第10章 静电场中的能量 章末综合检测-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理单元复习课件系统梳理了静电场中的能量核心知识，涵盖电容、电势、电场强度、电势能等概念，通过选择、填空、计算等题型将定义公式、场线分布、动态变化等内容串联，构建从基础到应用的知识网络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，如通过带电粒子在加速偏转电场中的运动分析培养模型建构能力，电容器充放电实验题强化科学推理，分层设计满足不同学生需求，助力教师精准复习，提升学生知识应用与问题解决能力。

章末综合检测（二）静电场中的能量 （满分：100分） 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四 个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1. （2025·天津河北期末）电容器是重要的电学元件。某电容器两极板间 的电压为U时，所带电荷量为Q，则（　　） A. 该电容器的电容C＝ B. 在国际单位制中，电容的单位是库仑 C. 放电时，电容器电压降低，其电容减小 D. 充电时，电容器电荷量增多，其电容增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 物理·必修第三册 解析：根据电容的定义式可知，该电容器的电容C＝，故A正确；在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称为法，故B错误；C＝是电容的比值定义式，电容与电荷量、电压没有本质的决定关系，可知，放电时，电容器电压降低，其电容不变，故C错误；结合上述分析可知，充电时，电容器电荷量增多，其电容不变，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 2. （2025·四川达州期中）在静电场中，关于电势与电场强度的关系，下 列说法正确的是（　　） A. 电势为零地方，电场强度也为零 B. 电场强度的方向就是电势降低最快的方向 C. 根据电势公式，电势与电荷的电荷量有关 D. 沿着电场线的方向电势逐渐降低，电场强度也逐渐减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　电场强度和电势没有直接关系，电势为零的地方，电场强度可 以不为零，A错误；电场强度的方向与等势面垂直，沿电场线的方向，电 势降低，即电场强度的方向是电势降低最快的方向，B正确；电势φ＝是 利用比值法定义的，零电势的选取可以是任意的，某处的电势大小与该处 有无电荷无关，C错误；沿电场线的方向电势降低，电场线密的地方电场 强度大，电场线稀疏的地方电场强度小，因此沿电场线的方向电势降低， 但电场强度不一定逐渐减小，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 3. （2025·江苏盐城期末）真空中一静止的、带负电的点电荷，其周围的 电场线分布如图所示，a、b、c是同一条电场线上的三个点，它们的电场强 度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。下列关系式正确的是 （　　） A. Ea＞Eb＞Ec B. Ea＝Eb＝Ec C. φa＝φb＝φc D. φa＞φb＞φc √ 解析：　距离负电荷越近的位置电场线越密集，电场强度越大，即Ea＞ Eb＞Ec，故A正确，B错误；沿电场线方向电势逐渐降低，可知φa＜φb＜ φc，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 4. （2025·福建泉州期中）某区域的电场线分布如图所示，电场中M、N两 点的电场强度大小分别为EM、EN，电势分别为φM、φN。下列说法正确的是 （　　） A. EM＞EN，φM＞φN B. EM＞EN，φM＜φN C. EM＜EN，φM＞φN D. EM＜EN，φM＜φN 解析：　电场中，电场线越密集的地方电场强度越大，则EM＜EN，由于 沿着电场线方向，电势逐渐降低，则φM＞φN，故选C。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 5. （2025·安徽黄山期中）如图所示，一平行板电容器，两极板水平放 置，b板接地，P点在两板之间，与两板距离相等。开关S闭合后，一带电 油滴在P点处于静止状态，现在断开开关，而后将b板缓慢向上平移一小段 距离，下列说法中正确的是（　　） A. 油滴将向下运动 B. 油滴将向上运动 C. P点电势降低 D. P点电势升高 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　将b板缓慢向上平移一小段距离，根据C＝，C＝可得E＝ ＝，由于开关断开，则电荷量Q不变，两极板间电场强度不变，所以 油滴仍处于静止状态，故A、B错误；由于两极板间电场强度不变，b板上 移，则P点和下极板间的电势差减小，下极板始终接地，电势为零，则P点 电势降低，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 6. （2025·四川绵阳期中）如图所示，正三棱柱ABC-A'B'C'的A点固定一个 电荷量为＋Q的点电荷，C点固定一个电荷量为－Q的点电荷，D、D'点分 别为AC、A'C'边的中点，选无穷远处电势为零。下列说法中正确的是（　） A. D、B'两点的电场强度方向不同 B. 将一负试探电荷从A'点移到C'点，其电势能减少 C. 将一正试探电荷沿直线从B点移到D'点，静电力始终不做功 D. 将一正试探电荷沿直线从B点移到D'点，静电力做负功 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　分别画出A、C处的电荷在B、B'、D、D'各点的电场强度，然后 进行电场强度的合成，可以得到两个点电荷在这四点的电场强度方向均平 行于AC，方向由A指向C，故A错误；A'C'沿线电场强度方向由A'指向C'， 电势降低，但试探电荷为负电荷，故电势能增加，故B错误；几何体为正 三棱柱，D、D'点分别为AC、A'C'边的中点，所以BDD'B'为AC的中垂面， 也就是等势面，各处电势相等，电势能相等，在此等势面上移动电荷，静 电力不做功，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 7. （2025·云南昆明期中）如图所示，abcd为匀强电场中的一等腰梯形， 其平面与电场强度方向平行。