章末综合检测（二） 静电场中的能量(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦“静电场中的能量”核心知识，涵盖电势、电势能、电场强度、电容器及带电粒子运动等内容。通过避雷针、静电除尘等实际情境导入，衔接电场性质前序知识，为电磁学后续学习搭建认知支架。 其亮点在于融合生活应用（如X光检测设备）与实验探究（电容器充放电），以科学思维中的模型建构（如等势面分析）和科学推理（如带电粒子偏转计算）为核心，提升学生问题解决能力。教师可借助多样化题型优化教学，学生能深化物理观念并增强实践联系。

章末综合检测（二）　静电场中的能量 （满分：100分） 第十章　静电场中的能量 1 一、单项选择题（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. （2026·山东利津期中）如图所示为雷雨天一避雷针周围电场的等势面 分布情况，在等势面中有A、B、C三点，其中A、B两点位置关于避雷针对 称。下列说法中正确的是（　　） A. B点电场强度小于C点电场强度 B. 某不计重力的正电荷在A、B两点的加速度相同 C. 正电荷在C点的电势能比其在B点的电势能大 D. 将负电荷从C点移动到B点，静电力所做的总功为正 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 物 理·必修第三册 解析：　等差等势面越稀疏电场强度越小，因此C点电场强度小于B点电 场强度，故A错误；A、B两点处于同一等势面上，电场方向不同，根据a＝ ，可知不计重力的正电荷在A、B两点的加速度不相同，故B错误；B点的 电势大于C点的电势，根据Ep＝qφ，可知正电荷在C点的电势能小于B点的 电势能，故C错误；负电荷从C点移动到B点时，是从低电势移动到高电 势，根据Ep＝qφ，可知电势能变小，静电力做正功，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 2. （2026·江苏盐城期末）真空中一静止的、带负电的点电荷，其周围的 电场线分布如图所示，a、b、c是同一条电场线上的三个点，它们的电场强 度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。下列关系式正确的是 （　　） A. Ea＞Eb＞Ec B. Ea＝Eb＝Ec C. φa＝φb＝φc D. φa＞φb＞φc √ 解析：　距离负电荷越近的位置电场线越密集，电场强度越大，即Ea＞ Eb＞Ec，故A正确，B错误；沿电场线方向电势逐渐降低，可知φa＜φb＜ φc，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 3. 三条等势线如图所示，其中A、B两点在不同等势线上，下列说法正确 的是（　　） A. 电子在A点的电势能为－10 J B. 电子在A点受到的静电力比B点大 C. 电子从A点移动到B点，静电力所做的功为6 eV D. 电子从A点移动到B点，电势能减少4 eV √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析：　根据Ep＝φq可知，电子在A点的电势能Ep＝－10 eV＝－1.6×10 －18 J，选项A错误；根据U＝Ed可知，等差等势面越密的位置，电场强度 越大，则A点电场强度大于B点，所以电子在A点受到的静电力大于B点，选 项B正确；电子从A点移动到B点，静电力所做的功WAB＝－eUAB＝－e（φA －φB）＝－4 eV，电势能增加4 eV，选项C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 4. （2026·河南开封期末）如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚 线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点。设静电力 对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b两点的电场强度大小分别为Ea和Eb， a、b两点的电势分别为φa和φb，则（　　） A. Ea＝Eb　φa＝φb B. Ea＞Eb　Wa＝Wb C. φa＞φb　Wa＞Wb D. 电子由a运动到c过程中电势能增大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析：　电场线的疏密程度反映电场强度的大小，则Ea＞Eb，a、b两点 在同一等势线，则φa＝φb，两电子分别从a、b两点运动到c点，电势能变化 相等，根据静电力做功与电势能变化的关系W＝－ΔEp可知，Wa＝Wb，故 A、C错误，B正确；电子逆着电场线运动，静电力做正功，电势能减小， 故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 5. （2026·安徽黄山期中）如图所示，一平行板电容器，两极板水平放 置，b板接地，P点在两板之间，与两板距离相等。开关S闭合后，一带电 油滴在P点处于静止状态，现在断开开关，而后将b板缓慢向上平移一小段 距离，下列说法中正确的是（　　） A. 油滴将向下运动 B. 