专题七：电场（解析版）

二轮复习专题七：电场（解析版）二轮复习专题七：电场（解析版）TOC\t"二轮标题1,1,二轮复习2,2,二轮复习3,3"\h01考情分析 202知识构架 403题型突破 5一、电场的性质 5考向一：电场中的受力分析 9考向二：电场强度的合成 11考向三：电场能的性质应用 14考向四：电场线、等势面和运动轨迹问题 18二、电场中的图像问题 26考向一：v-t图像 29考向二：φ－x图象 29考向三：E－x图象 31考向四：Ep－x图象和Ek－x图象 32三、带电粒子在电场中的运动 3529360考向一：带电粒子在电场中的直线运动 37考向二：带电粒子在电场中的偏转 39考向三：带电粒子电场和重力场中的圆周运动 43考向四：力电综合问题 4304自我提升 59

01考情分析往年命题规律从近3年以来的高考命题来分析，电场属于必考知识点，常以选择题、实验题和简答题的形式考查，电场的性质多以选择题的形式出现，考查的题目难度中等；电场中的图像问题以选择题的形式出现，考查的频次较低，带电粒子在电场中的运动会以选择题和简答题的形式出题、出题方式会以生活情景相结合和前沿科技进行命题考点频次总结考点2025年2024年2023年电场的性质天津·高考真题陕晋青宁卷·高考真题江西·高考真题浙江·高考真题全国卷·高考真题甘肃·高考真题四川·高考真题北京·高考真题湖南·高考真题河北·高考真题安徽·高考真题江苏·高考真题河南·高考真题福建·高考真题云南·高考真题广西·高考真题黑吉辽蒙·高考真题湖北·高考真题海南·高考真题贵州·高考真题浙江·高考真题海南·高考真题北京·高考真题甘肃·高考真题广东·高考真题广西·高考真题河北·高考真题山东·高考真题江西·高考真题湖北·高考真题全国甲卷·高考真题新疆河南·高考真题江苏·高考真题福建·高考真题辽宁·高考真题福建·高考真题河北·高考真题重庆·高考真题广东·高考真题天津·高考真题北京·高考真题山东·高考真题上海·高考真题浙江·高考真题湖北·高考真题辽宁·高考真题海南·高考真题湖南·高考真题全国乙卷·高考真题全国甲卷·高考真题电场中的图像问题海南·高考真题天津·高考真题重庆·高考真题湖南·高考真题上海·高考真题带电粒子在电场中的运动四川·高考真题海南·高考真题江西·高考真题重庆·高考真题甘肃·高考真题湖南·高考真题江苏·高考真题河南·高考真题河南·高考真题福建·高考真题黑吉辽蒙·高考真题陕晋青宁卷·高考真题广东·高考真题浙江·高考真题湖北·高考真题福建·高考真题贵州·高考真题安徽·高考真题广东·高考真题江西·高考真题河北·高考真题新疆河南·高考真题辽宁·高考真题浙江·高考真题河北·高考真题福建·高考真题重庆·高考真题浙江·高考真题湖北·高考真题新课标·高考真题2026年向预测2026年高考考查电场的性质的概率极高，考查对于电场强度、电势、电势能、电势差、等势面的理解，结合带电粒子在电场的运动进行考查，会结合科技进行考查，例如高压电线附近的电场、静电应用和电容器等；带电粒子在电场中的运动常结合电场、重力场和磁场综合进行考查，会结合平抛运动、圆周运动进行考查，同时结合前沿科技，例如直线加速器、回旋加速器、质谱仪等。素养目标1.掌握电场的基本性质；2.掌握带电粒子在电场中的运动的基本分析思路。核心能力1.应用电场基本特点分析电场和带电粒子的运动的特点；2.掌握提取题干信息的能力，解决实际的带电粒子的运动问题。

02知识构架

03题型突破一、电场的性质【知识储备】（一）电场强度的分析和计算1．电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力与它的电荷量之比．(2)定义式：E＝eq\f(F,q)；单位：N/C或V/m.(3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向．2．三个计算公式的比较公式适用条件说明定义式E＝eq\f(F,q)任何电场某点的场强为确定值，大小及方向与q无关决定式E＝keq\f(Q,r2)真空中点电荷的电场E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定关系式E＝eq\f(U,d)匀强电场d是沿电场方向的距离3.电场强度的叠加(1)电场强度的叠加(如图所示)(2)“等效法”“对称法”和“填补法”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，等效为两个等量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．例如：如图所示，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或圆板补全为完整的圆环或圆板，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍．(3)选用技巧①点电荷电场、匀强电场场强叠加一般应用合成法．②均匀带电体与点电荷场强叠加一般应用对称法．③计算均匀带电体某点产生的场强一般应用补偿法或微元法．（二）电场能的性质1．电场力做功的特点电场力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关．2．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能．(2)说明：电势能具有相对性，通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零．3．电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比．(2)定义式：φ＝eq\f(Ep,q).(3)标矢性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)．(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同．4．电场力做功与电势能变化的关系(1)电场力做的功等于电荷电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB.电场力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服电场力做多少功，电荷电势能就增加多少．(2)电势能的大小：由WAB＝EpA－EpB可知，若令EpB＝0，则EpA＝WAB，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中电场力所做的功．5．电势差(1)定义：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差．(2)定义式：UAB＝eq\f(WAB,q).6．电势差与电势的关系UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA.7．匀强电场中电势差与电场强度的关系(1)UAB＝Ed，d为A、B两点沿电场方向的距离．(2)沿电场方向电势降低得最快．8．等势面(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面．(2)四个特点：①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．②电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面．③等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小．④任意两个等势面都不相交．(3)几种常见等势面的比较电场等势面(虚线)图样特点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两电荷连线的中垂面为等势面等量同种正点电荷的电场在电荷连线上，中点电势最低；在中垂线上，中点电势最高【必备能力】电场强度的合成常用方法：对称法、等效法、微元法、类比法（二）电场力做功、电势能的变化判断和电势高低判断1．求电场力做功的四种方法2．判断电势能变化的两种方法(1)根据电场力做功：电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．(2)根据Ep＝φq：正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小．3．电势高低的四种判断方法(1)电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低．(2)电势差与电势的关系：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．(3)Ep与φ的关系：由φ＝eq\f(Ep,q)知正电荷在电势能大处电势较高，负电荷在电势能大处电势较低．(4)场源电荷的正负：取离场源电荷无限远处电势为零，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．空间中有多个点电荷时，某点的电势可以代数求和．（三）带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法1．判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向．选用轨迹和电场线(等势线)的交点更方便．2．判断电场力的方向：仅受电场力作用时，因轨迹始终夹在速度方向和带电粒子所受电场力方向之间，而且向合外力一侧弯曲，结合速度方向，可以判断电场力方向．若已知电场线和轨迹，所受电场力的方向与电场线(或电场线的切线)共线．若已知等势线和轨迹，所受电场力的方向与等势线垂直．3．判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力方向与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力方向与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加．【考向预测】考向一：电场中的受力分析例1（2026·湖南湘潭·二模）如图所示，水平天花板下方固定一个光滑小定滑轮O，在定滑轮的正下方C处固定一个正点电荷，不带电的小球a、带正电的小球b分别与跨过定滑轮的绝缘轻绳两端相连。开始时系统在图示位置静止，已知。若b球所带的电荷量缓慢减少（未减为零），则在b球到达定滑轮O正下方前，下列说法正确的是（）例1A．a球的质量可能等于b球的质量B．b球的轨迹是一段以点为圆心的圆弧C．此过程中点电荷对b球的库仑力增大D．此过程中滑轮受到轻绳的作用力减小【答案】B【详解】A．对球进行受力分析，受到轻绳的拉力、重力和库仑力，如图所示。由相似三角形可知其中整理得，由于，因此，故A错误；BC．由两小球重力不变及不变，可知不变，球电荷量减少，则减小，库仑力减小，故球的轨迹是一段以点为圆心的圆弧，故B正确，C错误；D．滑轮受到的轻绳的作用力大小均为，大小不变，由减小可知两绳的夹角减小，所以滑轮受到两绳的合力增大，故D错误。故选B。变1-1（2026·河北·一模）如图所示，小球A、B由一根绝缘细线连接后再被一根绕过光滑定滑轮的轻质绝缘细线连接，A的质量为m，两小球中只有一个带电，其带电荷量为q（q>0），空间存在平行于纸面的匀强电场（图中没有画出），定滑轮左侧细线恰好沿竖直方向，右侧细线与竖直方向的夹角θ=60°，细线均处于伸直状态，已知重力加速度为g。调整匀强电场的电场强度的大小和方向以及B的质量，要使整体处于图示位置并保持静止状态，当该匀强电场的电场强度最小时（）变1-1A．电场强度的最小值为，B的质量为B．电场强度的最小值为，B的质量为C．电场强度的最小值为，B的质量为D．电场强度的最小值为，B的质量为【答案】A【详解】题意可知定滑轮左侧细线恰好沿竖直方向，可知AB之间细线没有弹力作用，由平衡条件可知带电的一定是B球；对A球，由平衡条件可知，定滑轮左侧细线拉力大小与A球重力等大，即拉力大小，对B受力分析可知，当B球受到的电场力方向与B球重力方向垂直时，电场力有最小值，对B球，由平衡条件可知，联立解得，故选A。