第十章 静电场中的能量 单元基础夯实综合检测训练（A卷）-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十章 静电场中的能量 单元基础夯实综合检测训练（A卷） 一、单选题 1．如图所示，在电场中沿电场线移动一个带正电的点电荷。移动过程中（　　） A．电荷所受电场力做正功，电荷电势能增加 B．电荷所受电场力做正功，电荷电势能减少 C．电荷所受电场力做负功，电荷电势能增加 D．电荷所受电场力做负功，电荷电势能减少 2．关于静电场，下列说法正确的是（　　） A．静电场的电场线一定是闭合的 B．电子伏特（eV）是电功率的单位，但不是国际单位 C．处于静电平衡的导体，内部场强处处相等，电势也处处相等 D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最慢的方向 3．关于电场强度与电势及等势面的描述，下面各种说法中正确的是(　　) A．沿等势面移动电荷电场力不做功 B．电场强度不变，电势也不变，电场强度大的地方，电势一定高 C．电势为零的地方，电场强度一定为零 D．电势降低的方向就是电场强度的方向 4．如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带正电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，M和N是轨迹上的两点。设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN下列判断正确的是（　　） A．vM>vN，φM<φN B．vM>vN，aM>aN C．φM<φN，EpM<EPN D．aM<aN，EpM>EPN 5．近年来，纺织服装作为汕头“三新两特一大”产业中的特色产业之一，已经形成了完整的产业链，织布是其中重要的一环。 现代纺纱织布采用的是静电技术，即利用高压静电场使单纤维两端带异种电荷，在电场力作用下使纤维伸直、平行排列和凝聚的纺纱工艺。 如图所示为其电场分布简图，下列说法正确的是（　　） A．虚线可能是等势线 B．电场强度 C．在C点静止释放一电子，它将在电场力作用下沿着虚线CD运动 D．负电荷在C点的电势能大于其在A点的电势能 6．关于电场强度与电势的关系，下列说法中正确的是（　　） A．电场强度大的位置，电势一定高 B．电场强度为零的位置，电势一定为零 C．电势为零的位置，电场强度一定为零 D．沿着电场线的方向，电势一定降低，但电场强度不一定减小 7．下图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容C与其极板间距离d、极板间正对面积S、两极板间的电介质之间的关系装置图。本实验采用的科学方法是（　　） A．理想实验法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．建立物理模型法 8．如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的P点以相同的水平初速度垂直电场方向进入电场，它们分别落在A、B、C三点，则可判断(　　) A．落到A点的小球带负电，落到B点的小球不带电 B．三小球在电场中运动时间相等 C．三小球到达正极板时的动能关系是：EkA＞EkB＞EkC D．三小球在电场中运动的加速度关系是：aC＞aB＞aA 9．一电子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0~x1段是曲线，x1~x2段是平行于x轴的直线，x2~x3段是倾斜直线，下列说法正确的是（　　） A．从O到x1电势逐渐降低 B．x1处的电势比x3处高 C．x1~x2段电场强度不为零 D．x2~x3段的电场强度减小 10．将一正电荷从无穷远处移入电场中M点，电势能减少了，若将另一等量的负电荷从无穷远处移入电场中的N点，电势能增加了，则下列判断中正确的是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 11．某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示,可以判定 A．粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度 B．粒子在A点的动能小于它在B点的动能 C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能 D．电场中A点的电势高于B点的电势 12．