油滴将向上运动 C. P点电势降低 D. P点电势升高 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析：　将b板缓慢向上平移一小段距离，根据C＝，C＝可得E＝ ＝，由于开关断开，则电荷量Q不变，两极板间电场强度不变，所以 油滴仍处于静止状态，故A、B错误；由于两极板间电场强度不变，b板上 移，则P点和下极板间的电势差减小，下极板始终接地，电势为零，则P点 电势降低，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 6. （2026·四川绵阳期中）如图所示，正三棱柱ABC-A'B'C'的A点固定一个 电荷量为＋Q的点电荷，C点固定一个电荷量为－Q的点电荷，D、D'点分 别为AC、A'C'边的中点，选无穷远处电势为零。下列说法中正确的是 （　　） A. D、B'两点的电场强度方向不同 B. 将一负试探电荷从A'点移到C'点，其电势能减少 C. 将一正试探电荷沿直线从B点移到D'点，静电力始终不做功 D. 将一正试探电荷沿直线从B点移到D'点，静电力做负功 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析：　分别画出A、C处的电荷在B、B'、D、D'各点的电场强度，然后 进行电场强度的合成，可以得到两个点电荷在这四点的电场强度方向均平 行于AC，方向由A指向C，故A错误；A'C'沿线电场强度方向由A'指向C'， 电势降低，但试探电荷为负电荷，故电势能增加，故B错误；几何体为正 三棱柱，D、D'点分别为AC、A'C'边的中点，所以BDD'B'为AC的中垂面， 也就是等势面，各处电势相等，电势能相等，在此等势面上移动电荷，静 电力不做功，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 7. （2026·江苏南京月考）如图所示，空间中有平行于正六边形的匀强电 场，正六边形中心为O，边长为2 m。将电荷量为－1×10－6 C的点电荷从 M点移动到N点，静电力做了1×10－5 J的功，再从N点移动到P点，静电力 做了3×10－5 J的功。下列说法正确的是（　　） A. M、N两点间的电势差为UMN＝10 V B. N、P两点间的电势差为UNP＝30 V C. 匀强电场的电场强度大小为E＝10 V/m，方向由P指向M D. 若选O点为电势零点，则M点电势为φM＝20 V √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析：　M、N两点间的电势差为UMN＝＝ V＝－ 10 V，选项A错误；N、P两点间的电势差为UNP＝＝ V＝－30 V，选项B错误；若设N点电势为零，则M点 电势为－10 V，P点电势为＋30 V， PM间电势差为40 V，若将PM四等份，如图所示，在Q点电势为零，则NQ为等势面，则电场强度方向由P指向M，匀强电场的电场强度大小为E＝＝ V/m＝10 V/m，选项C正确；若选O点为电势零点，因UOM＝20 V，则M点电势为φM＝－20 V，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四 个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3 分，有选错的得0分） 8. （2026·陕西西安期中）在x轴上有两个电荷q1、q2，其静电场的电势φ在 x轴上的分布情况如图所示。下列说法正确的有（　　） A. q1和q2带有异种电荷 B. x1处的电场强度为零 C. 负电荷从x1移到x2，电势能不断增大 D. 负电荷从x1移到x2，受到的电场力不断减小 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析： 　无穷远处电势为零，又有电势为正的地方，故存在正电荷；又 有电势为负的地方，故也存在负电荷，所以，q1和q2带有异种电荷，故A正 确；根据E＝可知，φ-x图像的切线斜率表示电场强度，故x1处电场强度 不为零，故B错误；负电荷从x1移到x2，由低电势向高电势移动，静电力做 正功，电势能不断减小，故C错误；根据φ-x图像的切线斜率表示电场强 度，由题图可知，负电荷从x1移到x2，电场强度不断减小，故电荷受到的 静电力不断减小，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 9. （2026·广东深圳期末）如图所示为某静电除尘装置的原理图，废气先 经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃 （不计重力）仅在静电力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是 轨迹与电场线的交点。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量的变 化， 则下列说法正确的是（　　） A. A点电势高于B点电势 B. 尘埃在A点的加速度大于在B点的 C. 尘埃在迁移过程中做匀变速曲线运动 D. 尘埃在迁移过程中电势能先增大后减小 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析： 　沿电场线方向电势逐渐降低，可知A点电势低于B点电势，故A 错误；A点电场线较密集，则A点电场强度比B点的大，尘埃在A点的静电力 大于在B点的，尘埃在A点的加速度大于在B点的，故B正确；尘埃在迁移 过程中所受静电力在变化，加速度在变化，做非匀变速曲线运动，故C错 误；尘埃在迁移过程中，静电力先做负功后做正功，则电势能先增大后减 小，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 10. （2026·浙江台州期中）如图所示，一带正电粒子从K发出（初速度为 零），经K与A板间的加速电场加速，从A板中心沿中心线KO射出，然后 进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中，经过电场后打在荧光屏上 的P点。