变1-2（2025·广西柳州·二模）光滑绝缘水平面上方存在一水平向左的匀强电场，场强大小未知，将带电量分别为、的两小球、锁定在水平面上的、两点，两小球间距为，如图所示，已知连线中点处的场强为0，两小球的质量均为，可视为点电荷。现将小球解除锁定，则解锁瞬间小球的加速度大小为（）变1-2A． B． C． D．【答案】A【详解】由题知，在解锁小球前，连线中点处的场强为0，即小球、小球和匀强电场在处叠加的合场强为0。小球在点处产生的场强方向水平向右，大小为小球在点处产生的场强方向水平向右，大小为匀强电场的方向水平向左，取向左为正方向，根据处的场强为0，则有解得则在解锁小球瞬间，对小球受力分析，根据牛顿第二定律有解得故选A。考向二：电场强度的合成例2（2025·河南·一模）如图，、、三个点位于以为圆心的圆上，直径与弦间的夹角为。、两点分别放有电荷量大小为、的点电荷时，点的电场强度方向恰好沿圆的半径方向指向点。已知，。下列说法正确的是（）例2A．为正电荷，为负电荷，且B．为负电荷，为负电荷，且C．为正电荷，为正电荷，且D．为负电荷，为负电荷，且【答案】D【详解】根据分析可知、均为负电荷，两电荷在点的电场强度如图所示，由几何知识可知，而，联立解得故选D。变2-1（2026·河北·一模）如图甲所示，一绝缘半圆弧AC上均匀分布正电荷，在圆弧的圆心O处激发的电场强度大小为E，若截走右侧的，如图乙所示，则剩余圆弧AB在圆心O处激发的电场强度大小E'为（）变2-1A． B． C． D．【答案】C【详解】将整个半圆弧AC三等分，每一份在圆心O处产生的电场强度均为E0，根据对称性和电场强度的叠加原理可得剩余圆弧AB在圆心O处激发的电场强度大小为联立可得故选C。变2-2（多选）（2026·山东泰安·一模）如图所示，真空中固定着一个半径为的绝缘细圆环，圆环均匀带电。以圆心为坐标原点，沿圆环中轴线建立轴，在处固定着一个电荷量大小为的负点电荷。已知处场强为零，静电力常量为，则下列说法正确的是（）变2-2A．圆环所带电荷量大小为B．圆环所带电荷量大小为C．处场强大小为D．处场强大小为【答案】BD【详解】AB．处的电荷量大小为的负点电荷在处产生的电场强度沿方向，而处场强为零，故圆环上的电荷在处产生的电场强度沿方向，大小与处的电荷量大小为的负点电荷在该处产生的电场强度相等，故圆环带负电，圆环上各点到处距离相等，均为，圆环上各点处的电荷在处产生的电场强度与x轴夹角为，设圆环所带电荷量大小为q，则有解得，故A错误，B正确；CD．处的电荷量大小为的负点电荷在处产生的电场强度沿方向，圆环上的电荷在处产生的电场强度也沿方向，故处场强大小为，故C错误，D正确。故选BD。考向三：电场能的性质应用例3（2026·云南昭通·模拟预测）如图所示，空间中有正方体，点是中点，点处固定一正点电荷，下列说法正确的是（）例3A．两点处的电场强度相同B．若点处的电势为，点处的电势为，则点处的电势为C．平面为等势面D．将带负电的试探电荷从点沿直线移动到点，静电力先做正功后做负功【答案】D【详解】A．根据点电荷周围电场分布特点，可知A、C两点处的电场强度大小相等，方向不同，故A错误；B．沿BD方向，电场强度逐渐减小，由题知，，根据可知根据，可知点O处的电势为，故B错误；C．根据点电荷周围电势的分布特点，可知点电荷周围等势面为以B点为球心的球面，故C错误；D．越靠近正电荷，电势越高，带负电的试探电荷从D点沿直线移动到点，电势先增加后减少，根据可知负电荷的电势能先减少后增加，故静电力先对负电荷做正功，后做负功，故D正确。故选D。变3-1（2026·广西贵港·一模）如图所示，在边长为的正三角形三个顶点固定三个点电荷，其中、两处的点电荷带等量正电荷，处的点电荷带负电荷，为边的中点，、为边的四等分点。下列说法正确的是（）变3-1A．、两处的点电荷所受的静电力大小之比为B．、两点的电场强度和电势都相同C．将试探电荷从点沿直线移到点，其电势能一直减小D．试探电荷在点的电势能小于在点的电势能【答案】C【详解】A．由库仑力的矢量合成得，则，故A错误；B．电势是标量，由对称性可知，但电场强度是矢量，、两点的电场强度方向不相同，故B错误；C．沿电势一直降低，试探电荷的电势能一直减小，故C正确；D．因，则试探电荷在点的电势能大于在点的电势能，故D错误。故选C。例4（25-26高三上·甘肃临夏·期末）雷雨天，高层建筑顶部的避雷针起到主动吸引闪电的作用，叫“接闪”，以此保护周边建筑和行人的安全。某次“接闪”前积雨云的底部积聚负电荷，积雨云与避雷针附近产生的电场的等差等势面如图所示。避雷针上方等间距的、、三点的电场强度大小分别为、、，电势分别为、、，则（）例4A．点电势最低B．带负电的雨滴从点下落至点，电势能增大C．D．、两点电势差小于、两点电势差【答案】D【详解】A．云层带负电，则电场线从下到上，因沿电场线电势逐渐降低，可知点电势最高，A错误；B．带负电的雨滴从点下落至点，电场力做正功，则电势能减小，B错误；C．因C点等差等势面较A点密集，可知C点电场线较A点密集，可知，C错误；D．因AB之间的平均场强小于BC中间的平均场强，根据可知，、两点电势差小于、两点电势差，D正确。故选D。例5（多选）（2025·湖南·模拟预测）如图所示，△ABC是一圆的内接直角三角形，∠BAC=60°，空间存在着平行于圆面的匀强电场，取圆心O点的电势为零，则C点电势为－10V。把电子从A点移动到B点，电场力做功为－10eV。现在A点放一质子源，向各个方向发射动能均为4eV的质子。已知电子的电量为－e，质子的电量为＋e，不考虑质子源产生的电场，不计各种粒子的重力和粒子间的相互作用力，下列说法正确的是（

