2025北京高二（上）期末物理汇编：静电场中的能量章节综合（非选择题）.docx

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2025北京高二（上）期末物理汇编

静电场中的能量章节综合（非选择题）

一、实验题

1．（2025北京朝阳高二上期末）用如图a所示的电路观察电容器的充、放电现象，实验器材有电源、电容器、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻、单刀双掷开关、导线若干。电表均视为理想电表。

(1)先将开关S接1，电压表示数增大，最后稳定在。在此过程中，电流表的示数_____。（填选项前的字母）

A．先迅速增大后逐渐减小到趋于零

B．先迅速增大后稳定在某一非零数值

(2)然后断开开关S，将电流表更换成电流传感器，时将开关接2，此时通过定值电阻的电流方向为（选填“a→b”或“b→a”），通过传感器将电流信息输入计算机，画出电流随时间变化的图像如图b所示，时电流约为。根据上述信息可得电阻的阻值为，图线与坐标轴所围阴影区域和非阴影区域的面积之比约为。

2．（2025北京石景山高二上期末）某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。所用器材有：电源E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线若干。

(1)根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整。

(2)将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1，待电路稳定后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的I-t图像是（）

A． B．

C． D．

(3)将图乙中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为Um，利用数据处理软件得到U-t图线与坐标轴围成的面积为S0。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容C=。（用题中已知物理量Um、R和S0表示）

二、解答题

3．（2025北京西城高二上期末）如图所示，一个质量为m、电荷量为+q的静止的带电粒子经过加速电场后射入偏转电场，最终从偏转电场射出。加速电场两极板间电压为U1，偏转电场两极板间电压为U2、极板长为L、板间距为d。不计粒子重力。求：

(1)带电粒子经过加速场后速度的大小v0；

(2)a.偏转电场的电场强度大小；

b.带电粒子离开偏转电场时竖直方向的位移大小y。

4．（2025北京顺义高二上期末）如图所示，电子从灯丝K发出（初速度不计），在KA间经加速电压U1加速后，从A板中心小孔射出，进入由M、N两个水平极板构成的偏转电场，M、N两板间的距离为d，电压为U2，板长为L，电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，射出时没有与极板相碰。已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力及它们之间的相互作用力。求：

(1)电子穿过A板小孔时的速度大小v0；

(2)电子从偏转电场射出时垂直板方向偏移的距离y；

(3)若在M、N两板间加一恒定电压，为使电子从右侧离开偏转电场，求所加电压的最大值Um，以及此时电子射出电场时的动能E?。

5．（2025北京昌平高二上期末）类比是由两个（或两类）对象之间的相同性或相似性，推出两者之间的另一属性也可能存在相同性或者相似性的一种逻辑思维方法。

情境1：如图1所示，电源电动势为E、内阻不计。电容器的电容为，定值电阻的阻值为。

情境2：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力为常量）的作用。其速率随时间的变化规律可用方程（①式）描述，其中为物体质量，为其重力。

(1)根据情境1，在图2中定性画出电容器充电过程中两极间的电势差随极板电荷量变化的图像，并类比直线运动中由图像求位移的方法，求两极间电压为时电容器所储存的电势能。

(2)情境1中电容器充电过程中极板电荷量随时间的变化规律与情境2中物体速率随时间的变化规律类似。

a.类比①式，写出情境1中充电过程中极板电荷量随时间变化的方程；

b.类比两种情境中的能量转化情况，完成下表。

情境1

情境2

电源提供的电能

物体重力势能的减少

物体动能的增加

电阻上消耗的电能

6．（2025北京昌平高二上期末）如图所示，两个带等量异种电荷的平行金属板水平放置，板间电场可视为匀强电场，一电子沿平行于板面的方向射入电场中，并从另一侧射出。已知板长为L，两板间距为，板间电压为，电子的质量为，电荷量为，电子射入时的速度大小为。不计电子的重力。求：

(1)电子在两极板间的加速度大小；

(2)电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离；

(3)电子在极板间运动的过程中电场力对电子所做的功。

7．（2025北京丰台高二上期末）如图所示，在电场强度的匀强电场中，电荷量的点电荷从A点由静止加速到B点，A、B两点在同一条电场线上，它们间的距离。求：

(1)A、B两点间的电势差；

(2)点电荷受到的静电力F的大小；