向右,负电荷从P点左侧移到P点右侧,电场力先做负功,后做正功,电势能先增大后减小,故D错误。故选A。
4.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)(多选)如图所示,在x轴上电场强度E随x变化的图像如图所示(x轴正方向为场强正方向),其中图线在x=6cm处与x轴相切。把一个检验电荷q放在x=2cm处由静止释放,电荷仅在电场力作用下向x轴正方向运动,运动到x=7.2cm处速度减为零,运动中只受电场力,下列说法正确的是:( )
A. 电荷q带正电
B. x轴上2cm到6cm过程中场强减小、电势增加
C. 电荷q从2cm到4cm与从4cm到6cm过程中动能的增加相同
D. 电荷q在2cm处与在7.2cm处电势能相等
【答案】AD
【分析】【详解】A.检验电荷q在x=2cm处由静止释放,电荷仅在电场力作用下向x轴正方向运动,则电场力方向沿x轴正向,x轴正方向为场强正方向, 所以电荷q带正电,A正确;B.由图可知,x轴上2cm到6cm过程中场强减小,方向沿x轴正向,电场力对电荷q做正功,电势能减小,B错误;C.由图可知,从2cm到4cm与从4cm到6cm之间的平均场强不等,电荷受到的平均电场力不同,电场力做功不同,根据动能定理,动能的增加量不相同,C错误;D.电荷q由静止从2cm处运动到7.2cm处停止,根据动能定理,电场力做功为零,根据则两点之间的电势差为零,即电荷q在2cm处与在7.2cm处电势能相等,D正确。故选AD。
5.(2025-2026高二上·甘肃陇南·期中)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中O~x2段是对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是( )
A. 从x1到x3带电粒子的加速度一直增大
B. 从x1到x3带电粒子的速度一直增大
C. 粒子在O~x2段做匀变速运动,x2~x3段做匀速直线运动
D. x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2>φ3
【答案】D
【详解】A.根据电势能与电势的关系场强与电势的关系得可知 图象切线的斜率表示电场力的大小,x1~x3段切线斜率先增大后不变,则电场力先增大后不变,带电粒子的加速度先增大后不变,A错误;B.从x1到x3带电粒子的过程中,电势能增加,故电场力做负功,速度一直减小,B错误;C.由图看出在0~x1段图象切线的斜率不断减小,粒子所受的电场力减小,加速度减小,做非匀变速运动。x1~x2段图象切线的斜率不断增大,粒子所受的电场力增大,做非匀变速运动。x2~x3段斜率不变,粒子所受的电场力不变,做匀变速直线运动,C错误;D.根据电势能与电势的关系因粒子带负电, ,则知电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有D正确。故选D。
6.(2025-2026高二上·甘肃兰州第五十八中学·期中)如图所示,甲为一电荷分布均匀的固定绝缘细圆环,为圆心,乙为圆环中心轴线上的电势随位置变化的图像,轴线上取、两点,。现有一带负电的粒子(重力不计)以初速度沿轴线由运动到。关于粒子运动过程的分析,下列说法正确的是( )
A. 粒子的加速度出现最大值的位置有两个
B. 粒子在、两点的加速度相同
C. 粒子所受静电力先增大后减小
D. 粒子的动能先减小后增大
【答案】A
【详解】ABC.根据图像斜率绝对值大小可知,场强先增大后减小,再增大最后再减小,故粒子所受静电力先增大后减小,再增大最后再减小,加速度出现最大值的位置有两处,粒子在、两点的加速度大小相等,方向相反,故BC错误,A正确。D.带负电的粒子电势能先减小后增大,所受电场力先做正功后做负功,粒子动能先增大后减小,故D错误。故选A。
7.(2025-2026高二上·甘肃兰州第三十三中学·期中)(多选)在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场,其电势随x坐标值的变化图线如图所示。一质量为m,带电量为q的带正电小球(可视为质点)从O点以初速度沿x轴正向移动。下列叙述正确的是( )
A. 若小球能运动到处,则带电小球从0运动到的过程中所受电场力不变
B. 带电小球从运动到的过程中,电势能先减小后增大
C. 若该小球能运动到处,则初速度至少为
D. 若带电粒子在运动过程中的最大速度为
【答案】AD
【详解】A.由于φ-x图象的斜率等于电场强度,则可知小球从O运动到x1的过程中,场强不变,由F=qE知,粒子所受电场力保持不变,故A正确;B.正电荷在电势高处电势能大,则小球从x1运动到x3的过程中,电势不断减少,正电荷的电势能不断减少,故B错误;C.若该小球能运动到x4处,则必须能运动到x1处,若小球恰好能运动到x1处,初速度v0最小,从x=0到x1处,根据动能定理得得故C错误;D.当带电粒子运动到x3处时,电场力做正功最大,粒子的速度最大,从x=0到x3处,根据动能定理得qφ0=mvm2-mv02由题意得最大速度为故D正确。故选AD。
