专题02 静电场中的能量 期中专项训练（A卷）-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

专题02 静电场中的能量 期中专项训练（A卷） 一、单选题 1．一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中，粒子运动轨道如图虚线a、b、c所示，图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计重力，则下列不正确的是（　　） A．此粒子一直受到静电排斥力 B．粒子在b点的电势能一定大于a点的电势能 C．粒子在b点的速度一定大于a点的速度 D．粒子在a点和c点速度大小相等 2．在静电场中，正电荷沿电场线方向从 A 点移到 B 点，则下列说法正确的是（     ） A．电势升高，电势能增加 B．电势降低，电势能减少 C．电势升高，电势能减少 D．电势降低，电势能增加 3．英国物理学家法拉第提出了“电场”的概念，并引入电场线来描述电场。下列相关说法正确的是（　　） A．电场线在某些特定情况下也可能相交 B．电场线的疏密表示电场强度的大小，其方向与电势降低的方向一定相同 C．正电荷周围的电场强度是正值，负电荷周围的电场强度是负值 D．电场强度是矢量，其运算法则遵循平行四边形定则 4．下列物理量是矢量的有（  ） A．电场强度 B．电势差 C．电势能 D．电量 5．半导体指纹传感器，多用于手机、电脑、汽车等设备的安全识别，如图所示。传感器半导体基板上有大量金属颗粒，基板上的每一点都是小极板，其外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凹凸不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成正对面积相同的电容器，使每个电容器的电压保持不变，对每个电容器的放电电流进行测量，即可采集指纹。指纹采集过程中，下列说法正确的是（　　） A．指纹的凹点处与小极板距离远，电容大 B．指纹的凸点处与小极板距离近，电容小 C．手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量增大 D．手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量减小 6．如图所示，在正四面体的A、B两点固定两等量异种点电荷，其中E、F、G分别为AB、BC、CD的中点，则关于C、D、E、F、G五点的场强和电势说法正确的是（    ） A．C、D两点的电势相等，场强大小相等，方向不同 B．D、G两点的电势相等，场强大小不等，方向相同 C．E、G两点的电势不等，场强大小不等，方向相同 D．E、F两点的电势不等，场强大小相等，方向不同 7．下列所示电子器件，属于电容器的是（　　） A． B． C． D． 8．一带负电的粒子在电场中做直线运动的v﹣t图象如图所示，t1、t2时刻分别经过M、N两点，已知在运动过程中粒子仅受电场力作用，则下列判断正确的是（ ） A．在从M点到N点的过程中，电势能逐渐增大 B．M点的电势低于N点的电势 C．该电场可能是由某负点电荷形成的 D．带电粒子在M点所受电场力小于在N点所受电场力 9．电鳗能产生足以将人击昏的电流，放电输出的电压可达300V~800V，若电鳗的头尾相当于两个电极，它在水中所产生电场（视为匀强电场）的电场强度大小为400V/m，则身长为1m的电鳗在放电时产生的瞬间电压可达（　　） A．700V B．600V C．500V D．400V 二、多选题 10．如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电量为的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到点时动能增加了，已知A点的电势为，则以下判断正确的是（　　） A．微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示 B．微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示 C．点电势为零 D．点电势为 11．如图所示，直线是由点电荷产生的电场线，曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹.a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受电场力的作用，则下列判断正确的是（    ） A．带电粒子在a点的速度比b处大 B．带电粒子在a点的加速度比b处小 C．若粒子从b运动到a，则粒子带正电 D．若粒子从a运动到b，则电势能增加 12．如图所示竖直放置的光滑绝缘环上套有一带正电的小球，匀强电场场强方向水平向右，小球在圆环上绕O点做圆周运动，那么下列说法正确的是（ ） A．在A点小球有最大的电势能 B．在B点小球有最大的重力势能 C．在C点小球有最大的机械能 D．在D点小球有最大的动能 13．下列关于电场的描述，正确的是（　　） A．电场中某点的电势有正负，所以电势是矢量 B．电场中某两点间的电势差与零电势点的选取无关 C．同一点电荷处于电场中的不同位置时，具有的电势能越大，说明那一点的电势越高 D．同一点电荷在电场中任意两点间移动时，只要静电力做的功相同，那么两点间的电势差一定相同 14．某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示,可以判定 A．粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度 B．