第10章 静电场中的能量 课后练习（含解析）2025-2026学年物理人教2019必修第三册

第10章 静电场中的能量 课后练习2025-2026学年物理人教2019必修第三册
一、选择题。
1、如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，OAA．EA一定大于EB，φA一定大于φB
B．EA不一定大于EB，φA一定大于φB
C．EA一定大于EB，φA不一定大于φB
D．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB
2、如图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为零．一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV，它的动能应为(　　)
A．8 eV B．13 eV C．20 eV D．34 eV
3、如图所示，在某电场中画出了四条电场线，C、D两点是AB连线的三等分点。已知A点的电势为φA＝30 V，B点的电势为φB＝0，则(　　)
A．C点的电势＝20 V B．C点的电势<20 V
C．C点的电势>20 V D．A、B、C都不正确
4、如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ(　　)
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
C．断开S，将A板向B板靠近，则θ减小
D．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
5、如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于(　　)
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶ D.∶1
6、如图所示为静电除尘原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，图中虚线为电场线(方向未标)．不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量的变化，则(　　)
A．电场线方向由放电极指向集尘极
B．图中A点电势高于B点电势
C．尘埃在迁移过程中电势能减小
D．尘埃在迁移过程中做匀变速运动
7、如图所示，图中实线表示一匀强电场的电场线，一带负电荷的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子所受重力不计，那么正确的判断是 (　　)
A．电场线方向向下
B．粒子一定从a点运动到b点
C．a点电势比b点电势高
D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
8、如图所示，三个同心圆是以点电荷Q为圆心的等势面，相邻等势面的电势差相等，则下列说法正确的是(　　)
A．一个点电荷＋q在B点所受的电场力比在A点的大
B．一个点电荷＋q在B点具有的电势能比在A点的小
C．将同一个电荷由B点移到D点电场力做的功比由C点移到A点多
D．将电荷＋q由B点移到C点，电场力做正功
9、如图所示的匀强电场的电场强度为1.0×103 N/C，ab平行于电场线，＝＝4 cm，＝＝3 cm。则下述计算结果正确的是(　　)
A．a、b之间的电势差为40 V
B．a、c之间的电势差为50 V
C．将q＝－5×10－3 C的点电荷沿矩形路径abdca移动一周，电场力做的功是－0.25 J
D．将q＝－5×10－3 C的点电荷沿abd从a移到d，电场力做的功是0.25 J
10、传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域．如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两板间距离而引起电容变化的是(　　)
11、如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为d，长度为l的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点，有一电荷量为＋q，质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出)，不计重力，要使此粒子能从C处射出，则A、B间的电压应为(　　)
A. B. C. D．q
12、如图所示，A，B在同一水平线上，以AB为直径的半圆周与竖直光滑绝缘杆相交于M点．电荷量为Q1，Q2的两个正、负点电荷分别固定在A点和B点，一个带正电的轻金属环q(视为点电荷，且重力忽略不计)套在绝缘杆上，在M点恰好平衡，MA与AB的夹角为α，则(　　)
A．tan3α＝ B．tan2α＝
C．tanα＝ D．tanα＝
13、（双选）如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v t图像如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是(　　)
A．EA＞EB　　　B．EA＜EB C．φA＞φB D．φA＜φB
14、如图，三个等势面上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d点，电场力做正功W1；若由c经b移到d点，电场力做正功W2.则W1与W2，c、d两点电势φc、φd关系为(　　)
A．W1>W2，φc>φd B．W1C．W1＝W2，φc<φd D．W1＝W2，φc>φd
15、a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示，由此可知c点的电势为(　　)
A．4 V B．8 V C．12 V D．24 V
16、目前，电容式触摸屏技术已广泛应用于一些手机和触摸屏上．一层透明的薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间，这就形成了触摸屏．在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个较弱的交流电场．如图所示，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与导体层之间被玻璃绝缘层隔开，形成一个电容器，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流大小与手指到电极的距离成比例，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的大小，准确算出触摸点的位置．关于电容式触摸屏，下列说法中正确的是(　　)
A．电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号
B．电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指
