第23讲 静电场的能的性质 专项训练-2027届新高考高三物理第一轮复习

**基本信息** 面向基础薄弱学生的静电场能性质分层训练，以题夯实概念，构建从基础到综合的知识逻辑链。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |重知识·牢地基|6题|基础概念辨析题|聚焦电势、电势能等核心概念的直接理解| |夯基础·保本科|9题（含3道高考真题）|静电力做功、等势面应用等典型题型|从概念到规律应用，体现能量观念与科学推理| |提能力·冲211|3题|综合场强与电势分析题|深化电场线、等势面关系，提升科学思维能力|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 第23讲　静电场的能的性质 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 1. 2. 3. 4. 5. 6. ❀ 夯基础 · 保本科 ❀ 题型1　静电力做功、电势能和电势 1.(2025·云南卷,4)某介电电泳实验使用非匀强电场,该电场的等势线分布如图所示。a、b、c、d四点分别位于电势为-2 V、-1 V、1 V、2 V的等势线上,则(　　) A.a、b、c、d中a点电场强度最小 B.a、b、c、d中d点电场强度最大 C.一个电子从b点移动到c点电场力做功为2 eV D.一个电子从a点移动到d点电势能增加了4 eV 答案　C 解析　由题意可知相邻两等势线间的电势差相等,则题图中的等势线为等差等势线,由等差等势线密处电场强度大可知,a点的电场强度最大,c点的电场强度最小,A、B错误;一个电子从b点移动到c点的过程,电场力做功为Wbc=qUbc,又q=-e,Ubc=φb-φc,代入数据解得Wbc=2 eV,C正确;同理,一个电子从a点移动到d点的过程,电场力做功为Wad=qUad,又Uad=φa-φd,代入数据解得Wad=4 eV,该过程电子的电势能减少了4 eV,D错误。 2.(2025·甘肃卷,5)如图,两极板不平行的电容器与直流电源相连,极板间形成非匀强电场,实线为电场线,虚线表示等势面。M、N点在同一等势面上,N、P点在同一电场线上。下列说法正确的是(　　) A.M点的电势比P点的低 B.M点的电场强度比N点的小 C.负电荷从M点运动到P点,速度增大 D.负电荷从M点运动到P点,电场力做负功 答案　D 解析　M、N两点电势相等,电场线由上到下,N、P在同一电场线上,根据沿电场线方向电势逐渐降低,可知N点电势高于P点的电势,则M点电势比P点的高,故A错误;M点的电场线分布比N点的密集,可知M点的电场强度比N点的大,故B错误;负电荷从M点运动到P点,电势能增加,则电场力做负功,动能减小,速度减小,故C错误,D正确。 3.(2026·广东佛山模拟)电鳗可以通过放电来捕食和自我保护,如图所示,静息时电鳗细胞不带电,捕食时电鳗通过神经元控制细胞膜消耗ATP中的能量来交换细胞内外的钠离子和钾离子(平均每3个钠离子运出细胞,就会有2个钾离子运进细胞),使得细胞内带负电。每个细胞内外产生150 mV的电压,大量带电细胞串联后电鳗头尾间电势差可以达到几百伏,并通过体外海水放电形成的强电流来击杀猎物。在电鳗放电过程中以下说法正确的是(　　) A.电鳗周围的海水中的正离子电势能减少,负离子电势能增加 B.电鳗周围的海水中的正离子电势能增加,负离子电势能减少 C.从带电细胞内运出的钠离子,其电势能增加 D.从带电细胞外运进的钾离子,其电势能增加 答案　C 解析　在电鳗放电过程中,电鳗带负电,海水中的正离子向电鳗处移动,静电力做正功,电势能减少,而负离子向相反方向移动,静电力仍然做正功,电势能减少,故A、B错误;从带电细胞内运出的钠离子,静电力做负功,其电势能增加,故C正确;从带电细胞外运进的钾离子,静电力做正功,其电势能减少,故D错误。 题型2　等势面　电势差与电场强度的关系 4.(2025·河南卷,4)如图,在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点,其电势分别为6 V、4 V、2 V;a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向,则正确的是(　　) 答案　C 解析　取ac边的中点为d,则在匀强电场中有φd==4 V=φb,所以bd连线为该电场的等势线,又电场方向垂直于等势线,沿电场线方向电势逐渐降低,则a点的电场方向应从a指向c,C正确。 5.(多选)(2026·山西临汾模拟)熔喷布是一种过滤材料,广泛应用于医疗、卫生、环保等领域,熔喷布经过静电驻极处理后,其纤维表面形成持久的静电场,可以持续吸附空气中的微小颗粒,提高过滤效率。