重难点09 电场的性质-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（江苏专用）

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【情境解读】
【高分技巧】
一、库仑定律的理解及其相关平衡问题
1．对库仑定律的理解
（1）F＝keq \f(q1q2,r2)，r指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r为两球的球心间距。
（2）当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大。
2．“三个自由点电荷平衡”的问题
（1）平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零，或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合电场强度为零的位置。
（2）
3．求解涉及库仑力的平衡问题的解题思路
涉及库仑力的平衡问题与纯力学平衡问题分析方法一样，受力分析是基础，应用平衡条件是关键，都可以通过解析法、图示法或两种方法相结合解决问题，但要注意库仑力的大小随着电荷间距变化的特点。具体步骤如下：
二、电场强度的理解与计算
1．电场强度的三个计算公式
2．求解电场强度的非常规思维方法
（1）等效法：在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景。
例如：一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个异种点电荷形成的电场，如图甲、乙所示。
（2）对称法：利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化。
如图丙所示，均匀带电的eq \f(3,4)球壳在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向。
（3）填补法：将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍。
（4）微元法：将带电体分成许多元电荷，每个元电荷看成点电荷，先根据库仑定律求出每个元电荷的场强，再结合对称性和场强叠加原理求出合场强。
三、电场线的理解和应用
1．电场线的用途
（1）判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反。
（2）判断电场强度的大小（定性）——电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力大小和加速度的大小。
（3）判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向。
（4）判断等势面的疏密——电场线越密的地方，等差等势面越密集；电场线越疏的地方，等差等势面越稀疏。
2．两种等量点电荷的电场
四、电势高低、电势能大小的判断
1．电势高低的判断
2．电势能大小的判断
3．电场中的功能关系
（1）若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变。
（2）若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变。
（3）除重力、弹簧弹力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化。
（4）所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
五、电势差与电场强度的关系
1．公式E＝eq \f(U,d)的三点注意
（1）只适用于匀强电场。
（2）d为某两点沿电场强度方向上的距离，或两点所在等势面之间的距离。
（3）电场强度的方向是电势降低最快的方向。
2．电场线、电势、电场强度的关系
（1）电场线与电场强度的关系：电场线越密的地方表示电场强度越大，电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度方向。
（2）电场线与等势面的关系：电场线与等势面垂直，并从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。
（3）电场强度大小与电势无直接关系：零电势可人为选取，电场强度的大小由电场本身决定，故电场强度大的地方，电势不一定高。
3．E＝eq \f(U,d)在非匀强电场中的三点妙用
4．解题思路
六、电场线、等势线（面）及带电粒子的运动轨迹问题
1．等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线，已知等势线也可以画出电场线。
2．几种典型电场的等势线（面）
3．带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法
（1）从轨迹的弯曲方向判断受力方向（轨迹向合外力方向弯曲），从而分析电场方向或电荷的正负。
（2）结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等。
（3）根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。
带电粒子运动轨迹的分析
（1）判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为粒子在该点处的速度方向。
（2）判断电场力（或场强）的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹的凹侧，再根据粒子的正、负判断场强的方向。
（3）判断电场力做功的正、负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加。
七、静电场的图象问题
几种常见图象的特点及规律
（建议用时：40分钟）
1．（2024.江苏.高考真题）在静电场中有a、b两点，试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系，请问a、b两点的场强大小等于（ ）
A． B． C． D．
2．（2022.江苏.高考真题）如图所示，正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点电荷，电荷量相等，O是正方形的中心。现将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动，则（ ）
A．在移动过程中，O点电场强度变小
B．在移动过程中，C点的电荷所受静电力变大
C．在移动过程中，移动的电荷所受静电力做负功
D．当其移动到无穷远处时，O点的电势高于A点
3．（2022.江苏.高考真题）某装置用电场控制带电粒子运动，工作原理如图所示，矩形区域内存在多层紧邻的匀强电场，每层的高度均为d，电场强度大小均为E，方向沿竖直方向交替变化，边长为，边长为，质量为m、电荷量为的粒子流从装置左端中点射入电场，粒子初动能为，入射角为，在纸面内运动，不计重力及粒子间的相互作用力。
（1）当时，若粒子能从边射出，求该粒子通过电场的时间t；
（2）当时，若粒子从边射出电场时与轴线的距离小于d，求入射角的范围；
（3）当，粒子在为范围内均匀射入电场，求从边出射的粒子与入射粒子的数量之比。
4．（2023.江苏.高考真题）霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动；入射速度小于v0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。
（1）求电场强度的大小E；
（2）若电子入射速度为，求运动到速度为时位置的纵坐标y1；
（3）若电子入射速度在0 < v < v0范围内均匀分布，求能到达纵坐标位置的电子数N占总电子数N0的百分比。

5．（2020.江苏.高考真题）如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有（ ）
A．电场E中A点电势低于B点
B．转动中两小球的电势能始终相等
C．该过程静电力对两小球均做负功
D．该过程两小球的总电势能增加
6．（2021.江苏.高考真题）有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程中跨膜电流的平均值为（ ）
A．B．C．D．
7．（2021.江苏.高考真题）一球面均匀带有正电荷，球内的电场强度处处为零，如图所示，O为球心，A、B为直径上的两点，，现垂直于将球面均分为左右两部分，C为截面上的一点，移去左半球面，右半球面所带电荷仍均匀分布，则（ ）
A．O、C两点电势相等
B．A点的电场强度大于B点
C．沿直线从A到B电势先升高后降低
D．沿直线从A到B电场强度逐渐增大
8．（2024.江苏姜堰中学、如东中学等三校.二模）某电场沿x轴分布，其电场强度E与坐标x的关系如图所示，E为正值时，电场沿x轴正方向，坐标原点处的电势为零。一个质量为m、电荷量为的带负电粒子，从x轴上处由静止释放，粒子只在电场力作用下运动，则下列说法不正确的是（ ）
A．处的电势
B．粒子第一次运动到原点的过程中电场力的冲量为
C．粒子做振幅为a的简谐运动
D．粒子的最大动能
9．（2024.江苏.二模）空间中M、N两点分别固定不等量的异种点电荷（电性及N点位置未标出）。一带负电的点电荷q仅在电场力作用下先后经过h、k两点，其运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．M点的电荷量值小于N点的电荷量值
B．从h点到k点的过程中q的速度越来越小
C．h点的电势大于k点的电势
D．q在h点的加速度比k点加速度大
10．（2024.江苏海门.学情调研）科学家研究发现，蜘蛛在没有风的情况下也能向上“起飞”。如图，当地球表面带有负电荷，空气中有正电荷时，蜘蛛在其尾部吐出带电的蛛丝，在电场力的作用下实现向上“起飞”。下列说法正确的是（ ）
A．蜘蛛往电势高处运动B．电场力对蛛丝做负功
C．蛛丝的电势能增大D．蛛丝带的是正电荷
11．（2024.江苏苏锡常镇.教学情况调研一）某小组在实验室进行平行板电容器特性研究时，不小心转动其中一极板而使其发生倾斜，已知两板带有等量异种电荷，则两极板之间的电场线分布情况可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
12．（2024.江苏南京、盐城.三模）如图所示，虚线a、b、c为电场中的三条等差等势线，实线为一带电的粒子仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知（ ）
A．带电粒子在P点时的加速度小于在Q点时的加速度
B．P点的电势一定高于Q点的电势
C．带电粒子在R点时的电势能大于Q点时的电势能
D．带电粒子在P点时的动能大于在Q点时的动能
13．（2024.江苏南京.二模）如图甲所示是一种静电除尘装置，在金属板A与金属棒B间加恒定高压，烟气从一端进入静电除尘区经过净化后从另一端排出。其原理如图乙所示，其中一带负电的尘埃微粒沿图乙中虚线向左侧金属板A运动，P、Q是运动轨迹上的两点，不计重力和微粒间的相互作用，不考虑微粒运动过程中的电荷量变化。下列说法正确的是（ ）
A． P点电势比Q点电势低B．Q点电场强度垂直A板向右
C．微粒在P点速度比Q点的大D．微粒在P点具有的电势能比Q点小
14．（2024.江苏南京.二模）如图所示，一带正电的小球用绝缘细绳悬于O点，将小球拉开较小角度后静止释放，其运动可视为简谐运动，下列操作能使周期变小的是（ ）

A．增大摆长
B．初始拉开的角度更小一点
C．在悬点O处放置一个带正电的点电荷
D．在此空间加一竖直向下匀强电场
15．（2024.江苏南京、盐城.三模）随着环保理念的深入，废弃塑料分选再循环利用可减少对资源的浪费。其中静电分选装置如图所示，两极板带上等量异种电荷仅在板间形成匀强电场，漏斗出口与极板上边缘等高，到极板间距相等，a、b两类塑料颗粒离开漏斗出口时分别带上正、负电荷，经过分选电场后a类颗粒汇集在收集板的右端，已知极板间距为d，板长为L，极板下边缘与收集板的距离为H，两种颗粒的荷质比均为k，重力加速度为g，颗粒进入电场时的初速度为零且可视为质点，不考虑颗粒间的相互作用和空气阻力，在颗粒离开电场区域时不接触极板但有最大偏转量，则（ ）
A．右极板带正电
B．颗粒离开漏斗口在电场中做匀变速曲线运动
C．两极板间的电压值为
D．颗粒落到收集板时的速度大小为
16．（2024.江苏南京、盐城.一模）某电子束焊接机的工作原理如图所示，在直流高压作用下，阴极K（接地）与阳极A之间形成辐向电场，虚线为电场线，在同一电场线上有B、C、D三点，。一电子以某一初速度从B点沿直线运动到D点。下列说法正确的是（ ）
A．电子受到的电场力不变
B．电子的电势能逐渐减小
C．B、C两点间的电势差大于C、D两点间的电势差
D．电子从B点运动到C点的时间等于其从C点运动到D点的时间
17．（2024.江苏.适应性考试（二））如图所示，正六棱柱上下底面的中心为O和，A、D两点分别固定等量异号的点电荷，下列说法中正确的是（ ）
A．点与点的电场强度相同
B．点与点的电势差等于点与点的电势差
C．将试探电荷由O点沿直线运动到点，其电势能先减小后增大
D．将试探电荷由F点沿直线移动到O点，其电势能先增大后减小
18．（2024.江苏省前高中.一模）如图1所示，半径为R的均匀带电圆形平板，单位面积带电量为，其轴线上任意一点P（坐标为x）的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：，方向沿x轴，现考虑单位面积带电量为的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r的圆板，如图2所示．则圆孔轴线上任意一点Q（坐标为x）的电场强度为（ ）

A．B．
C．D．
19．（2024.江苏南京、盐城.三模）如图所示，平面直角坐标系xOy中直线OM与x轴之间的夹角，OM与x轴之间存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于坐标平面向里。直线OM与y轴之间存在匀强电场（图中没有画出）。一质量为m、电荷量为的带电粒子从OM上某点P垂直于磁场进入磁场区域，粒子速度方向与直线OM之间的夹角也是30°。粒子在磁场中偏转，恰好没有穿过x轴，再次经过直线OM时与坐标原点O的距离为L。不计粒子的重力。
（1）求该粒子进入磁场时速度v的大小；
（2）若电场方向沿y轴负方向，粒子再次从P点进入磁场区域，求电场强度的大小；
（3）若带电粒子恰能再次从P点以速度v返回磁场区域，求电场强度的大小和方向。

考点
三年考情分析
2025考向预测
考点1 电场力的性质
考点2 电场能的性质
2020年江苏题
2021年江苏题
2022年江苏题
2023年江苏题
2024年江苏题
静电场不单独命题，而是创设静电场场景考查其他核心考点。电场强度、点电荷的场强高频考点，直接考查或综合考查。以选择题形式考查场强的计算和叠加，也在力电综合题中结合动力学知识考查，难度较大。电场线不单独命题，多考查电场线的方向，知道几种典型电场的电场线分布特点。电势能、电势常考点，选择题和计算题均有考查。结合电场力做功判断电势能的变化，比较电势的高低，涉及电场力做功和电势能的关系，电势能变化与电势变化的关系，结合动能定理等。电势差可直接考查，选择题和计算题均可命题，涉及电场力做功和电势差的关系，电势与电势差的关系。
比较
等量异种点电荷
等量同种点电荷
电场线分布图
连线中点O的电场强度
在电荷连线上，中点O的电场强度最小，指向负电荷一方
为零
连线上的电场强度大小
沿连线先变小，再变大
沿连线先变小，再变大
沿中垂线由O点向外电场强度大小
O点最大，向外逐渐减小
O点最小，向外先变大后变小
关于O点对称的A与A′、B与B′的电场强度
等大同向
等大反向
判断依据
判断方法
电场线方向
沿电场线方向电势逐渐降低
场源电荷的正负
取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
电势能的高低
正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大
电场力做功
根据UAB＝eq \f(WAB,q)，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低
判断方法
方法解读
公式法
将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小
电势法
正电荷在电势高的地方电势能大
负电荷在电势低的地方电势能大
做功法
电场力做正功，电势能减小
电场力做负功，电势能增加
能量守
恒法
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加
判断电势差大小及电势高低
距离相等的两点间的电势差，E越大，U越大，进而判断电势的高低
判断场强变化
φ－x图象的斜率k＝eq \f(Δφ,Δx)＝eq \f(U,d)＝Ex，斜率的大小表示场强的大小，正负表示场强的方向
判断场强大小
等差等势面越密，场强越大
电场
等势线（面）
重要描述
匀强电场
垂直于电场线的一簇平面
点电荷的电场
以点电荷为球心的一簇球面
等量异种点电荷的电场
连线的中垂线上电势处处为零
等量同种（正）点电荷的电场
连线上，中点的电势最低；中垂线上，中点的电势最高
v ­t图象
根据v ­t图象中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化
φ ­x图象
（1）电场强度的大小等于φ ­x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ ­x图线存在极值，其切线的斜率为零；
（2）在φ ­x图象中可以直接判断各点电势的高低，并可根据电势高低关系确定电场强度的方向；
（3）在φ ­x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后做出判断
E­x图象
（1）反映了电场强度随位移变化的规律；（2）E＞0表示场强沿x轴正方向，E＜0表示场强沿x轴负方向；
（3）图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定
Ep­x图象
（1）反映了电势能随位移变化的规律；
（2）图线的切线斜率大小等于电场力大小；
（3）进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况