如图所示，ABCD为匀强电场中相邻的四个等势面，相邻等势面间距离为5cm，一个电子仅受电场力垂直经过电势为零的等势面D时，动能为15eV（电子伏），到达等势面A时速度恰好为零，则下列说法正确的是（　　） A．场强方向从A指向D B．匀强电场的场强为100V/m C．电子经过等势面C时，电势能大小为5eV D．电子在上述等势面间运动的时间之比为1：2：3 13．关于电势差，下列说法正确的是（　　） A．在匀强电场中沿电场线方向两点间距离越大，电势差越大 B．电势差与电势都是绝对量，与零势点的选取无关 C．若一电荷在M、N两点的电势能相等，则这两点之间的电势差为零 D．在匀强电场中与电场线垂直的同一平面内任意两点的电势差都为零 14．某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验，实验电路如图甲所示，其中P为电流传感器，V为电阻很大的电压表．实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷开关S2掷向a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电，当电路达到稳定后记录理想电压表的示数．再迅速将开关S2掷向b，使电容器放电．电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图象如图乙所示．然后改变滑动变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图象和电压表的示数．对于这个实验过程和由图象及数据所得出的结果，下列说法中正确的是（    ） A．流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同 B．图乙中的第①段（充电阶段）电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量 C．电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图象应为一条过原点的倾斜直线 D．电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置无关 15．如图所示，在空间中存在竖直向上的匀强电场，质量为m、电荷量为+q的物块从A点由静止开始下落，加速度为，下落高度H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，整个过程中不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则带电物块在由A点运动到C点过程中，下列说法正确的是（　　） A．该匀强电场的电场强度为 B．带电物块和弹簧组成的系统机械能减少量为 C．弹簧的弹性势能的增加量为 D．带电物块电势能的增加量为mg（H+h） 16．如图甲所示，、为两个被固定的点电荷，其中为正点电荷，在它们连线的延长线上有a、b两点。现有一检验电荷q（电性未知）以一定的初速度沿直线从b点开始经a点向远处运动（检验电荷只受电场力作用），q运动的速度-时间图像如图乙所示。则（　　） A．必定是负电荷 B．的电荷量必定大于的电荷量 C．q一定带正电 D．从b点经a点向远处运动的过程中检验电荷q所受的电场力一直减小 三、填空题 17．电场力做正功，电势能_____________；电场力做负功，电势能___________． 18．一个带负电的质点，带的电荷为2.0×10－5C，在电场中将它由A移到B点电场力做功为6×10－2 J，则A,B两点间的电势差UAB=_____________V． 19．如图所示，匀强电场的方向平行于xOy坐标系平面，其中坐标原点O处的电势为2 V，a点的坐标为（0，4 cm），电势为8 V，b点的坐标为（3 cm，0），电势为8V，则aO两点间的电势差UaO=___________V，Ob两点间的电势差UOb=___________V，电场强度的大小为___________V/m 20．（1）把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器______电；然后把开关S掷向2端，电容器______电。    （2）如图所示，两平行金属板M、N组成一个电容器，该电容器的正对面积为S，板间距离为d，该极板间的相对介电常数为，静电力常量为k。通过开关K将该电容与电源E连接，N板接地，P点固定一个带正电的液滴。保证开关K始终闭合，现只向上移动M板，则由平行板电容器的决定式______可知，该电容器的电容将变小；又由电容器的比值定义式______可知，该电容极板的电荷量______（填增加、减少或不变）；又根据，极板间的匀强电场的电场强度变小，则P点处液滴的电势能______（填增加、减少或不变）。    （3）如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，甲图中将B板上移，静电计的指针偏角______；乙图中将B板左移，静电计的指针偏角______，两板间的匀强电场的电场强度______；丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角______。（填变大、变小或不变）    四、计算题 21．电场中A、B两点的电势是φA=600V，φB=200V。把电荷q=1.5×10-8C由A移动到B点，电场力做了多少功？电势能是增加还是减少？变化了多少？ 22．有一个电量q=-3×10-6C的点电荷，从某电场中的A点移动到B点，电荷克服电场力做了6×10-4J的功，从B点移至C点，电场力对电荷做了9×10-4J的功，设B点为零电势，求： （1）A点的电势为多少？ （2）A、C两点的电势差UAC为多少？ 23．如图所示，在水平方向的匀强电场中，一电场线上有相距6cm的A、B两点，且UAB＝150V，求： (1)电场强度的大小和方向； (2)电场中A、C两点相距14cm，A、C两点连线与电场线方向成37°夹角，则C点与A点的电势差UCA为多少？（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8） 24．在匀强电场中，将一电荷量为2×10－5C的负电荷由M点移到N点，其电势能增加了10－3J，已知M、N间的距离为2cm，两点连线与电场线（方向未知）成60°角，如图所示。 （1）在图上标出电场线的方向； （2）M、N两点间的电势差UMN等于多少？设M点电势为0，则N点电势等于多少？ （3）该匀强电场的场强为多大？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第十章 静电场中的能量 单元基础夯实综合检测训练（A卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C A D D D B D A C 题号 11 12 13 14 15 16 答案 BD BC ACD BC AC AC 1．B 【详解】在电场中沿电场线移动一个带正电的点电荷。移动过程中，电荷所受电场力与位移方向相同，电场力做正功，根据功能关系可知，电荷电势能减小。B正确，ACD错误。 故选B。 2．C 【详解】A．静电场的电场线不是闭合的，A错误； B．电子伏特（eV）是电功的单位，B错误； C．处于静电平衡的导体，内部场强处处相等，电势也处处相等，C正确； D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向，D错误。 故选C。 3．A 【详解】A．在同一等势面上移动电荷时，根据 W=qU 由于任意两点间的电势差U为零，因此电场力不做功，故A正确； B．电场强度与电势没有直接关系，所以电场强度大的地方电势不一定高，电场强度不变电势也可能改变，故B错误； C．电势为零，是人为选择的，电场强度为零的地方，电势不一定为零，故C错误； D．电势降低的方向不一定是电场强度的方向，只有电势降低最快的方向才是电场强度的方向，故D错误。 故选A。 4．D 【详解】带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，根据带电粒子受力情况可知，若粒子从M到N运动，电场力做正功，动能增大，速度增大，电势能减小，即有 vM<vN，EpM>EpN 若粒子从N到M运动结论不变；带电粒子所受电场力指向轨迹弯曲的内侧，电场线与等势面垂直，且由于带电粒子带正电，因此电场线指向左下方，根据沿电场线电势降低，可知 φM>φN 电场线密的地方场强大，故N点电场强度较大，电场力较大，根据牛顿第二定律，加速度也较大 aM<aN 故选D。 5．D 【详解】A．电极是等势体，其表面是等势面，根据电场线与等势面垂直可知虚线应是电场线，故A错误； B．由电场线的疏密表示电场强度的大小可知 EA＜EB＜EC 故B错误； C．电场线是曲线，在C点静止释放一电子，在电场力作用下不会沿着虚线CD运动，故C错误； D．电场线由高压电源的正极到负极，所以A点的电势高，C点的电势低，由电势能公式 Ep=qφ 可知，电子在C点的电势能大于其在A点的电势能，故D正确。 故选D。 6．D 【分析】电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场线的方向反映电势的高低，则电场强度与电势没有直接关系．电场强度为零，电势不一定为零．电势为零，电场强度也不一定为零．电场强度越大的地方，电势不一定高．