已知ab＝bc＝2 cm，dc＝4 cm，a、b、d三点 的电势分别为0、4 V、4 V，下列判断正确的是（　　） A. c点的电势为10 V B. 匀强电场的电场强度为400 V/m C. 电场强度方向平行于bc边斜向下 D. 电子和质子分别放在d点时，具有相同的电势能 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　因为ab＝2 cm、dc＝4 cm，根据几何关系可知 ab与dc平行，则有φc－φd＝2（φb－φa），代入题中数 据，解得φc＝12 V，故A错误；b、d两点的电势相等，则 bd连线是等势线，电场强度方向垂直于等势面，由几何关 系可知，电场强度方向平行于bc边斜向上，如图所示，则电场强度大小为E＝＝ V/m＝400 V/m，故B正确，C错误；电子和质子带等量异种电荷，根据电势能Ep＝qφ可知在d点时质子的电势能比电子的电势能大，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四 个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3 分，有选错的得0分） 8. （2025·陕西西安期中）在x轴上有两个电荷q1、q2，其静电场的电势φ在 x轴上的分布情况如图所示。下列说法正确的有（　　） A. q1和q2带有异种电荷 B. x1处的电场强度为零 C. 负电荷从x1移到x2，电势能不断增大 D. 负电荷从x1移到x2，受到的电场力不断减小 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：无穷远处电势为零，又有电势为正的地方，故存在正电荷；又有电势为负的地方，故也存在负电荷，所以，q1和q2带有异种电荷，故A正 确；根据E＝可知，φ-x图像的切线斜率表示电场强度，故x1处电场强度 不为零，故B错误；负电荷从x1移到x2，由低电势向高电势移动，静电力做正功，电势能不断减小，故C错误；根据φ-x图像的切线斜率表示电场强度，由题图可知，负电荷从x1移到x2，电场强度不断减小，故电荷受到的静电力不断减小，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 9. （2025·河北保定期中）如图甲所示，A、B是某电场中一条电场线上的 两点，一个负点电荷仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v-t图 像如图乙所示。取A点为坐标原点，AB方向为正方向建立x轴，分别作出了 AB所在直线的电场强度大小E、电势φ、点电荷的电势能Ep随位移x变化的 E-x图像、φ-x图像、Ep-x图像，其中可能正确的是（　　） √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：由v-t图像斜率表示加速度可知，从A点运动到B点，加速度逐渐增大，根据牛顿第二定律qE＝ma可知，电场强度大小逐渐变大，故A错误，B正确；φ-x图像的斜率表示电场强度，由上述分析知电场强度大小逐渐变大，斜率应该变大，故C错误；Ep-x图像的斜率表示静电力，电场强度大小逐渐变大，则静电力变大，并且负点电荷仅在静电力的作用下从A点运动到B点，静电力做正功，电势能减小，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 10. （2025·浙江台州期中）如图所示，一带正电粒子从K发出（初速度为 零），经K与A板间的加速电场加速，从A板中心沿中心线KO射出，然后 进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中，经过电场后打在荧光屏上 的P点。已知加速电压为U1，M、N两极板间的电压为U2，板长为L，粒子 的质量为m，电荷量为e，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　） A. 增大加速电压U1，P点会往上移动 B. 增大M、N两极板间的电压U2，P点会往上移动 C. 若把粒子的质量增加为原来的2倍，则P点位置 不变 D. 若把粒子的带电荷量增加为原来的2倍，则P点位置不变 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：　在电场中加速时，有U1e＝m，在偏转电场中时，有L＝ v0t，y＝at2，a＝，解得y＝，增大加速电压U1，则y变小，即P点会 往下移动，选项A错误；增大M、N两极板间的电压U2，则y变大，P点会往 上移动，选项B正确；偏转距离y与粒子质量m和电荷量q无关，则若把粒子 的质量增加为原来的2倍，或者把粒子的带电荷量增加为原来的2倍，则P 点位置都不变，选项C、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11. （6分）（2025·青海西宁期中）下面三个图为探究影响平行板电容器 电容大小因素的实验，请将正确的结论填在横线上，两平行板之间的电场 可以视为匀强电场，给电容器充电后与电源断开，那么 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （1）电容器充电后与电源断开，则电容器带电荷量Q 。（选填“变 小”“变大”或“不变”） 解析：电容器充电后与电源断开，则电容器带电荷量Q保持不变。 不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）若保持板间距离d不变，正对面积S变小，则板间电势差U ⁠。 （选填“变小”“变大”或“不变”） 解析：保持板间距离d不变，两极板正对面积S变小，根据电容的决定式 C＝得知电容C变小；电容器充电后与电源断开，电容器的电荷量Q不 变，由电容的定义式C＝可知极板间电势差U变大。 变大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （3）若保持S不变，d变大，极板间电场强度E 。（选填“变 小”“变大”或“不变”） 解析：电容器的电荷量Q不变，而E＝ C＝ C＝ 联立可得E＝ 所以E和d无关，故E不变。 不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （4）若保持S和d都不变，插入介质板后，则板间电势差U ，电容C 。（选填“变小”“变大”或“不变”） 解析：若保持S和d都不变，插入介质板后，则根据电容决定式 C＝可知电容C变大，根据Q＝CU可知，极板间电势差U变小。 变小 变大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 12. （8分）（2025·广东江门期中）在“观察电容器的充、放电现象”实 验中，电路如图所示。 （1）将开关S接通1，电容器的 （选填“上”或“下”）极板带正 电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向 （选填“左”或 “右”）。 解析：开关S接通1，电容器充电，根据电源的正负极可知电容器上极板带正电；开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左。 上 左 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）若电源电动势为10 V。实验中所使用的电容器大小为3.3×10－3 F， 充满电后电容器正极板所带电荷量为 C。（结果保留2位有 效数字） 解析：充满电后电容器所带电荷量为Q＝CU＝3.3×10－2 C。 3.3×10－2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增大，电流减小的越来越慢，电容器充电结束后，电流减为0，故A正确，B错误；电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式C＝可知，电荷量与电压成正比，所以图线应为过原点的一条倾斜直线，故C、D错误。 （3）下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系、所带电荷量Q与两极 板间的电压U的关系正确的是 ⁠。 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 13. （10分）（2025·湖南邵阳期中）如图所示，匀强电场的电场强度E＝ 2.0×104 N/C。将电荷量q＝＋1.0×10－8 C的点电荷从电场中的A点移动到 B点，A、B两点在同一条电场线上，它们间的距离d＝0.1 m。 （1）求A、B两点间的电势差UAB； 答案：2.0×103 V　 解析：根据电场强度与电势差的关系UAB＝Ed 代入数据得UAB＝2.0×103 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）求电荷所受静电力的大小F； 答案：2.0×10－4 N　 解析：根据E＝，有F＝qE 代入数据得F＝2.0×10－4 N。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （3）将该检验电荷沿电场线由A点移至B点，求在此过程中静电力对检验 电荷所做的功W。 答案：2.0×10－5 J 解析：根据W＝qU 代入数据得W＝2.0×10－5 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 14. （14分）（2025·四川攀枝花期末）如图所示，半径为R的光滑半圆形 轨道BC固定在竖直面内，与水平地面相切于B点，BC为其直径。整个区域 内存在着水平向右的匀强电场，电场强度E＝。一质量为m、电荷量为q 的绝缘滑块从桌面上的A点由静止释放。已知A点到B点的距离为2R，A、 B、C位于同一竖直平面内，重力加速度为g，滑块与水平桌面的动摩擦因 数为μ。 （1）求滑块到达B点时对圆弧轨道的压力FN； 答案：（9－4μ）mg，方向竖直向下　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：滑块到达B点时，根据动能定理qE·2R－μmg·2R＝m 在B点，根据牛顿第二定律FN'－mg＝m 根据牛顿第三定律，滑块到达B点时对圆弧轨道的压力FN＝FN' 联立解得FN＝（9－4μ）mg 方向竖直向下。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）若滑块能到达C点，求滑块到达C点时速度的大小vC。 答案：2 解析：滑块到达C点时，根据动能定理qE·2R－μmg·2R－mg·2R＝m 解得vC＝2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 15. （16分）（2025·四川攀枝花期末）如图所示，竖直平面内的直角坐标 系xOy中，第一象限内存在着沿x轴正方向的匀强电场。将质量m＝10 g、 电荷量q＝8×10－8 C的绝缘带电小球从第二象限的P点（－40，50）沿x轴 正方向水平抛出，打在x轴正半轴的Q点（图中未画出）。已知小球从P抛 出时的速度大小v0＝2 m/s，小球在第一象限内做直线运动，重力加速度g 取10 m/s2，小球可视为质点，不计空气阻力，求： （1）小球穿过y轴位置的纵坐标y； 答案：30 cm　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：小球在第二象限做平抛运动，有y'＝gt2 x＝v0t 将x＝40 cm＝0.4 m代入解得y'＝0.2 m＝20 cm，t＝0.2 s 小球穿过y轴位置的纵坐标为y＝50 cm－20 cm＝30 cm。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 （2）匀强电场的电场强度大小E； 答案：1.25×106 N/C　 解析：小球穿过y轴时，竖直方向的速度为vy＝gt＝2 m/s 小球进入第一象限时，速度与水平方向的夹角θ满足 tan θ＝＝1 则有tan θ＝ 解得E＝1.25×106 N/C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 解析：小球在第一象限运动，水平方向的位移为x'＝y 从抛出小球到Q点，根据动能定理有mgy总＋qEy＝mv2－m 其中y总＝0.5 m 解得v＝2 m/s。 （3）小球到达Q点时的速度大小v。 答案：2 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物理·必修第三册 $