专题02 静电场中的能量 期中专项训练（B卷）-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

专题02 静电场中的能量 期中专项训练（B卷） 一、单选题 1．如图所示，平行板电容器两极板M、N水平正对放置，两极板分别与电源两极连接。保持开关S闭合，一带电油滴在极板中央处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．保持开关S闭合，仅将M板上移，油滴将向上运动 B．保持开关S闭合，仅将M板上移，油滴将向下运动 C．断开开关S，仅将M板上移，油滴将向上运动 D．断开开关S，仅将M板上移，油滴将向下运动 2．如图甲所示，在轴上的点（）、点（）有等量同种点电荷，在轴上点（）有点电荷。轴上电势随坐标的变化曲线如图乙所示，其中为图线最高点对应的横坐标，下列判断正确的是（　　） A．点电场强度为零 B． C．若将点电荷沿轴从移向处，电场力先变大后变小 D．若将点电荷沿轴从移向处，电势能先变大后变小 3．如图所示，一平行板电容器两极板水平正对，上极板M固定，下极板N放在一个绝缘的温度敏感材料上，温度敏感材料会因为温度的变化而出现明显的热胀冷缩。给电容器充电后，N板带有负电，一带电微粒恰好静止在两极板间的P点。现切断电源，并使环境温度降低，则下列说法正确的是（　　） A．带电微粒带正电 B．带电微粒仍然静止 C．电容器的电容增大 D．两极板间电压减小 4．如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸板接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面。在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸板，a、b是其路径上的两点。不计液滴重力，下列说法正确的是（　　） A．a点的电势与b点相等 B．a点的电场强度比b点的小 C．液滴在a点的加速度比在b点的小 D．液滴在a点的电势能比在b点的大 5．某静电场在轴上的场强随的变化关系如图所示，轴正方向为场强正方向，一个带正电的点电荷只在电场力的作用下沿轴运动，四点间隔相等，则（　　） A．点电荷在和处电势能相等 B．点电荷由运动到的过程中电势能增加 C．两点之间的电势差小于两点之间的电势差 D．点电荷由运动到的过程中电场力先减小后增大 6．如图，真空中电荷量为和的两个点电荷分别位于点与点，形成一个以延长线上点为球心，电势为零的等势面（取无穷处电势为零），为连线上的一点，S为等势面与直线的交点，为等势面上的一点，下列说法正确的是（　　） A．点电势低于点电势 B．点电场强度方向指向O点 C．除无穷远处外，MN直线上还存在两个电场强度为零的点 D．将正试探电荷从T点移到P点，静电力做正功 7．如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为处分别固定两点电荷、（两点电荷的电荷量和电性均未知）。一带负电的试探电荷从坐标为处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为，图线最高点对应的横坐标为，不计试探电荷受到的重力，则下列说法正确的是（    ） A．点电荷带负电 B．该试探电荷在之间受到的静电力沿x轴正方向 C．之间的电场强度沿x轴负方向 D．两点电荷、电荷量的比值为 8．某电子束焊接机的部分设备工作原理如图所示，在直流高压作用下，阴极K（接地）与阳极A之间形成辐向电场，虚线为电场线，在同一电场线上有B、C、D三点，。一电子以某一初速度从B点沿直线运动到D点。下列说法正确的是（　　） A．电子做匀减速直线运动 B．电子的电势能逐渐减小 C．B、C两点间的电势差大于C、D两点间的电势差 D．电子从B点运动到C点的时间大于其从C点运动到D点的时间 9．如图所示，在原来不带电的空心金属球壳外面放置一个正点电荷，A、B、C三点分别位于球壳外部、球壳实体中和球壳空腔内。当球壳处于静电平衡状态时，下列说法正确的是（　　） A．