顺着电场线方向，电势逐渐降低，但场强不一定减小． 【详解】A项：电场线密处，电场强度大，而电场线方向不确定，故无法判断电势高低，故A错误； B、C项：电势为零，是人为选择的，电势为零时场强并不一定为零，电场强度为零的位置，电势不一定为零，故B、C错误； D项：根据电场线的性质可知，沿着电场线的方向，电势总是逐渐降低的，但电场强度不一定减小，比如匀强电场，故D正确． 故应选：D． 【点睛】本题考查电场强度和电势之间的关系； 电场强度和电势这两个概念非常抽象，可借助电场线可以形象直观表示电场这两方面的特性：电场线疏密表示电场强度的相对大小，切线方向表示电场强度的方向，电场线的方向反映电势的高低． 7．B 【详解】在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中，研究两板的正对面积、两板之间距离、两极板间插入电介质其中某一项对电容器电容的影响时必须保持其他物理量保持不变，采用了控制变量法。 故选B。 8．D 【详解】ABD．小球在水平方向做匀速直线运动，根据x=vt，因水平方向的距离大小关系xA＞xB＞xC可知 tA＞tB＞tC 而在竖直方向上，三个小球通过的高度相同，根据位移公式h＝at2和时间关系可知 aA＜aB＜aC 再根据牛顿第二定律可分析出，带正电荷小球受静电力向上，合力为mg-F电，其加速度最小，经过时间最长，故A球带正电，同理可知C球带负电，B球不带电，故AB错误，D正确； C．在运动过程中，三个小球竖直方向位移相等，带负电荷小球合力做功最大，根据动能定理可知其动能改变量最大，而带正电荷小球功能改变量最小，即 EkC＞EkB＞EkA 故C错误。 故选D。 9．A 【详解】A．电子带负电，电势能越大，电势越低，由图可知，从O到x1电势能增大，则电势逐渐降低，A正确； B．电子在x1处的电势能比x3处大，则x1处的电势比x3处低，B错误； C．x1~x2段电势能不变，电场力不做功，则电场强度为零，C错误； D．x2~x3段电势能随距离均匀较小，电场力做功等于电势能的减少量，则电场力不变，电场强度不变，D错误。 故选A。 10．C 【详解】正电荷从无穷处移向电场中M点，电势能减小8.0×10-9 J，电场力做正功为8.0×10-9J，则M点的电势低于无穷远的电势，即；负电荷从从无穷远移入电场中的N点，电势能增加，电场力做负功为9.8×10-9J，则N点的电势低于无穷远的电势，即，由于两电荷电量相等，根据 知，从无穷远移入电场中的N点，电场力做功较大，N点与无穷远间的电势差较大，则N点的电势低于M点的电势，即得到 φN<φM<0 故选C。 11．BD 【分析】根据电场力的性质与电场能的性质来求解 【详解】A.    根据“密大疏小”判断，故A错． BC.由于电场力的方向指向凹侧，再结合运动方向可以确定电场力做正功，所以 又由于粒子只受电场力，所以,所以B正确，C错误． D.根据电场线方向可知． 故选BD． 【点睛】本题根据图像可以很快判断D选项正确，A选项错误，“密大疏小”可以判断三个物理量任意一个的大小；再根据做功情况以及功能关系得出正确答案． 12．BC 【详解】A．电子到达等势面A时速度恰好减为零，说明电场力向下，负电荷受到的电场力方向与电场强度方向相反，故场强方向从D指向A，故A错误； B．从D到A，动能减小15eV，故电场力做功﹣15eV，故有 解得 故B正确； C．只有电场力做功，电势能和动能之和守恒，故 EkD+EpD=EkA+EpA 解得 EPA=15eV 匀强电场中，沿电场线方向前进相同距离电势变化相同，沿电场线方向前进相同距离电势能变化相同，则EpC=5eV，故C正确； D．运用逆向思维，到达A后，假设时间倒流，做初速度为零的匀加速直线运动，根据，通过1s、2s、3s的时间之比为1::，故通过连续三段s时间之比为，故D错误。 故选BC。 13．ACD 【详解】A．根据电场强度与电势差的关系 可知，匀强电场中沿电场线方向两点间距离越大，电势差越大，故A正确； B．电势是相对量，与零势点的选取有关，电势差是绝对量，与零势点的选取无关，故B错误； C．若一电荷在M、N两点的电势能相等，则这两点的电势一定相等，这两点之间的电势差为零，故C正确； D．在匀强电场中与电场线垂直的同一平面内各点的电势相等，所以任意两点的电势差都为零，故D正确。 故选ACD。 14．BC 【分析】由i-t图象可知，充电时电流为正，放电时电流为负，图象与坐标轴围成的面积表示it，根据电容器电荷量电压的关系式Q=UC即可判断CD． 