静电场中的能量 巩固提高练习-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

静电场中的能量巩固提高练习

一、单选题

1．如图所示，一点电荷固定在A点，一试探电荷仅在两电荷间的库仑力作用下从M运动到N，轨迹如图中的虚线所示。下列说法正确的是（     ）

A．试探电荷一定带负电 

B．试探电荷在M点的电势能小于在N点的电势能

C．试探电荷在M点的加速度小于在N点的加速度 

D．试探电荷在M点的速度小于在N点的速度

2．在x轴上的O点和A点分别固定有点电荷和点电荷，x轴上O、A点之间各点的电势随x变化的图像如图所示，M为OA的中点，且图线在M点处斜率最小。取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是（     ）

A．在x轴上点O、A之间，M点的电场强度为零

B．点电荷、带的都是正电荷

C．O、A点之间电场强度的方向沿x轴负方向

D．将电子从M点移动到A点的过程中，电子的电势能增大

3．如图所示，直角三角形ABC中，，。在B、C两点分别固定电荷量为、的点电荷，以A点为球心固定一半径为R的不带电金属球壳。AB连线与球壳外表面的交点为D，E为BD的中点。已知静电力常量为k，下列说法正确的是（     ）

A．D点的电势高于A点的电势

B．E点的电势高于A点的电势

C．球壳表面的感应电荷在D处产生的电场强度切向分量为

D．球壳表面的感应电荷在D处产生的电场强度径向分量为

4．光滑水平面上固定一点电荷，将一带正电小球（可视为质点）从某点由静止释放，以小球初始位置为坐标原点，以小球运动方向为正方向建立轴，小球加速度与小球位置坐标之间的关系如图所示（轴正方向为加速度的正方向）。下列说法中正确的是（    ）

A．点电荷可能带负电

B．点电荷固定位置的坐标为

C．小球经过处时加速度大小为

D．仅将小球质量增大2倍，经过处时速度变为原来的倍

5．图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。则（     ）

A．平面c上的电势为4V

B．该电子不可能到达平面f

C．该电子经过平面d时，其电势能为2eV

D．该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍

6．深圳南山污水处理厂在南山月亮湾片区，采用较为先进的污水处理工艺。某高中学校环保兴趣小组。通过参观学习，了解到污水处理原理常用的物理法是利用电场对污水进行净化处理。污水中的悬浮颗粒经过预处理后带负电，可借助电泳原理实现固液分离。装置原理如图：底部放置涂有绝缘层的金属圆盘，中心竖直插入金属棒，二者分别接电源正极、负极，污水内部形成图示电场；图中实线代表电场线，虚线代表等势线，则（     ）

A．点和点的电势相等

B．点和点的电场强度相同

C．污泥絮体从点运动到点过程中静电力做负功

D．点的污泥絮体会在静电力作用下沿电场线运动到点

7．有一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c、d四点的位置如图所示，ad、cb分别垂直于x轴、y轴，其中a、b、c三点电势分别为4V 、8 V、14 V。一电荷量为的点电荷从a点开始沿abcd路线运动，则下列判断不正确的是（     ）

A．电场强度的大小为

B．坐标原点O的电势为8 V

C．该点电荷在c点的电势能为

D．该点电荷从a点移到d点的过程中，电场力做功为

8．如图所示，在一个足够大的水平向右的匀强电场中，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球竖直向上从A点以速度v₀射入电场，运动到B点时速度大小变为 2v₀，方向恰好水平，已知重力加速度为g，则小球（　　）

A．从A 运动到B，电场力做功

B．在电场中运动的最小动能为

C．运动到与A 等高点时，其速度为4v₀

D．运动到与A 等高点时，其动能为

二、多选题

9．光滑绝缘水平面上存在沿x轴方向的静电场，一电荷量为q（）、质量为m的带电小物块，仅在静电力作用下沿x轴运动。如图所示为该物块的电势能随位置x的变化图像，图像在0~2 m为直线，且直线的斜率为k，2~4 m为曲线，在处曲线的切线水平，物块在水平面上运动时可看作点电荷。下列说法正确的是（     ）

A．处的电场强度大小为，方向沿x轴正方向

B．物块在0到2 m范围内所受静电力逐渐变大

C．若物块在处的动能为7 J，则物块无法到达处

D．物块由向运动过程中，加速度逐渐减小

10．如图是某电场电场线的分布图，其中a、b是电场中的两点。下列说法正确的是（     ）

A．a点的场强比b点的场强小

B．a点的电势比b点的电势高

C．电子在a点的电势能比它在b点的电势能大

D．电子在a点的电势能比它在b点的电势能小

11．竖直平面内存在范围足够大的匀强电场，现在在该平面内建立直角坐标系 。沿轴、轴的电势随坐标的变化规律分别如题图甲、图乙所示。已知 ，不计空气阻力。下列说法正确的是（     ）

