第十章 静电场中的能量 章末巩固题 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 第十章静电场中的能量单元卷，通过基础巩固与能力提升分层设计，覆盖电势能、电势差等核心知识点，结合真实情境与科学思维，适配单元复习。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|12|电势能与电势、电势差、电容器等|题7以污水处理中污泥絮体运动为情境，考查电场线与等势面关系，体现科学态度与责任| |多选题|4|电场强度、电势、电容器实验|题16结合电容器实验，考查电容影响因素，培养科学探究能力| |解答题|2|电势差计算、非匀强电场分析|题18探究非匀强电场中电势差关系，提升科学推理与模型建构能力|

第十章 静电场中的能量 章末巩固题 基础巩固题 一、单选题 【知识点】电势能与电势 1．如图所示，把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场模拟正电荷的电场线，其中、两点的电场强度分别记为、，则（     ） A．电场线是真实存在的 B．图中没有头发碎屑的地方电场强度为零 C．，方向相同 D．，方向不同 2．真空中，在点电荷的电场中，与相距为的点放一个试探电荷，它在电场中受到的静电力是，方向如图所示。则（     ） A．点的电场强度方向与方向相反 B．点的电场强度大小为0 C．点的电场强度大小为 D．若试探电荷加倍，点电场强度大小会减小 3．如图所示，平面内有两个边长均为的对顶正三角形和，在A、两点分别放置电量为的正点电荷，在中点处放置另一点电荷（电性、电量未知）后，点电势为零。规定无穷远处的电势为零，则点电荷在某点产生的电势为（为某点到点电荷的距离），点电荷的电性及电量为（    ） A． B． C． D． 【知识点】 电势差 4．半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场； 场强大小沿半径分布如图所示，图中 E0已知， E—r曲线下O—R部分的面积等于R—2R部分的面积。 已知静电常数为k，则下列判断正确的是（　　）    A．带电球体是等势体 B．球心与球表面间的电势差 C．球心与球表面间的电势差 D．带电球所带的电荷量 5．一带正电粒子沿直线穿越如图等势面，则下列说法正确的是（     ） A．粒子电势能先增大后减小 B．粒子电势能先减小后增大 C．粒子所受电场力先做负功后做正功 D．粒子所受电场力不变 【知识点】电势差与电场强度的关系 6．如图，在匀强电场中有一虚线圆，和是圆的两条直径，其中与电场方向的夹角为，，与电场方向平行，两点的电势差。则（　　） A．电场强度的大小 B．点的电势比点的低5V C．将电子从点移到点，电场力做正功 D．电子在点的电势能大于在点的电势能 7．金属圆盘和金属棒分别接电源的正负极，将圆盘置于污泥槽底部，接通电源可将污泥絮体收集到圆盘上。圆盘与棒之间的电场分布如图实线所示，虚线为其中一个等势面。某一污泥絮体（视为质点）仅受电场力从B到A的运动轨迹如图所示，B点为轨迹、电场线和等势面的共同交点，下列说法正确的是（　　） A．A处场强大于B处场强 B．A处污泥絮体的动能大于B处动能 C．污泥絮体带正电 D．污泥絮体的机械能先减小后增大 【知识点】电容器的电容 8．有一电解电容器如图所示，外壳上标有“1000μF，10V”。下列关于该电容器的说法，正确的是（　　）      A．该电容器只有在10V电压下才能正常工作 B．当所加电压为5V时，该电容器的电容为500μF C．该电容器能容纳的电荷量最多为1.0×10﹣3C D．当两极加1V电压时，该电容器的电荷量为1.0×10﹣3C 9．如图所示，真空中水平放置的平行电容器的两极板与电压恒定的电源相连，下级板接地（电势为0），极板间的P点固定一带负电的点电荷（电荷量不变），把上极板缓慢向下平移少许后，下列说法正确的是（　　） A．电容器所带的电荷量减少 B．点电荷受到的电场力减小 C．P点的电势降低 D．点电荷的电势能减小 【知识点】带电粒子在电场中的运动 10．在匀强电场中，有一质量为m、带电荷量为q的带电小球静止在O点，然后从O点自由释放，其运动轨迹为一直线，直线与竖直方向的夹角为，如图所示，则匀强电场的电场强度大小可能是（　　） A． B． C． D． 11．如图所示，质量为、带电量为的粒子（不计重力）从点进入辐射状的电场，做半径为的匀速圆周运动，圆弧轨迹处的电场强度的大小为，经过半个圆周从点射出辐射状的电场，则（　　） A．粒子在点的动能为 B．粒子在点的动能大于点的动能 C．粒子从到的运动时间为 D．粒子从到的运动时间为 12．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，据此可知（　　） A．带电质点在点的加速度比在点的加速度小 B．带电质点在点的电势能比在点的大 C．带电质点在点的动能大于在点的动能 D．P、R、Q三点中的电势最高 能力提升题 二、多选题 13．如图甲所示，一点电荷Q位于Ox坐标轴上的某点，坐标轴上A、B两点的坐标分别为0.3m和0.6m。现在A、B两点分别放置带正、负电的试探电荷，得到其受到的静电力大小与电荷量绝对值的关系图线a、b如图乙所示。已知两试探电荷所受静电力的方向均与x轴正方向相同，则（　　） A．点电荷Q带正电 B．点电荷Q所在位置的坐标为0.2m C．电场中B点的电势比A点的电势高 D．B点的电场强度大小为2.5N/C，方向沿x轴负方向 14．与行星绕太阳运动类似，电子也可以绕正电荷运动。如图所示，三个电子仅在库仑力作用下绕固定正点电荷运动，轨道分别为椭圆轨道和圆轨道、、、，圆轨道、、、恰好在正点电荷的四个等势面上，相邻两等势面间的电势差均为，轨道与轨道、分别相切于、两点。若轨道上的电子运动到点时的动能为，不考虑电子之间的相互作用及电子运动过程中的电磁辐射，下列说法中正确的是（　　） A．轨道上电子的动能大于 B．轨道上电子的动能比轨道上的大 C．轨道上电子的电势能比轨道上的小 D．轨道上的电子运动到点时的动能为 15．如图所示，三个同心圆是带正电的点电荷周围的三个等势面，同一条电场线上的A、B、C三点分别位于三个等势面上，其电场强度的大小分别为、、，A、B两点间的电势差为，B、C两点间的电势差为。已知三个圆的半径关系为。下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 16．在“研究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验中，把电容器的两极板A、B分别与静电计的金属球和外壳相连，并使B板接地。先使电容器带上一定的电荷量，静电计指针偏转一定的角度（如图）。下列说法正确的是（　　） A．实验过程中两极板间的电压不变 B．实验过程中两极板上所带电荷量不变 C．保持两极板的间距和正对面积不变，在两极板间插入有机玻璃板，静电计指针偏转的角度增大 D．实验中如果不小心手碰触了一下B板，静电计指针偏转的角度不变 三、解答题 17．如图所示的匀强电场电场强度为103 N/C，ab、cd平行于电场线，ac、bd垂直于电场线，ab=cd=4 cm，ac=bd=3 cm。则 (1)a、b之间的电势差为多少？ (2)将q=-5×10- 3 C的点电荷沿矩形路径abdca移动一周，静电力做的功是多少？ (3)将q=-5×10- 3 C的点电荷沿abd从a移到d，静电力做的功是多少？ 18．如图所示，在一个非匀强电场中，某一条电场线上有A、B、C三点，且AB=BC。 （1）你能比较A、B间的电势差UAB和B、C间的电势差UBC的大小吗？ （2）如果φA=10V，φC=4V，则B点的电势φB等于7V吗？ （3）大致画出过A点和B点的等势面；如果要求相邻等势面之间的电势差相等，且A、B两点间没有另一个等势面，那么在B点右侧的另一个等势面应该画在哪里？    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 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A A C B D D D D A 题号 11 12 13 14 15 16 答案 D C CD AD AD BD 1．D 【详解】A．电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，客观上并不真实存在，故A错误； B．电场线是为了形象描述电场的强弱和方向而引入的假想曲线，没有头发碎屑的地方也有电场存在，其电场强度不一定为零，故B错误； CD．头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场后头发碎屑会顺着电场强度的方向排列开来，以此模拟电场线的分布，由图可知，点电荷产生的电场线是以电荷为中心呈辐射状向外分布的，电场线越密的地方电场强度越大，由于点比点更靠近中心点电荷，所以点处的电场线比点处更密，则有，方向不同，故C错误，D正确。 故选D。 2．A 【详解】A．负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反，则点的电场强度方向与方向相反，故A正确； BC．点的电场强度大小为，故BC错误； D．点电场强度的大小由场源电荷Q决定，与试探电荷无关，若试探电荷加倍，点电场强度大小不变，故D错误。 故选A。 3．A 【详解】根据几何有关系，可知点电荷到点距离 已知点电势为零，根据点电荷电势公式有 解得 故选A。 4．C 【详解】A．根据图像可知，内部场强并非为零，根据沿电场线方向电势降低可知，带电球体不是等势体，电势在改变。故A错误； BC．E-r曲线下围成的面积表示电势差，则球心与球表面间的电势差 故B错误C正确； D．球外电场可等效于电荷量集中在球心的点电荷产生，带电球所带的电荷量为Q，根据R处的场强为E0，有 解得 故D错误。 故选C。 5．B 【详解】AB．由图可知，等势面越靠近中心电势越低，粒子沿直线从右侧外部向左侧运动，过程中电势先减小，后增大，粒子带正电，因此电势能先减小后增大，故A错误，B正确； C．电势能先减小后增大，说明电场力先做正功后做负功，故C错误； D．等差等势面的疏密反映电场强度大小，越靠近中心等势面越密，电场强度越大，可知粒子所受电场力是变化的，D错误。 故选B 。 6．D 【详解】A．两点的电势差 则电场强度的大小为 故A错误； B．两点的电势差为 故点的电势比点的高，故B错误； C．电子带负电，电场强度水平向右，电子受到的电场力方向水平向左，则将电子从点移到点，电场力做负功，故C错误； D．由于沿电场线电势降低，则有 电子带负电则有 则电子在a点的电势能大于在点的电势能，故D正确。 故选D。 7．D 【详解】A．根据电场线越密的地方场强越大，可知A处场强小于B处场强，故A错误； C．根据曲线运动的合力位于轨迹的凹侧，可知污泥絮体受到的电场力与场强方向相反，则污泥絮体带负电，故C错误； D．由图可知 污泥絮体从B到A，电场力与速度方向夹角为先钝角后锐角，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，则污泥絮体的机械能先减小后增大，故D正确； B．污泥絮体仅受电场力从B到A的运动，由图可知 根据 可知负电荷在电势高的位置电势能低，则 根据能量守恒定律，故B错误。 故选D。 8．D 【详解】A．由标称值可知，该电解电容器用于直流10V及以下电压时才能正常工作，故A错误； B．电容器的电容由电容器本身决定，与工作电压无关，当所加电压为5V时，该电容器的电容仍然为1000μF，故B错误； C．当两极加10V电压时，该电容器的电荷量为 Q＝CU＝1000×10﹣6×10C＝1.0×10﹣2C 故C错误； D．当两极加1V电压时，该电容器的电荷量为 Q＝CU＝1000×10﹣6×1C＝1.0×10﹣3C 故D正确。 故选D。 9．D 【详解】A．根据平行板电容器电容的决定式 上极板向下平移后两极板间距减小，则C增大，再根据电容器的定义式 因为U不变，所以Q增大，A错误； B．根据 可知两极板间的电场强度E增大，点电荷受到的电场力变大，B错误； C．因为P点所在位置到下极板的距离不变，且下极板的电势为零，根据 可知P点所在位置的电势升高，C错误； D．由点电荷的电势能 由于点电荷带负电，负电荷在电势高的地方电势能小，因此点电荷的电势能减小，D正确。 故选D。 10．A 【详解】带电小球受到电场力与重力作用，小球沿合力方向做匀加速直线运动，根据三角形定则可知，当电场力与合力方向垂直时，电场力最小，场强最小，如图所示 则有 可得场强的最小值为 则匀强电场的电场强度大小应满足。 故选A。 11．D 【详解】A．辐射状的电场力充当粒子做匀速圆周运动的向心力，则有 解得 粒子在点的动能为，A错误； B．电场力不做功，A、B点动能相等，则，B错误； CD．由匀速圆周运动的规律可得粒子从A到B的运动时间为，D正确、C错误。 故选D。 12．C 【详解】A．由电场线的疏密反应场强的强弱知，根据，带电质点在点的加速度比在点的加速度大，故A错误； B．轨迹弯曲的方向可知，电场力的方向向右。由于质点带负电，所以场强向左，电场线的方向向左，质点从经过运动到，电场力做负功，电势能增大，即在点的电势能比在点的小，故B错误； C．根据能量守恒可知，带电质点在点的动能大于在点的动能，故C正确； D．沿电场线电势降低，故P、R、Q三点中的电势最低，故D错误。 故选C。 13．CD 【详解】AB．由于两试探电荷所受静电力的方向均与x轴正方向相同，所以A点电场强度方向沿x轴正方向，B点电场强度方向沿x轴负方向，由此可知，点电荷Q应位于AB之间，且应为负电荷，故A错误，B错误； C．由图像可知 因为，点电荷Q离A点更近，而场源为负电荷，所以A点的电势比B点的电势低，故C正确； D．综上可得B点的电场强度大小为2.5N/C，方向沿x轴负方向，故D正确。 故选CD。 14．AD 【详解】A．类似卫星变轨模型，电子在轨道上的速度大于轨道上的点时的速度，则轨道上电子的动能大于，故A正确； B．类似人造卫星模型，由得，则轨道上电子的速度比轨道上的小，动能也比其小，故B错误； C．根据正点电荷的电场分布特点可知，假设电子从轨道运动到轨道上，静电力做正功，电势能降低，则轨道上电子的电势能比轨道上的大，故C错误； D．由题意，电子运动过程中点电势比点高，电子带负电，则电子运动从点运动到点，由动能定理可知 解得，故D正确； 故选AD。 15．AD 【详解】AB．电场线疏密表示场强大小，由图可知，，故A正确，B错误； CD．AB间平均电场强度大于BC间平均电场强度，根据 两点间距相等，故UAB>UBC，故C错误，D正确。 故选AD。 16．BD 【详解】AB．实验过程中电容器带上一定的电荷量，与电源断开，两极板上所带电荷量不变，但实验过程会改变电容大小，故两极板间的电压会改变，故A错误，B正确； C．保持两极板的间距和正对面积不变，在两极板间插入有机玻璃板，电介质常数增大，根据 知电容C应变大，电容器所带电量Q保持不变，根据 知板间电势差U变小，静电计指针张角变小，故C错误； D．实验中如果不小心手碰触了一下B 板，则极板间的电荷量不变，则电势差不变，静电计指针偏转的角度不变，故D正确。 故选BD。 17．(1)40V (2)0 (3)-0.2J 【详解】（1）根据可知a、b之间的电势差为 （2）将点电荷沿矩形路径abdca移动一周，位移为0，故静电力做功为0 （3）由图可知 则 所以将点电荷沿abd从a移到d，静电力做的功为 18．（1）；（2）不等；（3）见解析 【详解】（1）根据电场线的疏密程度可知，同时有AB=BC，结合公式可得 （2）因为该电场为非匀强电场，根据前面分析可知沿电场线方向上相等距离间的电势差不等，故B点的电势φB不等于7V； （3）根据电场线和等势面垂直可得过A点和B点的等势面如图所示；因为有，根据可知若要求相邻等势面之间的电势差相等，可知在B点右侧的另一个等势面在C点右侧，如图所示。    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 $