2025北京高三（上）期末物理汇编：静电场中的能量章节综合

第1页/共1页2025北京高三（上）期末物理汇编静电场中的能量章节综合一、单选题1．（2025北京昌平高三上期末）如图所示，静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，在静电力的作用下向被涂工件运动，最后吸咐在其表面上。已知被涂工件带正电荷，在涂料微粒向被涂工件靠近的过程中，下列说法正确的是（

）A．涂料微粒带正电 B．静电力对涂料微粒做负功C．涂料微粒的动能逐渐减小 D．涂料微粒的电势能逐渐减小2．（2025北京房山高三上期末）如图所示，带箭头的实线表示某电场的电场线。、为电场中两点。下列说法中正确的是（）A．点的电势比点的电势高B．一正电荷在点受到的静电力小于在点受到的静电力C．一负电荷在点的电势能小于在点的电势能D．将一负电荷由点移动到点的过程中静电力做正功3．（2025北京房山高三上期末）如图所示为研究电容器充放电实验的电路图。将S拨至1给电容器充电，充电完毕后，将S拨至2让电容器放电。已知电源的电动势为，内阻为，电容器的电容为，电阻的阻值为。下列说法正确的是（）A．充电过程，电流表示数逐渐增大B．充电过程，电源为整个电路提供的电能为C．放电过程，通过电阻的电流方向向左D．放电过程，通过电阻的电荷量为4．（2025北京通州高三上期末）如图所示，处在真空中的立方体中心有一电荷量为的正点电荷，、、为立方体的三个顶点。下列说法正确的是（）A．点电场强度的大小比点大 B．点电场强度的大小比点大C．点电势高于点电势 D．点电势等于点电势5．（2025北京通州高三上期末）如图所示，、是静电场中同一条电场线上的两个点。将一带正电的试探电荷，由点沿电场线移动到点的过程中，其电势能（）A．越来越小 B．越来越大 C．保持不变 D．无法判断6．（2025北京朝阳高三上期末）如图所示，实线是正点电荷的电场线，虚线是等势面。a、b、c是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，一个试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为Fa、Fb、Fc。下列选项正确的是（）A．Ea<Eb B．φa>φb C．φb<φc D．Fb<Fc7．（2025北京朝阳高三上期末）如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（）A．指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B．指纹的凹点处与极板距离近，电容大C．手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D．手指挤压绝缘表面，极板带电量减小8．（2025北京朝阳高三上期末）一正电荷仅在某电场力作用下运动，速度大小随时间变化的图像如图所示，A、B为运动轨迹上的两点。下列选项正确的是（）A．该电荷做匀速直线运动 B．该电场可能是一个正点电荷产生的C．A、B两点的电场强度相同 D．系统的电势能保持不变9．（2025北京朝阳高三上期末）如图所示，垂直于水平桌面固定一根光滑绝缘细直杆，质量相同、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆并可以自由滑动，两小球均可视为点电荷。在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点，某时刻小球甲从处静止释放开始向下运动。小球甲向下运动的过程中，下列选项正确的是（）A．小球甲的速度越来越大 B．小球乙对地面的压力越来越小C．小球甲的机械能越来越小 D．小球甲、乙的电势能越来越小二、多选题10．（2025北京海淀高三上期末）图中虚线表示某静电场的等势面。、两点的电场强度大小分别为、，一个带负电的粒子在、两点的电势能分别为、。下列判断正确的是（）A． B． C． D．11．（2025北京海淀高三上期末）如图所示，将某种均匀电介质插入带电平行板电容器的极板A和极板B之间，本来正、负电荷中心重合的分子，在两极板间电场的作用下，其正电荷中心与负电荷中心分离，在电介质左、右表面出现净剩电荷。电容器极板上所带电荷量保持不变。下列说法正确的是（）A．平行板电容器的极板A带正电B．插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小C．插入电介质会使电容器的电容增大D．插入电介质的过程中，静电力对电介质不做功三、实验题12．