2022人教版高中物理必修第三册练习题-第十章 静电场中的能量本章达标检测

2022人教版高中物理必修第三册

本章达标检测

（满分:100分;时间:75分钟）

一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选

项中，只有一项是符合题目要求的）

1.（2021吉林长春第二十九中高二月考）关于静电场的等势面,下列说法正确的是

（）

A.两个电势不同的等势面可能相交

B.电场线不一定与等势面相互垂直

C.同一等势面上各点电场强度一定相等

D,将一正的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,静电力做正功

2.（2020广东广大附中高二上期中）如图所示，在。点放置一点电荷Q,以。为圆

心作一圆。现将一试探电荷分别从圆上的反C,〃三点移到圆外的/点，下列说

法正确的是（）

A.从夕移到A的过程中静电力做功最少

B.从。移到A的过程中静电力做功最少

C.从〃移到A的过程中静电力做功最多

D.三个过程中静电力做功一样多

3.如图所示为一对不等量异种点电荷的电场线分布，下列说法正确的是（）

A.a的电性无法确定

B.少处没画电场线，故方处电场强度为零

C.4点电势一定高于夕点电势

D.将一电子从4点移到B点,静电力对电子做正功

4.（2021安徽蒙城一中高二上期中）真空中存在一个水平向左的匀强电场，电场强

度的大小后也，一根不可伸长、长度为/的绝缘细线一端拴一个质量为勿、电荷

q

量为Q的带正电小球，另一端固定在。点。把小球拉到使细线水平的位置4再由

静止释放小球,则在从释放小球至小球运动到。点的正下方方的过程中（）

A.小球运动到夕点前的瞬时,速度恰好为零

B.小球运动到夕点前的瞬时，绳子对小球的拉力为mg

C.小球从A运动到夕的过程中做曲线运动

D.小球运动到夕点前的瞬时,其动能为21ngi

5.（2020吉林辽源高二上期中）如图所示,£为电源,。为电容器,A为定值电阻,S

为单刀双掷开关,则（）

T£

A.S接1时，电容器充电且上极板电势较低

B.S接2时，电容器放电且电流从左往右经过定值电阻R

C.保持S接1,将上极板竖直向上平移少许,板间电压不变,场强减小

D.保持S接1,将上极板水平向左平移少许,板间电压不变,场强减小

6.（2020安徽蚌埠二中高三上期中）空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度

后随x变化的图像如图所示,下列说法正确的是（）

A.。点的电势最低

B.用和吊两点的电势相等

C.X2点的电势最高

D•扬和-汨两点的电势相等

7.（2020四川峨眉二中高二上月考）两点电荷s和3（电性和电荷量大小均未知）

分别固定在x轴上的-2/和2/处。两电荷连线上各点电势。随x变化的关系如

图所示。下列说法正确的是（）

A.从-2/处到2L处场强先减小后增大

B.-£处的场强沿x轴负方向

C.将一电子从-2/处移动到2L处,静电力做正功

D.x轴上只有一个点的场强为0,且位于2L处的左边

8.（2021湖南衡阳模拟）如图所示,水平线a、b、c、d为匀强电场中的等差等势

线，一个质量为力、电荷量绝对值为Q的粒子在匀强电场中运动，力、〃为其运动

轨迹上的两个点，已知该粒子在4点的速度大小为匕,在夕点的速度大小为外,且

方向与等势线平行,/、方连线长为上，连线与竖直方向的夹角为。，不计粒子受到

的重力，则（）

A.该粒子一定市正电

2

V

m(-2

B.匀强电场的电场强度大小为

2qLcos0

C.粒子在4点的电势能一定小于在4点的电势能

D.等势线b的电势比等势线c的电势高

二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选

项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的

得。分）

9.（2020四川资阳高二上期中）如图所示,力、B、C,〃是匀强电场中的四个点,〃

是用的中点,4、B、。的连线构成一直角三角形m,N4夕上60°,电场线与

三角形所在的平面平行，已知4点的电势为5V,夕点的电势为-5V,C点的电势为

15V,据此可以判断（）

A.场强方向由。指向B

B.场强方向垂直于从〃连线指向方

C.场强大小为了V/m

Li

D.场强大小为誓V/m

JLJ

10.（2020广东新丰一中高二上期中）一带负电的粒子只在静电力作用下沿X轴正

方向运动,其电势能随位移的变化关系如图所示,则下列说法正确的是（）

A.粒子从用处运动到莅处的过程中静电力做正功

B.不处电场强度方向沿x轴正方向

C.用处的电场强度小于用处的电场强度

D.为处的电势比照处的电势低

H.（2020河南省实验中学高三上期中）有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印

头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室

带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打到纸上,显示出

字符。不考虑墨汁的重力，为使打在纸上的字迹缩小（偏转距离减小），下列措施

可行的是（）

信号输入纸

偏转电场

吕丰:

