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

**基本信息** 2026-2027学年高二上学期物理人教版必修3第十章《静电场中的能量》提高卷，聚焦电场强度、电势、电势能、电容器等核心知识，通过多样化题型融合物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|10/40|电场线与场强、电势比较、库仑力计算|结合电场线图像（如第1题）、等势面分析（第4题），强化物理观念| |填空题|5/20|电势能变化、电势差、等势线与粒子运动|通过负电荷电势能比较（第11题）、电场力做功计算（第12题），培养科学推理| |实验题|1/10|电容器充放电|基于电流传感器实验（第16题），体现科学探究| |解答题|3/30|动能定理与电场力综合、匀强电场电势差|综合滑块运动（第17题）、小球在电容器中运动（第19题），突出综合应用能力|

第十章：静电场中的能量（提高卷） 2026-2027学年高二上学期物理人教版必修3测试题 （考试时间：75分钟，试卷满分：100分） 一．单选题： 1．如图所示，A、B为某静电场中的两点。将一个负电荷由A点移到B点。下列说法正确的是（     ） A．A点的电场强度比B点小 B．A点的电势高于B点电势 C．从A点移到B点的过程中，静电力做负功 D．负电荷在A点的电势能大于B点的电势能 2．如图所示，真空中电荷量分别为和两个点电荷相距为，A、B为它们水平连线上两点（其中B为中点），C为连线中垂线上的一点。已知静电力常量为k，则 （     ） A．将一个正试探电荷自B沿中垂线移到C，其电势能减小 B．电荷量为+Q的点电荷在B点产生的电场强度大小为 C．它们在A点的合场强方向为竖直向上 D．这两个点电荷间的库仑力大小为 3．在一负点电荷产生的静电场中有a、b两点，试探电荷在两点受到的静电力大小F与试探电荷电量q满足如图所示的关系，下列说法正确的是（     ） A．a点场强比b点场强小 B．a点的电势比b点电势低 C．同一正电荷在a点的电势能比在b点大 D．a、b两点间的电势差与零电势点的选取有关 4．图示虚线为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0。一带正电的点电荷仅在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为和。当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为时，它的动能应为（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，匀强电场中有一个梯形ABCD，梯形平面与匀强电场的方向平行，AD，BC相互平行且均垂直于AB，，，，已知A点电势为7V，B点电势为4V，D点电势为8V，则下列说法正确的是（　　） A．C点电势为5V B．匀强电场的电场强度大小为 C．一电子由D点到C点再到B点的过程中，电势能减少了4eV D．一正电荷由D点无初速度释放，将沿着DC所在直线运动 6．三个点电荷的电场线和等势线如图所示，其中的d，e与e，f两点间的距离相等，则（     ） A．a点电势高于c点电势 B．a、b两点的电场强度相同 C．d、f间电势差大于d、e间电势差的两倍 D．从a到d与从f到d，电子克服电场力做功相等 7．在如图所示电路中，电源电压为，电容为的平行板电容器水平放置且下极板接地。一带电油滴位于两极板间正中央P点且恰好处于静止状态。下列说法正确的是（     ） A．油滴带正电 B．上极板所带电荷量为C C．若将上极板缓慢水平向左移动少许，油滴将向下运动 D．若将下极板缓慢竖直向上移动少许，P点的电势将降低 8．晓峰同学用所学知识设计了一个电容式风力传感器，如图所示。将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离变大（两电极不接触）。若极板上电荷量保持不变，在受到风力作用时，下列说法正确的是（     ） A．电容器电容变小 B．静电计指针张角变小 C．极板间电场强度变大 D．静电计指针张角越大，风力越大 9．如图甲，多级直线加速器由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，序号为奇数和偶数的圆筒分别与图乙所示交变电源两极相连。时，位于金属圆板（序号为0）中央的电子，由静止开始加速。若已知电子的质量为、电荷量为、交流电周期为，电子通过圆筒间隙的时间不计，忽略相对论效应，下列说法正确的是（　　） A．电子在圆筒内做匀加速直线运动 B．电子在第2个与第4个圆筒中的速度之比为1∶2 C．电子在各圆筒中的运动时间均为 D．图甲中各圆筒的长度之比为1∶∶…… 10．如图所示，、两个顶点分别固定着等量异种点电荷和，光滑绝缘细杆过连线中点竖直放置，杆上套有一带正电小环。现将小环从与点等高的点静止释放，小环经过点时速度大小为，点与点等高，下列说法正确的是（     ） A．点与点电势相等 B．经过、两点时，小环的加速度相同 C．经过、两点时，小环的机械能相等 D．经过点时，小环速度的大小为 二、填空题 11．如图所示的电场中，如果把正电荷q由N移到M点，q的电势能将___________；如果把负电荷从N点移到M点，电荷的电势能将___________。 12．匀强电场内，在同一条电场线上有相距10cm的a，b两点，在的外力作用下，将的正电荷朝外力方向匀速地从a移到b，则a，b两点的电势差为______V，该电场线的方向是从______点指向______点。 13．如图所示，实线表示某电场的等差等势线，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为________，粒子在M点和N点时加速度大小分别为________，动能大小分别为________。（均选填“>”、“<”、“=”） 14．如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则电容器极板带电量将__________，P点的电势将__________，带电油滴的电势能将__________。（填选项前的符号） A．变大    B．不变    C．变小 15．如图所示，绝缘光滑圆环竖直放置，、为水平直径上的两端点，匀强电场的方向水平向右，带电量为的小球可在环内侧做圆周运动，且通过点时对环的压力为零，则当它运动到点时对环的压力大小为__________。 三、实验题（10分） 16．某同学用电流传感器做“观察电容器的充放电现象”实验，电路图如图（a）所示，其中电源电动势为3V，电流传感器和电源内阻可忽略不计。 (1)将开关S掷到1，稳定后将开关S掷到2，则掷到2后通过定值电阻的电流方向为____________（选填“从左到右”或“从右到左”）。 (2)开关掷到2之后，通过电流传感器的电流随时间的变化图像如图（b）所示，则定值电阻的阻值约为______Ω（保留到整数），可得电容器的电容为______F（保留2位有效数字）。 (3)仅增大定值电阻的阻值，则电容器的放电时间会______（选填“变长”或“变短”）。 (4)上述电容器从充电到放电过程中，电容器两端的电压随时间变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 四、解答题 17．如图所示，在绝缘水平面上相距为L的A、B两点分别固定着等量正点电荷O为AB连线的中点，C、D是AB连线上两点，其中AC=CO=OD=DB=。一质量为m电量为+q的小滑块（可视为质点）以初动能E从C点出发，沿直线AB向D运动，滑块第一次经过O点时的动能为kE（k＞1），到达D点时动能恰好为零，小滑块最终停在O点，求： (1)小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ； (2)OD两点间的电势差UOD； (3)小滑块运动的总路程s。 18．如图，在匀强电场中，将电荷量为的点电荷从电场中的A点移到B点，其电势能增加了，再从B点移到C点，其电势能减少了。已知电场的方向与所在的平面平行。 (1)A、B两点间的电势差UAB和B、C两点间的电势差UBC分别为多少？ (2)如果规定B点的电势为，则A点和C点的电势分别为多少？ (3)请在图中画出过B点的电场线方向，并说明理由。 19．如图所示，电容为，极板间距离为的平行板电容器充电后水平放置，上极板带正电，下极板正中有一小孔。质量为、电荷量为的小球（可视为质点）从距小孔正下方处以初速度竖直上抛，穿过小孔到达上极板处速度恰为零。空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为。求： (1)小球到达小孔处的速度； (2)小球在电容器中的运动时间； (3)电容器所带电荷量。 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 《第十章：静电场中的能量（提高卷）2026-2027学年高二上学期物理人教版必修3测试题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D B C B D D B D B 1．D 【详解】A．由图可知，A点的电场线较密，则A点的电场强度比B点大，故A错误； B．根据沿电场线方向电势逐渐降低，由图可知，A点的电势低于B点电势，故B错误； CD．由可知，负电荷在A点的电势能大于B点的电势能，将一个负电荷由A点移到B点，电势能减小，静电力做正功，故C错误，D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．等量异种点电荷连线的中垂面是一个等势面，故将一个正试探电荷从沿中垂线移到，电势不变，则其电势能不变，故A错误； B．为两个点电荷连线的中点，电荷量为的点电荷与之间的距离为，根据点电荷的场强公式可知电荷量为+Q的点电荷在B点产生的电场强度大小，故B错误； C．两个点电荷在点产生的场强均水平向右，故它们在点的合场强方向为水平向右，故C错误； D．根据库仑定律可知两个点电荷间的库仑力大小为，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．根据 可知图像斜率表示电场强度，由图可知，故A错误； BC．由负点电荷电场分布可知，a点更靠近负点电荷，故a点的电势比b点电势低，根据 可知正电荷在a点电势能小，故B正确，C错误； D．a、b两点的电势差 与零电势点的选取无关，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】设相邻等势面间电势差为，由于从a到b正电荷动能减少，总能量守恒，说明从1到4电势升高，因此，，， 从a到b，电势能增加，由能量守恒 解得 在a点，电势能，总能量 由能量守恒，当电势能为时，动能 故选C。 5．B 【详解】A．设AD的中点为F，则F点的电势为 由于F为AD中点，AF长度为0.5a，与BC平行且长度相等，匀强电场中平行且等长的线段电势差相等，即 所以 解得，故A错误； B．根据匀强电场电场强度与电势差的关系可得， 所以匀强电场的电场强度大小为，故B正确； C．一电子由D点到C点再到B点的过程中，电势能变化量为 即电势能增加了4eV，故C错误； D．由于 解得 即电场方向沿与AB边夹角为30°指向右上方，与DC方向不重合，所以正电荷受电场力沿电场方向运动，不会沿DC所在直线运动，故D错误。 故选B。 6．D 【详解】A．根据电场线分布，a点靠近负电荷，电势较低；c点离负电荷较远，电势较高。故a点电势低于c点电势，故A错误； B．电场强度是矢量，需要大小、方向都相同。a、b两点电场线切线方向不同，方向不同，故a、b两点的电场强度不相同，故B错误； C．d、e与e、f两点间的距离相等，但d、e间电场线比e、f间密，平均电场强度大，根据 可知 所以，故C错误； D．a点与f点在同一等势面上，a、d两点和f、d两点的电势差相等，根据电场力做功 可知从a到d与从f到d，电子克服电场力做功相等，故D正确。 故选D。 7．D 【详解】A．由电路图可知，电容器上极板接电源正极，板间电场方向竖直向下。油滴处于静止状态，受重力和电场力平衡，故电场力竖直向上。电场力方向与电场强度方向相反，所以油滴带负电，故A错误； B．根据电容的定义式 可得极板带电荷量 ，故B错误； C．若将上极板缓慢水平向左移动少许，正对面积减小，但板间距离不变。由于电容器始终与电源相连，电压不变。根据可知，板间电场强度不变。油滴受到的电场力不变，油滴仍处于静止状态，故C错误； D．若将下极板缓慢竖直向上移动少许，板间距离减小。由于电压不变，根据可知，板间电场强度增大。点位置固定，上极板位置固定，则点与上极板间的距离不变。点与上极板间的电势差增大。根据可知上极板电势不变。根据，可得点的电势将降低，故D正确。 故选D。 8．B 【详解】A．根据电容决定式 ，减小，其他参数不变，因此电容增大，故A错误； BD．电容定义式为 得 又不变、增大，因此极板电压减小。静电计指针张角反映极板电压大小，电压越小张角越小，因此受到风力时张角变小，且风力越大，减小越多，越小，张角越小，因此张角越大说明风力越小，故B正确，D错误； C．推导电场强度 代入和 得 ，均不变，因此电场强度不变，故C错误； 故选B。 9．D 【详解】A．金属圆筒中电场为零，电子不受电场力，做匀速运动，故A错误； BD．电子进入第n个圆筒时，经过n次加速，根据动能定理 解得 所以，电子在第2个与第4个圆筒中的速度之比为； 第n个圆筒长度 则各圆筒的长度之比为1∶∶……，故B错误，D正确； C．只有电子在每个圆筒中匀速运动时间为时，才能保证每次在缝隙中被电场加速，故C错误。 故选D。 10．B 【详解】A．电势是标量，符合标量的叠加规则，点离点电荷距离更近，故点的电势大于零；点离点电荷距离更近，故点的电势小于零；因此点的电势高于点电势，故A错误； B．小环沿杆（竖直方向）运动，水平方向电场力的合力与杆的弹力平衡，仅需分析竖直方向分量；在的电场竖直分量为零，在的电场竖直分量向下，总竖直分量向下；同理，在点的电场竖直分量为零，在点的电场竖直分量向下，总竖直分量向下；且由对称性可知、两点电场强度的竖直分量与大小、方向都相同，小环所受合力沿竖直方向，大小为 合力相同，因此加速度相同，故B正确； C．机械能的变化等于电场力做功，从到电场力做正功（带正电小环从高电势到低电势，电势能减少，电场力做正功），小环机械能增加，因此点机械能更大，故C错误； D．根据等量异种电荷的电势分布可知，点电势为零，故从到与从到，小环电势能的减少量相等，即电场力做功相同；从到与从到，小环下降的高度相同，所受重力做的功也相等，故小环从点到达点与从点到达点的动能满足， 联立可知经过点时，小环速度的大小为，故D错误。 故选B。 11． 增加 减小 【详解】[1][2]沿电场线方向电势逐渐降低，根据题图电场线方向可知，M点电势高于N点电势；而正电荷在电势高的点电势能大，负电荷则相反。故把正电荷q由N移到M点，q的电势能将增加，把负电荷从N点移到M点，电荷的电势能将减小。 12． 【详解】[1]正电荷匀速移动，外力与电场力平衡，电场力方向与外力的方向相反。外力方向从到，故电场力方向从到，电场方向（正电荷受力方向）为，即电场线从指向。 电场力做功 由电势差定义 [2][3]点电势比点低，电场线由高电势指向低电势，故从指向 13． < < < 【详解】[1]带负电的粒子做曲线运动，轨迹弯向电场力的方向，由电场线与等势线垂直，负电荷受力方向与电场方向相反，可知电场线垂直等势线向下 沿电场线方向电势降低，可知 [2]在等差等势线密的地方，电场强度大，电场力大，加速度大，则 [3]根据，又，所以 由于只有电场力做功，电势能和动能之和不变，所以 14． C C A 【详解】[1]平行板电容器电容 将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，板间距离d增大，则电容减小； 电荷量 平行板电容器与电源连接，电压不变，所以电荷量变小。 故选C。 [2]由于电容器两板间电压不变，根据得知板间场强减小，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U＝Ed分析可知，P点与下极板间电势差将减小，而P点的电势高于下极板的电势，则知P点的电势变小。 故选C。 [3]由带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴带负电，P点的电势变小，负电荷在更低的正电势区域电势能更大，则油滴的电势能将变大。 故选A。 15． 【详解】根据题意可知，小球通过点时对环的压力为零，由牛顿第二定律有 小球从点运动到点，由动能定理有 在点，由牛顿第二定律有 联立解得 由牛顿第三定律可得，运动到点时对环的压力大小为 16．(1)从左到右 (2) 1250 （也可） (3)变长 (4)C 【详解】（1）开关S掷到1，电容器充电，左极板与电源正极相连，右极板与电源负极相连，则左极板带正电，右极板带负电，稳定后将开关S掷到2，电容器放电，电流从左极板流出，所以通过定值电阻的电流方向从左到右。 （2）[1]由图可知，电容器放电瞬间的电流大小为 所以定值电阻的阻值约为 [2]i-t图线与坐标轴所围区域的面积表示电容器所带电荷量，所以 所以电容器的电容为 （3）仅增大定值电阻的阻值，则电容器放电电流减小，但由于电容器所带电荷量不变，根据可知，电容器的放电时间会变长。 （4）电容器充电时，电荷量不断增大，则两极板电压不断增大，但由于充电电流不断减小，则电荷量增加越来越慢，电压增大越来越慢，即图线切线的斜率不断减小，充满电后，电容器的电荷量不变，电压不变，同理，放电时，电荷量减小，电压减小，电流减小，则图线切线的斜率减小。 故选C。 17．(1) (2) (3) 【详解】（1）由于C点与D点等势，滑块从C到D的过程中，电场力不做功，则小滑块第一次由C到D，根据动能定理 可得 （2）滑块第一次从O点到D过程中，根据动能定理 解得 （3）由C开始到最后停在O点，由动能定理有 而 解得小滑块运动的总路程为 18．(1)， (2)， (3)，见解析 【详解】（1）根据电场力做功和电势差的关系，可得A、B两点间的电势差 同理B、C两点间的电势差 （2）如果规定B点的电势为，根据， 解得， （3）设AB的中点为D，则 与C点电势相等。则CD连线为匀强电场中的一条等势线。过B作垂线，即为过B的电场线，沿电场方向电势降低。如图 19．(1) (2) (3) 【详解】（1）小球做竖直上抛运动，则根据竖直上抛运动的规律有 解得小球到达小孔处的速度为 （2）小球在电容器中做匀减速直线运动，则根据运动学公式有 解得小球在电容器中的运动时间为 （3）设电容器两极板间的电压为，对小球从初始位置到运动到上极板的过程列动能定理方程有 解得 则根据电容的定义式可知，电容器所带电荷量为 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 $