试卷第1页,共3页
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专题02静电场中的能量
考点1电势能和电势
1.【答案】B
2.【答案】C
3.【答案】CD
4.【答案】ACD
5.【答案】c
6.【答案】D
7.【答案】D
8.【答案】B
9.【答案】D
10.【答案】CD
》
考点2电势差
1.【答案】A
2.【答案】(1)-60V;(2)0A=-40V;(3)电势能增加3.0×10J
3.【答案】(1)3V:(2)-3V;(3)-6×105J
2》
考点3电势差与电场强度的关系
1/3
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1.【答案】BC
2.【答案】BD
3.【答案】c
4.【答案】A
5.【答案】BC
6.【答案】c
7.【答案】AD
8.【答案】BD
9.【答案】C
10.【答案】(1)0.5NC
(2)0.075V
(3)7.5×105J
》
考点4电容器的电容
1.【答案】D
2.【答案】A
3.【答案】B
4.【答案】BD
5.【答案】c
6.【答案】AB
7.【答案】D
213
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8.【答案】BC
9.【答案】B
10.【答案】(1)控制变量法
(2)ABC
(3)A
(4)C=9S
4kπd
》
考点5电场中的图像问题
1.【答案】B
2.【答案】B
3.【答案】A
4.【答案】AD
5.【答案】D
6.【答案】A
7.【答案】AD
313
专题02 静电场中的能量
5大高频考点
1. 电势能和电势
2. 电势差
3. 电势差与电场强度的关系
4. 电容器的电容
5. 电场中的图像问题
考点1 电势能和电势
1.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)某电场的分布如图所示,带箭头的实线为电场线,虚线为等势面,A 、B、C 三点的电场强度分别为、、,电势分别为、、,关于这三点的电场强度和电势的关系,下列判断中正确的是( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
2.(2025-2026高二上·甘肃天水秦安县第一中学-11月·期中)如图,两极板不平行的电容器与直流电源相连,极板间形成非匀强电场,实线为电场线,虚线表示等势面、M、N点在同一等势面上,N、P点在同一电场线上,下列说法正确的是( )
A. M点的电势比P点的低
B. M点的电场强度比N点的小
C. 负电荷从M点运动到P点,速度减小
D. 负电荷从M点运动到P点,电场力做正功
3.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)(多选)静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图,一电子在电场中仅受电场力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于轴对称,分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过点时动能为,各等势线的电势高低标注在图中,则( )
A. 、两点的电场强度相同
B. 电子从到运动时,电场力做负功
C. 电子从到运动时,电势能逐渐增加
D. 电子在经过等势线点时的动能为
4.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)(多选)图中一组平行实线是三个等势面,且相邻等势面之间的电势差相等。一个质子仅在电场力作用下的运动轨迹为,如图中虚线所示,下列说法中正确的是( )
A. 点的电势比点的电势低
B. 质子的运动轨迹由到
C. 质子在点的动能较大
D. 质子在点的电势能较大
5.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)如图所示,如果将一个负电荷从点移动到点,下列说法正确的是( )
A. 电场力做正功,电势能增加
B. 电场中点的电势小于点的电势
C. 电场中点的场强大于点的场强
D. 在点受到的电场力小于在点受到的电场力
6.(2025-2026高二上·甘肃兰州第五十八中学·期中)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示,虚线是一带电粒子仅在此电场力作用下的运动轨迹,M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点,运动轨迹与等势面d在Р点相切,则下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电荷