例5A．C、B两点间的电势差B．电场方向由A指向BC．当质子的电势能为4eV，其动能为1eVD．沿场强方向发射的质子到达圆周边界时，其动能为24eV【答案】AD【详解】A．在匀强电场中有U＝Ed又解得＝10V电子从A点移动到B点，有又解得，从而有，故A正确；B．，则OB连线为等势面，过A点作OB的垂线交OB于D点，则AD方向为场强方向，故B错误；C．由可知，质子在A点电势能为10eV，粒子总能量E＝14eV，由能量守恒可知某质子电势能为4eV，则其动能为10eV，故C错误；D．此质子做直线运动，从图中P点离开，PC垂直AP，故PC平行OB，PC是等势线，P点电势＝－10VA到P由动能定理得解得，故D正确。故选AD。变5-1（多选）（2025·云南红河·一模）如图所示，在匀强电场中有一正四面体，A、B、C、D分别是正四面体的四个顶点，正四面体的棱长，E、F、G、H分别为棱AB、AC、AD、BC的中点，其电势分别为，，。下列说法正确的是（）变5-1A．A点电势为零 B．电场强度大小为8V/mC．电场强度方向由B指向A D．将一电子从A点移到C点，电势能增加4eV【答案】AB【详解】A．由于E、F、G、H分别为棱AB、AC、AD、BC的中点，则，，，联立解得，，，，故A正确；BC．由于，所以BDF所在的平面为等势面，由几何关系可知，AC垂直于BDF平面，故电场强度的大小，电场强度的方向由C指向A，故B正确，C错误；D．将一电子从A点移到C点，电场力做功，故电势能减少4eV，故D错误。故选AB。总结提升1．由E＝eq\f(U,d)可推出的两个重要推论推论1匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝eq\f(φA＋φB,2)，如图甲所示．推论2匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则UAB＝UCD(或φA－φB＝φC－φD)，如图乙所示．2．E＝eq\f(U,d)在非匀强电场中的三点妙用(1)判断电场强度大小：等差等势面越密，电场强度越大．(2)判断电势差的大小及电势的高低：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．(3)利用φ－x图象的斜率判断电场强度随位置变化的规律：k＝eq\f(Δφ,Δx)＝eq\f(U,d)＝Ex，斜率的大小表示电场强度的大小，正负表示电场强度的方向．考向四：电场线、等势面和运动轨迹问题例6（多选）（2026·云南昭通·模拟预测）如图为一带电粒子在稳定的电场中运动的示意图，虚线为该粒子的运动轨迹，实线、、和分别为、、和的等势线，其中、为该粒子的运动轨迹与IV等势线和II等势线的交点，不计粒子的重力，下列说法正确的是（）例6A．该粒子带正电B．该粒子在点的速度大小大于在点的速度大小C．该粒子在点所受的电场力大小小于在点所受的电场力大小D．该粒子在点的电势能大于在点的电势能【答案】B【详解】A．由图可知，该粒子所受的电场力指向运动轨迹的凹侧，由电场线垂直等势线且由高电势指向低电势可知，电场线的方向与该粒子所受的电场力方向相反，则该粒子带负电，故A错误。BD．根据则有，又，，则即该粒子在M点的电势能小于在N点的电势能，由于该粒子仅受电场力，根据能量守恒定律有则，即，故该粒子在M点的速度大小大于在N点的速度大小，故B正确，D错误。C．根据等势线的密集程度与电场强度的关系可知，M点的电场强度大小大于N点的电场强度大小，根据可知该粒子在M点所受的电场力大小大于在N点所受的电场力大小，故C错误。故选B。变6-1（2025·湖北·模拟预测）已知一个点电荷与无限大金属板间的电场与等量异种点电荷连线中垂线一侧的电场分布相同。如图所示，无限大接地金属板的垂线上、、三点恰将均分为四段，每段长度均为。在点固定一电荷量为的正点电荷，虚线分别为过、、三点的等势线，实线为某试探电荷仅在电场力作用下运动的轨迹，轨迹与等势线分别交于、、、、点。当该试探电荷运动到点时，其电势能、动能。已知单个点电荷周围某点的电势，为该点到点电荷的距离。下列说法正确的是（）变6-1A．该试探电荷分别从到和从到的运动过程中，电场力做的功相等B．该试探电荷带正电C．该试探电荷运动到点时的动能为D．点的场强大小为【答案】C【详解】A．根据等量异种点电荷电场分布特点，可知ef平均场强大于fc平均场强，根据可知ef间电势差大于fc间电势差，根据电场力做功可知该试探电荷分别从e到f和从f到c的运动过程中，电场力做的功不相等，故A错误；B．根据等量异种点电荷电场分布特点，电场线方向指向MN，做曲线运动的物体合力指向轨迹凹侧，可知c点的电场力向右，故粒子带负电，故B错误；C．设电荷带电量为，根据题意有在f点有联立解得根据能量守恒有代入数据解得，故C正确；D．根据电场叠加可知b点场强，故D错误。故选C。例7（多选）（2026·湖南株洲·一模）如图所示，实线为方向未知的三条电场线，其中一条电场线上依次标有M、N、Q点，已知，一带正电的粒子（重力不计）从O点以一定的初速度v进入电场，其运动轨迹如图中虚线所示，则（）例7A．M、Q两点的场强大小关系是B．M与N和N与Q间的电势差相等，即C．在粒子沿图中轨迹运动的过程中，其电势能逐渐增大D．在粒子沿图中轨迹运动的过程中，其动能逐渐增大【答案】AD【详解】A．由电场线疏密程度可知，故A正确；B．由电场线疏密程度可知，结合可得，故B错误；CD．由粒子轨迹可知电场力指向轨迹内侧，沿图中轨迹运动的过程中，电场力做正功，动能增加，电势能减少，故C错误，D正确。故选AD。总结提升1.电场线、等势面和运动轨迹问题解题思路：(1)找轨迹和电场线或等势面的交点；(2)判断交点处带电粒子的受力方向——做曲线运动的物体合外力指向凹侧；(3)判断带电粒子的电性和电场方向；(4)判断电势、电势能、动能的变化。【直击真题】1．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图，其中可能正确的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】AC．电场线不相交、不闭合，故AC错误；B．该电场可能为正点电荷形成的电场，故B正确；D．假设存在这种电场线，做两条等势线，如图所示则有，即由电场线的疏密程度可知，处电场强度大于处电场强度，由公式可得，，相互矛盾，假设不成立，即这种电场线不存在，故D错误。故选B。2.（2025·江西·高考真题）超级电容器可集成到太阳能发电系统中，通过超级电容器储存和释放能量，优化功率输出，提升电网稳定性。关于超级电容器储存能量过程中所带电荷量Q和两极板间电压U的变化，下列说法正确的是（）A．Q增大，U增大 B．Q减小，U减小C．Q减小，U增大 D．Q增大，U减小【答案】A【详解】超级电容器储存能量时处于充电过程，电荷量Q增加。根据电容公式，若电容C不变（由结构决定，题目未提及变化），则Q与U成正比。因此，Q增大时，U必然增大。故选A。3.（2025·甘肃·高考真题）如图，两极板不平行的电容器与直流电源相连，极板间形成非匀强电场，实线为电场线，虚线表示等势面。M、N点在同一等势面上，N、P点在同一电场线上。下列说法正确的是（

）A．M点的电势比P点的低 B．M点的电场强度比N点的小C．负电荷从M点运动到P点，速度增大 D．负电荷从M点运动到P点，电场力做负功【答案】D【详解】A．MN两点电势相等，电场线由上到下，NP在同一电场线上，沿电场线电势逐渐降低，可知N点电势高于P点，可知M点电势高于P点，选项A错误；B．M点电场线分布比N点密集，可知M点电场强度比N点大，选项B错误；CD．负电荷从M点运动到P点，电势能增加，则电场力做负功，动能减小，速度减小，选项C错误，D正确；故选D。4.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的，逐渐增大施加于两极板压力F的过程中，F较小时弹性结构易被压缩，极板间距d容易减小；F较大时弹性结构闭合，d难以减小。将该电容器充电后断开电源，极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是（

）A． B．C． D．【答案】D【详解】根据公式和电容的决定式可得根据题意F较小时易被压缩，故可知当F较小时，随着F的增大，d在减小，且减小的越来越慢，与电源断开后Q不变，故此时极板间的电势差U在减小，且减小的越来越慢；当F增大到一定程度时，再增大F后，d基本不变，故此时U保持不变，结合图像，最符合情境的是D选项。故选D。5.（2025·湖南·高考真题）如图，两带电小球的质量均为m，小球A用一端固定在墙上的绝缘轻绳连接，小球B用固定的绝缘轻杆连接。A球静止时，轻绳与竖直方向的夹角为，两球连线与轻绳的夹角为，整个系统在同一竖直平面内，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A．A球静止时，轻绳上拉力为B．A球静止时，A球与B球间的库仑力为C．若将轻绳剪断，则剪断瞬间A球加速度大小为gD．若将轻绳剪断，则剪断瞬间轻杆对B球的作用力变小【答案】C【详解】AB．根据题意A球静止时，对A球受力分析，如图所示由平行四边形定则及几何关系，轻绳上拉力为A球与B球间的库仑力故AB错误；C．若将轻绳剪断，则剪断瞬间A球受到轻绳的拉力消失，其它两力保持不变，根据三力平衡知识，此时A球的合外力大小为，则加速度大小为g，故C正确；D．若将轻绳剪断，则剪断瞬间B球受到的库仑力、重力不变，小球仍然处在静止状态，则轻杆对B球的作用力不变，故D错误。故选C。6.（多选）（2025·湖北·高考真题）如图所示，在xOy平面内有一以O点为中心的正五边形，顶点到O点的距离为R。在正五边形的顶点上顺时针方向依次固定电荷量为q、2q、3q、4q、5q的正点电荷，且电荷量为3q的电荷在y轴正半轴上。静电力常量为k，则O点处的电场强度（

）（）A．方向沿x轴负方向B．方向与x轴负方向成夹角斜向下C．大小为D．大小为【答案】AD【详解】由题意可知，如图将五个点电荷等效成五个点电荷与O点距离为R，设则O点场强大小为代入可得方向沿x轴负方向；故选AD。二、电场中的图像问题【知识梳理】（一）v-t图像1.根据v－t图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，可确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化．（二）φ－x图象(电场方向与x轴平行)1．沿x轴方向电场强度的大小等于φ－x图线的切线斜率的绝对值，如果图线是曲线，电场为非匀强电场；如果图线是倾斜的直线，电场为匀强电场(如图)．切线的斜率为零时沿x轴方向电场强度为零．2．在φ－x图象中可以直接判断各点电势的高低，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向，进而可以判断电荷在电场中的受力方向．(如图)3．电场中常见的φ－x图象(1)点电荷的φ－x图象(取无限远处电势为零)，如图．(2)两个等量异种点电荷连线上的φ－x图象，如图．(3)两个等量同种点电荷的φ－x图象，如图．（三）E－x图象1．E－x图象为静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系，若规定x轴正方向为电场强度E的正方向，则E>0，电场强度E沿x轴正方向；E<0，电场强度E沿x轴负方向．2．E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差(如图所示)，两点的电势高低根据电场方向判定．在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况．3．电场中常见的E－x图象(1)点电荷的E－x图象正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变化关系的图象大致如图所示．(2)两个等量异种点电荷的E－x图象，如图．(3)两个等量正点电荷的E－x图象，如图．（四）Ep－x图象和Ek－x图象1．Ep－x图象由电场力做功与电势能变化关系F电x＝Ep1－Ep2＝－ΔEp知Ep－x图象的切线斜率k＝eq\f(ΔEp,Δx)，其大小等于电场力，斜率正负代表电场力的方向．2．Ek－x图象当带电体只有电场力做功，由动能定理F电x＝Ek－Ek0＝ΔEk知Ek－x图象的切线斜率k＝eq\f(ΔEk,Δx)，其大小表示电场力．【必备能力】（一）从图像获取电场信息1.v-t图像：斜率表示加速度a；2.φ－x图象：斜率表示电场强度E；3.E－x图象：面积表示电势差U；4.Ep－x图象：斜率表示电场力；5.Ek－x图象：斜率表示合外力。【考向预测】考向一：v-t图像例8（多选）（2026·湖南永州·二模）如图甲所示，AB是电场中的一条直线，质子以某一初速度从A点出发，仅在静电力作用下沿AB直线运动到B点，其速度—时间图像如图乙所示。下列说法正确的是（

