第10章 静电场中的能量 章末检测-【经纶学霸】2026-2027学年高二物理必修第三册4星学霸黑白题（人教版）江苏专版

第十章 (时间：60分钟 一、选择题（每题6分，共54分） 1.(2024·浙江钱塘联盟联考)人体的细胞膜由 磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压 (医学上称为膜电位)，使得只有带特定电荷 的粒子才能通过细胞膜进入细胞内.如图，初 速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用 下，从细胞膜外A点运动到细胞膜内B点，则 下列说法正确的是 A细胞膜外 KRRRRRRRRR W 细胞膜 B细胞膜内 A.B点电势高于A点电势 B.钠离子的电势能增大 C.若膜内的电场可看作匀强电场，钠离子的 加速度变大 D.若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子 进入细胞内的速度增大 2.如图所示，MN为均匀带电细杆，a、b两点关于 细杆对称，c、d两点连线与细杆平行，b点为cd 连线的中点则 ( A.a、b两点的场强方向与细杆不垂直 B.c、d两点的场强方向与细杆不垂直 C.a、b两点的电势不相同 D.c、d两点的电势不相同 金属棒 金属圆盘 (第2题) (第3题) 3.(2024·广东高考)（多选）污水中的污泥絮体 经处理后带负电，可利用电泳技术对其进行 沉淀去污，基本原理如图所示.涂有绝缘层的 必修第三册黑 末检测 总分：100分) 金属圆盘和金属棒分别接电源正、负极，金属 圆盘置于底部，金属棒插入污水中，形成如图 所示的电场分布，其中实线为电场线，虚线为 等势面.M点和N点在同一电场线上，M点和 P点在同一等势面上.下列说法正确的有 A.M点的电势比N点的低 B.N点的电场强度比P点的大 C.污泥絮体从M点移到N点，电场力对其做 正功 D.污泥絮体在N点的电势能比其在P点的大 (2024·黑龙江哈尔滨期中)如图所示，ABCD 是边长为L的正四面体，虚线圆为三角形ABD 的内切圆，M、N、P分别为BD、AB和AD边与 圆的切点，0为圆心，正四面体的顶点A、B和 D分别固定有电荷量为+Q、+Q和-Q的点电 荷，则 （) A.M、P两点的电场强度相等 B.将正试探电荷由C移动到M,电势能减少 C.将B点放置的点电荷沿BC移动，电场力一 直不做功 D.M、O、N、P四点的电势Pw>Pp>Po>PM B⊕ (第4题) (第5题) (2024·辽宁高考)在水平方向的匀强电场 中，一带电小球仅在重力和电场力作用下于 竖直面（纸面）内运动.如图，若小球的初速度 方向沿虚线，则其运动轨迹为直线，若小球的 初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运 动到0点等高处的过程中 ( A.动能减小，电势能增大 B.动能增大，电势能增大 白题042 C.动能减小，电势能减小 D.动能增大，电势能减小 6.(2024·广西玉林期中)如图所示，匀强电场 平行于xOy平面坐标系，矩形ABCD的顶点B 和D均落在y轴上，顶点A在x轴上，OB= 5cm,AB=10cm,A、B、C三点的电势分别为 3V、33V、63V,下列说法正确的是() A.D点的电势为18V B.匀强电场平行于y轴，且沿着y轴负方向 C.匀强电场的电场强度的大小为200√3V/m D.将一电子从D点移动到B点，电子克服电 场力做的功为30eV (第6题) (第7题) 7.(2024·天津高考)（多选）某静电场在x轴正 半轴的电势p随x变化的图像如图所示，a、 b、c、d为x轴上四个点.一负电荷仅在静电力 作用下，以一定初速度从d点开始沿x轴负方 向运动到α点，则该电荷 A.在b点电势能最小 B.在c点时速度最小 C.所受静电力始终做负功 D.在a点受静电力沿x轴负方向 8.（2024·江苏镇江联考)如图所示，平行板电 容器与直流电源、理想二极管（正向电阻为 零，可以视为短路，反向电阻无穷大，可以视 为断路)连接，电源负极接地.初始电容器不带 电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器 中的P点且处于静止状态.下列说法正确的是 A.减小极板间的正对面积， 带电油滴会向下移动 B.