B. M点的电场强度比N点的电场强度大
C. 粒子在M点的电势能比在N点的电势能小
D. 粒子在P点的动能比在M点的动能小
7.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是( )
A. 三个等势面中,等势面c的电势最高
B. 带电质点一定是从P点向Q点运动
C. 带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
D. 带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小
8.(2025-2026高二上·甘肃兰州西北中学·期中)如图,是锐角三角形最大的内角,电荷量为的点电荷固定在点。下列说法正确的是( )
A. 沿边,从点到N点,电场强度的大小逐渐增大
B. 沿边,从点到N点,电势先增大后减小
C. 正电荷在点的电势能比其在N点的电势能小
D. 将正电荷从点移动到N点,电场力所做的总功为负
9.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)兰山三台阁作为皋兰山主要地标建筑,是来兰州游客必备打卡之地,是欣赏兰山日出、“兰哈顿”夜景及兰山烟雨的绝佳之地,其顶部有避雷针。图甲为兰山三台阁,图乙为避雷针周围的等势面分布情况,电场中有、、三点,则下列说法不正确的是( )
A. 、两点电势差
B. 点的场强小于点的场强
C. 电子从运动到,电场力不做功
D. 电子在点的电势能小于其在点的电势能
10.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)(多选)电场中有A、两点,一个点电荷在A点的电势能为,在点的电势能为。已知A、两点在同一条电场线上,如图所示,该点电荷的电荷量大小为,那么( )
A. A点电势一定高于零
B. A点的电场强度一定大于点的电场强度
C. A、两点的电势差
D. 把该点电荷从移到A,电场力做功为
考点2 电势差
1.(2025-2026高二上·甘肃兰州第六十一中学·期中)电场中有A、B两点,一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8 J,在B点的电势能为0.80×10-8 J。已知A、B两点在同一条电场线上,如图所示,该点电荷的电荷量的绝对值为1.0×10-9 C,那么( )
A. 该电荷为负电荷
B. 该电荷为正电荷
C. A、B两点的电势差UAB=4.0 V
D. 把电荷从A移到B,静电力做功为W=2.5×10-10 J
2.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)带电荷量为q=+5.0×10﹣8C的点电荷从A点移到B点时,克服静电力做功3.0×10﹣6J。已知B点的电势为φB=20V,求:
(1)A、B间的电势差;
(2)A点的电势;
(3)q从A到B的电势能变化。
3.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)把带电荷量为2×10-6C的正点电荷从电场中的A点移到B点,电场力做功6×10-6J,取A点电势为零。求:
(1)A、B两点的电势差;
(2)B点的电势;
(3)若把2×10-5C的负电荷由A点移动到B点,电场力做的功。
考点3 电势差与电场强度的关系
1.(2025-2026高二上·甘肃兰州西北中学·期中)(多选)如图所示,A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点,A、B、C三点的电势分别为1V、2V、3V,正六边形所在平面与电场线平行。下列说法正确的是( )
A. 匀强电场的电场强度大小为10V/m
B. 通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线
C. 匀强电场的电场强度方向为由C指向A
D. 将一个电子由E点移到D点,电子的电势能将增加
2.(2025-2026高二上·甘肃天水秦安县第一中学-11月·期中)(多选)如图所示,平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中,电场力做功为W,现将上、下两板分别向上、向下移动,使两板间距离增大为原来的2倍,再将该电荷由a移动到b的过程中,下列说法正确的是( )
A. 两板间电压为原来的2倍
B. 两板间场强大小为原来的0.5倍
C. 电场力做功为2W
D. 电场力做功为
3.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)在匀强电场中有一直角三角形ABC,∠A=60°,AB=10cm,电场线平行于三 角形所在平面,A、B、C三点的电势分别为2V、4V、10V。下列关于该电场强度的说法正确的是( )
A. 电场强度沿B到A方向
B. 电场强度沿A到C方向