i回流槽

瞿盒带电室

A.减小墨汁微粒的质量

B.增大偏转电场两极板间的距离

C.减小偏转电场的电压

D.减小墨汁微粒的喷出速度

12.（2020重庆高二期末）如图所示,质量相同的两个带电粒子队N以相同的速度

同时沿垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中，"从两极板正中央射

入，"从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点。不计带电粒子重力和带电粒子

间的相互作用，则从粒子射入到打在上极板的过程中（）

M-v/

N・一，》♦

A.它们运动的时间相等

B.它们的电势能减少量之比△扁:△耳尸1：2

C它们的动能增加量之比△及〃：A^A=1：2

D.它们所带的电荷量之比翁：仍=1：2

三、非选择题（共6小题，共60分）

13.（2020江苏南通月考）（6分）在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中,

电路图如图甲。一位同学使用的电源的电动势为10.0V,测得放电的7-方图像如

图乙所示。

接计莫机

一传感器

0

2461/«

乙

⑴电容器在整个放电过程中释放的电荷量约为Co（结果保留两位有效

数字）

（2）根据以上数据估算出电容器的电容为Fo（结果保留两位有效数字）

14.（2020江西抚州高二月考）（8分）在探究平行板电容器的电容与哪些因素有关

的实验中，某同学猜测电容可能与极板间的距离从极板的正对面积S及插入极

板间的电介质有关。他将一个已经充电的平行板电容器与静电计连接,如图所示。

实验时保持电容器极板所带的电荷量不变,且电容器夕板位置不动。

（1）将/板向右平移，静电计指针张角；将/板竖直向下平移,则静电计

指针张角；在从夕板间插入电介质，则静电计指针张角0（均

选填“变大”“变小”或“不变”）

⑵若将电容器水平放置,有一带电液滴静止在电容器内部,现将电容器A板向下

平移一小段距离,则液滴（选填“静止不动”“向下运动”或“向上运

动”）。

15.（2020江苏启东中学高二上期中）（8分）如图所示的平行金属板电容器的电容

俏2X104F,极板4〃之间可以看成匀强电场,场强后1.2义IO,V/m,极板间距

离为£=5cm,电场中c点到A极板、d点到方极板的距离均为0.5cm,夕极板接

地。求：

⑴d点处的电势应；

（2）8极板所带电荷量。；

⑶成c两点间的电势差爆；

（4）将电荷量^-5X106C的负点电荷从d移到c,静电力做的功优。

TB

16.（2020四川广安邻水实验学校高二上月考）（8分）如图所示，一个质量为

炉2.0X10"kg、电荷量户LOX1。/C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始

经电压为«=100V的加速电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中。

金属板长£=20cm,两板间距＜7=10V3cm。

(1)微粒进入偏转电场时的速度是多大？

⑵若微粒射出电场时的偏转角度。为30°,则两金属板间的电压瓜是多大?

17.(2020湖南益阳高二上期中)(12分)如图所示,在场强大小为£的竖直向下的

匀强电场中，一个质量为/小带负电的小球从斜轨道上的4点由静止滑下，小球通

过半径为〃的圆轨道顶端的夕点时恰好不落下来，已知轨道是光滑而又绝缘的,

且小球的重力是它所受静电力的2倍，求：

(1)4点在斜轨道上的高度力；

⑵小球运动到最低点时对轨道的压力大小。

18.（2021安徽合肥二模）（18分）一带正电的小球通过绝缘细线悬挂于场强大小

为百的水平匀强电场中，静止时细线与竖直方向的夹角夕=45°,如图所示。以

小球静止时的位置为坐标原点0,在竖直平面内建立直角坐标系xOy,其中x轴水

平。现剪断细线，经0.1s,电场突然反向，场强大小不变;再经0.1s,电场突然

变为另一匀强电场，场强大小为区且过0.1s后小球速度为零。已知小球质量

炉1.0Xl（y2kg,电荷量产1.0X10-8c,g取iom/s2,空气阻力不计。求：

（1）6和及；

⑵细线剪断0.3s末小球的位置坐标。

答案全解全析

、本章达标检测

1.D假设两个电势不同的等势面相交,则交点处的电势就有两个不同的值,这是

不可能的,A错误；电场线与等势面处处垂直,B错误；同一等势面上各点电势相等,

而场强不一定相等,C错误;正电荷从高电势处移到低电势处，电势能减少,静电力

做正功,D正确。

2.D在。点放置一点电荷Q,以。为圆心作一圆，根据点电荷等势面的分布情况

知，反C,〃三点的电势相等，因此/与从C、〃三点间的电势差相等，将一试探

电荷从圆上的反C、〃三点移到圆外的1点的过程中，根据聆q〃得知，静电力做

功相等，选项D正确,A、B、C错误。

3.C根据电场线的特点可知，。带正电,选项A错误；电场线实际并不存在,没有

画出电场线的位置不代表没有电场,根据电场强度叠加原理可得出片处场强不为

零,选项B错误;沿着电场线方向电势降低,所以/点电势一定高于夕点电势,将

一电子从A点移到少点，电势能增加,静电力对电子做负功,选项C正确、D错误。

4.D小球在复合场中所受到的重力和电场力的合力为一恒力,重力和电场力大

小相等,合力沿”方向，小球由静止释放,沿直线也做匀加速运动,选项A、C错

误;小球运动到夕点前的瞬时，绳子刚好被拉直，绳子对小球的拉力为零,选项B

错误;小球运动到夕点前的瞬时，根据动能定理可得mgl+qEl=民,解得E正2mgl,选

项D正确。

5.CS接1时，电容器充电且上极板接电源正极，电势较高,选项A错误;S接2

时，电容器放电且电流从右往左经过定值电阻片选项B错误;保持S接1，将上极

板竖直向上平移少许,板间电压不变,根据后］可知,场强减小,选项C正确;保持

a

S接1,将上极板水平向左平移少许,板间电压不变,两板间距d不变,根据氏?可

知场强不变,选项D错误。

6.D作出一条电场线如图所示，沿着电场线方向电势逐渐降低，可知。点的电势

最高,X点的电势高于也点的电势，选项A、B错误;沿着电场线方向电势逐渐降

低，故在点的电势不是最高的,选项C错误;而和一莅两点关于原点对称，由。点向

两边电势都降低且电场强度的变化相同，则可知生和-X2两点电势相等,选项D正

确。

EOE

7.A6-x图线斜率的绝对值表示场强大小，从-2£处到2L处场强先减小后增大,

选项A正确;从处的左边到右边，电势降低，由沿电场线方向电势降低可知，-/

处场强方向沿x轴正方向，选项B错误;从-2£处到2L处，电势降低，由于移动的

是电子,所以电子的电势能增大,静电力做负功,选项C错误；由图像可知,-2£处

的电荷为正电荷，电荷量较大,2£处的电荷为负电荷，电荷量较小，则在x轴上只

有一个点的场强为零,且位于2L处的右边,选项D错误。

8.B根据做曲线运动的物体所受的合力指向曲线的凹侧以及电场强度的方向垂

直于等势线可知，电场力竖直向上，由于不知道电场强度的方向，所以无法确定粒

子的电性,A错误;粒子从/到6过程在沿电场线方向的位移为产/cos以设电

场强度大小为£由动能定理得-叱解得后萼粤,B正确;粒子所

222qLcosu

受的电场力方向向上,所以粒子从A到6过程中电场力做负功，电势能增大,C错

误;根据题意可判断粒子受到的电场力方向，无法确定电场强度的方向，无法确定

等势线的电势高低,D错误。

9.BD由于〃点是比的中点，则%F%即0厂。尸。厂0份故力产甘B=[5+[5)

V=5V,则0尸为,4〃连线为一条等势线，根据电场线和等势面垂直及沿电场线

方向电势逐渐降低,可知场强的方向垂直于从〃连线指向B点,选项A错误,B正

确;场强的大小为勺田V/m与V/m,选项C错误,D正确。

3Lt

10.ACD带负电的粒子从各处运动到也处的过程中电势能减小,则静电力做正功,

选项A正确;静电力做正功,说明粒子所受的静电力方向沿x轴正方向,粒子带负

电,可知电场强度方向沿x轴负方向,选项B错误;根据△除-Fbx,知耳-x图线

斜率的绝对值等于静电力，由题图知,粒子在为处所受的静电力小于在照处所受

的静电力，因此用处的电场强度小于用处的电场强度,选项C正确；电场强度方向

沿x轴负方向，根据沿着电场线方向电势逐渐降低,可知为处的电势比处处的电

势低,选项D正确。

11.BC微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场后做类平抛运动,则在水平方向

上有L=vot,在竖直方向上有片“我加速度产鸟,联立解得广广脸,要缩小字迹,

就要减小微粒通过偏转电场的偏转距离yo由上式分析可知，可采用的方法有:增

大墨汁微粒的质量、增大偏转电场两极板间的距离、减小偏转电场的电压、增

大墨汁微粒的喷出速度，选项A、D错误,B、C正确。

12.AD由题可知,两个带电粒子都做类平抛运动,在水平方向做匀速直线运动，

而且它们的水平位移相等、初速度相等,则在电场中的运动时间相等,选项A正

确;粒子的竖直位移尸;aG穿，勿、八少相等，则两粒子带电荷量之比

q*：S=%:：2,带电粒子在电场中运动时，由功能关系可知，电势能减少量等

于静电力做的功，则电势能减少量之比△品：△%=《/%：公怎产1：4,选项B错

误,D正确；由题意知,两带电粒子在电场中运动只受静电力作用，动能的增加量等

于静电力所做的功，则它们的动能增加量之比△区/△反口：4,选项C错误。

13.答案（1）0.016（3分）（2）0.0016（3分）

解析（1）八方图像中图线与横轴所围的面积表示电荷量,经确认：图线下共有约

40小格（多余半格算一个,少余半格不算），所以电容器在整个放电过程中释放的

电荷量约为的40X0.001X0.4C=0.016Co

（2）从上一间知道，电容器充满电后所带的电荷量小0.016C,而所加电压

W片\0V,所以^=0.0016Fo

14.答案（1）变小（2分）变大（2分）变小（2分）

（2）静止不动（2分）

解析（1）将力板向右平移，两板间距d减小，由年吊可知电容变大，由沪）可

471kdC

知,两极板间电势差变小,静电计指针张角变小。将A板竖直向下平移,两极板正

对面积S减小，由年片可知电容减小，由小今可知,两极板间电势差变大,静电

4ukdC

计指针张角变大。在48板间插入电介质，由心磊可知电容变大，由若可知,

两极板间电势差变小,静电计指针张角变小。

（2）电容器带电荷量不变,改变两板间距,根据小方△袅;和3Ed得代当,

U411/cd£rs

可知,场强不变,则静电力不变,液滴仍然静止不动。

15.答案（1）-6V（2）1.2X10-2c（3）48V（4）-2.4X104J

解析（l）d点与方极板间的电势差人-止-1200X0.005V=-6V,所以。尸-6

V（2分）

（2）以月间的电势差少尸以=1200X0.05V=60V

〃极板所带电荷量CC%尸2X10-4X60C=1.2X102C（2分）

（3）成c两点沿电场方向的距离

£<*=0.05m-2X0.5X10-m=0.04m

d、c两点间的电势差爆=应448V（2分）

⑷传M=-2.4X6J（2分）

16.答案（1）1.0X10'm/s（2）100V

解析（1）设带电微粒经加速电场加速后速度为匕,根据动能定理：

qU《mvW（1分）

解得力=叵=1.0X10,m/s（1分）

7m

（2）带电微粒在偏转电场中只受静电力作用，做类平抛运动。

水平方向有Z=vit,得t=—（1分）

V1

设微粒在偏转电场中运动的加速度为a,射出电场时竖直方向的速度为外,

则加速度年四警（1分）

mdm

v^at=^-•—（1分）

dmvr

tane』吗二些（2分）

dmvl2dsi

联立并代入数据,解得4=100V（1分）

17.答案⑴2.5〃（2）3mg

解析⑴由题意得喏2%（1分）

设小球在夕点的最小速度为%,由牛顿第二定律可得

mg-E（rn^（2分）

对4f夕过程由动能定理可得

mg（h~2通-Eq（h-24（2分）

联立解得斤2.57？（1分）

（2）对/一。过程由动能定理可得

mgh-Eqh=^im）c（2分）

小球在。点时，由牛顿第二定律可得

„2,

R+Ecrm史】咋（2分）

联立解得A=3侬（1分）

由牛顿第三定律可得小球对轨道最低点的压力为3侬（1分）

18.答案（1）107V/m3X107V/m（2）（0.1m,0.3m）

解析（1）当小球静止时，对小球受力分析可得色包tan。=1,

mg

即qE^mg,则5=—=107V