A点的电场强度小于B点的电场强度 B．B点的电势大于C点的电势 C．由于静电屏蔽，B点、C点的电场强度均等于零 D．由于静电感应，球壳内表面感应出电荷 10．如图所示，在某次雷雨天气中，一朵下层带有负电的云处于一栋建筑物上空，建筑物上装有避雷针，避雷针通过导线接地，a、b、c、d四条线为周围空间的四个等势面A、B、C三点分别位于c、b、d三个等势面上，取大地的电势为零，下列说法正确的是（　　） A．C点电势高于A点电势 B．A点场强小于C点场强 C．避雷针尖端放电时电子奔向避雷针过程中电势能增大 D．避雷针尖端放电后B点电势升高 二、多选题 11．在x轴上各点电场强度E平行于x轴且随x的变化规律如图所示，O、A、B、C为x轴上等间距的四个点。现将带正电的检验电荷从O点静止释放，检验电荷沿直线运动到A点时的动能为Ek。已知检验电荷只受电场力作用，则以下分析正确的是（　　） A．该电场的O、A、B、C四个点，A点的电势最高 B．检验电荷运动到C点时的动能小于3Ek C．检验电荷从O点到C点，先做加速运动，后做减速运动 D．O、A、B、C四个点，A点附近电场线最密 12．如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，电源电动势E=3V。实验时先使开关S与l端相连，电源向电容器C充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，则（    ） A．如果仅将R的阻值调大，则I-t曲线与两坐标轴围成的面积增大 B．如果仅将R的阻值调大，则电容器放电更快 C．如果仅将电源电动势E调大，则t=0时刻的放电电流更大 D．电容器的电容约为 13．如图所示，正方形区域ABCD与某一匀强电场平行，在A点有一个粒子源沿各个方向发射带负电的粒子，若与AB成45°的方向以的速度射入正方形区域的粒子恰好垂直于BC打到了E点，E点是BC的中点，已知正方形的边长为1m，粒子的比荷为，C点电势为零，不计粒子的重力和粒子之间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A．该匀强电场的方向可能由B指向D B．打到E点的粒子在运动过程中动能逐渐减少，电势能逐渐增加 C．B点电势一定高于C点电势， D．从AD方向射入的粒子可能到达C点 14．如图所示，一光滑绝缘的水平桌面内有一圆形区域，圆心为O，半径为R，圆形区域内有平行于桌面的匀强电场。一质量为m，电荷量为q（q>0）的带电小球从圆上的A点以相同的速度v0平行于桌面朝各个方向分别抛出。已知所有到达圆上的小球从B点飞出时的速度最大为3v0，AB与AO成θ=30°。则（　　） A．则电场沿AB方向 B．则电场沿OB方向 C．电场强度为 D．电场强度为 15．如图是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压，加速后以速度垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间距离为d，电势差是，板长是。为提高示波器的灵敏度（每单位电压引起的偏转量），可采用以下哪些方法（    ） A．增大两板间电势差 B．尽可能使板长长一些 C．尽可能使板距d小一些 D．使加速度电压升高一些 16．如图所示，在竖直平面内有A、B、C、D、E、F六个点均匀分布在半径为的圆周上，直径AD水平，空间有一电场方向与圆平面平行的匀强电场。已知，，，重力加速度，下列判断正确的是（    ） A．电场强度的方向由C指向A B．将一负电荷从B点经D移到E点，电势能先增大后减小 C．一电荷量为q=+1×10-6C、重力不计的粒子以2×10-6J的动能从B点抛出，调整抛出的方向，可到达圆周上的任何位置 D．一电荷量为q=+1×10-6C、质量为m=2×10-7kg的小球以2×10-6J的动能从B点沿某一方向抛出，到达E点的动能为8×10-6J 三、填空题 17．