粒子在A点的动能小于它在B点的动能 C．粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能 D．电场中A点的电势高于B点的电势 15．关于静电场，下列说法正确的是 A．正点电荷在某处电势越高，电势能越小 B．电场线越密集的地方，电场强度越大 C．电场强度的方向总是跟正电荷受到的电场力的方向一致 D．离负点电荷越近，电势越高 三、填空题 16．电势差与电场强度的关系式∶E=____，其中d为沿电场方向两点间的距离。 17．研究电场中的电势能时总是与重力势能相比较，这是应用了_______的科学方法. 四、实验题 18．如图所示是定性研究平行板电容器的电容与结构之间的关系的装置，平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地。若充电后保持电容器带电量不变。试指出三个图所示的情况下，静电计指针的偏转角度变化情况。 A．增大   B．减小   C．不变 注意：请在以下短线上填上合适的A、B或C字母填汉字不给分 ①在图（1）中，把B板向上提升一小段的过程中，静电计指针的偏转角度______； ②在图（2）中，把B板向左移动的过程中，静电计指针的偏转角度______； ③在图（3）中，紧贴B板右侧插入铝板时，静电计指针的偏转角度______。 19．某同学利用如图所示的实验电路测量平行板电容器的电容。 （1）把欧姆表直接连接在待测电容两端，观察到指针的偏转情况是_______。 A．偏转角度一直很小 B．偏转角度一直很大 C．偏转角度逐渐增大 D．偏转角度先很大，逐渐减小 （2）按如图所示电路原理图连接好实验电路，将开关S接_______（选填“1”或“2”），对电容器进行充电，足够长时间后，记下电压表读数。 五、解答题 20．（1）观察形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面，简述什么是等势面及其特点？ （2）当电荷从同一等势面上的A点移到B点时，电荷的电势能是否变化？静电力做功情况如何？ 21．如图所示，在匀强电场中，将一电荷量为的正电荷由A点移到B点，其电势能减少了4J。已知A、B两点间距离为L=40cm，两点连线与电场方向成60°角。求： (1)设A点电势为零，求B点的电势； (2)该匀强电场的电场强度大小。 22．如图所示，匀强电场的电场强度。将电荷量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，若A、B两点间的电势差。 （1）求A、B两点间距离d； （2）求电荷所受电场力的大小F； （3）若点电荷的电荷量，求该电荷在此匀强电场中所受电场力的大小和方向。 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 《专题02 静电场中的能量 期中专项训练（A卷）》参考答案 1．C 【详解】A．曲线运动的合力指向曲线的内侧，根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在a→b→c的过程中，一直受静电斥力作用，故A正确，不符合题意； B．粒子由a到b，电场力做负功，所以粒子的电势能增加，所以b点的电势能一定大于在a点的电势能，故B正确，不符合题意； C．根据动能定理，粒子由a到b，电场力做负功，动能减少，故粒子在b点的速度一定小于在a点的速度，故C错误，符合题意； D．c点和a点在同一个等势面上，电场力做功为零，动能不变，故它们的速度的大小相等，但是他们的速度的方向不同，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．B 【详解】沿电场线方向电势逐渐降低，所以正电荷从点移到点时，其所在位置的电势降低。正电荷所受电场力的方向与移动方向相同，电场力做正功；电场力做的功等于电势能的减少量，因此正电荷的电势能减少。 故选B。 3．D 【详解】A．电场中每一点的场强方向唯一，若电场线相交，则交点处场强存在多个方向，违背唯一性，故A错误； B．电场线疏密反映场强大小，其方向不一定与电势降低的方向相同，但一定与电势降低最快的方向相同，故B错误； C．电场强度是矢量，正负号表示电场强度的方向与规定的正方向之间的关系，不能说正电荷周围的电场强度是正值，负电荷周围的电场强度是负值，故C错误； D．电场强度是矢量，其叠加遵循平行四边形定则，故D正确。 故选D。 4．A 【详解】A．矢量是既有大小又有方向的物理量，电场强度是矢量，故A正确； BCD．标量是只有大小没有方向的物理量，电势差、电势能和电量都是标量，故BCD错误。 故选A。 5．C 【详解】AB．由知指纹的凸点处与小极板距离近，电容大；指纹的凹点处与小极板距离远，电容小。故AB错误； CD．由、可知手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容变大，电容器带电量增大。故C正确，D错误。 故选C。 6．B 【详解】A．根据对称性知，C、D两点的电场强度大小相等，方向均从A指向B，AB中垂面为等势面，C、D两点电势相等，A错误； B．AB中垂面为等势面，D、G两点电势相等，G点距离AB近，电场强度矢量和大，方向均从A指向B，B正确； C．AB中垂面为等势面，E、G两点的电势相等，中垂面上场强方向相同，E点矢量和大，C错误； D．E点电势为0，F两点的电势小于0，E点为连线中点，场强大于F点场强，并且方向不同。D错误。 故选B。 7．A 【详解】A．图中为可变电容器，故A符合题意； B．图中为示波管，故B不符合题意； C．图中为静电计，故C不符合题意； D．