第十章 专题 静电场中的图像 专项练习 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

静电场中的图像专项练习 题型一：v-t图像问题 1．一带电粒子在电场中仅在电场力作用下，从A点运动到B点，速度大小随时间变化的图像如下图所示，tA、tB分别是带电粒子在A、B两点对应的时刻，则下列说法中正确的有（　　） A．A处的场强一定大于B处的场强 B．A处的电势一定低于B处的电势 C．带电粒子在A处的电势能一定大于B处的电势能 D．带电粒子从A到B的过程中，电场力一定对电荷做正功 2．一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定初速度从M点沿电场线运动到N点，其速度-时间图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．从M点到N点，静电力一直对微粒做负功 B．电场强度先沿NM方向，再沿MN方向 C．从M点到N点，电场强度先减小再增大 D．微粒在M点的电势能大于在N点的电势能 3．A、B是电场中一条电场线上的两点，如图甲所示，t=0时刻，一个电子从A点由静止释放，仅在静电力作用下从A点运动到B点，该过程中其速度v随时间t的变化图像如图乙所示。关于该电场，下列说法正确的是（　　） A．A点电势高于B点电势 B．A点的电场强度大小小于B点的电场强度大小 C．该电子在A点的电势能大于在B点的电势能 D．该电子在A点的电势能小于在B点的电势能 题型二：-图像问题 4．两点电荷M、N分别固定在x=－20cm和坐标原点处，若取无穷远处电势为0，则两点电荷所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布如图所示，图线与x轴交于x0处，x=20cm处电势最低。现有一正点电荷q从x0处由静止释放，其只在电场力作用下运动。下列说法正确的是（　　） A．点电荷M带正电、N带负电 B．x轴上电场强度为零的位置有两处 C．点电荷q沿x轴正方向运动的过程中，电场力一直做正功 D．点电荷M、N所带电荷量大小之比为 5．如图所示为静电场中沿x轴方向的各点电势随位置的变化规律，图中标出的量均为已知量。一电荷量为的带电粒子由处静止释放，粒子仅在电场力作用下沿轴运动，则下列说法正确的是（　　） A．区域电场沿轴正方向，区域电场沿轴负方向 B．区域的电场强度与区域的电场强度大小之比为 C．粒子从释放到运动至处的过程，电势能减少 D．粒子能运动到处 6．沿静电场方向建立轴，轴上各点电势随位置变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．与之间电场方向沿轴负方向 B．处与处电势相等 C．电子在处的电势能大于在处的电势能 D．点处电场强度大于处电场强度 7．反射式速调管是常用的微波器件之一，它的工作原理是通过电子在电场中的振荡来产生微波。其内部为真空，有一个静电场的方向平行于轴，其电势随的分布如图所示。现将一电子（重力不计）从处以初动能2eV沿轴负方向射出，下列说法正确的是（    ） A．处的电场强度小于处的电场强度 B．电子运动到处后返回 C．电子在运动过程中，在处的电势能最大 D．电子在运动过程中电势能与动能之和逐渐减小 8．真空中有一半径为的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势分布如图所示，表示该直线上某点到球心的距离。下列说法中正确的是（　　） A．该球壳外部电场线方向为从无限远处指向球心 B．正试探电荷在处的电势能小于在处的电势能 C．正试探电荷仅受电场力从处运动到处加速度增大 D．负试探电荷仅受电场力从处运动到处电场力做负功 9．如图甲所示为电场中的一条电场线，在电场线上建立x坐标轴，则坐标轴上O~x2间各点的电势分布如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．在O间，电场强度先减小后增大 B．在O间，电场强度方向没有发生变化 C．若一负电荷从O点运动到点，电势能逐渐减小 D．一正电荷从O点由静止释放，仅受电场力作用，则其在O间一直做匀加速运动 题型三：-图像问题 10．如图所示，在原点O和x轴负半轴上坐标为-x1处分别固定两点电荷Q1、Q2（两点电荷的电荷量和电性均未知）。