例8A．电场线的方向由A指向BB．A、B两点的电场强度大小相比C．A、B两点的电势相比D．质子由A点运动到B点的过程中，静电力做负功【答案】BD【详解】B．由图乙可知，质子从A点到B点过程，加速度大小逐渐减小，所受电场力逐渐减小，场强逐渐减小，则有，故B正确；D．质子从A点到B点过程，质子的速度逐渐减小，所以静电力做负功，故D正确；AC．由于静电力做负功，质子受到的电场力向左，则电场线的方向由B指向A，根据沿场强方向电势逐渐降低，可知，故AC错误。故选BD。考向二：φ－x图象例9（多选）（2025·安徽淮北·一模）在x轴的坐标为0和6cm的位置上分别固定两个点电荷。电荷量，。电荷的右侧各点电势随x变化的关系如图中曲线所示，其余部分的电势变化情况没有画出。其中A点为两电荷连线的中点，坐标位置为8cm的B点的电势为零，BD段中的电势最低点为C点，则下列说法正确的是（）例9A．C点位置坐标为12cmB．A点电势一定大于零C．把一个负电荷从B点移到D点，电场力一直做负功D．在B点静止释放一个正电荷，该电荷将一直沿x轴正方向运动【答案】AD【详解】A．设C点位置坐标为，由于C点的电势最低，根据图像中，图像的斜率表示场强的大小，因此两点电荷在C点的合场强为零，则有解得或（舍去），故A正确；B．若两点电荷的电荷量相等，则A点的电势为零，由于负点电荷的电荷量大于正点电荷的电荷量，因此A点电势一定小于零，故B错误；C．B到C电势逐渐降低，根据可知，一负电荷从B点移动到C点的过程中，电势能逐渐增大，电场力做负功，从C到D的过程中，电势逐渐升高，负电荷的电势能逐渐减小，电场力做正功，因此把一个负电荷从B点移到D点，电场力先做负功，后做正功，故C错误；D．由图可知，正电荷从B到C由高电势向低电势运动，电场力做正功，由于电荷的初速度为零，因此正电荷沿x正方向做变加速运动，从C到D，正电荷由低电势向高电势运动，电场力做负功，由于运动方向与受力方向在同一直线上，电荷沿x正方向做减速运动，随着正电荷离场源电荷越来越远，电势趋于不变，电场强度趋于0，正电荷趋于不受外力的状况，此后将沿x正方向做匀速直线运动，故D正确。故选AD。变9-1（2026·黑龙江辽宁·一模）真空中存在着平行轴方向的电场，轴上各点的电势随位置变化的关系图像如图所示。一个带负电的粒子从处由静止释放，不计粒子重力，则下列说法正确的是（）变9-1A．处的电势为零，电场强度大小也为零B．处的电场强度大于处的电场强度C．粒子沿轴正方向运动过程中，电势能先变大后变小D．粒子沿轴正向运动的最远位置处坐标为【答案】D【详解】A．由图像可知，处的电势为零，在图像中斜率表示电场强度的大小，可知其电场强度大小不为0，故A错误；B．在图像中斜率表示电场强度，由图像可知正半轴的电场强度大小为，沿x轴正方向电势降低，所以电场强度方向沿x轴正向，和两个位置电场强度相同，故B错误；C．带负电的粒子从处由静止释放向x轴正方向运动，运动过程中电势先增加后减小，设负电粒子的带电荷量大小为q，根据公式可知电势能是先减小后增加的，故C错误；D．粒子沿轴正方向运动到最远处时速度为零，根据动能定理，有粒子最远能运动到电势大小与处相同的位置，根据图像可知此点坐标为，故D正确。故选D。考向三：E－x图象例10（多选）（24-25高三下·黑龙江哈尔滨·月考）沿电场中某条直线电场线方向建立轴，该电场线上各点电场强度随的变化规律如图所示，以轴正方向为电场强度的正方向，坐标点和分别与轴上四点相对应，相邻两点间距相等。一个带正电的粒子从轴上点由静止释放，运动到点的动能为，仅考虑电场力作用，则（）例10A．从点到点，电势逐渐降低B．粒子先做匀加速运动，后做变加速运动C．粒子在段电势能变化量大于段的电势能变化量D．粒子运动到点时动能大于【答案】AC【详解】A．从O点到C点，电场强度方向保持不变沿x轴正方向，根据电场的特性沿电场线方向电势逐渐降低，则从O点到C点，电势逐渐降低，故A正确；B．由图像可知场强先增大后减小，则电场力也是先增大后减小，所以粒子的加速度先增大后减小，一直做变加速运动，故B错误；C．E-x图线与坐标所围的面积表示电势差，粒子在AB段图像的面积大于BC段图像的面积，则根据电场力做功公式可知粒子在AB段电场力做的正功大于BC段做的正功，所以粒子在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量，故C正确；D．由E-x图线与坐标所围的面积表示电势差，则有由动能定理有，可得所以粒子运动到C点时动能小于3Ek，故D错误。故选AC。考向四：Ep－x图象和Ek－x图象例11（多选）（2024·广西柳州·一模）绝缘的水平面上存在着沿水平方向的电场，带负电滑块（可视为质点）在水平面上不同位置所具有的电势能Ep如图甲所示，P点是图线最低点。现将滑块由x=1m处以v=2m/s的初速度沿x轴正方向运动（如图乙），滑块质量m=1kg、与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，g例11A．电场中x=3m处的电势最低B．滑块沿x轴正方向运动过程中，速度先增加后减少C．滑块运动至x=3m处，速度大小为2m/sD．滑块不可能到达x=4m处【答案】BCD【详解】A．滑块在x=3m处电势能最小，根据，且滑块带负电，可知x=3m处的电势最高，故A错误；C．滑块从x=1m处运动到x=3m处，根据功能关系可得解得滑块运动至x=3m处，速度大小为，故C正确；B．根据图像斜率的绝对值由题图可知，从x=1m处到x=3m处，滑块受到的电场力逐渐减小，且滑块从x=1m处运动到x=3m处，电场力做功等于克服摩擦力做功，所以电场力先大于摩擦力后小于摩擦力，则滑块沿x轴正方向运动过程中，合力先做正功，后做负功，根据动能定理可知，滑块的速度先增加后减少，故B正确；D．滑块在x=1m处的电势能与在x=4m处的电势能相等，滑块从x=1m处到x=4m处，需要克服摩擦力做功可知滑块不可能到达x=4m处，故D正确。故选BCD。【直击真题】1.（2024·湖南·高考真题）真空中有电荷量为和的两个点电荷，分别固定在x轴上和0处。设无限远处电势为0，x正半轴上各点电势随x变化的图像正确的是（

