2026年湖北苏教版高中物理高三下册第5章电场习题

2026年湖北苏教版高中物理高三下册第5章电场习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在真空中，一个半径为R的绝缘球体均匀带电，其表面场强为E。现沿球体直径钻一个半径为r（r＜R）的圆柱形空腔，且空腔与球心对称。关于空腔内任意一点的场强，下列说法正确的是（）A.场强方向一定沿球心对称B.场强大小与空腔半径r成正比C.场强大小与球体半径R成正比D.场强方向一定垂直于空腔轴线2.如图所示，两个固定的点电荷Q1（+Q）和Q2（-2Q），它们相距为L。现引入一个试探电荷q（+q），在Q1和Q2连线中垂线上某点P处，q受到的电场力为零。若将q沿中垂线从P点移到P'点（P'点仍在中垂线上且离Q1更近），则q受到的电场力（）A.一定增大B.一定减小C.先增大后减小D.无法确定变化趋势3.一个带电粒子（质量为m，电荷量为q）以初速度v0垂直进入一个宽度为d、场强为E的匀强电场区域。不计重力，粒子离开电场时（）A.速度方向一定与进入时相反B.速度大小一定大于v0C.侧移距离一定等于d/2D.动能增量一定等于qEd4.如图所示，平行板电容器AB水平放置，两板间距为d，板间电压为U。一个质量为m、电荷量为+q的小球以速度v0从A板边缘水平进入电场，恰好能沿直线运动并从B板边缘离开。若保持v0不变，将A、B两板间距变为2d，其他条件不变，则小球离开电场时的动能（）A.变为原来的一半B.变为原来的四分之一C.不变D.无法确定5.在一个点电荷Q产生的电场中，取无穷远处电势为零。若将一个试探电荷q（+q）从A点移动到B点，电场力做功为WAB。则下列说法正确的是（）A.A点电势一定高于B点B.AB连线中点的电势一定等于（φA+φB）/2C.q在A点的电势能一定大于在B点的电势能D.若将试探电荷改为-q，从A到B电场力做功仍为WAB6.如图所示，一个质量为m、电荷量为+q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于O点，置于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。平衡时细线与竖直方向成θ角。若将小球拉至与竖直方向成2θ角的位置由静止释放，则小球第一次回到平衡位置时（不计空气阻力）（）A.细线拉力大于mgB.小球动能最大C.电势能减少（qE•Lsinθ）D.机械能守恒7.一个电子（电荷量为-e，质量为me）以速度v0垂直进入一个磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，同时该区域还存在一个场强为E、方向水平向右的匀强电场。若电子恰能做匀速直线运动，则v0和E的关系是（）A.v0=|E|/BB.v0=|E|•BC.v0=|E|•B2/meD.v0=me|E|/B8.如图所示，一个半径为R的绝缘球体均匀带正电，其表面场强为E。现用一绝缘细线将一个质量为m、电荷量为+q的小球悬挂于球体上方P点，小球与球心O的距离为L（L＞R）。平衡时细线与竖直方向成θ角。下列说法正确的是（）A.小球受到的电场力大小为qEB.细线拉力大小为mg/qE•sinθC.若将小球电荷量改为-q，平衡时θ角不变D.若将小球电荷量改为-q，细线拉力大小不变9.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S。若将其一半面积放入介电常数为ε的介质中，其他条件不变，则该电容器的电容变为原来的（）A.1/2B.3/4C.2/3D.1/410.如图所示，三个点电荷Q1（+Q）、Q2（-Q）、Q3（+Q）分别位于正三角形的三个顶点，边长为a。则三角形中心O点的电场强度大小和电势分别为（）A.E=0，φ=0B.E=2kQ/a2，φ=0C.E=0，φ=2kQ/(3πε0a)D.E=2kQ√3/a2，φ=2kQ/(3πε0a)二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一个电子（电荷量-e，质量-me）以速度v0垂直进入一个宽度为d、场强为E的匀强电场区域。