C. 电场强度大小为40V/m
D. 电场强度大小为
4.(2025-2026高二上·甘肃兰州第五十八中学·期中)如图所示,直角梯形ABCD所在的平面内存在匀强电场,其中θ=60°,BC=8cm,CD=4cm。A、C、D三点的电势分别为6V、4V、0V,该匀强电场的电场强度大小为( )
A. 200V/m
B. 100V/m
C. 75V/m
D. 50V/m
5.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)(多选)如图所示,在匀强电场中,有边长为2cm的等边三角形ABC,三角形所在平面与匀强电场平面重合,其中O点为该三角形的中心,各点电势分别为= 2V,= 4V,= 6V,下列说法正确的是
A. O点电势为零
B. 该匀强电场的场强大小为200V/m,方向由C指向A
C. 将电量为e的电子由C点移到A点,电子的电势能增加了4eV
D. 将电量为e的电子由O点移到无穷远,电子的电势能增加了3eV
6.(2025-2026高二上·甘肃张掖中学-11月·期中)如图所示,圆的圆心为O、半径,直径AB与直径CD间的夹角为60°,匀强电场与圆所在的平面平行(图中未画出),A、B、C三点的电势分别为2V、8V、2V,下列说法正确的是( )
A. O点的电势为8V
B. 圆周上A点电势最低
C. 匀强电场的电场强度的大小为
D. 将一电子从O点移动到D点,电子克服电场力做的功为3eV
7.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)(多选)有一匀强电场的方向平行于平面,平面内、、、d四点的位置如图所示,、分别垂直于轴、轴,其中、、三点电势分别为:、、,使一电荷量为的负点电荷由点开始沿路线运动,则下列判断正确的是( )
A. 坐标原点的电势为
B. 电场强度的大小为
C. 该点电荷在点的电势能为
D. 该点电荷从点移到d点过程中,电场力做功为
8.(2025-2026高二上·甘肃张掖省重点中学·期中)(多选)在匀强电场中有直角三角形abc,,电场的方向与三角形所在的平面平行。将电荷量为的点电荷从a点移到b点,电场力做功为,再从b点移到c点,电场力做功为。设c点电势,已知。下列说法正确的是( )
A.
B. 电场强度大小为500V/m
C. 电场强度的方向与ab直线成角
D. 该点电荷在ac中点的电势能为
9.(2025-2026高二上·甘肃兰州第三十三中学·期中)空间中存在一个平行于xOy平面的匀强电场,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10V、18V、26V。下列说法正确的是( )
A. 电子在a点的电势能比在b点的低8eV
B. 坐标原点处的电势为0V
C. 电场强度的大小为
D. 电子从b点运动到c点,电场力做功为-8eV
10.(2025-2026高二上·甘肃天水秦安县第一中学-11月·期中)如图所示,A、B、C为匀强电场中的三个点,A、B两点间距离,A、C两点的连线方向垂直于电场线。若将一带正电、电荷量的试探电荷,放入匀强电场中的B点,试探电荷受到的静电力大小,求:
(1)匀强电场的电场强度大小E:
(2)A、B两点间的电势差;
(3)若将该试探电荷从B点移动到C点,再移动到A点,整个过程中该试探电荷电势能的变化量。
考点4 电容器的电容
1.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)某电容式话筒的原理示意图如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属基板,对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,在P、Q间距增大过程中,
A. P、Q构成的电容器的电容增大
B. P上电荷量保持不变
C. M点的电势比N点的低
D. M点的电势比N点的高
2.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)如图所示为自动体外除颤仪(AED),其工作原理是通过电容器对患者胸部的两个电极放电,刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某次模拟治疗时,该除颤仪的电容器电容为50μF,充电后电容器的电压为6.0kV,电容器在一定时间内放电至两极板间的电压为0。下列说法正确的是( )
A. 本次放电有0.3C的电荷量通过人体组织
B. 放电过程中电容器两极板间的电压保持不变
C. 如果电容器放掉一半的电荷量,电容器的电容变为25μF
D. 电容器所带的电荷量是两个极板所带电荷量的绝对值之和
3.(2025-2026高二上·甘肃庆阳华池县第一中学-11月·期中)如图所示是用平行板电容器制成的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。则放上物体后( )