（2025北京海淀高三上期末）某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机。(1)将开关S与1端相连，观察到的电流、电压随时间变化的图线、图线，可能是图中的___________。A． B． C．(2)该同学进一步研究影响电容器充电所用时间的因素。改变电路中的可调电阻的阻值、电容器的电容，测量从充电开始至电压达到稳定所用时间。表中为该同学得到的部分实验数据。依据表中数据，能初步得出结论：仅增大电容器的电容，电容器充电用时变；仅增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变。（选填“长”或“短”）电源电动势电容电阻充电用时6.0220050.396.01500051.236.015000101.786.015000152.246.02200051.44(3)待电路稳定后，将开关S掷向2端，研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线。13．（2025北京西城高三上期末）把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。(1)先将开关S接1，观察到电流表示数（）A．逐渐增大到某一值后保持不变B．逐渐增大到某一值后迅速减小C．迅速增大到某一值后保持不变D．迅速增大到某一值后逐渐减小(2)待电压表示数稳定后，将开关S接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则放电过程中通过R的电荷量C（结果保留2位有效数字）。(3)该同学在分析数据时，用电容器的电容与充电后电压表稳定示数的乘积求出电荷量，他发现与有明显差异。多次重复实验发现这种差异总是存在。请判断（选填“>”或“<”），产生这一差异是由于的影响（选填“电流表”、“电压表”或“电阻”）。四、解答题14．（2025北京海淀高三上期末）科学家设计了飞行时间质谱仪，通过离子飞行的时间可以测量离子质量、比荷（电荷量与质量之比）。如图所示，一激光脉冲照射到样品板上O处，会瞬间产生一定数量不同种类的带正电离子。离子在O处的初速度不计，经过电压为U的静电场加速后，射入长为L的漂移管，在管中沿轴线做匀速直线运动。在漂移管的A、B两端分别置有探测装置，可测得离子在漂移管中运动的时间。不考虑离子的重力以及离子间的相互作用。(1)某种电荷量为q的离子在漂移管中的运动时间为T，求该离子的质量m；(2)加长离子的飞行时间可以提高质谱仪的分辨率，科学家们对上述装置进行了改进，方法之一是增大离子的飞行路程。因此他们设计了如图所示装置，让离子穿过漂移管后进入场强大小为E、方向如图所示的匀强电场反射区域BC，在静电场的作用下离子会返回到A端，探测器可测量离子从进入A端至首次返回A端的总飞行时间。a.求反射区域BC的最小间距x；并说明x与离子比荷是否有关。b.改进后的仪器测得一种已知比荷为k0的标准离子的总飞行时间为T0，若测得某种未知离子的总飞行时间为T1，推导该未知离子的比荷k1。15．（2025北京海淀高三上期末）如图所示，有两个相同的平行金属极板水平正对放置，为平行于极板的中线。两极板间的距离为，极板长度为，两极板间的电压为一质量为、电荷量为的带正电粒子以初速度沿射入电场，并从另一侧射出，两极板间的电场可看作匀强电场。不计带电粒子的重力。求：(1)粒子在两极板间的飞行时间；(2)粒子在电场中运动的加速度大小；(3)射出电场时粒子偏离的距离。16．（2025北京通州高三上期末）如图所示，在电场强度为60N/C的匀强电场中有、、三个点，为12cm，为5cm，其中与电场方向平行，与电场方向垂直。(1)求两点间的电势差；(2)若点的电势为零，求点的电势；(3)求电荷量为的试探电荷从点移到点的过程中，电场力所做的功。

参考答案1．D【详解】A．由图知，工件带正电，则涂料在静电力作用下，向被喷工件运动，最后吸附在其表面上，所以涂料微粒带负电，故A错误；BCD．喷枪喷出的涂料在静电力作用下，向被喷工件运动，则静电力对涂料微粒做正功，涂料微粒的动能逐渐增大，涂料微粒的电势能逐渐减小，故BC错误，D正确。故选D。2．D【详解】ACD．沿电场线电势逐渐降低，可知点的电势比点的电势低，负电荷在点的电势能大于在点的电势能，将一负电荷由点移动到点的过程中静电力做正功，选项AC错误，D正确；B．电场线的疏密反映场强大小，可知A点场强大于B点场强，则一正电荷在点受到的静电力大于在点受到的静电力，选项B错误；故选D。3．D【详解】A．