第十章 静电场中的能量 单元练习-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦静电场能量单元，基础巩固与能力提升梯度分明，融合科技情境与科学推理，适配高中物理单元复习。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|15|电势能与电势、电势差、电容器等|结合等势面分布、电势能变化图像考查科学推理| |多选题|4|电场强度、等势线、跨步电压等|通过正三棱锥电场、匀强电场叠加情境提升综合分析能力| |解答题|4|电场力做功、电容器应用等|以心脏除颤器为情境考查电容器放电计算，体现科技应用与科学态度|

第十章 静电场中的能量 单元练习 基础巩固题 一、单选题 【知识点】电势能与电势 1．下列物理量都是标量的是（　　） A．功和重力势能 B．力和电势能 C．电势差和电场强度 D．电荷量和速度 2．一带正电的粒子仅在电场力的作用下从坐标原点沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，这个过程中，下列说法正确的是（     ） A．电场力一直做正功 B．电场力先做正功后做负功 C．电场力一直做负功 D．电场力先做负功后做正功 3．如图所示为两个点电荷产生的电场，虚线为一带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为轨迹上两点，下列说法中正确的是（　　） A．两个点电荷为左正右负，且左边电荷所带电荷量少 B．带电粒子在a点的电场力小于在b点的电场力 C．a点的电势高于b点的电势 D．带电粒子在a点的电势能小于在b点的电势能 【知识点】 电势差 4．电势差在国际单位制中用基本单位表示为（     ） A． B． C． D． 5．真空中某带负电的点电荷的等势面分布如图所示，图中相邻等势面的半径差相等。下列说法中正确的是（　　） A．P点电势比Q点电势高 B．P点的场强比Q点的场强大 C．相邻等势面间的电势差相等 D．把另一带负电的点电荷从P点移到Q点，电场力做负功 6．三条等势线如图所示，其中、两点在不同等势线上。已知元电荷。下列说法正确的是（　　） A．电子在点的电势能为 B．电子在点受到的电场力比点大 C．电子从点移动到点，电场力所做的功为 D．电子从点移动到点，电势能减少 【知识点】电势差与电场强度的关系 7．对公式的理解，下列说法正确的是（     ） A．此公式适用于计算任何电场中a，b两点间的电势差 B．a点与b点的距离越大，则这两点的电势差越大 C．公式中的d是指a点与b点之间的距离 D．公式中d是a，b两个等势面的垂直距离 8．下图表示某电场等势面的分布情况。将电子先后放置在电场中的点和点，它所受电场力的大小分别为、，电势能分别为、，下列关系式正确的是（　　） A．φA<φB B． C． D．将电子从等势面b移动到d，电场力做功 9．如图甲所示，一条电场线与轴重合，取点电势为零，方向上各点的电势随变化的关系如图乙所示，若在点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用。则不正确的是（     ） A．电子将沿方向运动 B．电子的电势能将一直减小 C．沿方向电场强度一直增大 D．电子运动的加速度先减小后增大 【知识点】电容器的电容 10．下列四种不同型号的电容器，其中储存电荷本领最大的是（     ） A． B． C． D． 11．如图所示的键盘为一电容式键盘，在我们打字的过程中，让我们猜想一下我们是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的大小（     ） A．两板间的距离 B．两板间的电压 C．两板间的电介质 D．两板间的正对面积 12．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合稳定时，一带负电的油滴被固定于电容器中的点。现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（　　） A．平行板电容器的电容将变大 B．静电计指针张角变大 C．带电油滴的电势能增加 D．若将上极板与电源断开后再将下极板左移一小段距离，则油滴所受电场力不变 【知识点】带电粒子在电场中的运动 13．如图所示，这是点电荷电场中的一条电场线，下列说法正确的是（　　） A．该点电荷一定带负电 B．A点的电场强度一定小于B点的电场强度 C．电子运动过程中通过A点时，其运动方向一定沿AB方向 D．在A点静止释放一个正电荷，若仅受电场力作用，该电荷一定向B点运动 14．如图所示，空间存在足够大的水平方向的匀强电场，绝缘的曲面轨道处于匀强电场中，曲面上有一带电金属块在力F的作用下沿曲面向上移动。已知金属块在向上移动的过程中，力F做功40J，金属块克服电场力做功10J，金属块克服摩擦力做功20J，重力势能改变了30J，则（　　） A．电场方向水平向右 B．在此过程中金属块电势能减少20J C．在此过程中金属块机械能减少10J D．在此过程中金属块机械能增加10J 15．如图所示为由加速电场、偏转电场与荧光屏组成的示波管结构示意图。忽略电子重力，下列说法正确的是（　　） A．加速电场可使电子的速度增大，偏转电场仅改变速度的方向 B．加速电场可使电子的速度增大，偏转电场也可使电子的速度增大 C．水平偏转板间的电场可以让电子上下偏转 D．荧光屏上不能产生倾斜亮线 能力提升题 二、多选题 16．如图所示，在正三棱锥O-ABC的顶点O处固定一负点电荷，、、分别是三条棱的中点。则下列说法正确的是（　　） A．点的电场强度大小是A点的4倍，且方向相同 B．点的电场强度大小是A点的2倍，且方向相同 C．将一正试探电荷从点沿直线移到，再沿直线移到，静电力做功不为0 D．将一正试探电荷从点沿直线移到，再沿直线移到，静电力做功为0 17．在匀强电场中放入一个点电荷以后，电场的电场线局部大致分布如图，下列选项正确的是（　　） A．点电荷为负电荷 B．MN线可能是一条等势线 C．与点电荷相连的电场线方向背离点电荷 D．点是该区域场强最强点 18．雷电击中地面或高压输电线掉落到地面时，都会在以落地点为中心的一定区域内的地面上形成一个强电流场，如果有人站在这个区域内，双脚间会存在一定的电势差，叫做“跨步电压”。如图所示，一条电势远高于地面的高压直流输电线掉落在地面上的O点，若O点附近地质结构分布均匀，则在地面以O为圆心的同心圆为一系列的等势线。图中O、A、B、C在同一直线上，BD是过B点圆的切线，AB=BC=BD，电线落地时恰好有人单脚着地站在B点，则以下说法正确的是（　　） A．图中A、B、C三点中，C点电势最高 B．地面上电子由O向C定向移动 C．为了安全，人应该单脚跳比较合理 D．A、B、C、D四点间电势差大小关系为UAB>UBC>UBD 19．空间存在竖直向上的匀强电场，一带电量为的小球在距地面某高度从静止开始下落，其机械能和动能随下落位移的变化如图中直线所示。不计空气阻力，设地面为重力势能的零势能面，取重力加速度。则（　　） A．小球的质量为 B．匀强电场的大小为 C．小球开始下落时距离地面的高度为 D．小球下落过程中电势能增加了 三、解答题 20．如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，，，其中ab沿电场线方向，bc和电场线方向成角，电荷量为的正电荷从a移到b静电力做功为，求： (1)匀强电场强度E； (2)电荷从b移到c，静电力做的功。 21．如图所示，在竖直平面内有四个点，、、位于直角三角形三个顶点，为斜边上一点，且，，边水平，它们处于方向竖直向上、场强大小为的匀强电场（图中未画出）中。已知元电荷。求： (1)、两点间的电势差； (2)将一质子从点移到点，电场力做的功； (3)若选取点为电势零点，质子在点的电势能。 22．质量为m的带电小球用绝缘丝线悬挂于O点，并处在水平向左的大小为E的匀强电场中，小球静止时丝线与竖直线的夹角为，如图所示，求： (1)小球带何种电？电荷量是多少？ (2)若将丝线烧断，则小球将做什么运动？（设电场范围足够大） 23．心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫做心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。假设某除颤器的电容器电容为。某次模拟治疗中，充电至，并且在时间内完成放电。假设人体在两电极之间的电阻为。 (1)请问这次放电有多少电量通过人体组织？ (2)请问这次放电的平均电流为多大？ (3)请问这次放电的最大电流为多大？ 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 A D B C B B D D C C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 答案 A A D D B AD AB CD ACD 1．A 【详解】A．功的正负表示动力做功还是阻力做功，无方向，属于标量；重力势能的正负表示相对零势能面的高低，无方向，属于标量，故A正确； B．力既有大小又有方向，属于矢量；电势能是标量，故B错误； C．电势差的正负表示两点电势的高低关系，无方向，属于标量；电场强度既有大小又有方向，属于矢量，故C错误； D．电荷量的正负表示电荷的电性，无方向，属于标量；速度既有大小又有方向，属于矢量，故D错误。 故选A。 2．D 【详解】由图可知粒子的电势能先增大后减小，根据 可知电场力先做负功，后做正功，故D正确。 故选 D。 3．B 【详解】A．根据电场线的指向和电场线的密集程度，可知两个点电荷为左正右负，且左边电荷所带电荷量多，故A错误； B． b点电场线更密集，b点电场强度更大，故带电粒子在b点受电场力更大，故B正确； C ．沿电场线方向电势逐渐降低，故a点的电势低于b点的电势，故C错误； D．粒子轨迹在速度方向和受力方向之间，故可判断粒子受力和电场强度方向相反，粒子带负电，故带电粒子在a点的电势能大于在b点的电势能，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】由电势差定义式 ，可知 功和电荷量的单位用基本单位表示分别为 ， 所以 ，故C正确。 故选C。 5．B 【详解】A. P点距离负电荷较近，可知P点电势比Q点电势低，选项A错误； B. P点距离负电荷较近，P点的场强比Q点的场强大，选项B正确； C. 距离负电荷越远则场强越小，根据U=Ed，可知相邻等势面间的电势差不相等，选项C错误； D. 把另一带负电的点电荷从P点移到Q点，电场力做正功，选项D错误。 故选B。 6．B 【详解】A．由图可知A点的电势为10V，根据 可得电子在点的电势能为，故A错误； B．根据 可知等差等势面越密的位置，电场强度越大，则点的电场强度大于点的电场强度，根据 可知电子在点受到的电场力比点大，故B正确； CD．电子从点移动到点，电场力所做的功为 则电势能增加，故CD错误。 故选B。 7．D 【详解】A．此公式仅适用于匀强电场，故A错误； B．a点与b点沿场强方向的距离越大，则这两点的电势差越大，故B错误； CD．公式中d是过a，b两点的两个等势面的垂直距离或者a、b两点沿场强方向的距离，故C错误，D正确。 故选D。 8．D 【详解】A．点与点均在等势面上，，故A错误； B．相邻等势面电势差相等，等势面越密集，电场强度越大。点附近的等势面比点附近密集，因此，电子所受电场力大小满足 所以，故B错误； C．电子的电势能满足，由于，可得，故C错误； D．电子从等势面移到等势面，取电子电荷量为，电场力做功为，故D正确。 故选D。 9．C 【详解】A．根据沿着电场方向，电势逐渐降低，可知电场方向沿x轴负方向，则电子受到电场力方向沿x轴正方向，所以静止释放后电子将沿Ox方向运动，故A正确，不符合题意； B．电场力对电子一直做正功，故电子的电势能将一直减小，故B正确，不符合题意； CD．根据 可知图像的切线斜率表示电场强度的大小，由图可知图像的切线斜率先减小后增大，故电场强度先减小后增大，则电子受到的电场力先减小后增大，根据牛顿第二定律，可知加速度先减小后增大，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。 本题选错误的，故选C。 10．C 【详解】电容是表征电容器储存电荷本领的物理量，电容越大，储存电荷的本领越强，该属性与电容器的额定耐压值无关，单位换算关系为。其中C的电容最大，即储存电荷本领最大。 故选C。 11．A 【详解】由电容的决定式可知，电容与两极板间距离、板间电介质和正对面积有关，与板间电压无关，电容式键盘是通过改变两极板间距离来改变电容的。 故选A。 【点睛】 12．A 【详解】A．根据可知，将电容器的上极板下移后，极板间距减小，电容器的电容变大，故A正确； B．电容器始终与电源相连，两极板的电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误； C．电容器的电势差不变，d减小，根据，则电场强度E变大，P点与下极板间的电势差变大，根据，即P点的电势增大，因为该油滴带负电，所以其电势能减少，故C错误； D．若将电容器上极板与电源断开，则电容器的电荷量不变，根据可知，当正对面积减小时，电容器的电容变小，根据可知，电势差增大，根据可知，电场强度变大，油滴所受电场力变大，故D错误。 故选A。 13．D 【详解】A．根据点电荷电场分布特点可知，该点电荷的电性无法确定，A错误； B．电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，由于只有一条电场线，不能判断电场线的疏密情况，所以不能判断场强的大小，B错误； C．电子受到的电场力的方向一定沿着电场线的切线方向，但其通过A点时运动方向可以为任意方向，C错误； D．由图可知A点电场方向向右，所以当在A处由静止释放一个正电荷，电子受力的方向向右，所以该电荷一定向B点运动，D正确； 故选D。 14．D 【详解】A．因为不知道带电物体的电性，所以无法判断电场方向，故A错误。 B．金属块克服电场力做功为10J，则金属块的电势能增加10J，故B错误。 CD．机械能的改变量等于除重力以外的其他力所做的总功，应为 即金属块机械能增加10J，故C错误，D正确。 故选D。 15．B 【详解】 AB．加速电场对电子做正功，电子速度增大，偏转电场对电子的作用力与电子的初速度方向垂直，电子做类平抛运动，电子的速度也增大，故A错误，B正确； C．水平偏转板间的电场方向是水平的，对电子施加水平方向的电场力，能使电子在水平方向上发生偏转，不能使电子上下偏转，故C错误； D．如果在水平偏转板和竖直偏转板上同时施加合适的扫描电压，可以使电子束在荧光屏上沿任意倾斜方向移动，从而形成倾斜的亮线，故D错误。 故选B。 16．AD 【详解】AB．根据，因，可知点的电场强度大小是A点的4倍，且方向相同，均沿AO的方向，A正确，B错误； CD．根据点电荷周围的电场分布可知，三点的电势相等，则将一正试探电荷从点沿直线移到，再沿直线移到，静电力做功为0，C错误D正确。 故选AD。 17．AB 【详解】A．负电荷的电场线是从外指向负电荷，故点电荷为负电荷，而正电荷电场线是发散的，选项A正确； B．由于等势线与电场线总是垂直的，所以选项B正确； C．负电荷的电场线是从外指向负电荷，选项C错误； D．由电场线疏密代表场强大小可知，P点位置场强并非最大，选项D错误。 故选AB。 18．CD 【详解】A．电线掉落的O点电势最高，沿着电场线电势逐渐降低，故有 则C点电势最低，故A错误； B．电子受电场力从低电势向高电势移动形成电流，则地面上电子由C向O定向移动，故B错误； C．为了安全，人应该单脚跳，就不会在人体形成电势差，故C正确； D．该辐射状电流场的电场线是从O向外的径向直线，越靠近O点电场强度越大 AB和BC长度相等，AB段平均电场强度大于BC段，由，可得 而，则有，故D正确。 故选CD。 19．ACD 【详解】AB．电场力对小球做负功，小球的机械能减少多少，电场力就对小球做多少负功，取小球下落10m处，则有 则有 根据动能定理，有 解得，A正确，B错误； C．小球刚开始下落时，机械能即为重力势能，即 解得，C正确； D．小球下落10m的过程中，电场力做功为 电场力做负功，电势能增加，则电势能增加40J，D正确。 故选ACD。 20．(1) (2) 【详解】（1）设两点间距离为，根据做功公式 解得 （2）设两点沿电场强度方向距离为，根据几何关系，有 电场力做功为 21．(1)-300V (2) (3) 【详解】（1）由 可得 （2）由 可得 （3）由题意可知，得 由 可得点电势 则质子在点的电势能 解得 22．(1)负电， (2)匀加速直线运动 【详解】（1）小球受力如图示 其中与反向，小球带负电， 解得 （2）丝线烧断时，，，则，故小球沿、合力方向做初速度为零，的匀加速直线运动。 23．(1)0.12C (2)30A (3)100A 【详解】（1）根据电容器的定义公式 解得 （2）放电的平均电流 （3）放电的最大电流为 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 $