A. 电容器的电容变小
B. 电容器的带电量增大.
C. 极板间电场强度变小.
D. 膜片下移过程中,电流表G有从a到b的电流
4.(2025-2026高二上·甘肃张掖省重点中学·期中)(多选)用如图所示的实验装置研究平行板电容器的电容与哪些因素有关,下面说法正确的是( )
A. 把B板向左平移,静电计指针示数变小
B. 把B板向右平移,静电计指针示数变小
C. 把B板向上平移,静电计指针示数不变
D. 保持两板不动,在B、A之间插入一块云母板,静电计指针示数变小
5.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)对于某一电容器,下列说法正确的是( )
A. 电容器所带的电荷量越多,电容越大
B. 电容器两极板间的电势差越大,电容越大
C. 电容器所带的电荷量增加一倍,两极板间的电势差也增加一倍
D. 电容器两极板间的电势差减小到原来的,它的电容也减小到原来的
6.(2025-2026高二上·甘肃兰州多校·期中)(多选)2025年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵在北京天安门隆重举行,我国自主研发的东风-61陆基洲际战略核导弹等武器首次亮相。导弹内部固定安装有多种类型的传感器,其中电容式导弹加速度传感器原理如图所示,质量块左、右侧分别连接电介质和轻质弹簧,弹簧与电容器固定在导弹身体内部,质量块套在光滑且平行于弹簧轴线的固定直杆上,质量块可带动电介质移动从而改变电容。下列说法正确的是( )
A. 电介质插入极板间越深(深度不超过极板长度),则电容器电容越大
B. 若导弹沿弹簧轴线方向做变加速度运动,则以上电路中有电流
C. 若导弹沿弹簧轴线方向由向右匀加速运动变为向右匀速运动,弹簧长度会变长
D. 导弹由静止突然沿弹簧轴线方向向右加速时,以上电路中有逆时针方向的电流
7.(2025-2026高二上·甘肃武威天祝藏族自治县第一中学·期中)热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪,原理如图所示。电容器上极板固定,下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动,闭合开关S,该材料热胀冷缩,下列说法中正确的是( )
A. 材料温度降低,电容器电容增大
B. 材料温度降低,极板所带电荷量增大
C. 滑动变阻器滑片向下滑动少许可以提高检测仪的工作电压
D. 检测到灵敏电流计的电流方向为从b到a,说明材料温度降低
8.(2025-2026高二上·甘肃兰州第六十一中学·期中)(多选)如图所示,两块较大的金属板A、B相距为d,平行放置并与一电源相连,S闭合后,两板间恰好有一质量为m、带电量为q的油滴处于静止状态,以下说法正确的是( )
A. 若将S断开,则油滴将做自由落体运动,G表中无电流
B. 若将A板向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,G表中有b→a的电流
C. 若将A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G表中有b→a的电流
D. 若将A向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G表中有b→a的电流
9.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)平行板电容器的两板A、B接于电池两极,一个带电小球用绝缘细线悬挂在电容器内部,闭合开关S,电容器充电,小球最终静止不动,如图所示。若要使细线偏离竖直方向的夹角减小一些,则下列方法可行的是( )
A. 保持S闭合,将板向左平移一些
B. 保持S闭合,将板向右平移一些
C. 将S断开,再将板向左平移一些
D. 将S断开,再将板向右平移一些
10.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)(多选)如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。
(1)本实验过程使用的实验方法是 (选填“等效替代法”“控制变量法”或“微小量放大法”)。
(2)影响平行板电容器电容的因素有_______
A. 两极板的正对面积
B. 两板间距离
C. 电介质的介电常数
D. 极板的材料
(3)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有_____