充电过程，电流表示数逐渐减小，故A错误；B．充电过程，电源为整个电路提供的电能为故B错误；C．充电结束后，电容器上板带正电，则放电过程，通过电阻R的电流方向向右，故C错误；D．充电结束后，电容器带电量为Q=CE则放电过程，通过电阻R的电荷量为CE，故D正确。故选D。4．D【详解】AB．根据几何关系可知，、、三点与正点电荷的距离相等，可知、、三点的电场强度大小相等，故AB错误；CD．由于、、三点与正点电荷的距离相等，可知、、三点位于同一等势面上，则、、三点的电势相等，故C错误，D正确。故选D。5．A【详解】带正电的试探电荷受到的电场力与场强方向相同，则点沿电场线移动到点的过程中，电场力对试探电荷做正功，其电势能越来越小。故选A。6．B【详解】AD．根据正点电荷的电场分布特点可知，离点电荷越近，电场强度越大，则根据则故AD错误；BC．由于沿电场方向电势降低，则故B正确，C错误。故选B。7．C【详解】AB．根据指纹的凸点处与极板距离近，电容大；指纹的凹点处与极板距离远，电容小，选项AB错误；CD．根据手指挤压绝缘表面，手指与极板间距减小，则电容C变大，电容器的电压保持不变，则根据Q=CU可知，极板带电量增大，选项C正确，D错误。故选C。8．D【详解】AB．由于“速度大小随时间变化的图象”即速率-时间关系，可知正电荷的速率始终不变，且仅受电场力作用，则该电荷做匀速圆周运动。过程中库仑引力提供向心力，由于运动的电荷为正电荷，则电场是负点电荷产生的，故AB错误；C．电荷做圆周运动，静电力提供向心力，可知A、B两点的电场强度大小相同，方向不同，故C错误；D．由图可知，电荷从A点运动B点过程中，速度大小始终保持不变，电场力不做功，由功能关系可知电系统的电势能保持不变，故D正确。故选D。9．C【详解】A．由于甲乙带同种电荷，可知小球甲下落过程中受到重力和竖直向上的库仑斥力，一开始库仑斥力小于重力，甲向下做加速运动，当库仑斥力等于重力时，甲的速度达到最大，之后库仑斥力大于重力，甲向下做减速运动，故A错误；B．小球甲下落过程中，由于甲对乙的库仑斥力向下，且逐渐增大，可知小球乙对地面的压力越来越大，故B错误；C．以小球甲为对象，小球甲下落过程中，由于库仑斥力对甲一直做负功，根据功能关系可知，小球甲的机械能越来越小，故C正确；D．在小球甲下落过程中，由于库仑斥力对甲做负功，对乙不做功，可知库仑力对甲乙系统做负功，所以小球甲、乙的电势能越来越大，故D错误。故选C。10．BC【详解】AB．等差等势面越密的地方电场强度越大，故，A错误，B正确；CD．由题图可知，负电荷在电势低的地方电势能大，故，C正确，D错误。故选BC。11．BC【详解】A．由题图电介质左、右表面出现净剩电荷的正、负可知，平行板电容器极板间的场强向左，则极板B带正电，极板A带负电，故A错误；BC．根据，可知插入电介质会使电容器的电容增大；由于电容器极板上所带电荷量保持不变，根据可知，两极板间的电势差减小，根据可知，插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小，故BC正确；D．插入电介质的过程中，静电力对电介质中的正、负电荷都做正功，故D错误。故选BC。12．(1)C(2)长长(3)【详解】（1）将开关S与1端相连，给电容器充电，则充电电流逐渐减小为零，电容器极板上所带电荷量逐渐增多，两极板之间的电压逐渐增大。故选C。（2）[1][2]根据表格数据可知仅增大电容器的电容，电容器充电用时变长；增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变长。（3）因为，所以电容器的放电时间变长开始放电时的电流变小，电容器所带电荷量不变，即i-t图像与坐标轴所围面积不变，如下图虚线所示13．(1)D(2)(3)<电压表【详解】（1）先将开关S接1，电源给电容器充电，电路中存在充电电流，且随着电荷量的增多，充电电流逐渐减小为零，所以观察到电流表示数是迅速增大到某一值后逐渐减小。故选D。（2）图像与坐标轴所围面积表示电荷量，所以通过电阻R的电荷量为（3）[1][2]因为有电压表的存在，所以在放电时总有一部分电荷经过电压表放电，电容器所带电荷量不能全部经过电阻R，所以产生这一差异是由于电压表的影响。14．(1)(2)a.，x与离子的比荷无关；b.【详解】（1）设离子经加速电场加速后的速度为v，根据动能定理解得离子在漂移管中做匀速直线运动，运动时间为联立可得离子的质量（2）a.离子从开始加速到反射区速度为0的过程中，根据动能定理解得由上式可知，与离子的比荷无关；b.设标准离子的电荷量为q0、质量为m0，则其比荷为标准离