第十章《静电场中的能量》培优章末练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册含答案

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第十章《静电场中的能量》培优章末练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．（2025高二下·新疆·学业考试）电容的单位是（　　）A．库仑B．法拉C．伏特D．瓦特（25-26高二上·上海长宁·期中）闪电，是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象（一般发生在积雨云中）。通常是暴风云（积雨云）产生电荷，底层带负电，顶层带正电，而且还在地面产生正电荷，如影随形地跟着云移动。正电荷奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体，企图和带有负电的云层相遇：负电荷枝状的触角则向下伸展接近地面。最后正负电荷终于克服空气的阻碍而连接上，产生出一道明亮夺目的闪光。2．关于电场的说法正确的是（　　）A．电场只是一个模型，实际上并不存在B．电场中电场线不是人为画出的，而是实际存在的C．电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用D．电场线一定是闭合的3．某次雷雨时一次闪电从云层向地面输送了32C的负电荷，已知元电荷e= 1.6×10-19C。在这个过程中，到达地面的电子数量为（　　）A．个B．个C．2.0×10-19个D．2.0×1019个4．在某次雷暴中，地面和云层之间的电势差是1.2×109V。假设一个电子从云层运动到地面，其电势能改变了（　　）A．B．C．D．5．如图，天上的一片雷雨聚集了大量的负电荷，电荷量为Q。带负电的雨滴从雷雨云底部落到地面的过程中，下列说法正确的是（　　）A．雷雨云与地面之间形成匀强电场B．雨滴的电势逐渐降低C．雨滴的电势能逐渐减少D．电场力对雨滴做负功6．如图所示，一个电场的电场线分布关于y轴对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN。P点在y轴右侧，MP⊥ON。M点与 P 点的电势高低和OM 与 MN的电势差大小关系正确的是（　　）A．，B．，C．，D．，7．（25-26高二上·上海浦东新·期中）平行板电容器接在电压为U的电源两极，稳定后保持连接，缩小平行板电容器两极板的距离，则电容器的（　　）A．电容减小B．电压增大C．电荷量增大D．场强不变8．（25-26高二下·福建宁德·期中）生活中的传感器有很多种，其中有一种电容式风力传感器，是通过改变极板间的距离来改变电容的，如图所示，将电容式风力传感器连接在电路中组成回路，电源电动势恒定不变，闭合开关S，可动电极在风力作用下能够向左移动，风力越大，向左移动的距离越大。下列说法正确的是（    ）A．风力越大，电容式风力传感器的电容越小B．风力越大，电容式风力传感器的电容器存储的电荷越少C．风力越大，电容式风力传感器两极板间的电场强度越大D．风力越大，电容式风力传感器两极板间的电压越大9．（24-25高一下·山东临沂·期末）如图所示，在直线上分别放置两个试探电荷、，点处的电荷带电量为，点处的电荷带电量为，它们处于一个静止场源点电荷产生的电场中。电荷所受库仑力的方向与直线的夹角为，电荷所受库仑力的方向与直线的夹角为。已知试探电荷a、b和场源点电荷均位于同一平面内，忽略试探电荷之间的相互作用。则下列说法正确的是（    ）A．场源电荷为负电荷B．两试探电荷到场源电荷的距离之比为C．两试探电荷受到的库仑力大小之比为D．将试探电荷从点移到点，其库仑力做负功（25-26高二上·上海长宁·期中）双电层电容是超级电容器的一种，是一种新型的储能装置。双电层电容介于电池和电容之间，其极大的容量完全可以作为电池使用。双电层电容相比采用电化学原理的电池，其充放电过程完全没有涉及物质的变化，所以其具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等优点。10．下列关于生活中常见静电现象的实例中利用静电的是（　　）A．油罐车有一条铁链拖地B．飞机轮胎用导电橡胶制作C．喷漆时让喷嘴喷出的油漆带电D．汽车加油站的工作人员不能穿腈纶衣服11．下列所示电子器件中，电容器是（　　）A． B． C．D．12．一个经过充电的电容器，极板上所带电荷量为，两极板之间的为5V，则此电容器的电容为（　　）A．B．C．D．13．有一个电容器的电容为C，当电容器所存储的电荷量q变为2q时，其电容为（　　）A．2CB．C．CD．014．给一个额定电压为25V的固定电容器充电，这个电容器在充电过程中电压U和电容C之间的关系图像正确的是（　　）A．B．C．D．15．（24-25高二上·江西·期中）如图，匀强电场内有一半径为R的圆，圆内有一平行四边形，过圆心O，边长度为R，电场强度的方向与圆平面平行，把一电荷量为的粒子从A点分别移到B点和D点，电场力做功分别为3W和，若取D点电势为零，下列说法正确的是（　　）A．B．C点电势为C．电场强度的大小为D．电场强度的方向由D指向B16．（24-25高三下·安徽·月考）如图所示，有一半径为R的均匀带电绝缘环固定在离地足够高处（平行于地面），一带电小球恰静止在圆环中心正上方高为处，小球与地面碰撞后速度可认为变为零，则下列说法正确的是（　　）  A．在圆环中心正上方还存在另一位置，小球移至该处仍可保持平衡B．将小球移至距圆环中心正上方高为0.5R处由静止释放，小球一定向下运动C．将小球移至距圆环中心正上方高为R处由静止释放，小球一定向上运动D．将小球移至距圆环中心正上方高为2R处由静止释放，小球运动过程中电势能一直增大二、多选题17．（25-26高二上·吉林四平·期中）如图所示，O、M、N为一负点电荷形成的一条电场线上的三点，M为ON的中点。已知O、N两点的电势分别为、，则下列说法正确的是（　　）A．M点的电势为-6VB．M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差C．O点的电场强度一定小于N点的电场强度D．一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做负功18．（25-26高二上·四川广安·期中）空间存在一匀强电场，匀强电场的方向平行于等腰直角三角形ABC所在的平面，其腰长。若为正方向，则由到电势变化如图2所示，若规定为正方向，则由到电势变化如图3所示，下列说法正确的是（    ）A．BC方向电场强度大小为，方向由B．AC方向电场强度大小为，方向由C．匀强电场的大小为D．匀强电场的大小为三、实验题19．（25-26高三下·浙江·阶段练习）如图甲所示为研究电容器充放电的电路图，先将开关接1，给电容器充电，待电容器充满电后，将开关拨到2，利用电流传感器得到电流随时间变化的关系如图乙所示，现将电阻R0换成2R0，则电流随时间变化的关系可能为图丙中的___________  20．（24-25高二上·福建福州·期中）“探究电容器充、放电”的实验装置示意图如图所示。(1)将开关S与“”接触时，电容器的上极板会带_________（选填“正”或“负”）电；将开关S与“”接触时，电容器两极板间所带电荷量_________（选填“增大”或“减小”）。(2)已知灵敏电流计“0”刻度在表盘中央位置，经判断：当电流从左接线柱流入时指针左偏；当电流从右接线柱流入时指针右偏。请根据所学知识回答下列问题：①电容器充电结束后，将开关S扳到放电的过程中，灵敏电流计指针会________偏（选填“左”或“右”）。②将开关S扳到，让电源给电容器充电结束后，保持开关位置不变。若将电容器中间插入一层有机玻璃板，则在插入过程中灵敏电流计指_______偏（选填“左”或“右”）。四、解答题21．（25-26高二下·云南·期末）质子疗法是治疗肿瘤的一种方法，是用具有一定能量的质子来轰击肿瘤，杀死癌细胞。治疗时用直线加速器来加速质子，使质子从静止开始做匀加速直线运动，质子离开加速器的速度为v。已知加速电场为匀强电场，电场强度为E，质子质量为m、电荷量为q，忽略重力及质子间的相互作用。求：(1)质子在电场中所受电场力的大小；(2)质子在加速器中运动的时间。22．（25-26高一下·湖北黄冈·阶段练习）如图，a、b、c、d为匀强电场中四个等势面，相邻等势面距离为，已知。（1）求电场强度E；（2）设B点电势为零，求A、C、D、P的电势；（3）将的点电荷由A移到D，求电场力所做的功。《第十章《静电场中的能量》培优章末练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册》参考答案1．B【详解】A．库仑是电量单位，A错误；B．电容的单位是法拉，B正确；C．伏特是电压单位，C错误；D．瓦特是功率单位，D错误。故选B。2．C 3．B 4．A 5．C 6．D【解析】2．A．电场是实际存在的物质，不是理想化模型，故A错误；B．电场线是为了形象地描述电场而假想的线，实际不存在，故B错误；C．电场的基本性质就是对放入其中的电荷有力的作用，故C正确；D．电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不闭合，故D错误。故选C。3．在这个过程中，到达地面的电子数量为故选B。4．一个电子从云层运动到地面，电场力做功为根据功能关系，其电势能改变了。故选A。5．A．由图可知，雷雨云底部的电荷并不是均匀分布的，故雷雨云与地面之间形成的电场为非匀强电场，故A错误；B．由题可知，雷雨云与地面形成的电场强度方向向上，沿电场线方向电势逐渐降低，故雨滴下落的过程中，雨滴的电势逐渐升高。故B错误；CD．雨滴在下落过程中，电场力做正功，雨滴的电势能逐渐减小，故C正确，D错误。故选C.6．过P点做等势线，可得到过P点的等势线通过M、N之间，根据沿电场线电势逐渐降低，则有根据电场线越密，电场强度越大，由图可知MN区域的平均场强小于OM区域的平均场强，根据且可得故选D。7．C【详解】根据，平行板电容器接在电压为U的电源两极，稳定后保持连接，则电容器电压不变，缩小平行板电容器两极板的距离，则电容器的电容最大，电容器的电荷量增大；根据可知场强变大。故选C。8．C【详解】A．根据风力越大，越小，电容式风力传感器的电容越大，故A错误；BD．电源电动势恒定不变，电容器一直接着电源，则电容式风力传感器两极板间的电压不变，根据风力越大，电容式风力传感器的电容越大，电容式风力传感器的电容器存储的电荷越多，故BD错误；C．根据风力越大，越小，电容式风力传感器两极板间的电场强度越大，故C正确。故选C。9．C【详解】A．正电荷受到的电场力方向与场强方向相同，负电荷受到的电场力方向与场强方向相反，由于电场是静止点电荷产生的，故两电场力方向的延长线的交点O为场源电荷的位置，如图可知场源电荷为正电荷，故A错误；B．几何关系可知，故B错误；C．根据库仑力可知两试探电荷受到的库仑力大小之比为故C正确；D．将试探电荷从点移到点的过程，b电荷受到的电场力方向与位移MN方向的夹角先成钝角后成锐角，故库仑力对b电荷先做负功后做正功，故D错误。故选C。10．C 11．B 12．D 13．C 14．D【解析】10．A．油罐车有一条铁链拖地，这是防止静电，把油罐因摩擦产生的静电及时导走，避免产生火花。故A错误；B．飞机飞行过程会产生大量静电，飞机轮胎用导电橡胶制作，在飞机着地过程可及时将静电导走，这是防止静电。故B错误；C．喷漆时让喷嘴喷出的油漆带电，油漆颗粒因相互斥力而散开，形成雾状，使喷涂效果更好，这是利用静电。故C正确；D．汽车加油站的工作人员不能穿腈纶衣服，避免摩擦产生静电造成危险，这是防止静电。