静电驻极处理装置中针状电极与平板电极间形成的电场如图所示,b为ac的中点,bd连线平行于平板电极,下列说法正确的是(　　) A.a点电场强度比c点的大 B.b、d两点在同一等势面上 C.a、b两点间电势差等于b、c两点间电势差 D.某带负电颗粒在a点的电势能比在c点的大 答案　AD 解析　a点电场线比c点电场线密集,因此a点电场强度比c点的大,故A正确;由题图可知,bd连线垂直于b点所在的电场线,并不垂直于d点的电场线,由于电场线和等势面是垂直的,因此b、d两点不在同一等势面上,故B错误;由于b为ac的中点,且a、b两点间的平均电场强度大于b、c两点间的平均电场强度,由U=Ed可知a、b两点间电势差不等于b、c两点间电势差,故C错误;将带负电颗粒由a点移动到c点,静电力做正功,因此带负电颗粒在a点的电势能比在c点的大,故D正确。 6.(2026·山西孝义模拟)如图甲所示,空间存在平行纸面沿x轴方向的匀强电场,用仪器沿x轴方向探测该静电场的各点电势,得到电势φ与横坐标的函数关系如图乙所示。已知M为x轴上的一点,O、M的距离为10 cm,电子电荷量绝对值为e,下列有关说法正确的是(　　) A.电场强度的方向沿x轴正方向 B.电场强度的大小为4 V/m C.电子在M点的电势能为40 eV D.将电子从M点移到O点,静电力做负功 答案　C 解析　由题图乙可知,沿着x轴正方向电势逐渐升高,根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知,电场线方向沿x负轴方向,故A错误;根据E== V/m=400 V/m,故B错误;由UOM=EdOM,可得φM=-40 V,EpM=qφ,解得EpM=40 eV,故C正确;M点电势低于O点电势,电子带负电,电子由M点移到O点,电势能减少,所以静电力做正功,故D错误。 题型3　电场线、等势面及运动轨迹问题 7.真空中某静电场电场线的分布如图所示,图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ,电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下选项正确的是(　　) A.φP<φQ B.EQ>EP C.此带电粒子带负电,它的电势能先增加后减少 D.此带电粒子带正电,它的电势能先增加后减少 答案　C 解析　根据电场线的分布情况,可知φP>φQ,A错误;根据电场线的疏密比较电场强度的大小,可知P点电场线密,电场强度大,EP>EQ,B错误;根据电场线的特点,可知此电场是由不等量的异种电荷产生的,其中q1带负电,q2带正电,粒子从M点运动到N点,受到了向左的力,所以此带电粒子带负电,电势先降低后升高,电势能先增加后减少,C正确,D错误。 8.(2026·辽宁大连一模)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹,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,aM<aN B.vM<vN,φM<φN C.φM<φN,EpM<EpN D.aM<aN,EpM<EpN 答案　D 解析　电场线越密,电场强度越大,同一个粒子受到的静电力越大,根据牛顿第二定律可知其加速度越大,有aM<aN;若粒子从M运动到N点,根据带电粒子所受静电力指向轨迹弯曲的内侧,可知在某点的静电力方向和速度方向如图甲所示, 则静电力做负功,电势能增加,动能减少,即vM>vN,EpM<EpN,粒子在低电势处电势能大,有φM>φN;若粒子从N运动到M,根据带电粒子所受静电力指向轨迹弯曲的内侧,可知在某点的静 电力方向和速度方向如图乙所示,静电力做正功,电势能减少,动能增加,即vM>vN,EpM<EpN,粒子在低电势处电势能大,有φM>φN,综上所述,D正确。 9.如图所示,O是一固定的点电荷,虚线是该点电荷产生的电场中的三个等势面,正点电荷q仅在静电力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处,然后又运动到c处。由此可知(　　) A.O为负电荷 B.在整个过程中q的电势能先减少后增加 C.在整个过程中q的速度先变大后变小 D.在整个过程中,静电力做功为零 答案　D 解析　由运动轨迹分析可知q受到库仑斥力的作用,O点的电荷应为正电荷,A错误;从a到b的过程q受到逐渐变大的库仑斥力,速度逐渐减小,加速度增大,电势能逐渐增加;而从b到c的过程q受到逐渐变小的库仑斥力,速度逐渐增大,加速度减小,电势能逐渐减少,B、C错误;由于a、c两点在同一等势面上,整个过程中,静电力不做功,D正确。 ❀ 提能力 · 冲211 ❀ 10.(2026·河北邢台模拟)如图所示,半径为0.5 m的圆处在匀强电场中,电场线与圆所在的平面平行。AB和CD是圆的两个直径,O为圆心,两直径的夹角为60°。沿直线从A到B,每1 cm电势降低0.1 V,沿直线从C到D,每1 cm电势降低0.2 V,则下列判断正确的是(　　) A.B点电势比D点电势低 B.匀强电场的电场强度大小为20 V/m C.电场强度方向与AB垂直 D.沿圆弧将一个带负电的粒子从A点移动到C点,电势能增加 答案　B 解析　由题意知,从O到B电势降低5 V,从O到D电势降低10 V,因此B点电势比D点电势高,故A错误;OD中点与B点电势相等,B点与OD中点连线即为等势线,由几何关系可知,此连线与OD垂直,因此电场强度方向沿CD方向,故C错误;电场强度大小E== V/m=20 V/m,故B正确;沿圆弧将带负电的粒子从A点移到C点,电势变高,静电力做正功,则带负电的粒子的电势能减少,故D错误。 11.(2024·全国甲卷,18)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中,将无限远处的电势规定为零时,距离该点电荷r处的电势为k,其中k为静电力常量;多个点电荷产生的电场中某点的电势,等于每个点电荷单独存在时该点的电势的代数和。电荷量分别为Q1和Q2的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特),则(　　) A.Q1<0,=-2 B.Q1>0,=-2 C.Q1<0,=-3 D.Q1>0,=-3 答案　B 解析　无限远处电势为零,正电荷形成的电场中电势为正值,负电荷形成的电场中电势为负值,根据沿电场线方向电势降低,结合题图可知,Q1>0,Q2<0,A、C错误;设两点电荷间的距离为3L,则有k+k=0,解得=-2,B正确,D错误。 12.(2026·陕西榆林模拟)如图所示,真空中两个等量正点电荷位于圆的直径AC上的M、N两点,直径BD垂直于AC,且CM=MO=ON=NA。下列说法正确的是(　　) A.圆弧ABCD是等势面 B.B、D两点的电场强度相同 C.将一带负电的点电荷在D点由静止释放后,它在DB间将做往复运动 D.将带正电的点电荷从O点沿直线移到D点的过程中,该电荷的电势能先增加后减少 答案　C 解析　等量正点电荷周围的电场线和电势面的分布如图所示 由图可知,圆弧ABCD不是等势面,B、D两点电场强度大小相等,方向相反,故A、B错误;根据负电荷的受力特征以及运动的对称性,负点电荷在D点由静止释放后将沿DB直线先做加速运动,过O点后再做减速运动,运动到B点速度减为0,再沿BO直线做加速运动,过O点后沿OD直线做减速运动,运动到D点速度减为0,即在DB间做往复运动,故C正确;在两点电荷中垂线上O点电势最高,所以将带正电的点电荷从O点沿直线移到D点的过程中,电势能减少,故D错误。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 第23讲　静电场的能的性质 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 1. 2. 3. 4. 5. 6. ❀ 夯基础 · 保本科 ❀ 题型1　静电力做功、电势能和电势 1.(2025·云南卷,4)某介电电泳实验使用非匀强电场,该电场的等势线分布如图所示。a、b、c、d四点分别位于电势为-2 V、-1 V、1 V、2 V的等势线上,则(　　) A.a、b、c、d中a点电场强度最小 B.a、b、c、d中d点电场强度最大 C.一个电子从b点移动到c点电场力做功为2 eV D.一个电子从a点移动到d点电势能增加了4 eV 2.(2025·甘肃卷,5)如图,两极板不平行的电容器与直流电源相连,极板间形成非匀强电场,实线为电场线,虚线表示等势面。M、N点在同一等势面上,N、P点在同一电场线上。下列说法正确的是(　　) A.M点的电势比P点的低 B.M点的电场强度比N点的小 C.负电荷从M点运动到P点,速度增大 D.负电荷从M点运动到P点,电场力做负功 3.(2026·广东佛山模拟)电鳗可以通过放电来捕食和自我保护,如图所示,静息时电鳗细胞不带电,捕食时电鳗通过神经元控制细胞膜消耗ATP中的能量来交换细胞内外的钠离子和钾离子(平均每3个钠离子运出细胞,就会有2个钾离子运进细胞),使得细胞内带负电。每个细胞内外产生150 mV的电压,大量带电细胞串联后电鳗头尾间电势差可以达到几百伏,并通过体外海水放电形成的强电流来击杀猎物。在电鳗放电过程中以下说法正确的是(　　) A.电鳗周围的海水中的正离子电势能减少,负离子电势能增加 B.电鳗周围的海水中的正离子电势能增加,负离子电势能减少 C.从带电细胞内运出的钠离子,其电势能增加 D.从带电细胞外运进的钾离子,其电势能增加 题型2　等势面　电势差与电场强度的关系 4.(2025·河南卷,4)如图,在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点,其电势分别为6 V、4 V、2 V;a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向,则正确的是(　　) 5.(多选)(2026·山西临汾模拟)熔喷布是一种过滤材料,广泛应用于医疗、卫生、环保等领域,熔喷布经过静电驻极处理后,其纤维表面形成持久的静电场,可以持续吸附空气中的微小颗粒,提高过滤效率。静电驻极处理装置中针状电极与平板电极间形成的电场如图所示,b为ac的中点,bd连线平行于平板电极,下列说法正确的是(　　) A.a点电场强度比c点的大 B.b、d两点在同一等势面上 C.a、b两点间电势差等于b、c两点间电势差 D.某带负电颗粒在a点的电势能比在c点的大 6.(2026·山西孝义模拟)如图甲所示,空间存在平行纸面沿x轴方向的匀强电场,用仪器沿x轴方向探测该静电场的各点电势,得到电势φ与横坐标的函数关系如图乙所示。已知M为x轴上的一点,O、M的距离为10 cm,电子电荷量绝对值为e,下列有关说法正确的是(　　) A.电场强度的方向沿x轴正方向 B.电场强度的大小为4 V/m C.电子在M点的电势能为40 eV D.将电子从M点移到O点,静电力做负功 题型3　电场线、等势面及运动轨迹问题 7.真空中某静电场电场线的分布如图所示,图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称。P、Q两点电场强度的大小分别为EP、EQ,电势分别为φP、φQ。一个带电粒子沿虚线轨迹从M移动至N。以下选项正确的是(　　) A.φP<φQ B.EQ>EP C.此带电粒子带负电,它的电势能先增加后减少 D.此带电粒子带正电,它的电势能先增加后减少 8.(2026·辽宁大连一模)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在静电力作用下的运动轨迹,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,aM<aN B.vM<vN,φM<φN C.φM<φN,EpM<EpN D.aM<aN,EpM<EpN 9.如图所示,O是一固定的点电荷,虚线是该点电荷产生的电场中的三个等势面,正点电荷q仅在静电力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处,然后又运动到c处。由此可知(　　) A.O为负电荷 B.在整个过程中q的电势能先减少后增加 C.在整个过程中q的速度先变大后变小 D.在整个过程中,静电力做功为零 ❀ 提能力 · 冲211 ❀ 10.(2026·河北邢台模拟)如图所示,半径为0.5 m的圆处在匀强电场中,电场线与圆所在的平面平行。AB和CD是圆的两个直径,O为圆心,两直径的夹角为60°。沿直线从A到B,每1 cm电势降低0.1 V,沿直线从C到D,每1 cm电势降低0.2 V,则下列判断正确的是(　　) A.B点电势比D点电势低 B.匀强电场的电场强度大小为20 V/m C.电场强度方向与AB垂直 D.沿圆弧将一个带负电的粒子从A点移动到C点,电势能增加 11.(2024·全国甲卷,18)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中,将无限远处的电势规定为零时,距离该点电荷r处的电势为k,其中k为静电力常量;多个点电荷产生的电场中某点的电势,等于每个点电荷单独存在时该点的电势的代数和。电荷量分别为Q1和Q2的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特),则(　　) A.Q1<0,=-2 B.Q1>0,=-2 C.Q1<0,=-3 D.Q1>0,=-3 12.(2026·陕西榆林模拟)如图所示,真空中两个等量正点电荷位于圆的直径AC上的M、N两点,直径BD垂直于AC,且CM=MO=ON=NA。下列说法正确的是(　　) A.圆弧ABCD是等势面 B.B、D两点的电场强度相同 C.将一带负电的点电荷在D点由静止释放后,它在DB间将做往复运动 D.将带正电的点电荷从O点沿直线移到D点的过程中,该电荷的电势能先增加后减少 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $