2025年人教版高中物理必修第三册第十章综合检测试卷及答案

第十章素能测评卷

（时间：75分钟，满分：100分）

一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只

有一个选项符合题意）

1.（2024.陕西省商洛市二模）一带负电的粒子仅在电场力的作用下沿x轴正方向运动，其

电势能随4位移x变化的关系如图所示，图线刚好是半个周期正弦曲线，下列说法正确的是

（）

42%

A.电场力先做正功后做负功

B.XI、X3处的电场强度相同

C.粒子在XI处的加速度小于在X2处的加速度

D.X2处的电势小于X3处的电势

答案：D

解析：由图像可知，粒子的电势能先增大后减小，则电场力先做负功后做正功，故A错

误；根据Ep—x图像的切线斜率绝对值表示电场力大小，结合对称性可知，粒子在XI、X3处受

到的电场力大小相等，方向相反，则XI、X3处的电场强度大小相等，方向相反，故B错误；

根据Ep-X图像的切线斜率绝对值表示电场力大小，可知粒子在XI处受到的电场力大于在X2

处受到的电场力，则粒子在XI处的加速度大于在X2处的加速度，故C错误；由图像可知，粒

子在X2处的电势能大于在X3处的电势能，根据Ep=qe，由于粒子带负电，则X2处的电势小于

X3处的电势，故D正确。故选D。

2.（2024.福建省三明市一模）一电场的电势9随x的变化规律如图，图线关于夕轴对称，且

A。间距离小于3。间距离，下列说法正确的是（）

OBX

A.该电场可能为匀强电场

B.一负电荷在A点电势能大于3点电势能

C.一正电荷从A点移到3点电场力不做功

D.A、3间电场方向为由3指向A

答案：B

解析：夕一x图像的斜率表示电场强度，图中斜率在变化，表示电场强度发生变化，不是

匀强电场，A错误；如图可知A点电势小于3点电势，根据Ep=0q可知，负电荷在A点电势

能大于3点电势能，B正确；一正电荷从A点移到3点，电势升高，电势能增加，电场力做

负功，C错误；顺着电场线方向电势降低，因此电场方向分别为A指向。和3指向。，D错

误。故选B。

3.（2024弓可北三模）一带正电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动，

取该直线为x轴，起始点。为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示，电场的电势

用9表示，电场强度用E表示，粒子的动能用Ek表示，则四个选项中合理的是（）

答案：B

解析：由带电粒子在电场中运动规律知，带电粒子沿着电场线方向电势逐渐降低，逆着电

场线方向电势逐渐升高，正电荷沿着电场线方向做正功，电势能逐渐减小，负电荷逆着电场线

方向做正功，电势能逐渐减小，故A错误，B正确；带正电粒子在电场中仅受静电力作用，

则有AEp=—R电Ax,可知Ep—x图像的斜率切线绝对值表示电场力大小，根据题图可知，带

电粒子受到的电场力逐渐减小，则电场强度随位移变化逐渐减小，C错误；根据动能定理可得

Ek=R电Ax,可知Ek—x图像的切线斜率表示电场力，由于电场力逐渐减小，则反一x图像的

切线斜率逐渐减小，D错误。故选B。

4.（2024.黑龙江名校联考二模）如图甲所示，A3是某电场中的一条电场线，若有一电子以

某一初速度且仅在电场力的作用下沿A3由A点运动到B点，其电势能Ep随距A点的距离x

变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（）

A.电场的方向由A指向3

B.A点的电场强度小于3点的电场强度

C.电子在A点的速度小于在3点的速度

D.若一质子以同一初速度由A点释放，一定能运动到3点

答案：C

解析：由图乙可知，电子的电势能减小，则电场力做正功，故电子的速度变大，又电子带

负电，故电场的方向由3指向A,A错误，C正确；Ep—x图像的斜率表示电场力，可知A点

的电场强度大于3点的电场强度，B错误；由电场强度方向可知，质子所受电场力做负功，质

子有可能运动到3点前减速到零，D错误。故选C。

5.（2024.湖北省十一校联考二模）如图所示为雷雨天一避雷针周围电场等势面分布情况，

在等势面中有A、3、C三点，其中A、3两点位置关于避雷针对称。下列说法中正确的是（）

A.B点场强小于C点场强

B.某不计重力的正电荷在A、3两点的加速度相同

C.正电荷在C点的电势能比其在3点的电势能大

D.将负电荷从C点移动到5点，电场力所做的总功为正

答案：D

解析：等差等势面越稀疏场强越小，因此C点场强小于3点场强，故A错误；A、3两点

处于同一等势面上，电场方向不同，根据誓可知不计重力的正电荷在A、5两点的加速度

方向不相同，故B错误；3点的电势大于C点的电势，根据Ep=q0可知正电荷在C点的电势

能小于3点的电势能，故C错误；负电荷从C点移动到3点时，是从低电势移动到高电势，

根据Ep=q0可知电势能变小，电场力做正功，故D正确。故选D。

6.（2024.吉林五校联合模拟考试）生活在尼罗河的反天刀鱼，它的器官能在其周围产生电

场，电场线分布如图所示，M.N、P为电场中的点。下列说法正确的是（）

A.P点电场强度大于M点电场强度

B.P点电势小于N点电势

C.M点电势小于N点电势

D.某带电小颗粒只在电场力作用下从N点沿虚线轨迹运动到M点，其在N点电势能小

于在/点电势能

答案：C

解析：P点周围电场线比〃点周围电场线稀疏，所以尸点电场强度小于M点，故A错误;