故D错误。故选C。11．由图可知，A是静电计，B是电容器，C是示波器，D是库仑的扭秤装置。故选B。12．此电容器的电容为故选D。13．电容器的电容是表征电容器容纳电荷本身的物理量，由电容器自身材料与结构决定，与电容器的电压与所带电荷量多少无关，所以当电容器所存储的电荷量q加倍时，其电容C不变。故选C。14．电容器电容的大小与电容的带电量Q以及电容器两极板之间的电压无关，故在C-U图像中为平行横坐标的直线。故选D。15．C【详解】A．由题意可得，，，解得，，故A错误；B．由几何关系可得平行四边形为一矩形，根据匀强电场的特点，有解得故B错误；CD．由于垂直于，沿方向，有沿方向，有可得故电场强度的方向沿方向故C正确，D错误。故选C。16．B【详解】A．设大圆环的电荷量为Q，小球电荷量为q，由题可知环对球的电场力合力向上，对于环上微小的一段，设电荷量为Qi，小球距圆环中心上方的距离为h，此时微小的这段环对小球的作用力与水平方向夹角为，微小环给小球的竖直分力有为环上所有小段叠加后的总电量为Q，因此竖直方向上的合力为将F对h求导，得到可知在取极大值，所以由此可知在此处绝缘带电环对小球的电场力最大，由题可知此位置电场力与小球重力等大反向，其他时候电场力都小于重力，故平衡位置只有该处，故A错误；BC．从圆环中心正上方高为0.5R、R、2R处释放时，所受电场力均小于重力，故小球一直向下运动，故B正确，C错误；D．小球向下运动过程中会穿过圆环落到地面上，电场力先做负功，后做正功，电势能一定先增大后减小，故D错误。故选B。17．BC【详解】AB．负点电荷位于N点的右侧，M、N两点的电势差大于O、M两点的电势差，故M点的电势不是-6V，选项A错误，B正确；C．该电场是由负点电荷形成的，因为N点更靠近负点电荷，电场线更密集，所以O点的电场强度一定比N点的小，选项C正确；D．一正点电荷从O点沿直线移到N点的过程中，电场力做正功，选项D错误。故选BC。18．AC【详解】AB．电势随距离的图像，图线斜率等于电场强度，则沿BC方向的场强分量为 V/m =100 V/m方向由；沿AC方向的场强分量为V/m =50 V/m方向由，故A正确，B错误；CD．根据矢量的合成可知，匀强电场的场强的大小为V/m故C正确，D错误。故选AC。19．b【详解】[1]电容器带电荷量不变，则图线与时间轴围成的面积不变，因为电阻增大，初始电压不变，则初始电流减小，且放电过程中，电流减小，图线与坐标轴所围面积不变，则电流随时间变化的关系可能为图丙中的b。20．(1) 正 减小(2) 左 右【详解】（1）[1] 开关S与“”接触时，电容器接通电源，在电场力的作用下，自由电子从上极板经过电源向下极板移动，上极板因失去电子而带正电；[2] 开关S与“”接触时，电容器开始放电，两极板所带的电荷量逐渐减小。（2）[1] 电容器充电结束后，将开关S扳到放电的过程中，电路中的电流恰好从灵敏电流计的左接线柱流入，根据题意可知，此时电流计的指针向左偏转；[2] 根据插入一层有机玻璃板，变大，电容C变大，又因为解得由于两极板间的电势差U不变，电容C变大，所以Q变大，电容器充电，电流从右接线柱流入电流表，所以灵敏电流计指针会右偏。21．(1)(2)【详解】（1）由题意，可得质子在电场中所受电场力的大小为（2）质子在加速器中运动时，根据牛顿第二定律，可得可得质子的加速度大小为质子从静止开始做匀加速直线运动，质子离开加速器的速度为，可得质子在加速器中运动的时间22．（1）；（2），，，0；（3）【详解】（1）AC间的距离为，则（2）根据A点的电势大于C点的电势，知电场强度的方向水平向右，则因为 ，则 ； ，则 ，则 ；P点与B点等电势，所以 故A、C、D、P各点的电势分别为：30V、-30V，-60V，0；（3）知则 故点电荷由A移到D电场力所做的功为 。题号12345678910答案BCBACDCCCC题号1112131415161718  答案BDCDCBBCAC