如图所示，静电计的指针和外壳分别与两块平行金属板相连接，使两块金属板带上等量的异种电荷，则： （1）当向两板间插入电介质时，静电计指针张角变_________（选填“大”或“小”）； （2）当两板间距离增大时，静电计指针张角变_________（选填“大”或“小”）； （3）当两板互相平行地错开时，静电计指针张角变_________（选填“大”或“小”）。 18．把负电荷 q=5×10−5C 从无穷远处移到电场中 A 点，克服电场力做功 4.0×10−6J ，再把 q 从 A 点移到 B 点,电场力对电荷做 1×10−4J 的功，A 点电势为________V，B 点电势为__________V． 四、实验题 19．如图甲所示是观察电容器的充，放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V。 S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器，（已知电流） （1）当开关S接___________时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较___________（选填“大” 或“小”）。电容器放电，流经G表的电流方向与充电时___________（选填“相同”或“相反”） （2）将G表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，已知如图所围的面积约为49个方格，可算出电容器的电容为___________。 （3）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图丙中放电电流的图线的a、b、c、三条曲线中对应电阻最大的一条是___________（选填“a”、“b” 或“C”）。 20．简易电容器的结构示意图如图1所示，用两片锡箔纸做电极，在两层锡箔纸中间夹以电容纸（某种绝缘介质）并一起卷成圆柱形，然后接出引线，再密封在塑料瓶中，电容器便制成了。 (1)为增加该电容器的电容，应当___________（单选）。 A．换用介电常数小的电容纸 B．让锡箔纸面积尽可能大 C．让电容器的充电时间长一些 (2)采用如图2所示的电路测量该电容器电容的大小。电流传感器可以在计算机上显示出电流随时间变化的关系图像。电源电动势E=8V，先将开关S置于a端，对电容器进行充电，电容器充满电后，再把开关S置于b端，电容器通过电阻R放电，放电电流随时间变化的I-t图像如图3所示（放电电流曲线与横轴间图形面积共包含80个小格）。电容器充满电后的带电荷量为___________C，电容器的电容C=___________F。（结果均保留两位有效数字） (3)若仅减小电阻R的阻值，则电容器的充电或放电时间将___________（选填“不变’“延长”或“缩短”）。 五、解答题 21．如图所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形所在的平面。现将电荷量为10-8C的正点电荷从A点移到B点，电场力做功为3×10-6J，将另一电荷量为10-8C的负点电荷从A点移到C点，电场力做功-3×10-6J。 （1）求UAB、UAC、UBC各为多少？ （2）若AB边长为2 cm，求电场强度。 22．如图所示，在一个水平面上建立轴，在过原点O右侧空间有一足够大的匀强电场，场强大小，方向与轴正方向相反，在O处放一个带电量，质量的正电绝缘物块。物块与水平面间的动摩擦因数为，沿轴正方向给物块一个初速度。（取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求： （1）物块从初始位置沿水平面运动到最右端的过程中电势能的变化量； （2）物块最终停止的位置距原点O的距离。 23．如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长 L= 0.1m，两板间距离d = 0.4 cm，有一束相同的带正电微粒以相同的初速度v0=2.5m/s先后从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上．