一带负电的试探电荷从坐标为x2处以一定的初速度沿x轴正方向运动，其电势能的变化情况已在图中绘出，图线与x轴交点的横坐标为x3，图线最高点对应的横坐标为x4，不计试探电荷受到的重力，则下列判断正确的是（　　） A．点电荷Q1的电量可能大于Q2 B．-x1左侧的电场强度沿x轴负方向 C．试探电荷在x3~x4之间受到的静电力沿x轴负方向 D．试探电荷在x>x4区间运动时，机械能随位置坐标的变化率先减小后增大 11．一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能与位移x的关系如图所示。下列图线中合理的是（　　） A． B． C． D． 12．如图甲，粗糙绝缘的水平地面上，电量为、的两个点电荷分别固定于和3L的A、B两处。一质量为m、电荷量绝对值为q的带负电小滑块（可视为质点）从处由静止释放后沿x轴正方向运动，在处减速为0。滑块与地面间的动摩擦因数为μ，滑块在不同位置所具有的电势能如图乙所示，P点是图线最低点，重力加速度为g。下列说法正确的是（    ） A．小滑块在运动中电势能和动能之和守恒 B．处电势最低 C．小滑块在P点处加速度最大 D．从到2L，电势升高 13．在x轴上O、P两点分别放置电荷量为、的点电荷，一个带负电的试探电荷在两电荷连线上的电势能随x变化关系如图所示，其中A、B两点电势能为零，BD段中C点电势能最大，则下列说法中正确的是（    ） A．是负电荷，是正电荷 B．B、C间场强方向沿x轴正方向 C．C点的电场强度大于A点的电场强度 D．将一个正点电荷从B点移到D点，电场力先做负功后做正功 14．一带正电微粒只在静电力作用下沿轴正方向运动，其电势能随位移变化的关系如图所示，其中段是曲线，段是平行于轴的直线，段是倾斜直线，则下列说法不正确的是（　　）    A．段电势逐渐升高 B．段电场强度为零 C．段微粒做加速度逐渐减小的加速运动 D．段的电势沿轴均匀降低 题型四：-图像问题 15．两个点电荷固定在轴上的、点，轴上各点的电场强度与各点位置坐标之间的关系如图所示。取轴正方向为电场强度的正方向，无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　） A．从到电势先减小后增大 B．点的电势等于零 C．固定在处的电荷带正电 D．固定在点的点电荷电量比固定在点的点电荷电量大 16．如图甲所示为一个均匀带正电的圆环，以圆环的圆心为坐标原点，过点垂直于圆环平面的直线为轴，在其轴线上距离圆心处产生的电场强度如图乙所示，、两点关于点对称。将一个带负电粒子从点由静止释放，粒子仅在电场力作用下运动，下列说法正确的是（　　） A．带电粒子将沿x轴负向运动到无穷远处 B．带电粒子将沿x轴在AB间做往复运动 C．带电粒子在A点的电势能比在B点的电势能低 D．带电粒子到达C点时速度最大 17．某电场沿x轴方向上的电场强度E随x变化的关系如图所示，以x轴正方向为电场强度正方向。一比荷大小为6的带电粒子从处沿x轴正方向开始运动，粒子在仅受电场力作用的情况下刚好能运动到处。下列说法正确的是（　　） A．电场中坐标原点与处的电势差为800V B．粒子可能带负电 C．粒子的初速度大小为60 D．粒子经过处的速度大小为80 18．静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷（　　） A．在x2和x4两点处电势相等 B．由x1运动到x3的过程中电势能增大 C．由x1运动到x4的过程中电势能先增大再减小 D．由x1运动到x4的过程中电场力先减小再增大 19．某静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正方向为场强正方向，其中x1、 是间隔相等的四点，x1到x4范围内的E-x图像与横轴所包围的面积为S，对于电荷量为q，质量为m的正点电荷，下列说法正确的是（　　） A．x3处电势最高 B．x2和x4处电势相等 C．由x1静止释放仅在电场力作用下运动到x4时的动能 D．由x1静止释放仅在电场力作用下运动到x4过程中，电势能先增大后减小 20．某电场沿轴方向上的电场强度随的变化关系如图所示，且和 和间的图像与轴所围的面积相同。现将一带电粒子在位置静止释放，仅在电场力的作用下依次经过和两点，对该过程描述正确的是（　　） A．该粒子一定带负电 B．点电势一定低于点电势 C．粒子在点的加速度一定大于点的加速度 D．