A．匀强电场场强大小为

B．匀强电场方向与轴正方向的夹角为

C．电子位于坐标 处的电势能为

D．电子从坐标原点移动到 处电场力做功为

12．如图所示，虚线代表电场中的等势面。实线是一带电粒子仅在电场力作用下由点运动到点的轨迹，下列说法正确的是（     ）

A．该粒子带正电

B．从点运动到点，粒子先减速后加速

C．带电粒子在点的加速度大小小于在点的加速度大小

D．从点运动到点，粒子的电势能先增大后减小

13．在“利用示波器观察电信号波形”的实验课上，老师介绍：示波器的核心部件是示波管，示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，其原理图如图甲所示。下列说法正确的是（     ）

A．如果在之间加图的电压，在之间加图的电压，在荧光屏上会看到一条与轴平行的竖直亮线

B．如果在之间加图的电压，在之间加图的电压，在荧光屏上看到的亮线是正弦曲线

C．如果在之间不加电压，在之间加图电压，在荧光屏的轴上会看到一条与轴平行的水平亮线

D．如果在之间和之间都加图的电压，在荧光屏上会看到一个亮斑

三、实验题

14．晓强同学在探究电容器的充电、放电现象时，选用了如图甲所示的电容器。

(1)对图甲中电容器的认识，下列说法正确的是________。

A．电容器是存储电流的容器

B．在电容器安全的前提下，无论加在电容器两端的电压为多少，电容器的电容始终为20 μF

C．加在这个电容器两端的电压低于10 V时，电容器不能工作

D．20 μF=0.02 F

(2)晓强同学将图甲中电容器按如图乙所示的方式连接在电路中，图乙中两电流表均为理想电流表。实验时，将单刀双掷开关接1，下列说法正确的是________。

A．电流表A1的指针迅速偏转，然后再立即变为0

B．电流表A1的指针迅速偏转到一定角度，然后保持不变

C．电流表A1的指针逐渐偏转，然后再立即变为0

D．电流表A1的指针逐渐偏转，然后保持不变

(3)单刀双掷开关接2时，电容器立即放电，开关接1和接2时流过定值电阻R的电流方向________（填“相同”或“相反”）；单刀双掷开关接2时，若流过电流表A2的电荷量约为，则电源的电压约为U=________V；晓强同学为了探究电容器的充、放电，进行了两次实验：第一次定值电阻的阻值为R1，第二次定值电阻的阻值为R2，若两次放电电流随时间的变化规律分别为图丙中的a、b，，则第二次放电时电流随时间的变化图线为________（填“”或“”）。

15．心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。某学习小组同学利用DIS系统研究某电容器的充电和放电过程，实验电路原理如图甲所示，电源为输出电压恒为6 V的学生直流稳压电源，实验前电容器已充分放电。

(1)先将单刀双掷开关S置于1，给电容器进行充分的充电。然后将单刀双掷开关S置于2，通过电阻R的电流方向________（填“从到”或“从到”）。

(2)将单刀双掷开关S置于2时，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上便显示出如图乙所示的图像据此可以算出电容器放出的电荷量为，则电容器的电容为________F。

(3)若换另一个R较小的电阻，其余条件不变，进行实验，则电容器的放电时间将_________（填“变长”、“变短”或“不变”）。

(4)放电过程中，电容器极板减少的电荷量与减小的电压之比将_________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

16．某物理实验小组的同学利用如图甲所示的实验电路观察电容器的充、放电现象，图乙是实验原理图，图丙是实验所用电容器，电压表和电流表均可看成理想电表。

(1)关于电容器的充、放电，下列说法正确的是_________（填正确答案标号）。

A．电容器充、放电过程中，电路中有恒定电流

B．电容器充电过程中，电源提供的电能全部转化为内能

C．电容器放电过程中，电容器中的电场能逐渐减小

(2)将开关S接，电容器的_________（选填“上”或“下”）极板带正电；再将S接，通过电流表的电流方向向_________（选填“左”或“右”）。

(3)若电源电动势为，实验中所使用的电容器上标有“，”字样，则充满电后电容器所带电荷量为_________C（结果保留两位有效数字）。

(4)电容器充电后就储存了能量，某同学从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压随电荷量变化的图像如图所示。按他的想法，下列说法正确的是_________（填正确答案标号）

A．图线的斜率越大，电容越大

B．搬运的电量，克服电场力所做的功近似等于上方小矩形的面积

C．对同一电容器，电容器储存的能量与两极间电压成正比

D．若电容器电荷量为时储存的能量为，则电容器电荷量为时储存的能量为

四、解答题

17．如图所示，示波器的工作原理可以简化为：金属丝发射出的电子由静止经电压加速后，从金属板的小孔射出，沿进入偏转电场，经偏转电场后打在荧光屏上。偏转电场是由两个平行的相同金属极板、组成，已知极板的长度为，两板间的距离也为。极板间电压为，偏转电场极板的右端到荧光屏的距离为。电子电荷量大小为，质量为，不计电子受到的重力和电子之间的相互作用。

(1)求电子从小孔穿出时的速度大小：

(2)求在荧光屏上形成的亮斑到的距离。

(3)求电子离开偏转电场时速度偏转角度的正切值