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

第十章 静电场中的能量 单元卷（提升卷） 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 题型 单项选择题(28分) 多项选择题(15分) 填空题 (15分) 解答题(42分) 合计 得分 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.图为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话时，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中（ ）。 A. 膜片与极板间的电容增大 B. 极板所带电荷量增大 C. 膜片与极板间的电场强度增大 D. 电阻中有电流通过 2.将一正电荷从无限远处移入电场中的M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断中正确的是(　　) A.φM＜φN＜0 B.φN＞φM＞0 C.φN＜φM＜0 D.φM＞φN＞0 3.如图所示，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面.A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是(　　) A.A点场强与B点场强相同 B.C点电势高于B点电势 C.将电子从A点沿虚线移到B点，静电力不做功 D.将质子从A点移到C点，其电势能增加 4. 、 两个电容器的部分参数如图所示，则下列关于 、 两个电容器的说法正确的是( ) A. 、 两个电容器的电容之比为 B. 、 两个电容器的电容之比为 C. 电容器工作时最多能容纳电荷 D. 电容器工作时最多能容纳电荷 5.如图所示，匀强电场的电场强度 ， 、 两点相距 ， 、 连线与电场线夹角为 ，则 为( ) A. B. C. D. 6.有一种喷墨打印机的打印头结构示意图如图所示，喷嘴喷出来的墨滴经带电区带电后进入偏转板，经偏转板间的电场偏转后打到承印材料上。已知偏移量越大字迹越大，现要减小字迹，下列做法可行的是(　　) A.增大墨滴的带电荷量 B.减小墨滴喷出时的速度 C.减小偏转板与承印材料的距离 D.增大偏转板间的电压 7.（2025·云南卷）某介电电泳实验使用非匀强电场，该电场的等势线分布如图所示。、、、四点分别位于电势为、、、的等势线上，则（ ）。 A. 、、、中点电场强度最小 B. 、、、中点电场强度最大 C. 一个电子从点移动到点电场力做功为 D. 一个电子从点移动到点电势能增加了 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场力作用下的运动轨迹，、分别是运动轨迹与等势面、的交点，下列说法正确的是（ ）。 A. 粒子带负电荷 B. 点的电场强度比点的电场强度大 C. 粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能 9.带有等量异种电荷，相距10 cm的平行板A和B之间有一匀强电场，如图，电场强度E＝2×104 V/m，方向向下.电场中C点距B板为3 cm，D点距A板为2 cm.下列说法正确的是(　　) A.UCD＝1 000 V B.让B板接地，则C点的电势φC＝600 V C.让A板接地，则D点的电势φD＝400 V D.将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值不同 10.如图所示，电路中A、B、C、D是完全相同的金属极板，P是A、B板间的一点，在C、D板间插有一块有机玻璃板。闭合开关，电路稳定后将开关断开。现将C、D板间的玻璃板抽出，下列说法正确的是(　　) A.金属板C、D构成的电容器的电容减小 B.P点电势降低 C.玻璃板抽出过程中，电阻R中有向右的电流 D.A、B两板间的电场强度减小 三、填空题（共计2题，第11题6分，第12题9分，共计15分） 11.在做“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图所示。 （1）当开关接到“1”时，电容器处于 （选填“充电”或“放电”）过程，电容器所带的电荷量逐渐 （选填“增加”或“减少”）。 （2）下列说法正确的是 。 A. 电容器充电时，电压表示数先迅速增大，然后逐渐稳定在某一数值 B. 电容器充电时，灵敏电流计的示数先迅速增大，然后逐渐稳定在某一数值 C. 电容器放电时，电阻 中的电流方向为从右到左 D. 某时刻电容器正在放电时，电容器两极板的电荷量正在减少 12.电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线.某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器(额定电压为16 V)；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100 Ω；单刀双掷开关；导线若干. 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积. 请回答下列问题： (1)由I－t图像得到开始时电流为 A,已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，则电容器的电容C＝ F； (2)若将定值电阻换为R1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线 (选填“b”或“c”). 　 四、解答题（共计3题，第13题10分，第14题14分，第15题18分，共计42分） 13.如图，在水平向右的匀强电场中，AB间距离L＝4 m，与水平方向夹角为60°，A、B间电势差UAB＝16 V，求： (1)电场强度的大小。 (2)电荷量q＝－2×10－7 C的点电荷从A点运动到B点，静电力所做的功. 14.如图所示，竖直放置的 、 与水平放置的 、 为两对正对的平行金属板， 、 两板间电势差为 ， 、 两板分别带正电和负电，两板间场强为 ， 、 两极板长均为 。一质量为 、电荷量为 的带电粒子（不计重力）由静止开始经 、 加速后穿过 、 并发生偏转，最后打在荧光屏上。 （1） 请判断粒子带正电还是带负电。（2）求粒子离开 板时速度大小 。 （3）求粒子刚穿过 、 时的竖直偏转位移 。 15.如图所示，光滑绝缘的轨道放置在竖直平面内，轨道的AB部分竖直，BC部分是半径为R的半圆，整个空间存在方向水平向左的匀强电场，其电场强度为E＝，现将质量为m，带电荷量为＋q的小球(可看作质点)从A点由静止释放，A、B距离为h，不计空气阻力，重力加速度为g，求： (1)当h＝1.5R时，小球到达半圆轨道最低点时的速率为多大？ (2)要使小球能到达半圆轨道的C点，h应满足什么条件？ 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章 静电场中的能量 单元卷（提升卷） 答题卡 ( 条形码 粘贴 区 域 ) 学校： 试卷类型：A B 缺考标记(考生禁止填涂) 班级： ( ) 姓名： 考号： ( 注 意 事 项 1 、答题前，考生须准确填写自己 的 姓名、准考证号，并认真核准条形码上的姓名、 准考证号。 2 、 第一部分选择题必须使用2B铅笔填涂，第二部分非选择题必须用0.5毫米黑色 墨水签字笔书写，涂写要工整、清晰。 3、按照题号在对应的答题区域内作答，超出各题答题区域的答案无效，在草稿纸、 试卷上作答无效。 4、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破。 填 涂 样 例 正确填涂 ■ ) ( 选择题 1 [A] [B] [C] [D] 6 [A] [B] [C] [D] 2 [A] [B] [C] [D] 7 [A] [B] [C] [D] 3 [A] [B] [C] [D] 8 [A] [B] [C] [D] 4 [A] [B] [C] [D] 9 [A] [B] [C] [D] 5 [A] [B] [C] [D] 10 [A] [B] [C] [D] 非选择题 三．填空题（共2题，共1 5 分） 11. 12. ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) ( 13 （1 0 分） 14.（ 14 分） 15.（ 18 分） ) ( 请在各题目的答题区域内作答 ， 超出黑色矩形边框限定区域的答案无效 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章 静电场中的能量 单元卷（提升卷） 解析版 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1.图为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话时，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中（ ）。 A. 膜片与极板间的电容增大 B. 极板所带电荷量增大 C. 膜片与极板间的电场强度增大 D. 电阻中有电流通过 【答案】D 【解析】根据 可知，膜片与极板距离增大，膜片与极板间的电容减小，项错误；根据 可知极板所带电荷量减小，因此电容器要通过电阻 放电，项正确. 2.将一正电荷从无限远处移入电场中的M点，电势能减少了8.0×10－9 J，若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点，电势能增加了9.0×10－9 J，则下列判断中正确的是(　　) A.φM＜φN＜0 B.φN＞φM＞0 C.φN＜φM＜0 D.φM＞φN＞0 答案　C 解析　取无限远处的电势为零，则正电荷在M点的电势能为－8×10－9 J，负电荷在N点的电势能为9×10－9 J.由φ＝知，M点的电势φM＜0，N点的电势φN＜0，且|φN|＞|φM|，则φN＜φM＜0，故C正确. 3.如图所示，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面.A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是(　　) A.A点场强与B点场强相同 B.C点电势高于B点电势 C.将电子从A点沿虚线移到B点，静电力不做功 D.将质子从A点移到C点，其电势能增加 答案　C 解析　A、B两点场强大小相等、方向不同，A项错误；A、B两点电势相等，均高于C点电势，B项错误；A、B在同一等势面上，将电子从A点沿虚线移到B点，电势能不变，静电力不做功，C项正确；由于φA＞φC，质子带正电，故质子由A点移到C点，其电势能减少，D项错误. 4. 、 两个电容器的部分参数如图所示，则下列关于 、 两个电容器的说法正确的是( ) A. 、 两个电容器的电容之比为 B. 、 两个电容器的电容之比为 C. 电容器工作时最多能容纳电荷 D. 电容器工作时最多能容纳电荷 C [解析]由题图知 的电容是 ， 的电容是 ，所以 、 两个电容器的电容之比为 ， 、 错误； 电容器最多能容纳电荷 ， 正确； 电容器最多能容纳电 ， 错误。 5.如图所示，匀强电场的电场强度 ， 、 两点相距 ， 、 连线与电场线夹角为 ，则 为( ) A. B. C. D. [解析]由题图可知， 方向与电场线方向间的夹角 ， 两点沿电场方向的距离 ， 两点间的电势差 ，故 正确， 、 、 错误。 6.有一种喷墨打印机的打印头结构示意图如图所示，喷嘴喷出来的墨滴经带电区带电后进入偏转板，经偏转板间的电场偏转后打到承印材料上。已知偏移量越大字迹越大，现要减小字迹，下列做法可行的是(　　) A.增大墨滴的带电荷量 B.减小墨滴喷出时的速度 C.减小偏转板与承印材料的距离 D.增大偏转板间的电压 解析　带电粒子经偏转电场U2偏转，侧移Y1＝at2，a＝，t＝，可推出Y1＝，Y2＝ltan θ，Y＝Y1＋Y2，减小偏转板与承印材料的距离可使字迹减小，选项C正确，A、B、D错误。 答案　C 7.（2025·云南卷）某介电电泳实验使用非匀强电场，该电场的等势线分布如图所示。、、、四点分别位于电势为、、、的等势线上，则（ ）。 A. 、、、中点电场强度最小 B. 、、、中点电场强度最大 C. 一个电子从点移动到点电场力做功为 D. 一个电子从点移动到点电势能增加了 【答案】C 【解析】等差等势面越密集的位置电场强度越大，图中 点等势线最密集、点等势线最稀疏，则 点电场强度最大、点电场强度最小，、两项错误。一个电子从 点移到 点，，由 可知，，项正确。一个电子从 点移到 点，，由 可知，；由 可知，，即电势能减小，项错误。 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场力作用下的运动轨迹，、分别是运动轨迹与等势面、的交点，下列说法正确的是（ ）。 A. 粒子带负电荷 B. 点的电场强度比点的电场强度大 C. 粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D. 粒子在点的电势能大于在点的电势能 【答案】CD 【解析】根据粒子所受电场力指向曲线轨迹的凹侧及电势分布可知，带电粒子带正电，项错误。等差等势面越密集的地方电场强度越大，故 点的电场强度比 点的电场强度小，项错误。粒子带正电，点的电势大于 点的电势，故粒子在 点的电势能大于在 点的电势能；由于带电粒子仅在电场力作用下运动，电势能与动能的总和不变，故可知当电势能最大时，动能最小，故粒子在运动轨迹上到达最大电势处时动能最小，、两项正确。 9.带有等量异种电荷，相距10 cm的平行板A和B之间有一匀强电场，如图，电场强度E＝2×104 V/m，方向向下.电场中C点距B板为3 cm，D点距A板为2 cm.下列说法正确的是(　　) A.UCD＝1 000 V B.让B板接地，则C点的电势φC＝600 V C.让A板接地，则D点的电势φD＝400 V D.将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功数值不同 答案　B 解析　CD两点间的电势差为UCD＝－EdCD＝－2×104×(0.1－0.02－0.03) V＝－1 000 V，故A错误；让B板接地，B板电势为零，则C点电势φC＝EdCB＝2×104×3×10－2 V＝600 V，故B正确；让A板接地，A板电势为零，则D点电势φD＝－EdDA＝－400 V，故C错误；将一个电子从C点移到D点静电力做的功，与将电子先从C点移到P点再移到D点静电力做的功在数值相同，故D错误. 10.如图所示，电路中A、B、C、D是完全相同的金属极板，P是A、B板间的一点，在C、D板间插有一块有机玻璃板。闭合开关，电路稳定后将开关断开。现将C、D板间的玻璃板抽出，下列说法正确的是(　　) A.金属板C、D构成的电容器的电容减小 B.P点电势降低 C.玻璃板抽出过程中，电阻R中有向右的电流 D.A、B两板间的电场强度减小 解析　根据C＝，将C、D板间的玻璃板抽出，相对介电常数εr减小，其他条件不变，则金属板C、D构成的电容器的电容减小，A正确；闭合开关，电路稳定后将开关断开，极板上的总电荷量不变，金属板C、D构成的电容器的电容减小，由U＝可知极板C、D间的电势差变大，极板A、B间的电势差变大，由E＝可知极板A、B间的场强变大，P点与B板的电势差变大，又因B板接地，电势为零，故P点电势升高，因此C、D板构成的电容器处于放电状态，A、B板构成的电容器处于充电状态，电阻R中有向右的电流，C正确，B、D错误。 答案　AC 三、填空题（共计2题，第11题6分，第12题9分，共计15分） 11.在做“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图所示。 （1）当开关接到“1”时，电容器处于 （选填“充电”或“放电”）过程，电容器所带的电荷量逐渐 （选填“增加”或“减少”）。 （2）下列说法正确的是 。 A. 电容器充电时，电压表示数先迅速增大，然后逐渐稳定在某一数值 B. 电容器充电时，灵敏电流计的示数先迅速增大，然后逐渐稳定在某一数值 C. 电容器放电时，电阻 中的电流方向为从右到左 D. 某时刻电容器正在放电时，电容器两极板的电荷量正在减少 答案：（1）充电 增加 （2）AD 解析：[1]由题图可知，当开关 接到“1”时，电容器处于充电过程，电容器所带的电荷量逐渐增加。 [2]电容器充电时，两极板的电荷量不断增加，由 可知，两板间的电压不断升高，当电容器两端电荷量达到饱和时，电压达到某一固定值，故 正确；充电过程中，两板间电压不断升高，两板间的电压与电源电压的差值不断减小，所以电流不断减小，灵敏电流计 的示数不断减小，故 错误；电容器充电时，上极板与电源正极相连，电容器上极板带正电荷，放电时，电流从电容器上极板流出，从下极板流入，所以电阻 中的电流方向为从左向右，故 错误；电容器正在放电时，电容器两极板的电荷量正在减少，故 正确。 12.电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线.某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器(额定电压为16 V)；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100 Ω；单刀双掷开关；导线若干. 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积. 请回答下列问题： (1)由I－t图像得到开始时电流为 A,已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，则电容器的电容C＝ F； (2)若将定值电阻换为R1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线 (选填“b”或“c”). 　 答案　(1) 0.09 4.7×10－3　(2)c 解析　(1)由I－t图像得到开始时电流为I＝90 mA＝0.09 A 故最大电压为U＝IR0＝0.09 A×100 Ω＝9 V 故电容为C＝＝＝4.7×10－3 F (2)换用阻值为180 Ω的定值电阻，根据Im＝，则第2次实验的最大电流小些，故是曲线c. 四、解答题（共计3题，第13题10分，第14题14分，第15题18分，共计42分） 13.如图，在水平向右的匀强电场中，AB间距离L＝4 m，与水平方向夹角为60°，A、B间电势差UAB＝16 V，求： (1)电场强度的大小。 (2)电荷量q＝－2×10－7 C的点电荷从A点运动到B点，静电力所做的功. 答案　(1)8 V/m　(2)－3.2×10－6 J 解析　(1)A、B两点沿电场线方向的距离为d＝Lcos 60°＝2 m 则电场强度为E＝ 解得E＝8 V/m (2)依题意得WAB＝qUAB 解得WAB＝－3.2×10－6 J. 14.如图所示，竖直放置的 、 与水平放置的 、 为两对正对的平行金属板， 、 两板间电势差为 ， 、 两板分别带正电和负电，两板间场强为 ， 、 两极板长均为 。一质量为 、电荷量为 的带电粒子（不计重力）由静止开始经 、 加速后穿过 、 并发生偏转，最后打在荧光屏上。 （1）请判断粒子带正电还是带负电。（2）求粒子离开 板时速度大小 。（3）求粒子刚穿过 、 时的竖直偏转位移 。 【答案】[1]正电 [2] [3] 解析：[1] 、 两板分别带正电和负电，场强方向竖直向下，而粒子向下偏转，受到的静电力向下，与场强方向相同，所以粒子带正电。 [2]粒子在加速电场中加速过程，由动能定理可得 ，解得 。 [3]粒子在偏转电场中做类平抛运动，由动力学知识可得 ， 联立解得 。 15.如图所示，光滑绝缘的轨道放置在竖直平面内，轨道的AB部分竖直，BC部分是半径为R的半圆，整个空间存在方向水平向左的匀强电场，其电场强度为E＝，现将质量为m，带电荷量为＋q的小球(可看作质点)从A点由静止释放，A、B距离为h，不计空气阻力，重力加速度为g，求： (1)当h＝1.5R时，小球到达半圆轨道最低点时的速率为多大？ (2)要使小球能到达半圆轨道的C点，h应满足什么条件？ 解析　(1)带电小球从A点到半圆轨道最低点时，由动能定理可得mg(h＋R)－qER＝mv2 解得v＝2。 (2)设小球经过C点时的最小速率为vmin，此时小球对C点的压力为零，由圆周运动知识得qE＝m 由动能定理可得mgh－qE·2R＝mv 两式联立代入数据得h＝R 所以要使小球能到达半圆轨道的C点，h应满足的条件是h≥R。 答案　(1)2　(2)h≥R　 1 学科网（北京）股份有限公司 $