无穷远处电势为零，根据沿电场线电势降低可知P点电势为正，N点电势为负，所以P点电

势高于N点电势，且M点电势低于N点电势，故B错误，C正确；小颗粒所受电场力指向轨

迹凹侧，所以小颗粒带正电，则其在N点电势能大于在加点电势能，故D错误。故选C。

7.（2024.江苏省4月大联考）如图所示，A、3为两个带等量正电的点电荷，。为A、5连线

的中点，以。为坐标原点，垂直A3方向为x轴，现将一带正电的粒子从x轴上P点由静止释

放，粒子重力不计，则粒子在运动过程中（）

AB

A.受到电场力不断减小

B.运动的加速度不断减小

C.粒子的电势能不断减小

D.粒子的速度先增大后减小

答案：C

解析：等量同种正电荷的电场线分布如右图所示，则沿着中垂线上的X轴方向，电场强度

的方向向上，场强的大小先增大后减小，带正电的粒子从X轴上P点由静止释放，所受的电场

力方向向上，而X轴上场强大小先增大后减小，如果释放点在场强最大点上方，电场力会一直

减小，而如果释放点P在场强最大点下方，电场力先增大后减小，故A错误；由。=臂可知,

粒子运动的加速度可能先增大后减小，或一直不断减小，故B错误；沿着场强的方向电势逐

渐降低，则由Ep=qe可知，正粒子的电势能不断减小，故C正确；粒子所受的电场力一直向

上，电场力一直做正功，则粒子的速度一直增大，故D错误。故选C。

二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中有多

个选项符合题意，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分）

8.（2024.辽宁省二模）某静电场的电场线沿x轴，其电场强度E随x的变化规律如图所示，

设x轴正方向为静电场的正方向，在坐标原点有一电荷量为q的带电粒子仅在电场力作用下由

静止开始沿x轴正向运动，则下列说法正确的是（）

A.粒子带正电

B.粒子运动到xo处速度最大

C.粒子不可能运动到3xo处

7

D.在0〜3xo区域内，粒子获得的最大动能为RqEoxo

答案：AD

解析：带电粒子由静止开始沿x轴正向运动，结合图像可知，开始沿x轴正向运动时电场

方向沿x轴正向，所以带电粒子带正电，故A正确；带电粒子从原点到3xo,由动能定理可知，

1137

拉0卜0-2X2^+5X-qEoX毕=Ek,得Ek=RqEoxo,故粒子可以运动到3xo

7

处，且在3xo处动能最大，最大动能为砂及次。故B、C错误，D正确。故选AD。

9.（2024.内蒙古呼和浩特市一模）如图所示，在y轴上关于。点对称的A、5两点有等量同

种点电荷，电荷量为+Q;在x轴上。点有点电荷，电荷量为一Q。且。0=。。=八ZADO

=60%下列判断正确的是（）

+Q

X\、

X\

-Q.60%

~c-O^DX

+Q

A.。点的场强大于。点的场强

B.。点的场强小于。点的场强

C.若将点电荷+q从。移向C,电势能增大

D.若将点电荷一q从。移向C,电势能增大

答案：AD

解析：A、5两个+Q在。点的场强矢量和为0,所以。点的场强等于C点一Q在。点产

生的场强Eo=W，A、B、C三点电荷在。点产生的场强如图所示，

&与EB大小相等，方向如图，根据几何关系可知&=EB=E=祟，Ec方向沿x轴负方向,

大小为a=祟，故三个场强的矢量和为0,所以。点场强大于。点场强，故A正确，B错误;

x轴上x<0的区间，合场强方向沿x轴负方向，所以将正电荷从。移向C,电场力做正功，

电势能减小，将负电荷从。移向C,电场力做负功，电势能增大，故C错误，D正确。故选

ADO

10.（2024.山东潍坊市三模）如图所不，正四面体棱长为/,在其顶点〃、b、c各固定一个点

电荷，〃点电荷电荷量为+2q,b、c两点电荷电荷量均为+q,N、尸分别为棱ac、be

的中点。已知点电荷。周围空间某点的电势9=虐，〃为该点到点电荷的距离，下列说法正确

的是（）

A.M点的电场强度与N点的电场强度相同

B.尸点的电势高于d点的电势

C.P点电场强度的大小为寿

D.电荷量为的试探电荷在d点的电势能为幽＞

答案：BD

解析：根据场强的叠加可知，a、人处的电荷在M点产生的合场强沿着仍连线由“指向

b,c处的电荷在“点产生的场强沿着cM连线由。指向而a、c处的电荷在N点产生的合

场强沿着ac连线由N指向c,6处的电荷在N点产生的场强沿着6N连线由6指向N,则M点

的电场强度与N点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；P点距离以反c处的电荷

要比d点距离a、b、c处的电荷近，根据点电荷。周围空间某点的电势9=耳，可知「越小夕

越大，则P点的电势高于d点的电势，故B正确；根据场强的叠加可知，。、c处的电荷在P

点产生的场强相互抵消，则尸点的场强为Ep=^,根据几何关系可知"=坐/,则跳=攀，

故C错误；根据点电荷。周围空间某点的电势9=g，可知d点的电势为何=半，电荷量为

试探电荷在d点的电势能为Epd=0盟'=誓二，故D正确。故选BD。

三、非选择题（本题共5小题，共54分）

11.（8分）如图所示，Q为固定的正点电荷，A、3两点在。的正上方和。相距分别为〃和

02k,将另一点电荷从A点由静止释放，运动到3点时速度正好又变为零。若此电荷在A点处

的加速度大小为4左,已知静电力常量为上试求：

/?

B

0.2A

Q

（1）此电荷在B点处的加速度;

（2）4、3两点间的电势差（用k、Q和/?表示）-

答案：⑴4g方向竖直向上（2）—华

解析：（1）这一电荷必为正电荷，设其电荷量为q,由牛顿第二定律,

,.kQq4

在A4点时mg—序=机•录

kQq

在3点时mg=maB

(0.2丸)2

解得aB=4g

方向竖直向上。

（2）从A到3过程，由动能定理得

mg(h—0.2h)+qUAB=0

_JkQ

解得UAB

h

12.（8分）如图所示，在一水平向左的匀强电场中，光滑绝缘直角三角形斜劈A3C被固定

在水平面上，其斜面长L=2.5m,倾角为6=37。。有一个电荷量为q=3X10=C、质量为加

=4Xlorkg的带负电小物块（可视为质点）恰能静止在斜面的顶端A处，g=10m/s2,sin37°

=0.6,cos37°=0.8o求：

⑴带电小物块的电性及AB两点间的电势差UAB；

（2）若电场强度减小为原来的三分之一时小物块从A下滑到B的时间t.

答案：（1）负电2000V⑵匕-s

解析：（1）电场力水平向右，因此带负电，带电物体在电场力、重力以及支持力作用下处

于受力平衡状态，对其进行受力分析知

mgsin37°=qEtos37°

电势差UAB=Ed=ELcos37°

得045=2000Vo

（2）沿斜面的方向上mgsin0~qE'cos0=ma

其中E，=1E

代入数据得a=4m/s2

由呼

行，—正

TTt一2So

13.（12分）（2023弓可北石家庄高一校考期中）如图所示，固定于同一条竖直线上的A、3是

两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量分别为+Q和一Q,A、3相距为2d,是竖直放置

的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球p,质量为机、电荷量为+q（可视为点电荷，

不影响电场的分布）。现将小球p从与点电荷A等高的。处由静止开始释放，小球p向下运动

到距C点距离为d的。点时，速度为。；已知与A3之间的距离为d,静电力常量为左，

重力加速度为g,求：

M

A'Cop

B'JD，N

（1）C、。间的电势差Uco；

（2）在0点处的电场强度后的大小；

（3）小球p经过与点电荷5等高的。点时的速度VD大小。

小―nKr—lmgd\[2kQ厂

答案：（1）―Q）学声◎）60

解析：（1）根据动能定理，从C到。

-17

mga+qUco—~^mv

2

则I】Uco=一mv—产2m2d。

(2)4点和B点的点电荷在。点的电场强度均为E=亭,

其中r=A0=30=6d,所以E=k^,

根据对称性可知，两点电荷场强在水平方向的分场强抵消，

合场强为：E合=2E-cos45°=表鬃。

(3)从。到。点，由于电场的对称性，

UCD=2UCO,

则根据动能定理有：

-17

ing"2dI2qUcoQTYIDT)9

所以VD=\[2VO

14.(12分)(2023•江苏徐州市第一中学校考期中)如图所示，电荷量均为十外质量分别为

加、2M的小球A、B,中间用绝缘轻绳连接，忽略两小球的库仑力，两球在竖直向上的匀强电

场中以速度。。匀速上升，某时刻轻绳断开。求：

，、f£-

AOm

BO2m

⑴电场强度的大小；

⑵轻绳断开后A、B两球的加速度大小；

(3)自轻绳断开至B球速度为零的过程中，A、B两球组成系统的电势能变化量。

答案：⑴署(2)f(g(3)—15m温

解析：(1)设电场强度为E，把小球A、B看作一个整体，由于绳未断前作匀速运动有2qE

=3mg

解得行舞。

(2)细绳断后，根据牛顿第二定律，对A球有qE—〃琢=小公,

解得OA=gg

对B球有qE~2mg—2maB

解得<2B=~^g

负号表示方向竖直向下。

⑶设自绳断开到B球速度为零的时间为t,

则O=voJraBt,解得/=—

g

当B球速度为零时，A球的速度大小

v\=vo+aAt,解得0A=3oo

在该时间内A球的位移为

oo+3oo,8流

XA=t=