）A．B．C．D．【答案】D【详解】根据点电荷周围的电势公式，设处(>0)的电势为0，得解得故可知当时，；当时，。故选D。2.（多选）（2024·天津·高考真题）某静电场在x轴正半轴的电势随x变化的图像如图所示，a、b、c、d、为x轴上四个点。一负电荷仅在静电力作用下，以一定初速度从d点开始沿x轴负方向运动到a点，则该电荷（）A．在b点电势能最小 B．在c点时速度最小C．所受静电力始终做负功 D．在a点受静电力沿x轴负方向【答案】BD【详解】AB．根据题意，由公式可知，负电荷在高电势位置的电势能较小，由图可知，点的电势最大，则在点电势能最小，同理可知，c点的电势最小，则在c点时电势能最大，电荷仅在电场力作用下，电荷的电势能和动能之和不变，可知，电势能最大时，动能最小，则在c点时，电荷的动能最小，即速度最小，故A错误，B正确；CD．根据沿电场线方向电势逐渐降低，结合题图可知，点左侧电场方向沿轴正方向，点右侧电场方向沿轴负方向，可知，点右侧负电荷受沿轴正方向的电场力，点左侧负电荷受沿轴负方向的电场力，可知，在a点受静电力沿x轴负方向，从d点开始沿x轴负方向运动到a点，电场力先做负功再做正功，故C错误，D正确。故选BD。三、带电粒子在电场中的运动【知识梳理】（一）带电粒子在电场中的偏转1.带电粒子在匀强电场中偏转的两个分运动(1)沿初速度方向做匀速直线运动，t＝eq\f(l,v0)(如图)．(2)沿电场力方向做匀加速直线运动①加速度：a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)②离开电场时的偏移量：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUl2,2mdv02)③离开电场时的偏转角：tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv02)（二）带电粒子在电场和重力场中的圆周运动1．等效重力场物体仅在重力场中的运动是最常见、最基本的运动，但是对于处在匀强电场和重力场中物体的运动问题就会变得复杂一些．此时可以将重力场与电场合二为一，用一个全新的“复合场”来代替，可形象称之为“等效重力场”．2.3．举例【必备能力】（一）处理带电粒子在周期性电场中的运动1．带电粒子在交变电场中的运动，通常只讨论电压的大小不变、方向做周期性变化(如方波)的情形．当粒子垂直于交变电场方向射入时，沿初速度方向的分运动为匀速直线运动，沿电场方向的分运动具有周期性．2．研究带电粒子在交变电场中的运动，关键是根据电场变化的特点，利用牛顿第二定律正确地判断粒子的运动情况．根据电场的变化情况，分段求解带电粒子运动的末速度、位移等．3．注重全面分析(分析受力特点和运动规律)：抓住粒子运动时间上的周期性和空间上的对称性，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的临界条件．4．对于锯齿波和正弦波等电压产生的交变电场，若粒子穿过板间的时间极短，带电粒子穿过电场时可认为是在匀强电场中运动．（二）处理带电粒子在电场中运动的基本思路1.分析方法：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速或减速，轨迹是直线还是曲线)，题．2.受力特点：在讨论带电粒子或其他带电体的静止与运动问题时，重力是否要考虑，关键看重力与其他力相比较是否能忽略．一般来说，除明显暗示外，带电小球、液滴的重力不能忽略，电子、质子等带电粒子的重力可以忽略，一般可根据微粒的运动状态判断是否考虑重力作用．（三）用能量的观点处理带电体运动1.对于受变力作用的带电体的运动，必须借助能量观点来处理．即使都是恒力作用的问题，用能量观点处理也常常更简捷．具体方法有：(1)用动能定理处理思维顺序一般为：①弄清研究对象，明确所研究的物理过程．②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是负功．③弄清所研究过程的初、末状态(主要指动能)．④根据W＝ΔEk列出方程求解．(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理列式的方法常有两种：①利用初、末状态的能量相等(即E1＝E2)列方程．②利用某些能量的减少等于另一些能量的增加列方程．(3)两个结论①若带电粒子只在电场力作用下运动，其动能和电势能之和保持不变．②若带电粒子只在重力和电场力作用下运动，其机械能和电势能之和保持不变．【考向预测】考向一：带电粒子在电场中的直线运动例12（2025·全国·模拟预测）一束含有氢同位素、、原子核的粒子流，由静止进入水平匀强电场加速后，在运动某一水平距离L时，三种原子核的速度大小之比为（）例12A．6∶3∶2 B．C．3∶2∶1 D．【答案】B【详解】根据动能定理得解得三种原子核的速度大小之比为故选B。变12-1（2025·浙江·一模）如图甲为直线加速器原理图。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，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交流电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。交流电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。若已知电子的质量为、电子电荷量为、电压的绝对值为、周期为，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。为使电子能量不断增大，则（）变12-1A．圆筒内的电场强度与其长度成反比B．圆筒的长度与序号的平方根成正比C．此加速器输出电子流的功率与圆筒总数的平方成正比D．若圆筒间隙均为，考虑电子通过圆筒间隙的时间，则时刻进入的电子能达到的最大动能为【答案】B【详解】A．圆筒内处于静电屏蔽状态，电场强度为0，选项A错误；B．圆筒的长度满足而故即，选项B正确；C．此加速器输出电子流的功率代入得，选项C错误；D．若圆筒间隙均为，则经过个间隙，总用时满足即求得为使一直加速应满足得最大动能为，选项D错误。故选B。考向二：带电粒子在电场中的偏转例13（2026·福建漳州·二模）如图，水平正对放置的平行金属板、长度均为，间距为，两板间存在方向竖直向上的匀强电场。大量电子以相同的水平初速度从两板上半区域的左侧射入电场，入射点在该区域均匀分布。已知靠近板左侧边缘入射的电子恰好打在板右侧边缘，电子重力及相互作用均可忽略，不计边缘效应。则（