A. 使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况
B. 使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况
C. 静电计可以用验电器替代
(4)平行板电容器电容的决定式为 。
考点5 电场中的图像问题
1.(2025-2026高二上·甘肃张掖中学-11月·期中)一带负电的微粒只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能随位移x变化的关系如图所示,其中0~x1段是曲线,x1~x2段是平行于x轴的直线,x2~x3段是倾斜直线,则下列说法正确的是
A. 0~x1段电势逐渐升高
B. 0~x1段微粒的加速度逐渐减小
C. x2~x3段电场强度减小
D. x2处的电势比x3处的电势高
2.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)A、B是电场中的一条电场线,若将一个带负电的点电荷由A点静止释放,它在沿电场线从A向B运动过程中的图像如图所示,A、B两点的电势φ和场强E的大小关系是( )
A. φA<φB,EA<EB
B. φA<φB,EA>EB
C. φA>φB,EA>EB
D. φA>φB,EA<EB
3.(2025-2026·甘肃白银第一中学-第一·期中)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的A、B两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图线如图所示,其中P点电势最低,且AP>BP,则以下说法正确的是( )
A. P点的电场强度大小为零
B. q1的电荷量小于q2的电荷量
C. q1和q2可能是同种电荷,也可能是异种电荷
D. 负电荷从P点左侧移到P点右侧,电势能先减小后增大
4.(2025-2026高二上·甘肃靖远县第一中学·期中)(多选)如图所示,在x轴上电场强度E随x变化的图像如图所示(x轴正方向为场强正方向),其中图线在x=6cm处与x轴相切。把一个检验电荷q放在x=2cm处由静止释放,电荷仅在电场力作用下向x轴正方向运动,运动到x=7.2cm处速度减为零,运动中只受电场力,下列说法正确的是:( )
A. 电荷q带正电
B. x轴上2cm到6cm过程中场强减小、电势增加
C. 电荷q从2cm到4cm与从4cm到6cm过程中动能的增加相同
D. 电荷q在2cm处与在7.2cm处电势能相等
5.(2025-2026高二上·甘肃陇南·期中)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中O~x2段是对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是( )
A. 从x1到x3带电粒子的加速度一直增大
B. 从x1到x3带电粒子的速度一直增大
C. 粒子在O~x2段做匀变速运动,x2~x3段做匀速直线运动
D. x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2>φ3
6.(2025-2026高二上·甘肃兰州第五十八中学·期中)如图所示,甲为一电荷分布均匀的固定绝缘细圆环,为圆心,乙为圆环中心轴线上的电势随位置变化的图像,轴线上取、两点,。现有一带负电的粒子(重力不计)以初速度沿轴线由运动到。关于粒子运动过程的分析,下列说法正确的是( )
A. 粒子的加速度出现最大值的位置有两个
B. 粒子在、两点的加速度相同
C. 粒子所受静电力先增大后减小
D. 粒子的动能先减小后增大
7.(2025-2026高二上·甘肃兰州第三十三中学·期中)(多选)在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场,其电势随x坐标值的变化图线如图所示。一质量为m,带电量为q的带正电小球(可视为质点)从O点以初速度沿x轴正向移动。下列叙述正确的是( )
A. 若小球能运动到处,则带电小球从0运动到的过程中所受电场力不变
B. 带电小球从运动到的过程中,电势能先减小后增大
C. 若该小球能运动到处,则初速度至少为
D. 若带电粒子在运动过程中的最大速度为
试卷第1页,共3页
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