贴着上极板插入金属板， 则电路中有顺时针方向 第十章 的电流 C.将上极板向左平移一小段距离，P点处的 油滴的电势能增大 D.将开关断开，并向上移动上极板，则油滴仍 处于静止状态 9.(2024·江西高考)（多选）如图所 示，垂直于水平桌面固定一根轻质绝 甲Qxo 缘细直杆，质量均为m、带同种电荷 的绝缘小球甲和乙穿过直杆，两小球 乙00 均可视为点电荷，带电荷量分别为q 77777777 和Q.在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标 原点，初始时刻小球甲从x=x。处由静止释 放，开始向下运动.甲和乙两点电荷的电势能 B,=69(,为两点电行之间的距高，为静电 力常量).最大静摩擦力等于滑动摩擦力f,重 力加速度为g.关于小球甲，下列说法正确 的是 ( A.最低点的位置x= kQg (mg+f)xo B.速率达到最大值时的位置x= kQq Nmg-f C.最后停留位置x的区间是 kQq ≤ mg kQg ≤ Nmg-f D.若在最低点能返回，则初始电势能Eo< (mg-f) kQq √mg+f 二、非选择题（共46分） 10.（12分)(2024·海南高考)用如图a所示的 电路观察电容器的充放电现象，实验器材有 电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感 器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S,、开 关S2、导线若干. 1.10mA 黑白题043 (1)闭合开关S2,将S,接1，电压表示数增 大，最后稳定在12.3V.在此过程中，电 流表的示数 (填选项标号) A.一直稳定在某一数值 B.先增大，后逐渐减小为零 C.先增大，后稳定在某一非零数值 (2)先后断开开关S2、S,将电流表更换成电 流传感器，再将S,接2，此时通过定值电 阻R的电流方向为 （填“a→b” 或“b→a”),通过传感器将电流信息传入 计算机，画出电流随时间变化的I-t图 像，如图b,t=2s时1=1.10mA,图中 M、N区域面积比为8：7，可求出R= k2(保留2位有效数字) 11.(16分)如图所示，A、B是位于竖直平面内、 半径R=0.5m的圆弧形的光滑绝缘轨道， 其下端点B与水平绝缘轨道平滑连接，整个 轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度 E=1×104N/C.今有一质量为m=0.1kg、带 电荷量+g=7.5×105C的小滑块（可视为 质点)从A点由静止释放.若已知滑块与水 平轨道间的动摩擦因数4=0.05，g取 10m/s2,求： (1)小滑块第一次经过圆弧形轨道最低点B 时的速度； (2)小滑块第一次经过圆弧形轨道最低点B 时对B点的压力； (3)小滑块在水平轨道上通过的总路程 必修第三册引黑 2.(18分)(2025·河南周口期中)如图所示， 在xOy坐标系的第一象限内除△OPQ区域 外，存在沿y轴负方向的匀强电场，在第四象 限内存在沿x轴负方向的另一匀强电场，已 知O、Q两点间距离为d,PQ直线与x轴的夹 角0=60°.有一质量为m、带电荷量为q(q> 0)的粒子自y轴上的P点以大小为o、方向 平行于x轴的速度射入第一象限，经电场偏 转后恰好从x轴上的Q点进入第四象限，又 在第四象限匀强电场的作用下从y轴上的S 点射入第三象限，粒子经过S点时速度方向 与y轴间的夹角α=30°，不计带电粒子的 重力 (1)求第一象限内的匀强电场的电场强 度E1； (2)求第四象限内的匀强电场的电场强 度E2； (3)若自PQ线段的中点以速度v发射该带 电粒子，速度方向仍沿x轴正方向，粒子 也经过Q点进入第四象限，求。的大小 以及粒子通过y轴时的速度大小， 白题044的过程，即每次通过无电场区都是自由落体运动，每次通过 电场区都是末速度为零的匀减速直线运动，因此，小球经过 两电场区的时间相等，故D正确故选C 7.B解折A电子在电场中的运动时间为：=上，又，=气，解 飞o 得1=，两板同距满足>2x了x(任）广，且a出解得 ，故A正确：B由A项可知，电子在电场中运动的 dbT入2m 时间等于交变电压的周期，故电子在t=0时刻从0点射入 时，沿电场方向先向上做匀加速，再向上做匀减速，从靠近上 极板附近射出，此时离开电场时偏离中心线距离最大，故 B错误；C.电子在1=了T时刻从O点射人时，沿电场方向， 8 电子的运动分四段，第一阶段从静止向A极板加速运动 1 8T,则位移为y=2=128T,第二阶段向A极板诚速 运动日7，速度为零，则位移为⅓ 2 1280T,第三阶段 3 从静止开始向B极板做加速运动 T,则位移为为=2= 9 然？，第四阶段向B极板做减速运动号，速度诚为零，则 9 位移为y,=2近=128 aT卫，则粒子的总位移为y=y4+yy2 令r,义e品解)，故C正确：D依题意。 1 eloT2 电子在电场中的运动时间为T,无论在哪一时刻从O点射入 电场，正向电场和反向电场对电子的作用时间都为号，设电 子的出射速度为"，沿电场方向根据动量定理有qE,一 ,=mw-0,又，=与=)，解得=0，即离开电场时沿电场方 向的速度为零，故D正确.本题选择错误的，故选B. 8.B解析：两板间电压为U时，由牛顿第二定律可得 d=ma, 电子做类平抛运动，在水平方向上l=t, 1 在竖直方向上y=2a, 联立可得，当y=2d时，即电子恰好从极板边缘飞出， 此时Unmt A当U.时，所有电子都能从极板的右端射出，A正 确，不符合题意： B当02时，二个周期内有分的时何电压低于整 电压”，因此有电子从极板右端射出的时间与无电子丛 必修第三册 极板右端射出的时间之比为1：1，B错误，符合题意： C.当U。>m时，有部分电子能从极板的右端射出，C正 el2 确，不符合题意； D.当Un= 2时，一个周期内有的时间电压低于临 界电压m2 ,因此有电子从极板右端射出的时间与无电子 从极板右端射出的时间之比为1：（√2-1），D正确，不符合 题意；故选B. 第十章章末检测 1.D2.B3.AC4.C 5.D解析：根据题意，若小球的初速度方向沿虚线，则其运动 轨迹为直线，可知电场力和重力的合力沿着虚线方向，又电 场强度方向为水平方向，根据力的合成可知电场强度方向水 平向右，若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发 运动到0点等高处的过程中重力对小球做功为零，电场力 的方向与小球的位移方向相同，则电场力对小球正功，小球 的动能增大，电势能减小.故选D. 6.C解析：A.在匀强电场中，沿着同一方向，电势均匀变化， 则UcB=UA,即Pc-Pa=PD-9A,从而可得PD=33V,A错误； B.BD为等势面，电场线与等势面垂直，因此匀强电场平行 于x轴，且沿着x轴负方向，B错误；C.根据勾股定理可知， OA间的距离d=√AB2-OB2=5√3cm,OA间的电势差U= 9a94=30V,因此匀强电场的电场强度的大小E=V 30VWm=2003V/m,C正确；D.由于BD在同-等 55×102 势面上，将电子从D点移动到B点，电场力做功为零，D错 误故选C. 7.BD解析：AB.根据题意，由公式E。=gP可知，负电荷在高 电势位置的电势能较小，由图可知，a点的电势最大，则在a 点电势能最小，同理可知，c点的电势最小，则在c点时电势 能最大，电荷仅在电场力作用下运动，电荷的电势能和动能 之和不变，可知，电势能最大时，动能最小，则在c点时，电荷 的动能最小，即速度最小，故A错误，B正确：CD.根据沿电 场线方向电势逐渐降低，结合题图可知，c点左侧电场方向 沿x轴正方向，c点右侧电场方向沿x轴负方向，可知，c点 右侧负电荷受沿x轴正方向的电场力，c点左侧负电荷受沿 x轴负方向的电场力，可知，负电荷在a点受静电力沿x轴负 方向，从d点开始沿x轴负方向运动到a点，电场力先做负 功再做正功，故C错误，D正确.故选BD. 8.D解析：根据题意可知，二极管具有单向导电性，闭合开 关，电容器充电，电容器的电容为C4C=。,极板向的 电场强度为B二整理可得E4?,油滴静止，油滴所受 合力为0，向上的电场力与向下的重力大小相等，则有 黑白题22 Eq=mg.A.减小极板间的正对面积，电容减小，由于二极管 具有单向导电性，电容器不能放电，由E=4m0可知，极板间 e.S 电场强度变大，则带电油滴所受电场力变大，向上移动， 故A错误；B.贴着上极板插入金属板，由C-4T 可知，电容 器的电容变大，电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，故 B错误；C.将上极板向左平移一小段距离，由C=,S 可知， 4mkd 电容器的电容变小，结合A分析可知，P点电势升高，由于电 场方向向下，电场力方向向上，可知油滴带负电，由E。=q 可知，P点处的油滴的电势能减小，故C错误：D.将开关断 开，极板上电荷量不变，由E=40可知，向上移动上极板， 8.S 极板间电场强度不变，则油滴受到的电场力不变，油滴仍处 于静止状态，故D正确故选D. 9.BD解析：A.到达最低点的过程，根据动能定理可得 (gD。)-(（kga）=0,解得mg kQq x x0/ 故A错误；B.当小球甲的加速度为零时，速率最大，则 有mg=fhg,解得=ng】 4,故B正确；C.小球甲最后停 Q9≤ 留时，满足mg9≤mg,解得位置x的区间，g 故C错误：D,者在最低点能返回，即在最低 满足鸟，g坊，解得：K结合A选项的结论 x2 k9,可得x= (mg-f)xo 9,解得初始电势能为： (mgf)x。√mg+f E0<n故D正确故选即 10.(1)B(2)a→b5.2 解析：(1)电容器充电过程中，当电路刚接通后，电流表示 数从0增大到某一最大值，后随着电容器的不断充电，电路 中的充电电流在减小，当充电结束，电路稳定后，此时电路 相当于开路，电流为0.故选B.(2)根据电路图可知充电结 束后电容器上极板带正电，将S,接2，电容器放电，此时通 过定值电阻R的电流方向为a→b:t=2s时I=1.10mA可 知此时电容器两端的电压为U2=R,电容器开始放电前两 端电压为12.3V,根据I-t图像与横轴围成的面积表示放 电量可得0~2s间的放电量为Q,=△U·C=(12.3V-1.10× 103A×R)C,2s后到放电结束间放电量为Q2=△U”·C= L10x103A·RC,根据题意。，=，解得R≈52k0 11.（1)1.58m/s,方向向右(2)1.5N,方向竖直向下 (3)2.5m 解析：(1)设滑块在B点速度为u,对滑块从A到B的过程 应用动能定理mgR-5R=2m2,=1.58ms,方向向右 参考答案与解析 2 (2)在B点由牛顿第二定律可得F、-mg=mR,联立解得 F、=1.5N,由牛顿第三定律可知，小滑块对B点的压力大 小为1.5N,方向竖直向下. (3)由题意知gE=7.5×10-5×1×104N=0.75N,mg=0.05× 0.1×10N=0.05N,因此有qE>mg,所以小滑块最终在圆弧 轨道的BC部分往复运动，C点离水平面的高度h满足关系 式mgh=gE√R2-(R-h)严，所以小滑块在水平轨道上通过 的总路程x满足mgR-gER=umgx,解得x=2.5m. 23mu 3mvo 12.(1)E,= 。(2)E,=2gd (3) 2"0 解析：(1)根据几何关系可知，OP长度为lop=dtan60°= √3d,带电粒子在第一象限中做类平抛运动，在水平方向 4=,在竖直方向w=,其中95，=m,联立解得 23m(2)带电粒子经过Q点时沿y轴方向的分速 E, 度v,=a1t1=23vo,带电粒子在第四象限内运动时沿y轴 方向的速度不变，根据粒子经过S点时速度方向与y轴间 的夹角a=30,可得=ma=有，解得=24，根据运动 学公式，在x轴方向有-d= (-2)-6,在电场力作用下满 2a 3mvo 足ma=-9,可得B,=2(3)根据题意可得在水平方 向号，在竖宜方向行，可得6-经出第 一象限时，在竖直方向的速度大小为v,=a1t'=√6o,在第 7 四象限中，水平方向上有2d=2-6,可得=√20，粒 子通过y轴时的速度大小=√+n=3⑧， 2 第十章真题演练 黑题 真题体验 1.B解析：带负电的试探电荷在x2处动能为1.5eV,电势能 为-1eV,总能量为0.5eV,且试探电荷速度沿x轴正方向， 在x2~x区域试探电荷受到沿x轴正方向的静电力，做加速 运动，在x处速度最大，试探电荷继续运动到x右侧，做减速 运动，当速度为零时，电势能为0.5eV,即运动到电势为-0.5V 处减速到零，开始向x轴负方向运动，后反向回到x,处动能 仍为1.5eV,继续向左运动，在电势为-0.5V处减速到零又 反向运动，不会运动到x。、x处，即试探电荷在x点两侧往复 运动.故选B. 2.ACD解析：D.根据点电荷的等势线画法，可知试探电荷由 F点沿直线移到O点，所在位置电势先增大后减小，电势能 先增大后减小，D正确；C.由等量异种电荷的电势分布可知 P=p>0,Po=-p<0,Po=0,Pr>0,因此P-pp=p-Pp< 黑白题23