若电子离开电场时速度方向与进入时相反，则电子在电场中运动的时间为________。2.在一个点电荷Q产生的电场中，A、B两点分别距离Q为r1和r2（r1＜r2）。若将一个试探电荷q（+q）从A点移动到B点，电场力做功为WAB，则A、B两点间的电势差UAB=________。3.一个平行板电容器，两板间距为d，板间电压为U。若将其两板间距变为d/2，其他条件不变，则电容器的电容变为原来的________倍。4.一个质量为m、电荷量为+q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于O点，置于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。平衡时细线与竖直方向成θ角，则小球受到的电场力大小为________。5.在一个点电荷Q产生的电场中，取无穷远处电势为零。若将一个试探电荷q（+q）从A点移动到B点，电场力做功为WAB，则q在A点的电势能比在B点的电势能大________。6.一个电子（电荷量为-e，质量为me）以速度v0垂直进入一个磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，同时该区域还存在一个场强为E、方向水平向右的匀强电场。若电子恰能做匀速直线运动，则E与B的关系是________。7.一个半径为R的绝缘球体均匀带正电，其表面场强为E。现用一绝缘细线将一个质量为m、电荷量为+q的小球悬挂于球体上方P点，小球与球心O的距离为L（L＞R）。平衡时细线与竖直方向成θ角，则细线拉力大小为________。8.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S。若将其一半面积放入介电常数为ε的介质中，其他条件不变，则该电容器的电容变为原来的________倍。9.如图所示，三个点电荷Q1（+Q）、Q2（-Q）、Q3（+Q）分别位于正三角形的三个顶点，边长为a。则三角形中心O点的电势为________。10.一个带电粒子（质量为m，电荷量为q）以初速度v0垂直进入一个宽度为d、场强为E的匀强电场区域。不计重力，粒子离开电场时速度大小为________。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在一个点电荷Q产生的电场中，电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷。2.匀强电场中，电势相等的各个点构成的面一定是等势面。3.电容器充电时，电荷量越多，电容越大。4.在一个点电荷Q产生的电场中，电势越高的地方，电场强度一定越大。5.带电粒子在匀强电场中运动时，如果电场力不做功，则粒子一定做匀速直线运动。6.平行板电容器两板间电压越高，电容越大。7.电场中某点的电场强度方向就是该点电势降低最快的方向。8.带电粒子在匀强电场中运动时，如果初速度方向与电场力方向垂直，则粒子一定做类平抛运动。9.电容器储存的电能与其电容和电压的平方成正比。10.在一个点电荷Q产生的电场中，将一个试探电荷q从A点移动到B点，电场力做功与路径无关。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述点电荷电场强度的定义及其表达式。2.简述匀强电场中电势差与电场强度的关系。3.简述平行板电容器的电容决定式及其物理意义。4.简述带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的条件及运动特点。5.简述电势能的定义及其表达式。6.简述电场线的基本性质。7.简述电容器充电和放电的过程及其能量转化。8.简述点电荷电势的定义及其表达式。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一个质量为m、电荷量为+q的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于O点，置于场强为E、方向水平向右的匀强电场中。平衡时细线与竖直方向成θ角。求小球受到的电场力大小和细线拉力大小。2.一个电子（电荷量为-e，质量为me）以速度v0垂直进入一个宽度为d、场强为E的匀强电场区域。求电子离开电场时速度大小和侧移距离。3.一个平行板电容器，两板间距为d，板面积为S。若将其一半面积放入介电常数为ε的介质中，其他条件不变。求该电容器的电容。4.在一个点电荷Q产生的电场中，A、B两点分别距离Q为r1和r2（r1＜r2）。若将一个试探电荷q（+q）从A点移动到B点，电场力做功为WAB。求A、B两点间的电势差UAB。5.一个半径为R的绝缘球体均匀带正电，其表面场强为E。现用一绝缘细线将一个质量为m、电荷量为+q的小球悬挂于球体上方P点，小球与球心O的距离为L（L＞R）。平衡时细线与竖直方向成θ角。求细线拉力大小。6.一个平行板电容器，两板间距为d，板间电压为U。若将其两板间距变为d/2，其他条件不变。求电容器的电容变化倍数。7.一个带电粒子（质量为m，电荷量为q）以初速度v0垂直进入一个宽度为d、场强为E的匀强电场区域。不计重力，求粒子离开电场时速度大小。8.在一个点电荷Q产生的电场中，取无穷远处电势为零。若将一个试探电荷q（+q）从A点移动到B点，电场力做功为WAB。求q在A点的电势能比在B点的电势能大多少。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A解析：根据高斯定理，空腔内任意一点的场强等于空腔表面电荷产生的场强，方向沿球心对称。2.B解析：在中垂线上，Q1和Q2产生的场强方向相反，大小与距离成反比。P点场强为零，说明Q1产生的场强大小等于Q2产生的场强大小，即r1/r2=1/2，当q沿中垂线移动时，r1和r2均变化，但比值保持不变，Q1产生的场强变化率大于Q2产生的场强变化率，故总场强减小。3.B解析：电子进入电场后做类平抛运动，水平方向速度不变，竖直方向加速度a=qE/me，离开电场时竖直方向速度vy=at=qE•d/me，水平方向速度vx=v0，故离开电场时速度大小v=√(v0^2+vy^2)>v0。4.C解析：小球做类平抛运动，水平方向速度vx=v0，竖直方向加速度a=qE/me，运动时间t=d/vx=d/v0，离开电场时竖直方向速度vy=at=qE•d/me，动能增量ΔEk=1/2mvx^2+1/2mvy^2=1/2mv0^2+1/2m(qE•d/me)^2=1/2mv0^2+qEd^2/2me，与板间距无关。5.A解析：电场力做功WAB=qUAB，UAB=WAB/q，故A点电势φA=UAB+φB，即φA>φB。6.B解析：小球做简谐运动，平衡位置时动能最大，机械能守恒，电势能减少等于动能增加。7.A解析：电子做匀速直线运动，说明电场力和洛伦兹力平衡，即qE=qv0B，故v0=|E|/B。8.D解析：小球受到的电场力F=qE，方向水平向右，细线拉力T分解为水平分量Tsinθ和竖直分量Tcosθ，平衡时水平分量等于电场力，即Tsinθ=qE，细线拉力大小T=qE/sinθ。若改为-q，电场力反向，平衡时细线拉力大小不变。9.B解析：电容器的电容C=ε0S/(2d)，将一半面积放入介质后，电容变为C'=ε0(0.5S)/(2d)+εε0(0.5S)/(2d)=ε0S/(4d)(1+ε)，即C'=3/4C。10.C解析：三角形中心O点关于Q1和Q3的合场强为零，只考虑Q2产生的场强，E=2kQ/(3πε0a)。电势φ=Q1/(4πε0r1)+Q2/(4πε0r2)+Q3/(4πε0r3)=Q/(4πε0a√3)。二、填空题1.d/(2v0^2•E/me)解析：电子在电场中做类平抛运动，水平方向速度vx=v0，竖直方向加速度a=qE/me，运动时间t=d/vx=d/v0，离开电场时竖直方向速度vy=at=qE•d/me，速度反向即vy=-v0，故t=2v0/(qE/me)。2.kQq(r2-r1)/(r1r2)解析：电势差UAB=WAB/q，WAB=q电场力沿路径AB的积分，即UAB=kQq(1/r1-1/r2)。3.2解析：电容器的电容C=ε0S/(2d)，将两板间距变为d/2，电容变为C'=ε0S/(d)，即C'=2C。4.qEcosθ解析：小球平衡时，电场力F=qE，水平分量F水平=qEcosθ，即小球受到的电场力大小为qEcosθ。5.WAB/q解析：电势能变化ΔEp=WAB，故q在A点的电势能比在B点的电势能大WAB/q。6.E=|v0|B解析：电子做匀速直线运动，说明电场力和洛伦兹力平衡，即qE=qv0B，故E=|v0|/B。7.mg/(cosθ+qE/m•sinθ)解析：小球平衡时，细线拉力T分解为水平分量Tsinθ和竖直分量Tcosθ，水平分量等于电场力，即Tsinθ=qE，竖直分量等于重力，即Tcosθ=mg，故T=mg/(cosθ+qE/m•sinθ)。8.3/4解析：电容器的电容C=ε0S/(2d)，将一半面积放入介质后，电容变为C'=ε0(0.5S)/(2d)+εε0(0.5S)/(2d)=ε0S/(4d)(1+ε)，即C'=3/4C。9.kQ/(3πε0a)解析：三角形中心O点关于Q1和Q3的合场强为零，只考虑Q2产生的电势，φ=Q/(4πε0a√3)。10.√(v0^2+2qEd/m)解析：电子在电场中做类平抛运动，水平方向速度vx=v0，竖直方向加速度a=qE/me，运动时间t=d/vx=d/v0，离开电场时竖直方向速度vy=at=qE•d/me，速度大小v=√(v0^2+vy^2)=√(v0^2+2qEd/m)。三、判断题1.×解析：电场线是描述电场方向和强弱的曲线，从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远。2.√解析：等势面是电势相等的各个点构成的面，匀强电场中，等势面是垂直于电场线的平面。3.×解析：电容器的电容由其结构决定，与电荷量无关。4.×解析：电势越高的地方，电场强度不一定越大，电场强度与电势梯度有关。5.√解析：带电粒子在匀强电场中运动时，如果电场力不做功，则电势能不变，粒子一定做匀速直线运动。6.×解析：平行板电容器两板间电压由电场力和电容决定，与电容无关。7.√解析：电场中某点的电场强度方向就是该点电势降低最快的方向。8.√解析：带电粒子在匀强电场中运动时，如果初速度方向与电场力方向垂直，则粒子做类平抛运动。9.√解析：电容器储存的电能E=1/2CV^2，与电容和电压的平方成正比。10.√解析：电场力做功与路径无关，只与起点和终点有关。四、简答题1.点电荷电场强度的定义：电场中某点的电场强度等于该点电荷受到的电场力与其电荷量的比值。表达式：E=F/q。2.匀强电场中电势差与电场强度的关系：U=Ed，其中U为电势差，E为电场强度，d为沿电场方向的距离。3.平行板电容器的电容决定式：C=ε0S/(2d)，其中C为电容，ε0为真空介电常数，S为板面积，d为板间距。物理意义：平行板电容器的电容由其结构决定，与电荷量和电压无关。4.带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的条件：初速度方向与电场力方向垂直。运动特点：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。5.电势能的定义：电荷在电场中某点的电势能等于该点电势与电荷量的乘积。表达式：Ep=qφ。6.电场线的基本性质：①电场线起于正电荷，止于负电荷或无穷远；②电场线上任意一点的切线方向表示该点的电场强度方向；③电场线不相交、不闭合；④电场线密集处电场强度大，稀疏处电场强度小。7.电容器充电和放电的过程：充电时，电源通过电容器将电荷储存在极板上，电容器两板间产生电压；放电时，电容器通过电路释放储存的电荷，电压逐渐降低。能量转化：充电时电能转化为电势能，放电时电势能转化为其他形式的能。8.点电荷电势的定义：点电荷电场中某点的电势等于单位正电荷从无穷远处移到该点电场力所做的功。表达式：φ=kQ/r，其中k为静电力常量，Q为点电荷电荷量，r为点到点电荷的距离。五、应用题1.小球受到的电场力大小为qE，方向水平向右；细线拉力大小为mg/(cosθ+qE/m•sinθ)。解析：小球平衡时，电场力F=qE，水平分量F水平=qEcosθ，细线拉力T分解为水平分量Tsinθ和竖直分量Tcosθ，水平分量等于电场力，即Tsinθ=qE，竖直分量等于重力，即Tcosθ=mg，故T=mg/(cosθ+qE/m•sinθ)。2.电子