设前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间。已知微粒质量为 m = 2×10-6kg，电量q = 1×10-8 C，电容器电容为C=10-6 F，取g=10m/s2．求： （1）第一个微粒运动的时间；                       （2）求微粒在下板的落点范围； （3）求平行板电容器最终所带电荷量。 （4）求最后一个落到下极板上的带电微粒的电势能（取地面为零势能面）。 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 《专题02 静电场中的能量 期中专项训练（B卷）》参考答案 1．B 【详解】AB．保持开关S闭合，两极板电势差保持不变，将M板上移，两极板之间的距离d增大，电场强度由知减小，油滴将向下运动，A错误，B正确； CD．断开开关S，两极板电荷量保持不变，将M板上移，由，，可得 电场强度大小不变，油滴静止不动，C、D错误。 故选B。 2．B 【详解】A．图像的斜率表示场强E，由图可知点处的斜率不为零，故该点的电场强度不为零，故A错误； B．为图线最高点对应的横坐标，该处场强为零，根据矢量合成，如图 则在x1处有 其中， 联立解得，故B正确； C．点电荷沿轴从移向处，图像的斜率先减小后增大再减小，故电场强度先减小后增大，根据可知电场力先变小后变大再减小，故C错误； D．将点电荷沿轴从移向处，电势先升高后降低，根据可知电势能先变小后变大，故D错误。 故选B。 3．B 【详解】A．N板带有负电，带电微粒受到向上的电场力，可知微粒带负电，A错误； B．使环境温度降低，温度敏感材料收缩，则MN两极板间距增加，根据 可得，极板带电量Q不变，则两极板间场强不变，则带电微粒仍然静止，B正确； CD．根据可知，电容器的电容C减小，根据可知，因Q一定，可知两极板间电压增大，CD错误。 故选B。 4．D 【详解】A．a、b 在不同等势面，电势不相等，A错误； B．等势面越密电场强度越大，a 处等势面密，a 点电场强度比 b 点大，B错误； C．由 根据牛顿第二定律 a 点电场强度大，液滴在 a 点加速度比 b 点大，C错误； D．液滴从 a 到 b，电场力做正功，电势能减小，所以 a 点电势能比 b 点大，D正确。 故选D。 5．C 【详解】A．处场强方向沿x轴正方向，根据沿着电场线方向电势降低，x1处电势高于x4处电势﹐带正电的点电荷在x1处电势能比在x4处的大，选项A错误； B．从x1~x3场强为x轴正方向，则从x1到x3处顺着电场线方向移动正点电荷，电势降低，正电荷的电势能减小，选项B错误； C．由U=Ed知E-x图线与x轴所围的面积表示电势差，则知x1、x2两点之间的电势差小于x3、x4两点之间的电势差，选项C正确； D．由x1运动到x4的过程中，电场强度先增大后减小，由F=qE知，电场力先增大后减小，选项D错误。 故选C。 6．B 【详解】A．在直线上，左边正电荷在点右侧电场强度水平向右，右边负电荷在线段区间的电场强度水平向右，根据电场的叠加可知间的电场强度水平向右，沿着电场线电势逐渐降低，可知点电势高于电势为零的等势面，S处于电势为零的等势面上，则S电势为零；则点电势高于点电势，故A错误； C．由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量，可知在直线MN上在N左侧电场强度不可能为零，在右侧，设距离为，根据 可知除无穷远处外，直线MN电场强度为零的点只有一个，故C错误； D．由A选项分析可知：点电势为零，电势低于电势，则正试探电荷在点的电势能低于在的电势能，将正试探电荷从T点移到P点，电势能增大，静电力做负功，故D错误； B．设电势为零的等势面的半径为，与线段MN交于A点，设距离为，距离为，如图所示 根据点电荷的电势 结合电势的叠加原理、满足 ， 解得 ， 由于电场强度方向垂直等势面，可知T点的场强方向必过等势面的圆心，O点电势 可知 可知T点电场方向指向O点，故B正确。 故选B。 7．D 【详解】ABC．