粒子从点到点过程中电场力做的功小于从点到点过程中电场力做的功 21．在xOy坐标系中，y轴上固定有两个与原点O距离相等的等量同种点电荷Q，其电场强度E在x轴上分布如图所示，表示方向沿x轴正向，图线关于O点对称，P、M、N是x轴上的三点，，将一电子从P点沿x轴正向移动到N点。下列说法错误的是（　　） A．点电荷Q电性为正 B． M点的场强和N点的场强相同 C． M点的电势等于N点的电势 D．电子在M点的电势能大于P点的电势能 题型五：Ek-图像问题 22．如图甲所示，O、M、N为一条电场线上的三个点，已知OM=MN。一正电荷从O点由静止释放，仅在电场力作用下沿直线经M点向N点运动，该电荷运动过程中动能Ek随移动距离x的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　） A．该电场可能是匀强电场 B．M点的电势高于N点电势 C．该电荷在M点的电势能小于在N点的电势能 D．在OM段与在MN段电场力对该电荷做的功相等 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 《静电场中的图像专项练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 CD D C D BC C AB D B C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D D AB C D B C B C C 题号 21 22 答案 BD B 1．CD 【详解】A．根据速度-时间图象的斜率等于加速度，由数学知识可知，A处的切线斜率小于B处的切线斜率，故从A运动到B的过程中带电粒子的加速度增大，根据 可知电场强度E增大，即有A处的场强一定小于B处的场强，故A错误； B．由于带电粒子的电性未知，无法判断电场方向，也就不能判断电势高低，故B错误； CD．由图可知，带电粒子的速度增大，动能增大，根据能量守恒定律，可知带电粒子的电势能减小，故电场力对电荷做正功，故CD正确。 故选CD。 2．D 【详解】A．由图可知，从M点到N点微粒速度一直增加，故静电力一直对微粒做正功，A错误； B．因静电力一直对微粒做正功，故静电力方向始终与微粒运动方向相同，微粒带负电，故电场强度方向始终沿NM方向，B错误； C．由图可知，从M点到N点图线斜率先增大再减小，即微粒的加速度先增大再减小，故电场强度先增大再减小，C错误； D．因静电力一直对微粒做正功，微粒的电势能一直减小，故微粒在M点的电势能大于在N点的电势能，D正确。 故选D。 3．C 【详解】ACD．由乙图可知，电子从A点运动到B点，电场力做正功，电子动能增加，势能减小，即 根据 可知，AD错误，C正确； B．图像的斜率为加速度，由乙图可知加速度不断减小，根据 可知电场强度不断减小，B点电场强度小于A点，B错误。 故选C。 4．D 【详解】A．根据电势变化情况可知，在x＞0区域从左至右电势先降低后升高，所以场强方向先沿x轴正方向后沿x轴负方向，可知点电荷M带负电，点电荷N带正电，故A错误； B．在φ-x图像中，切线斜率表示电场强度，在x=20cm处电场强度为零，然后在离M和N较远处的场强都可以认为等于0，x轴上电场强度为零的位置有三处，故B错误； C．一正点电荷q从x0处由静止释放，正点电荷会向电势低的方向运动，正点电荷q沿x轴正方向运动的过程中，电场力做正功，经过x=20cm处之后，电场力方向与运动方向相反，电场力做负功，故C错误； D．在x=20cm处图像斜率为零，电场强度为0，则满足 可知点电荷M、N所带电荷量大小之比为Q1：Q2=4：1，故D正确。 故选D。 5．BC 【详解】A．根据沿电场方向电势逐渐降低可知，区域电场沿轴负方向，区域电场沿轴正方向，故A错误； B．根据可知，图像的斜率绝对值表示场强大小，由题图可知区域的电场强度与区域的电场强度大小之比为，故B正确； C．由题图可知处的电势为处，则粒子从释放到运动至处的过程，电场力做功为 根据功能关系可知，电势能减少，故C正确； D．假设粒子可以从从，该过程电场力做功为 由于粒子在处的初速度为0，所以粒子不能运动到处，故D错误。 故选BC。 6．C 【详解】A．根据沿电场线方向电势逐渐降低，由图可知，之间电场方向沿轴负方向，之间电场方向沿轴正方向，故A错误； B．由图可知，处与处电势不相等，故B错误； C．由图可知，处的电势大于处的电势，则电子在处的电势能大于在处的电势能，故C正确； D．根据图像的斜率表示电场强度，由图可知，点处和处电场强度均为0，故D错误。 故选C。 7．AB 【详解】A．根据图像斜率表示电场强度可知，区域电场强度大小为 区域电场强度大小为，则处的电场强度小于处的电场强度，故A正确； B．根据题意，由动能定理有 解得 则电子从处沿轴负方向射出运动，速度减小到0（返回），即运动到处后返回，故B正确； C．由图可知，在处的电势最大，则电子在处的电势能最小，故C错误； D．电子运动过程中，只有电场力做功，则电势能与动能之和保持不变，故D错误。 故选AB。 8．D 【详解】A．由图可知，球壳外的电势逐渐降低，根据沿着电场线方向电势降低可知该球壳带正电荷，电场线方向为从球面指向无限远处，故A错误； B．正电荷在电势高的位置电势能较大，正试探电荷在处的电势能大于在处的电势能，故B错误； C．图像斜率代表电场强度，可知该球壳内部电场强度等于零，处的电场强度大于处的电场强度，正试探电荷仅受电场力从处运动到处加速度减小，故C错误； D．负电荷在电势高的位置电势能较小，所以负试探电荷在处的电势能小于在与处的电势能，电势能增加，电场力做负功，故D正确。 故选D。 9．B 【详解】A．图乙的斜率表示电场强度，从图上可以看出斜率先变大后变小，所以电场强度先变大后变小，故A错误； B．在O间可以看出，电势逐渐降低，电场强度的方向从高电势指向低电势，所以场强方向沿x轴正方向，故B正确； C．对负电荷来说，电势越低，电势能越大，所以从O点运动到x2点，负电荷的电势能逐渐增大，故C错误； D．由在O之间图线的斜率不是定值可知，电场是非匀强电场，所以电荷受电场力是变力，电荷要做变加速运动，故D错误。 故选B。 10．C 【详解】A．沿电场线方向电势逐渐降低，根据Ep=φq可得沿电场线方向，负电荷的电势能逐渐升高，可得从O到x4电场线方向向右，因此点电荷Q1带正电，Q2带负电。在x4位置时，由图像可得，故此时负电荷所受电场力为0，此时场强为0，根据平衡条件，可得 可知，A错误； B．因Q2带负电，则-x1左侧的电场强度沿x轴正方向，B错误； C．由图像可得，将带负电的试探电荷从x2移动到x3，电势能在增加，因此电场力做负功，电场力方向沿x轴负方向，故C正确； D．根据可知，试探电荷在x>x4区间运动时，因沿x轴正向场强逐渐减小，则电势能随位置坐标的变化率逐渐减小，因电荷只有电场力做功，则电势能和机械能之和守恒，则机械能随位置坐标的变化率逐渐减小，D错误。 故选C。 11．D 【详解】AD．图线的斜率等于电场力，可知粒子运动过程中所受的电场力逐渐减小；根据 则场强E随x逐渐减小，根据 可知加速度a随位移x逐渐减小，则选项A错误，D正确； B．根据动能定理 则粒子动能图像的斜率逐渐减小，选项B错误； C．根据动能定理 可知v-x图像不是直线，选项C错误。 故选D。 12．D 【详解】A．由于有摩擦，小滑块在运动中电势能和动能之和不守恒，A错误； B．小滑块带负电，电势能为正，在x=L处电势能最低，则x=L处电势最高，故B错误； C．根据功能关系知Ep-x图象的斜率表示电场力的大小，可知在x=L处电场力为零，加速度为0，C错误； D．从-L到2L，由动能定理得 解得 则-L到2L，电势差为负，电势升高，故D正确。 故选D。 13．AB 【详解】A．由题图可知，从O到P电势能一直减小，试探电荷带负电，则电势一直增加，两个点电荷必定是异种电荷，且是负电荷，是正电荷，故A正确； B．由题图可知，从B到C电势能增加，试探电荷带负电，则电势降低，根据沿电场线方向电势降低可知，B、C间电场强度方向沿x轴正方向，故B正确； C．切线斜率表示电场力，可知C点场强为零，A点的场强不等于零，则A点的场强大于C点的场强，故C错误； D．由题图可知，从B点到D点，试探电荷带负电，电势能先增大后减小，则电势先降低后升高，将一个正点电荷从B点移到D点，电势能先减小后增大，则电场力先做正功后做负功，故D错误。 故选AB。 14．C 【详解】A．微粒的电势能为 由于粒子带正电，0~x1段电势能变大，所以电势升高，故A正确，不符题意； B．根据 可知图像的斜率表示电场力大小，反映电场强度的大小，因段斜率为0，则场强为零，故B正确，不符题意； C．由图像的斜率表示电场力大小，反映电场强度的大小，而0~x1段图像斜率变小，场强变小，受力减小，加速度逐渐变小，由于电势能增加，电场力做负功，则粒子做减速运动，即粒子做加速度减小的减速运动，故C错误，符合题意； D．x2到x3，电势能减小，粒子带正电，所以电势沿x轴均匀减小，故D正确，不符题意。 故选C。 15．D 【详解】D．、连线中点处场强大于，且两点间场强最小位置处距离点较近，可知，固定在点的点电荷电量比固定在点的点电荷电量大，故D正确。 B．若有一正点电荷由点向右侧无穷远处运动，电场力做正功，电势能不断减小，一直到零，所以点的电势大于零，故B错误。 AC．MN之间的电场线由M到N，则由到电势一直减小，处电荷为负电荷，故A、C错误。 故选D。 16．B 【详解】AB．由乙图知，点左侧场强方向从点出发指向轴负向无穷远处，右侧场强方向从点出发指向轴正向无穷远处，故将一个带负电粒子从点由静止释放，粒子先受到向左的电场力，向左加速，过了点，受到向右的电场力，粒子减速，由对称性可知，粒子运动到点时速度为零，然后再反向加速，过点后，再减速，到点时速度为零，如此往返运动，故A错误，B正确； C．由A、B选项的分析可知，粒子在、两点的速度均为零，根据能量守恒，粒子在、两点的电势能相等，故C错误； D．由乙图可知，当加速度为零，即电场强度为零时，粒子有最大速度，即粒子到达点的速度最大，故D错误。 故选B。 17．C 【详解】A．图像中图线与轴所围面积表示电势差，因此电场中坐标原点与处的电势差 故A错误； B．如果粒子带负电，粒子在电场中一定先做减速运动后做加速运动，因此处的速度不可能为零，因此粒子一定带正电，故B错误； C．由图可知与的电势差，对粒子有 解得，故C正确； D．电场中处与处的电势差，对粒子有 解得，故D错误。 故选C。 18．B 【详解】A．由图像可知，在0~x1之间，电场强度E为正值，即电场强度的方向沿x轴正方向，在x1~x4之间，电场强度E为负值，即电场强度沿x轴负方向，故由x2到x4是逆着电场线方向，所以x4处的电势要大于x2处的电势，故A错误； BC．由x1运动到x3的过程中，逆着电场线方向，电势升高，正电荷的电势能增大，同理，由x1运动到x4的过程中，电势升高，正电荷的电势能增大，故B正确，C错误； D．由x1运动到x4的过程中，x3处的电场强度最大，故点电荷在该点受到的电场力最大，故电场力先增大后减小，故D错误。 故选B。 19．C 【详解】AB．处场强方向沿x轴正方向，根据沿着电场方向电势降低，可知处电势最高，且从处到处电势逐渐降低，所以x2和x4处电势不相等，故AB错误； C．根据 可知，E-x图线与x轴所围的面积表示电势差，则、两点之间的电势差可以用S表示，根据动能定理可得正电荷由静止释放仅在电场力作用下运动到时的动能，故C正确； D．正点电荷由静止释放仅在电场力作用下运动到的过程中电场力始终做正功，所以电势能一直减小，故D错误。 故选C。 20．C 【详解】A．由题意，粒子仅在电场力作用下沿轴正方向运动，与场强方向相同，所以粒子带正电，故A错误； B．根据沿着电场线的方向，电势逐渐降低，可得点电势高于点电势，故B错误； C．粒子仅受电场力，由题图知 根据，可知粒子在点的加速度一定大于点的加速度，故C正确； D．和 和间的图像与轴所围的面积相同，根据图像围成的面积表示电势差，可知 根据，可知粒子从点到点过程中电场力做的功等于从点到点过程中电场力做的功，故D错误。 故选C。 21．BD 【详解】A．当时，电场强度方向沿x轴正方向 当时，电场强度方向沿x轴负方向 所以点电荷Q电性为正，A正确，不符合题意； B．M点的场强沿x轴负方向，N点的场强沿x轴正方向，M点的场强和N点的场强不相同，B错误，符合题意； C．根据对称性， M点的电势等于N点的电势，C正确，不符合题意； D．当时，电场强度方向沿x轴负方向，电子所受电场力沿x轴正方向； 将电子从M点移动到P点，电场力做负功，电势能增加，电子在M点的电势能小于P点的电势能，D错误，符合题意。 故选BD。 22．B 【详解】A．根据因图像的斜率减小，可知所受电场力减小，场强减小，即该电场不可能是匀强电场，A错误； BC．从M到N动能增加，电场力做正功，电势能减小，该电荷在M点的电势能大于在N点的电势能；因电荷带正电，可知场强方向由M到N，沿电场线电势逐渐降低，可知M点的电势高于N点电势，B正确，C错误； D．因从O到N场强减小，则根据W=Eqx可知，在OM段电场力对该电荷做的功比在MN段电场力做功大，D错误。 故选B。 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 $