已知加速电压为U1，M、N两极板间的电压为U2，板长为L，粒子 的质量为m，电荷量为e，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　） A. 增大加速电压U1，P点会往上移动 B. 增大M、N两极板间的电压U2，P点会往上移动 C. 若把粒子的质量增加为原来的2倍，则P点位置 不变 D. 若把粒子的带电荷量增加为原来的2倍，则P点位置不变 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析： 　在电场中加速时，有U1e＝m，在偏转电场中时，有L＝ v0t，y＝at2，a＝，解得y＝，增大加速电压U1，则y变小，即P点会 往下移动，选项A错误；增大M、N两极板间的电压U2，则y变大，P点会往 上移动，选项B正确；偏转距离y与粒子质量m和电荷量q无关，则若把粒子 的质量增加为原来的2倍，或者把粒子的带电荷量增加为原来的2倍，则P 点位置都不变，选项C、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 三、非选择题（本题共5小题，共54分） 11. （6分）在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示 连接电路。电源电压为8.0 V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相 接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2，实验中使用了电流 传感器来采集电流随时间的变化情况。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 （1）开关S改接2后，电容器进行的是 （选填“充电”或“放 电”）过程。此过程得到的I-t图像如图乙所示，图中用阴影标记的狭长矩 形的面积的物理意义是 。如果不改变电路 其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面 积将 （选填“减小”“不变”或“增大”）。 放电　 0.2 s内电容器释放的电荷量　 不变　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析： 开关S接1时，电源在给电容器充电，开关S改接2后，电源断 开，电容器放电，在电路中充当电源；I-t曲线与坐标轴所围成的面积表示 初始时刻电容器所带电荷量的多少，也表示在该段时间内，电容器所放出 电荷量的总和，则阴影面积表示0.2 s内电容器释放的电荷量；只减小电阻 的阻值，对电容器所带电荷量没有影响，所以初始时刻电容器所带电荷量 不变，即I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。 （2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q＝3.44×10 －3 C，则该电容器的电容为 μF。 解析： 由C＝，可得该电容器的电容为C＝430 μF。 430　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 12. （8分）（2026·广东江门期中）在“观察电容器的充、放电现象”实 验中，电路如图所示。 （1）将开关S接通1，电容器的 （选填“上”或“下”）极板带正 电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向 （选填“左”或 “右”）。 解析： 开关S接通1，电容器充电，根据电源的正负极可知电容器上 极板带正电；开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左。 上　 左　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 （2）若电源电动势为10 V。实验中所使用的电容器大小为3.3×10－3 F， 充满电后电容器正极板所带电荷量为 C。（结果保留2位有 效数字） 解析： 充满电后电容器所带电荷量为Q＝CU＝3.3×10－2 C。 3.3×10－2　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析： 电容器充电过程中，电流逐渐减小，随着两极板电荷量增 大，电流减小得越来越慢，电容器充电结束后，电流减为0，故A正确，B 错误；电容是电容器本身具有的属性，根据电容的定义式C＝可知，电荷 量与电压成正比，所以图线应为过原点的一条倾斜直线，故C、D错误。 （3）下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系、所带电荷量Q与两极 板间的电压U的关系正确的是 ⁠。 A　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 13. （10分）（2026·湖南邵阳期中）如图所示，匀强电场的电场强度E＝ 2.0×104 N/C。