C．手指与屏的接触面积越大，电容越大，准确度越高
D．如果手指上戴了棉线手套，仍可使触摸屏有效工作
二、填空与实验题。
17、已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示，电容器极板上的电荷量不变，当板间距离增大时(如图①)，静电计指针的偏角将 ，板间电势差将 ，电容器的电容将 ，说明电容器的电容跟板间距离成 ；当正对面积减小时(如图②)，静电计的偏角将 ，板间电势差将 ，电容将 ，说明电容器的电容跟正对面积成 ；当两板间插入电介质时(如图③)，静电计的偏角将 ，板间电势差将 ，电容将 ，说明电容器的电容跟两板间的电介质有关．
18、如图所示，把电量为－5×10－9 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能 (选填“增大”“减小”或“不变”)；若A点的电势UA＝15 V，B点的电势UB＝10 V，则此过程中电场力做的功为 J。
三、计算题。
19、为了使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线由A点匀速运动到B点，必须对该电荷施加一个恒力F。如图所示，若AB＝0.4 m，θ＝37°，q＝－3.0×10－7C，F＝1.5×10－4 N，A点电势φA＝100 V。(不计电荷所受到的重力)
(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势；
(2)求q由A点运动到B点的过程中电势能的改变量。
20、如图所示，在O点放置一个正电荷，在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC＝30°，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，试求：
(1)小球通过C点的速度大小；
(2)小球由A到C的过程中电势能增加量．
21、两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m＝5×10－6 kg的带电粒子，以v0＝2 m/s的水平速度从两板正中位置射入电场，如图所示，A、B两板间距离为d＝4 cm，板长L＝10 cm.(g＝10 m/s2)
(1)当A、B间的电压为UAB＝1 000 V时，粒子恰好不偏转，沿图中虚线射出电场，求该粒子的电荷量和电性．
(2)令B板接地，欲使该粒子射出偏转电场，求A板所加电势的范围．
第10章 静电场中的能量 课后练习2025-2026学年物理人教2019必修第三册
一、选择题。
1、如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，OAA．EA一定大于EB，φA一定大于φB
B．EA不一定大于EB，φA一定大于φB
C．EA一定大于EB，φA不一定大于φB
D．EA不一定大于EB，φA不一定大于φB
【答案】B　
2、如图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为零．一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV，它的动能应为(　　)
A．8 eV B．13 eV C．20 eV D．34 eV
【答案】C
3、如图所示，在某电场中画出了四条电场线，C、D两点是AB连线的三等分点。已知A点的电势为φA＝30 V，B点的电势为φB＝0，则(　　)
A．C点的电势＝20 V B．C点的电势<20 V
C．C点的电势>20 V D．A、B、C都不正确
【答案】B　
4、如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ(　　)
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
C．断开S，将A板向B板靠近，则θ减小
D．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
【答案】B
5、如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于(　　)
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶ D.∶1
【答案】B　
6、如图所示为静电除尘原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，图中虚线为电场线(方向未标)．不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量的变化，则(　　)
A．电场线方向由放电极指向集尘极
B．图中A点电势高于B点电势
C．尘埃在迁移过程中电势能减小
D．尘埃在迁移过程中做匀变速运动
【答案】C
7、如图所示，图中实线表示一匀强电场的电场线，一带负电荷的粒子射入电场，虚线是它的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若粒子所受重力不计，那么正确的判断是 (　　)
A．电场线方向向下
B．粒子一定从a点运动到b点
C．a点电势比b点电势高
D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能
【答案】D　
8、如图所示，三个同心圆是以点电荷Q为圆心的等势面，相邻等势面的电势差相等，则下列说法正确的是(　　)
A．一个点电荷＋q在B点所受的电场力比在A点的大
B．一个点电荷＋q在B点具有的电势能比在A点的小
C．将同一个电荷由B点移到D点电场力做的功比由C点移到A点多
D．将电荷＋q由B点移到C点，电场力做正功
【答案】D
9、如图所示的匀强电场的电场强度为1.0×103 N/C，ab平行于电场线，＝＝4 cm，＝＝3 cm。则下述计算结果正确的是(　　)
A．a、b之间的电势差为40 V
B．a、c之间的电势差为50 V
C．将q＝－5×10－3 C的点电荷沿矩形路径abdca移动一周，电场力做的功是－0.25 J
D．将q＝－5×10－3 C的点电荷沿abd从a移到d，电场力做的功是0.25 J
【答案】A　
10、传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域．如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两板间距离而引起电容变化的是(　　)
【答案】C
11、如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为d，长度为l的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)。在距A、B等距离处的O点，有一电荷量为＋q，质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(图中已标出)，不计重力，要使此粒子能从C处射出，则A、B间的电压应为(　　)
A. B. C. D．q
【答案】A　
12、如图所示，A，B在同一水平线上，以AB为直径的半圆周与竖直光滑绝缘杆相交于M点．电荷量为Q1，Q2的两个正、负点电荷分别固定在A点和B点，一个带正电的轻金属环q(视为点电荷，且重力忽略不计)套在绝缘杆上，在M点恰好平衡，MA与AB的夹角为α，则(　　)
A．tan3α＝ B．tan2α＝
C．tanα＝ D．tanα＝
【答案】A
13、（双选）如图甲所示，AB是电场中的一条直线，电子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿AB运动到B点，其v t图像如图乙所示。关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势φA、φB的关系，下列判断正确的是(　　)
A．EA＞EB　　　B．EA＜EB C．φA＞φB D．φA＜φB
【答案】AC　
14、如图，三个等势面上有a、b、c、d四点，若将一正电荷由c经a移到d点，电场力做正功W1；若由c经b移到d点，电场力做正功W2.则W1与W2，c、d两点电势φc、φd关系为(　　)
A．W1>W2，φc>φd B．W1C．W1＝W2，φc<φd D．W1＝W2，φc>φd
【答案】D
15、a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，电场线与矩形所在平面平行。已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示，由此可知c点的电势为(　　)
A．4 V B．8 V C．12 V D．24 V
【答案】B　
16、目前，电容式触摸屏技术已广泛应用于一些手机和触摸屏上．一层透明的薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间，这就形成了触摸屏．在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个较弱的交流电场．如图所示，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与导体层之间被玻璃绝缘层隔开，形成一个电容器，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流大小与手指到电极的距离成比例，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的大小，准确算出触摸点的位置．关于电容式触摸屏，下列说法中正确的是(　　)
A．电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号
B．电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指
C．手指与屏的接触面积越大，电容越大，准确度越高
D．如果手指上戴了棉线手套，仍可使触摸屏有效工作
【答案】B
二、填空与实验题。
17、已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示，电容器极板上的电荷量不变，当板间距离增大时(如图①)，静电计指针的偏角将 ，板间电势差将 ，电容器的电容将 ，说明电容器的电容跟板间距离成 ；当正对面积减小时(如图②)，静电计的偏角将 ，板间电势差将 ，电容将 ，说明电容器的电容跟正对面积成 ；当两板间插入电介质时(如图③)，静电计的偏角将 ，板间电势差将 ，电容将 ，说明电容器的电容跟两板间的电介质有关．
【答案】增大 减小 增大 反比 增大 增大 减小 正比 减小
减小 增大
18、如图所示，把电量为－5×10－9 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能 (选填“增大”“减小”或“不变”)；若A点的电势UA＝15 V，B点的电势UB＝10 V，则此过程中电场力做的功为 J。
【答案】增大 －2.5×10－8
三、计算题。
19、为了使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线由A点匀速运动到B点，必须对该电荷施加一个恒力F。如图所示，若AB＝0.4 m，θ＝37°，q＝－3.0×10－7C，F＝1.5×10－4 N，A点电势φA＝100 V。(不计电荷所受到的重力)
(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势；
(2)求q由A点运动到B点的过程中电势能的改变量。
【答案】(1)如图所示：
　 (2)4.8×10－5 J
【解析】负电荷q由A点匀速运动到B点，说明负电荷q受到的静电力与力F大小相等，方向相反，故电场线方向与力F方向相同，等势线垂直于该点的电场线，如图所示：
负电荷由A点运动到B点的过程中，
静电力所做的功为W＝qE·AB·cos θ
＝－F·AB·cos θ＝－1.5×10－4×0.4×0.8 J＝－4.8×10－5 J
根据功能关系可知，电势能将增加4.8×10－5J。
20、如图所示，在O点放置一个正电荷，在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC＝30°，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，试求：
(1)小球通过C点的速度大小；
(2)小球由A到C的过程中电势能增加量．
【解析】(1)因B、C两点电势相等，小球由B到C只有重力做功，由动能定理得mgR·sin 30°＝mvC2－mv2得vC＝.
(2)由A到C应用动能定理得WAC＋mgh＝mvC2－0
得WAC＝mvC2－mgh＝mv2＋mgR－mgh.
由电势能变化与电场力做功的关系得
ΔEp＝－WAC＝mgh－mv2－mgR.
【答案】(1)　 (2)mgh－mv2－mgR
21、两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m＝5×10－6 kg的带电粒子，以v0＝2 m/s的水平速度从两板正中位置射入电场，如图所示，A、B两板间距离为d＝4 cm，板长L＝10 cm.(g＝10 m/s2)
(1)当A、B间的电压为UAB＝1 000 V时，粒子恰好不偏转，沿图中虚线射出电场，求该粒子的电荷量和电性．
(2)令B板接地，欲使该粒子射出偏转电场，求A板所加电势的范围．
【答案】(1)2×10－9 C　负 (2)－600～2 600 V
【解析】(1)当UAB＝1 000 V时，重力跟电场力相等，粒子才沿初速度v0方向做匀速直线运动，故q＝mg，q＝＝2×10－9 C；重力方向竖直向下，电场力方向竖直向上，而场强方向竖直向下(UAB>0)，所以粒子带负电．
(2)当qE>mg时，带电粒子向上偏，从右上边缘飞出，设此时φA＝φ1，因为φB＝0，所以UAB＝φ1，电场力和重力都沿竖直方向，粒子在水平方向做匀速直线运动，速度vx＝v0；在竖直方向a＝－g，偏移量y＝，所以d＝at2，代入a和t＝，解得φ1＝＝2 600 V，当qE