【详解】由i-t图象可知，充电时电流为正，放电时电流为负，即流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相反，故A错误；图象与坐标轴围成的面积表示it，即为电荷量，所以图乙中的第①段（充电阶段）电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量，故B正确；根据Q=UC，电容C是个固定值，所以电荷量与电压成正比，故C正确；由C分析可知，Q与U有关，而U与滑动变阻器滑动头的位置有关，所以电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置有关，故D错误．故选BC． 【点睛】本题主要考查了同学们读图的能力，知道图象与坐标轴围成的面积表示电荷量，难度适中． 15．AC 【详解】A．物体静止开始下落时的加速度为，根据牛顿第二定律得： 计算得出： 所以A正确. BD．从A到C的过程中，除重力和弹力以外只有电场力做功，电场力做功为： 根据功能关系可以知道机械能减小量等于电势能的增加量为： 故B错误，D错误 C．根据动能定理得： 计算得出弹力做功为： 即弹性势能增加量为： 所以C正确. 16．AC 【详解】A．假设Q2为正电荷，则当检验电荷q带正电时，检验电荷一直加速，与图乙不相符；当检验电荷q带负电时，检验电荷一直减速至零，也与图乙不相符，所以Q2必定为负电荷，故A正确； B．由图乙知，检验电荷q先减速后加速，当检验电荷q到达a点时加速度为零，且Q2必定为负电荷，a点的加速度为零即电场强度为0，根据库仑定律可得Q2的电荷量小于Q1的电荷量，故B错误； C．根据两电荷的电量大小结合场强的叠加原理可知，在a点左侧到Q2之间，场强的方向是水平向左，在a点右侧场强向右，电荷q由b点向右运动时，先减速后加速，可知此电荷一定带正电，故C正确； D．v-t图的切线斜率为加速度，由图乙知，加速度先减小后增大，所以检验电荷所受的电场力先减小后增大，故D错误。 故选AC。 17． 减小； 增大； 【详解】电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加. 18．-3000 【详解】根据公式可得、两点间的电势差 19． 6 -6 250 【详解】[1][2]由题意可知 [3]由题意知A、B两点的电势相等，所以线段AB是等势线，匀强电场的方向垂直于AB。过O点作AB的垂线相交AB于C点，如图 由几何关系得 所以∠B=53°；设OC=d，则 CO间的电势差为 则电场强度为 20． 充 放 减小 增加 变大 变大 不变 变小 【详解】（1）[1][2]开关S掷向1端，电源向电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器放电。 （2）[3]平行板电容器的决定式 [4]电容器的比值定义式 [5]由于电容减小，而电容器两端的电压不变，则根据电容器的定义式可知，该电容极板间的电荷量减小； [6]由于电场强度E减小，N板接地，电势为零，而P点距离N板的距离不变，则根据 可知，P点的电势减小，根据平衡条件可知，该液滴带负电，而带负电的粒子在电势低的地方电势能更大，因此可知该液滴的电势能增加。 （3）[7]根据电容器的决定式和定义式 ， 可知，甲图中，B板上移，电容器正对面积减小，电容减小，而电容器电荷量不变，则可知电容器两极板间的电压增加，静电计的指针偏角变大； [8][9]乙图中B板左移，电容器板间距增加，电容器的电容减小，而电容器电荷量不变，则可知电容器两极板间的电压增加，静电计的指针偏角变大，而板间场强 与板间距无关，可知场强不变； [10]丙图中将电介质插入极板间，电容器电容变大，而电容器电荷量不变，则可知电容器两极板间的电压减小，静电计的指针偏角变小。 21．（1） ；（2）减少； 【详解】A、B两点间的电势差 电荷从A点移动到B点，电场力对电荷所做的功 电场力做正功，电势能减少。 22．（1）（2） 【详解】(1)由题意知电荷从到过程，电场力做功：，电荷从到过程，电场力做功： 则得：间的电势差： ; 间的电势差： 根据，，又 解得：， (2)间电势差为： 23．(1)2.5×103V/m，方向水平向右；(2)－280V 【详解】(1)电场强度的大小 方向水平向右。 (2)C点与A点的电势差 UCA＝－EdCAcos37°＝－280V 24．（1）见详解；（2）UMN＝50V，＝－50V；（3）E＝5000V/m 【详解】（1）电势能增加说明电场力做负功，所以电场力方向水平向左，而电场线方向与负电荷所受电场力方向相反，所以电场线方向向右，如图所示 （2）由M点移到N点，增加的电势能等于克服电场力做的功，即 q＝－2×10－5C 计算得 当M点电势为0时，则 ＝－50V （3）匀强电场电势差 带入数据计算得 E＝5000V/m 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $