湖北2025-2026学年高一下学期物理阶段测试（人教版必修第三册第十章静电场中的能量）

**基本信息** 《静电场中的能量》单元卷，以航天微型储能电容器、航天器静电监测等原创情境为载体，覆盖电场强度、电势、电容等核心知识，适配单元复习，注重物理观念与科学思维的考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|电场强度与电势的矢量标量性、平行板电容器电容影响因素|结合航天科技情境，辨析基础概念| |多选题|3/12|电场线与粒子运动关系、带电油滴在电场中的平衡|通过v-t图像分析电场性质，考查科学推理| |实验题|2/14|密立根油滴实验测电荷量、电容器充放电|基于经典实验设计，培养科学探究能力| |解答题|3/46|静电除尘中电场力做功与电势差、匀强电场中小球运动|联系纺织厂静电隐患等实际问题，综合应用能量观念|

《静电场中的能量》单元测试卷 命题人：阳丽 考试时长：90分钟 满分：100分 一、单选题（ 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．下列关于电场强度和电势的说法，正确的是（  ） A．电场强度是矢量，电势是标量 B．电场力有正负值是矢量，电势能有正负值所以电势能也是矢量 C．电场强度小的位置电势一定小，电场强度为零的位置电势一定为零 D．由电势的定义式可知，电场中某点的电势与电荷的电势能 成正比，与电荷量q成反比。 2．(原创）我国航天事业历经一代代航天人拼搏奋进，杨利伟等航天先驱助力载人航天工程稳步发展。卫星搭载的微型储能电容器，可为卫星上微型探测传感器应急供电，依靠极板结构实现静电储能。此平行板电容器极板正对面积保持不变，极板间填充航天专用绝缘介质，仅调整自身结构参数，下列操作能增大电容的是（ ） A. 减小两极板间距 B. 降低电容器两端工作电压 C. 减少极板储存的电荷量 D. 抽离极板间绝缘电介质 3. (原创）航天器在轨运转期间，舱内设备摩擦、电荷堆积易产生静电干扰，会影响精密探测仪器正常工作，科研人员需定期开展静电监测防护工作。某空间站舱内空间可等效为匀强电场，场内 A、B 两个检测点电势依次为.带电量的带电检测微粒从 A 点移动到 B 点，下列判断正确的是（ ） A. 两点间电势差 B. 粒子电势能增大 C. 电场力对粒子做正功 D. 粒子电势能变化量为 4．如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连，在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态。若将a板向右平移一小段距离，稳定后，下列说法中正确的是（　　） A．液滴将加速向下运动 B．液滴带正电 C．电容器的电容变小 D．M点电势升高，液滴在M点的电势能将减小 5．如图所示，在平行纸面方向的匀强电场中有一个边长为L的正方形ABCD，现将一电荷量为q的点电荷从A移到B、从B移到C电场力做功均为W，则该匀强电场的场强大小是（　　） A． B． C． D． 6．如图所示是天空中的云层经过避雷针正上方时，避雷针尖端附近形成的电场，实线为电场线，虚线是等势面，a、b、c、d是电场中的四个点，电子所带电荷量大小为e，下列说法正确的是（　　） A．a点电场强度大于c点电场强度 B．云层带正电 C．电子从c点运动至a点，电场力做功为2000eV D．电子仅在电场力作用下从a点运动至d点，电势能减小4000eV 7．如图所示，地面上方某区域存在着水平向右的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的带负电小球（可视为质点）以水平向右的初速度由O点射入该区域，刚好竖直向下通过P点，已知OP与初速度方向的夹角为45°，重力加速度为g，以下说法正确的是（　　） A．小球由O点到P点用时为 B．小球运动过程中的最小速率为 C．O、P两点的电势差为 D．匀强电场的电场强度大小为 二、多选题（本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得满分，选对但不全得部分分，有错选的不得分。） 8．、是一条电场线上的两点。在点由静止释放一个质子，质子仅在电场力的作用下，沿着电场线从点运动到点，质子的速率随时间变化的规律如图所示。以下说法正确的是（　　） A．该电场可能是匀强电场 B．点的电势高于点的电势 C．从点到点，质子的电势能逐渐增大 D．质子在点所受电场力小于在点所受电场力 9．如图所示，竖直平面内两个带电小油滴a、b在匀强电场E中分别以速度、做匀速直线运动，不计空气阻力及两油滴之间的库仑力，下列说法正确的是（　　） A．a、b带同种电荷 B．a比b的电荷量大 C．a的电势能减小，b的电势能增加 D．沿方向电势升高，沿方向电势降低 10．如图，氘核，氦核（已知原子核）两种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，则（   ）    A．两种粒子一定打到屏上的同一位置 B．两种粒子运动到屏上所用时间不相同 C．两种粒子打到屏上时的动能一样大 D．氘核与氦核在偏转电场做功之比为1:2 三、实验题（本题共2小题，第11题6分，第12题8分，共14分。请将答案填写在相应位置） 11．密立根用如图所示的实验装置来测定很小的带电油滴所带的电荷量。油滴从喷雾器喷出时由于摩擦而带电，落入两块相互平行的极板MN之间（M板带正电、N板带负电），透过显微镜寻找那些刚好悬浮在极板间的油滴。根据观测数据算出油滴的质量，再根据油滴悬浮时受到的电场力和重力平衡，可计算出油滴所带的电荷量。 (1)若P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，则可推知P带_____电荷。（选填“正”或“负”） (2)已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，则两板之间的电场强度E的大小为_____。 (3)油滴P可视为球体，并测得其半径为R，已知油的密度为ρ，重力加速度为g，极板M、N之间的距离为d，电压为U，则该油滴的电荷量q =_____。（提示：球的体积公式） 12．小明做观察电容器充、放电并估测一个电容器的电容实验，采用8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与电脑相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图甲所示的电路。 (1)用8V的稳压直流电源对电容器先充满电，后电容器放电，屏幕上显示出电容器在全部放电过程中电流随时间变化的曲线如图乙所示，根据图像可估算出曲线与t轴所围小格数的个数为31个，则电容器放电过程中释放的电荷量为________C（结果保留两位有效数字）； (2)根据前面的信息，计算电容器的电容为________F（结果保留两位有效数字）； (3)如果不改变电路其它参数，只增大电阻R，充电时曲线与横轴所围成的面积将________（填“增大”“不变”或“变小”）；放电时间将________（填“变长”“不变”或“变短”）。 四、解答题（本题共3小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 13．(原创）纺织加工厂的化纤原料极易产生静电，静电火花易点燃棉絮、纤维，造成火灾隐患。车间配备静电除尘设备消除浮尘与静电。现有一带正电的粉尘微粒，电荷量 q=+3.0×10−6C，在静电场中由B 点运动到 A 点。此过程中，除电场力外，其他力做功为 3.0×10−5J，粒子动能减少了 6.0×10−5J。求： （1）电场力对粉尘微粒做的功； （2）B、A 两点间的电势差 UBA​； （3）判断 A、B 两点哪点电势更高。 14.如图所示，水平地面上方存在水平向左的匀强电场，一质量为 m=0.1 kg，带电荷量为 q=+1.0×10−5 C 的小球（可视为质点）用轻质绝缘细线悬挂于 O 点。小球静止时距地面高度 h=1.8 m，细线与竖直方向夹角 α=53∘。重力加速度 g=10 m/s2，sin53∘=0.8，cos53∘=0.6，tan53∘=34​，不计空气阻力。求： (1) 电场强度 E 的大小； (2) 剪断细线后，小球落地瞬间的动能； (3) 若小球带电量变为 q′=−0.75×10−5 C，求静止时细线与竖直方向的夹角。 15．y如图甲所示的X-CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，可用于对多种病情的探测。图乙是某种X-CT扫描机产生X射线部分的示意图，电子从A极板附近由静止开始沿图中实线所示的方向前进，打到水平圆形靶台上的中心点P而产生X射线（如图中带箭头的竖直虚线PO所示）。已知A、B间的加速电压为，C、D板间距为d，C、D极板长均为L，极板C的右端到直线PO的水平距离为s，电子的质量为m，带电荷量为e，OP的高度为H，水平圆形靶台的半径为R，不计空气阻力、电子受到的重力及电子间的相互作用，忽略极板的边缘效应。 (1)求电子打到靶台上中心点P时，C、D板间的偏转电压； (2)若仅改变C、D板间的电压，使打在靶台上电子的动能最小，求C、D板对应的偏转电压。 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 $ 参考答案与解析 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A B C A D A BD AC AD 1．A 【详解】A．电场强度是矢量，电势是标量，A正确。 B． 电场力是矢量，电势能是标量，B错误； C.电场强度与电势没有直接关系，电场强度小的位置电势不一定小，电势的零点可人为选择，电场强度为零的位置电势不一定为零，C错误； D.电势的定义式采用比值法定义的，φ与电荷的电势能Ep、电荷量q无关，D错误 故选A。 2. A 【详解】根据电容决定式， 极板间距减小，电容增大，A 正确； 电容属于元件固有属性，和电压、带电量无关，B、C 错误； 抽出电介质后介电常数减小，电容随之减小，D 错误。 答案：A 3. B 【详解】A..,A 错误。电场力做负功，C 错误。电场力做负功，电势能增加，B 正确。,D 错误 答案：B 4．C 【详解】A．金属板a、b与电池相连，板间电压不变，若将a板向右平移一小段距离，板间距不变，根据 板间电场强度不变，故液滴受电场力不变，液滴将保持静止，故A错误； B．板间电场方向由a板指向b板，液滴受电场力向上，故液滴带负电，故B错误； C．根据可知两板正对面积减小，电容减小，故C正确； D．板间电场强度不变，可得又板间距不变，可得M点电势不变，根据可得液滴在M点的电势能将不变，故D错误。 故选C。 5．A 【详解】根据题意可得，， 所以由此可知，B点与正方形中心的电势相等，所 故选A。 6．D 【详解】A．a点比c点电场线稀疏，故a点场强小于c点场强，A错误； B．向上电势降低，故云层带负电，B错误； C．电子从c点运动至a点，根据，电场力做功为-2000eV，C错误； D．电子从a点运动至d点，由，电场力做功为4000eV，电势能减小4000eV，D正确。 故选D。 7．A 【详解】A．将小球运动分解为水平方向（x方向，向右为正）和竖直方向（y方向，向下为正）： 小球带负电，电场向右，因此水平方向受向左的电场力，做匀减速直线运动，到P点时速度竖直向下，说明P点水平速度；竖直方向只受重力，做初速度为0的匀加速直线运动。 设运动时间为，水平加速度大小，竖直加速度： 水平方向： 水平位移 竖直方向：竖直位移 由与初速度夹角为，得，即 解得 故A正确； B．任意时刻的速度分量： 速率平方 由二次函数求最小值，得最小速率 故B错误； C．水平位移 到的电势差 故C错误； D．由 约去得 故D错误。 故选A。 8．BD 【详解】AD．质子仅受电场力的作用，沿着电场线从M点运动到N点，由图线可知，质子做加速运动，且加速度逐渐增大，说明受电场力增大，所以电场强度增大，不是匀强电场，A错误，D正确； B．沿电场线的方向电势逐渐降低，因此点的电势高于点的电势，故B正确； C．质子顺着电场线运动，电场力做正功，电势能减小，C错误。 故选BD。 9．AC 【详解】A．油滴做匀速直线运动，则受力平衡，电场力和重力等大反向，两个油滴所受电场力均向上，与电场方向相同，a、b均带正电荷，故A正确； B．由平衡条件可得 由于两个油滴质量关系未知，则无法判断两油滴电荷量大小关系，故B错误； C．a运动方向与电场力方向成锐角，电场力做正功，电势能减小，b运动方向与电场力方向成钝角，电场力做负功，电势能增加，故C正确； D．沿电场线方向电势降低，则沿v1方向电势减小，沿v2方向电势增加，故D错误。 故选AC。 10．AD 【详解】A．设带电粒子电量为q，质量为m，粒子出加速电场时速度为，加速电场宽度为d，则由动能定理得 解得 设偏转电场长度为L，则由类平抛规律可知，粒子在偏转电场中的运动时间为 出偏转电场时，竖直方向位移 联立解得 故粒子出偏转电场时位置与电荷量、速度无关，故两种粒子在偏转电场中的位移偏转角相同，根据类平抛运动规律可知，位移偏转角正切值的两倍等于速度偏转角的正切值，故出偏转电场时的速度偏转角也相同，故两种粒子一定打到屏上的同一位置，故A正确； B．