图中为库仑扭秤，故D不符合题意。 故选A。 8．A 【详解】AB．从M到N的运动过程中速度减小，根据动能定理可知电场力做负功，电势能增加，又由于是负电荷，所以电势降低，故M点的电势高于N点的电势，故选项A正确、B错误； CD．由速度时间图象可知：粒子在电场中做匀减速直线运动，加速度是一个定值，所以电场力不变，是匀强电场，所以不可能是由某正点电荷形成的，故选项CD错误． 故选A。 9．D 【详解】根据 U=Ed 可得 U=400×1V=400V 则身长为1m的电鳗在放电时产生的瞬间电压可达400V。 故选D。 10．BD 【详解】AB．带正电的微粒仅受电场力作用，从A点运动到B点时动能增加了，说明电场力做正功，则知电场力方向水平向右，根据曲线运动的合力指向轨迹内侧，故微粒的运动轨迹如图虚线2所示。故A错误；B正确； CD．根据动能定理可得 整理，可得 又因为 ， 解得 故C错误；D正确。 故选BD。 11．AD 【详解】AD．粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左，若粒子从a运动到b，电场力方向与速度方向夹角大于90°，故电场力做负功，电势能增加，速度减小，若粒子从b运动到a，电场力方向与速度方向夹角小于90°，故电场力做正功，电势能减小，速度增大，因此无论从a运动到b，还是从b运动到a，带电粒子在a点的速度比b处大，b点电势能高，A正确，D正确； B．根据电场线的疏密程度，可知a点的电场强度大于b，则粒子在a处的电场力大于b处，根据牛顿第二定律可知粒子在a的加速度大于b处，B错误； C．由图，粒子的运动轨迹向左弯曲，说明粒子在a、b两点受到的电场力沿电场线向左。由于电场线方向不明，无法确定粒子的电性。C错误。 故选AD。 12．ABC 【详解】A．沿电场线电势降低，可知A点电势最高，则带正电的小球在A点的电势能最大，故A正确； B．物体位置越高，重力势能越大，所以B点小球的重力势能最大，故B正确； C．除重力以外，其它力所做的功，等于物体的机械能变化量，所以从A运动到C的过程中，电场力一直做正功，机械能一直增大，故C点具有最大的机械能，故C正确． D．根据合外力做功判断小球的动能变化．小球再从D点向右运动的最初一小段距离内，电场力做的正功大于重力做的负功，所以动能在增加，故D错误． 故选ABC。 13．BD 【详解】A．电势是描述静电场特性的物理量之一，是标量，故A错误； B．电势是相对的，是相对于零电势点而言的，电场中某点电势与零电势点的选取有关，而电场中某两点间的电势差与零电势点选取无关，故B正确； C．同一正点电荷在电势高的地方电势能较大，在电势低的地方电势能较小，而同一负点电荷在电势高的地方电势能较小，在电势低的地方电势能较大，故C错误； D．由电场力做功公式W=qU，知对于同一电荷，W相同，则U一定相同，故D正确； 故选BD。 【点睛】 14．BD 【分析】根据电场力的性质与电场能的性质来求解 【详解】A.    根据“密大疏小”判断，故A错． BC.由于电场力的方向指向凹侧，再结合运动方向可以确定电场力做正功，所以 又由于粒子只受电场力，所以,所以B正确，C错误． D.根据电场线方向可知． 故选BD． 【点睛】本题根据图像可以很快判断D选项正确，A选项错误，“密大疏小”可以判断三个物理量任意一个的大小；再根据做功情况以及功能关系得出正确答案． 15．BC 【详解】A.正电荷q＞0，根据电势能： 得正电荷在电势越高的地方电势能越大，故A错误； B.电场线的疏密反映了场强的强弱，所以电场线越密集的地方，电场强度越大，故B正确； C.电场中正检验电荷的受力方向与电场强度的方向相同，故C正确； D.电场线的方向是指向负电荷的，沿电场线的方向电势降低，所以离负电荷越近，电势越低，故D错误． 16． 【详解】电势差与电场强度的关系式 17．类比 【详解】[1] 研究电场中的电势能时总是与重力势能相比较，这是应用了类比的科学方法． 18． A A B 【详解】[1] 在图（1）中，把B板向上提升一小段的过程中，正对面积S减小，根据 可知，电容C减小，而不变，根据 可知U增大，所以，静电计指针的偏转角度增大。 故选A。 [2] 在图（2）中，把B板向左移动的过程中，两极板间距离d增大，根据 可知，电容C减小，而不变，根据 可知U增大，所以，静电计指针的偏转角度增大。 故选A。 [3] 在图（3）中，紧贴B板右侧插入铝板时，相对介电常数增大，根据 可知，电容C增大，而不变，根据 可知U减小，所以，静电计指针的偏转角度减小。 故选B。 19． D 1 【详解】（1）[1]欧姆表测电阻是通过测量流过电阻的电流大小来间接反映其电阻大小，把欧姆表直接连接在待测电容两端，表内部电源给电容器充电，刚开始充电电流较大，相当于电阻很小，所以指针的偏转角度很大，随着电容器所带电荷量不断增大，充电电流逐渐减小，所以指针的偏转角度逐渐减小。 故选D。 （2）[2]对电容器进行充电时，电容器两端应与电源两端相接，所以开关S接1。 20．（1）电场中电势相等的各点构成的面，电场线疏的地方，等差等势面也比较疏；（2）当电荷从同一等势面上的A点移到B点时，电荷的电势能不发生变化，静电力不做功。 【详解】（1）略； （2）略。 21．(1)-2000V (2)10000V/m 【详解】（1）正电荷由A点移到B点过程有 其中， 解得 （2）根据电场强度与电势差的关系有 结合上述解得E=10000V/m 22．（1）0.1m；（2）；（3），方向水平向左 【详解】（1）A、B两点间距离为 （2）电荷所受电场力的大小     （3）负电荷所受电场力的大小 方向水平向左 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 $