试探电荷在之间电势能增大，试探电荷受到的电场力对试探电荷做负功，所以试探电荷所受电场力沿x轴负方向，电场强度沿x轴正方向，所以由电场的分布特点知，点电荷带正电，点电荷带负电，故ABC错误； D． 由题图可知x4处的电场强度为零，则 可得 故D正确。 故选D。 8．C 【详解】A．根据电场线越密电场强度越大，由图可知，从点到点，电场强度越来越小，则电子受到的电场力逐渐减小，做加速度逐渐减小的减速运动，故A错误； B．根据沿电场线方向电势逐渐降低，由图可知，从点到点，电势逐渐降低，电势能 可知电子所在位置的电势能逐渐增加，故B错误； C．由于B、C间的平均电场强度大于C、D间的平均电场强度，且，又，则B、C两点间的电势差大于C、D两点间的电势差，故C正确； D．电子从点运动到点的过程中做减速直线运动，则电子从点运动到点过程中的平均速度大于从点运动到点过程中的平均速度，由 可知电子从点运动到点的时间小于其从点运动到点的时间，故D错误。 故选C。 9．C 【详解】AC．A点处于点电荷的电场中，所以A点的电场强度不等于零；金属空心导体放在点电荷的电场中，出现静电感应现象，最终处于静电平衡状态，导体内部的场强处处为零，所以B、C两点的电场强度都为零，则 故A错误，C正确。 B．沿着电场线方向电势降低，且处于静电平衡的导体内的各点电势相等，故A点电势大于B点电势，B点电势等于C点电势，即 故B错误。 D．处于静电平衡的导体的电势处处相等，其内表面不带电，故D错误。 故选C。 10．D 【详解】A．C点离云层下表面更近，C点电势低于A点电势，A错误； B．A点处等势面更为密集，A点场强大于C点场强，B错误； C．避雷针尖端放电时电子奔向避雷针过程中电场力做正功，电势能降低，C错误； D．由于避雷针开始带正电，B点电势小于零，故避雷针尖端放电后B点电势升高，D正确。 故选D。 11．BD 【详解】AC．从O到C电场方向一直向右，故电势一直降低，O点电势最高，且带正电的试探电荷所受的电场力向右，电荷将一直加速，故AC错误； B．根据图像与横轴围成的面积表示电势差，可知 根据动能定理可得 ， 联立可得 故B正确； D．O、A、B、C四个点，A点电场强度最大，故A附近电场线最密，故D正确。 故选BD。 12．CD 【详解】A．由可知，图像围成的面积表示通过R的电荷量，通过R的电荷量为电容器两极板上的电荷，由于电压未变，故电容器极板上的电荷量不变，故图像与两坐标轴围成的面积不变，故A错误； B．增大电阻的阻值，电容器放电变慢，故B错误； C．仅将电源电动势增大，则电容器两极板间的电压变大，故0时刻的放电电流更大，故C正确； D．由图像可知，其其围成的总格数约为75格，故电容器极板上的电荷量约为 故电容为 故D正确。 故选CD。 13．BC 【详解】A．与AB成45°的方向以的速度射入正方形区域的粒子恰好垂直于BC打到了E点，E点恰好是BC的中点，粒子水平方向做匀变速直线运动，据位移公式可得 竖直方向做匀减速直线运动，可得 其中 联立解得粒子达到E点时速度大小为 说明粒子水平方向速度不变做的是匀速直线运动，所以粒子可以看成从E到A的类平抛运动，带负电的粒子受到的电场力向下，故匀强电场方向由B指向C。故A错误； B．在该粒子的运动过程中电场力做负功，动能逐渐减少，电势能逐渐增加。故B正确； C．根据类平抛的原理，粒子在水平方向做匀速直线运动，故运动时间为 代入 解得 沿电场方向电势降低，故B点电势一定高于C点电势，可得 C点电势为零，即，根据 可得 故C正确； D．从AD方向射入的粒子做直线运动，不可能到达C点。故D错误。 故选BC。 14．BC 【详解】AB．由题意可知，B点为沿电场线方向最远的点，如图 电场方向沿OB方向，A错误，B正确； CD．根据动能定理 由几何关系可知 电场强度为 C正确，D错误。 故选BC。 15．BC 【详解】对于电子的加速过程，有 对于电子的偏转过程有 ， 又 联立，解得 可知，增大l和减小U1或d均可提高偏转灵敏度。 故选BC。 16．AD 【详解】A．如图所示 设AC连线的中点为P，根据题意有 由此可知，BP为等势线，AC为电场线，且电场的方向由高电势指向低电势，即由C指向A，故A正确； B．