将电荷量q＝＋1.0×10－8 C的点电荷从电场中的A点移动到 B点，A、B两点在同一条电场线上，它们间的距离d＝0.1 m。 （1）求A、B两点间的电势差UAB； 答案： 2.0×103 V　 解析： 根据电场强度与电势差的关系UAB＝Ed 代入数据得UAB＝2.0×103 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 （2）求电荷所受静电力的大小F； 答案： 2.0×10－4 N　 解析： 根据E＝，有F＝qE 代入数据得F＝2.0×10－4 N。 （3）将该检验电荷沿电场线由A点移至B点，求在此过程中静电力对检验 电荷所做的功W。 答案： 2.0×10－5 J 解析： 根据W＝qU 代入数据得W＝2.0×10－5 J。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 14. （14分）（2026·四川攀枝花期末）如图所示，半径为R的光滑半圆形 轨道BC固定在竖直面内，与水平地面相切于B点，BC为其直径。整个区域 内存在着水平向右的匀强电场，电场强度E＝。一质量为m、电荷量为q 的绝缘滑块从桌面上的A点由静止释放。已知A点到B点的距离为2R，A、 B、C位于同一竖直平面内，重力加速度为g，滑块与水平桌面的动摩擦因 数为μ。 （1）求滑块到达B点时对圆弧轨道的压力FN； 答案： （9－4μ）mg，方向竖直向下 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解析： 滑块到达B点时，根据动能定理qE·2R－μmg·2R＝m 在B点，根据牛顿第二定律FN'－mg＝m 根据牛顿第三定律，滑块到达B点时对圆弧轨道的压力FN＝FN' 联立解得FN＝（9－4μ）mg 方向竖直向下。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 （2）若滑块能到达C点，求滑块到达C点时速度的大小vC。 答案： 2 解析： 滑块到达C点时，根据动能定理qE·2R－μmg·2R－mg·2R＝m 解得vC＝2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 15. （16分）（2026·安徽黄山期末）医院中的X光检测设备是一种利用X 射线穿透物体并捕获其投影图像的仪器，图甲是某种XT机主要部分的剖面 图，其工作原理是在如图乙所示的X射线管中，从电子枪逸出的电子（初 速度可忽略）被加速、偏转后高速撞击目标靶，实现破坏辐射，从而放出 X射线，图乙中P、Q之间的加速电压U0＝1.82×104 V，M、N两板之间的 偏转电压U＝2.184×104 V，电子从电子枪中逸出后沿图中虚线OO'射入， 经加速电场，偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点C，虚线OO'与靶台 ACB在同一竖直面内，且AB的长度为10 cm。已知电子质量m＝9.1×10－31 kg，电荷量e＝1.6×10－19 C，偏转极板M和N长L＝20 cm、间距d＝16 cm，虚线OO'距离靶台的竖直高度h＝45 cm，不考虑电子的重力、电子间 相互作用力及电子从电子枪中逸出时的初速度大小，不计空气阻力。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 （1）求电子进入偏转电场区域时速度的大小v0； 答案： 8×107 m/s　 解析：对电子在加速电场中的加速过程，根据动能定理有eU0＝m－0 解得v0＝8×107 m/s。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 （2）求靶台中心点C离N板右侧的水平距离xC； 答案： 0.5 m 解析： 电子在偏转电场中做类平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动， 有L＝v0t 在竖直方向上做匀加速直线运动，有y＝at2 其中加速度a＝＝ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 解得y＝0.075 m。 电子离开偏转电场后做匀速直线运动，如图，由几何关系 可得＝ 代入数据后得xC＝0.5 m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 （3）若使电子打在靶台ACB上，求M、N两板之间的电压范围（计算结果 保留两位有效数字）。 答案： 2.0×104 V≤U≤2.3×104 V 解析： 由题意可知，A、B两点离N板右侧的水平距离分别为xA＝0.45 m，xB＝0.55 m 若电子刚好到达A点，由几何关系有＝ 解得yA＝0.081 8 m＞0.08 m 所以电子不能到达A点，所以有y1＝＝a1t2＝· 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 可得U1≈2.3×104 V 电子刚好到达B点时，由几何关系有＝ 解得yB＝0.069 m 当偏转电压为U2，电子离开电场时的侧移量为y2，则y2＝yB＝a2t2＝ 可得U2≈2.0×104 V 综上得电压范围为2.0×104 V≤U≤2.3×104 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 物 理·必修第三册 $