以上分析可知，粒子进偏转电场时的速度大小为 题意易得氘核，氦核的荷质比相同，故两种粒子进入偏转电场时的速度相同，而粒子打在屏上得时间取决于水平方向的速度，因水平速度相同，故两种粒子运动到屏上所用时间相同，故B错误； C．设粒子出偏转电场时动能为，由动能定理得 联立以上解得 由于两种粒子q不同，故动能不同，故C错误； D．综合以上分析，偏转电场中，电场力做功为 可知偏转电场中电场力做功与质量无关，与电荷电量成正比，由于氘核与氦核电荷量之比，故氘核与氦核在偏转电场做功之比为，故D正确。 故选AD。 11．(1)负 (2) (3) 【详解】（1）P为从显微镜中观察到的悬浮油滴，根据受力平衡可知，P受到竖直向上的电场力，与板间场强方向相反，则P带负电。 （2）已知极板M、N之间的距离为d，电压为U，则两板之间的电场强度E的大小为 （3）设油滴P的质量为，根据受力平衡可得 又 联立可得该油滴的电荷量为 12．(1)/0.0025 (2)/0.00031 (3) 不变 变长 【详解】（1）根据图像围成的面积可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量，根据图乙知纵坐标每个小格为0.2mA，横坐标每小格为0.4s，则每小格所代表的电荷量为 曲线下包含的小格数的个数大约为31个，所以电容器全部释放的电荷量为 （2）该电容器的电容为 （3）[1]由电容器的计算公式，可得电荷量，电容器储存的电荷量与电阻无关，如果不改变电路其他参数，只增大电阻，充电时曲线与横轴所代表的面积将不变。 [2]由于电阻对电流的阻碍作用增强，电流平均值变小，放电时间将变长。 13.（1）（1）对粒子由A点运动到B点的过程利用动能定理： 得： （2）由 得 （3）因为 ，所以 ，A 点电势更高。 14．(1) 电场强度： (2) 落地动能： (3) 夹角：45∘ 【详解】（1）对小球做受力分析，将细线给小球的拉力T分解到水平与竖直方向 小球静止，受力平衡， · 竖直方向： · 水平方向： 两式相除，消去 T得 变形得： 代入数据： (2) 求落地瞬间的动能 剪断细线后，小球只受重力和电场力，两个力都做功。 由动能定理：合外力做功等于动能变化, 重力做功： 水平位移： 电场力做功： 总动能： (3) 求改变电量后的夹角 α′ 小球带电量变为 q′=−0.75×10−5 C，电场力方向反向，大小为： 代入数据：  仍为平衡状态： 所以： 15．(1) (2) 【详解】（1）电子在A、B间加速，根据动能定理可得可得 电子在C、D间做类平抛运动，沿水平方向有 竖直方向有， 联立解得 根据电子离开偏转电场的速度方向反向延长线过水平位移的中点，结合几何关系可得解得 （2）电子从偏转电场射出后动能不变，电子打在靶台右边缘时的动能最小，设电子在C、D间沿竖直方向的位移为，根据（1）问分析可得， 联立解得 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 $ 高一物理《静电场中的能量》单元测评卷双向细目表 满分：100 分 单选 7×4=28 分；多选 3×4=12 分；实验 14 分；计算 13 (12)、14 (16)、15 (18)=46 分 能力：A 识记 B 应用 C 综合 D 实验 难度：易 中 难 题号 知识模块 核心考点 能力 难度 题型 分值 1 电场基本概念 电场强度、电势、电势能标矢性；比值定义法 A 易 单选 4 2 电容器 电容决定式 B 中 单选 4 3 电场能量 电势，电势差，动能、电势能变化 B 中 单选 4 4 电容器 通电动态分析；电容、电势、电势能 B 中 单选 4 5 匀强电场 电场力做功；U=Ed 关系 B 中 单选 4 6 电场线与等势面 场强、电势、电场力做功、电势能 B 中 单选 4 7 复合场运动 重力 + 电场；运动分解 C 难 单选 4 8 电场力做功 电势高低；电势能变化；电场力 B 中 多选 4 9 电场平衡 受力平衡；电势能变化；电势 B 中 多选 4 10 粒子加速偏转 加速 + 偏转电场；类平抛 C 中 多选 4 11 密立根实验 电性判断；E=U/d；平衡求电量 D 易 实验 6 12 电容器充放电 I-t 图像；电量、电容计算 D 中 实验 8 13 电场能量综合 动能定理；电场力做功；电势差 C 中 计算 12 14 复合场综合 受力平衡；动能定理 C 中 计算 16 15 加速偏转综合 加速电场；类平抛；动能极值 C 难 计算 18 学科网（北京）股份有限公司 $