负电荷由B点经D点移到E点，电势先升高后降低，所以电势能先减小后增大，故B错误； C．若粒子能到达图中的Q点，则可以达到圆上任意位置，假设粒子由B运动到Q，根据动能定理有 解得 粒子由B运动到Q做类抛运动，粒子到Q点速度不为零，动能不为零，故假设不成立，故C错误； D．从B点到E点，根据动能定理 解得 故D正确。 故选AD。 17． 小 大 大 【详解】(1)[1]根据电容的决定式和电容的定义式得 可知，当向两板间插入电介质时，增大，减小，静电计指针张角变小。 (2)[2]根据电容的决定式和电容的定义式得 可知，当两板间距离增大时，增大，静电计指针张角变大。 (3)[3]根据电容的决定式和电容的定义式得 可知，当两板互相平行地错开时，正对面积减小，增大，静电计指针张角变大。 18． -0.08 1.92 【详解】[1]无穷远间与A的电势差为 ， 无穷远电势为零，由，得 A点电势： ； [2]A、B间电势差为: ， 因，则B点电势 19． 1 大 相反 c 【详解】（1）[1]充电时必须将电容器接电源，故将开关S接1时，平行板电容器充电， [2]在充电开始时电路中的电流比较大，之后电流再减小，当电容器充满电时，电流为零； [3]电容器充电时，上板接电源正极，所以电容器上板带正电，充电时正电荷流入电容器上板，放电时正电荷从上极板流出，所以流经G表的电流方向与充电时相反； （2[4]根据 Q=It 可知放电电流随时间变化曲线与t轴所围面积即为通过的电荷量，每个小格的电荷量 由图乙可知 根据 代入数据解得 （3）[5]在电容器放电实验中，根据 电阻越大，放电流的最大值越小，由图可知，c图线的最大电流最小，故c图线对应的电阻最大。 20．(1)B (2) (3)缩短 【详解】（1）A．由平行板电容器电容，可得换用介电常数小的电容纸，电容减小，故A错误； B．由平行板电容器电容，可得锡箔纸面积增大，电容增大，故B正确； C．由平行板电容器电容，可得电容器的电容大小与充电时间无关，故C错误。 故选A。 （2）[1]由I-t图像与坐标轴围成的面积可得带电荷量，一小格代表的电荷量为 总计有80个小格，因此带电荷量为 [2]由电容的定义式可知，电容器的电容 （3）若仅减小电阻R的阻值，根据闭合电路欧姆定律，可知电容器开始充电或开始放电的电流增大，而充电的总电量或放电的总电量Q不变，根据，可知电容器的充电或放电时间将缩短。 21．（1）300 V，300 V，0；（2）104 V/m 【详解】（1）正点电荷从A点移到B点时，电场力做正功，故A点电势高于B点，可以求得 同理可判断A点电势高于C点，可求得 则 （2）由于匀强电场中的等势线是一簇平行直线，因此，BC为一等势线，故电场线方向垂直BC。设D为BC的中点，则电场线方向为由A指向D。直线AB沿场强方向的距离d等于线段AD的长度，故由匀强电场中电势差与场强的关系式可得 22．（1）；（2） 【详解】（1）沿轴正方向给物块一个初速度，物块向轴正方向做减速运动，设物块运动距离为时，速度减为零，根据动能定理可得 解得 该过程电势能的变化量为 （2）由于 可知物块在速度减为零后，将在电场中向轴负方向做加速运动，离开电场后在摩擦力作用下做减速运动，最终停下；设物块最终停止的位置距原点O的距离为，根据动能定理可得 解得 23．(1) (2) 下极板的右半板(3) (4) 【详解】(1) 第一个微粒运动的时间t，根据 可知， (2)第一个微粒落点 所以落在了下板中点，随着电荷的积累，竖直方向出现电场力，小球竖直加速度减小，运动时间变长，落点依次向右，直到飞出极板，所以落点范围是下极板的右半板。 (3) 当平行板电容器电压最大时，进入板间的微粒刚好从下极板右边缘飞出，微粒在板间做类平抛运动，水平方向： L=v0t1 竖直方向： 由牛顿第二定律得： 代入数据解得： U=6V 平行板电容器最终所带电荷量 (4)因为上极板接地电势为零，板间电压为6V，下极板带正电，所以下极板电势为6V，根据电势能定义可知 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 $