）例13A．每个电子在两板间的运动时间相等B．每个电子击中板时的速度大小相等C．电子击中板时速度偏转角的最大正切值为D．电子击中板的区域长度为【答案】D【详解】A．根据可知电子的加速度相同，不同位置进入的电子在竖直方向上位移不同，根据可知，电子运动的时间不同，A错误；B．根据电子在竖直方向的分速度可知电子在竖直方向的分速度不同，电子击中板瞬间速度可知电子击中板瞬间速度不同，B错误；C．由题意可知，当电子加速时间最长，最大，又因为可知从板右侧边缘射出的电子的瞬间速度偏转角正切值最大，所以又因为解得，C错误；D．极板中间虚线处射入的电子，打在区域的最左端，有，联立解得则电子击中板区域的长度为，D正确。故选D。变13-1（多选）（2026·重庆·一模）如图所示，竖直平面内平行正对的两水平金属板A1B1、A2B2的间距和板长均为d，上极板接地，下极板不带电。一发射源从A1点沿A1B2方向以相同速度持续喷射出质量为m、电荷量为+q（q很小）的油滴（视为质点），第1滴油滴落在下极板中点C处，油滴落在极板上立即被吸收且电荷均匀分布在极板上。已知重力加速度为g，不计空气阻力，忽略油滴间的相互作用，则（

）变13-1A．油滴喷射的初速度大小为B．最终稳定时，油滴沿A1B2方向做匀速直线运动C．油滴在平行板间运动的最短、最长时间之比为1∶2D．油滴在平行板间运动时电势能最多减少【答案】CD【详解】A．由题意可知粒子的初速度方向与水平方向呈，第1滴油滴落在下极板中点C处，水平方向上满足，竖直方向上满足解得油滴喷射的初速度，故A错误；B．随着电荷量的积累，两板间电场强度逐渐增大，粒子竖直方向上的加速度减小，水平方向的位移逐渐增大，直至下极板的电荷量积累至油滴刚好离开B1点为止，之后粒子将一直从B1点射出，故B错误；C．水平方向的分运动决定了油滴在平行板间运动的时间，因此最短、最长时间之比为1∶2，故C正确；D．电场力做功最多时油滴向上运动至最高点（最终从B1点离开），由运动的对称性分析知，水平方向上，竖直方向上，从A1点到最高点由动能定理有联立解得即电势能最多减少，故D正确。故选CD。变13-2（2026·安徽淮南·一模）如图甲所示，电子加速器的加速电压为，大量电子由静止加速后，不断地从两板正中间沿水平方向射入偏转电场。两板不带电时，电子通过两板的时间为，当在两板间加如图乙所示的周期为最大值为未知）的变化电压时，偏移量最大的电子恰从两极板右边缘射出。时刻，上极板带正电，两极板间距为，电子的电荷量为，质量为，不计电子重力和它们之间相互作用力。变13-2(1)求偏转电场的板长。(2)求偏转电压的最大值；(3)在时刻进入偏转电场的电子，求离开偏转电场时竖直方向偏移量。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）根据动能定理有粒子进入偏转电场后，水平方向有联立得（2）时刻入射的电子根据牛顿第二定律联立得（3）粒子进入偏转电场后向上运动速度减为零后，向下运动时间段内的总偏移由（2）联立得考向三：带电粒子电场和重力场中的圆周运动例14（2026·陕西榆林·模拟预测）如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，一根长度为l的绝缘细线一端固定在O点，另一端与质量为m、带有正电荷的金属小球（可视为质点）相连，小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为。现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放，重力加速度为g。不计空气阻力，求：例14(1)小球通过最低点C时细线对小球的拉力F大小；(2)如果要使小球能绕O点恰好做完整的圆周运动，则在A点时沿垂直于OA方向上施加给小球的初速度的大小。【答案】(1)(2)或【详解】（1）由小球静止时受力平衡可得设小球运动至C点时速度为，则在C点，小球所受重力和细线拉力的合力提供向心力，即联立解得（2）由题意可知，若小球做完整圆周运动时必须通过B点关于O点的对称点，设在该点时小球的最小速度为v，则或

由动能定理得

解得或考向四：力电综合问题例15（2026·四川广安·一模）如图，光滑的固定斜面倾角为，斜面长为，底端点固定一带正电的点电荷（电荷量未知）；一质量为带电荷量为的小球从斜面顶端点静止释放，小球沿斜面向下运动的最远点为、间距离为。例15(1)求、两点的电势差；(2)已知两点电荷组成的系统电势能（为静电力常量，为两电荷间距离），求点固定正点电荷的电量；(3)在（2）问的基础上，求小球在、之间运动的最大速度大小。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）小球从到，根据动能定理解得（2）小球从到由能量转化与守恒知解得（3）若小球在到之间的点处加速度为0，设到的距离为，有小球从到能量转化与守恒解得小球在、之间运动的最大速度大小例16（多选）（2026·云南昭通·模拟预测）如图所示，在固定光滑直杆上套有一个质量为、电荷量为的小球和两根原长均为的完全相同的绝缘轻弹簧，两根轻弹簧的一端分别与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为的A、B两点，空间中存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小，已知直杆与水平面的夹角，小球在距点的点处于静止状态。现将小球拉至距点的点由静止释放，小球可视为质点，运动过程中小球所带电荷量保持不变，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为，弹簧弹性势能为。下列说法正确的是（）例16A．弹簧的劲度系数为B．小球运动至最低点时的加速度大小为C．小球从开始运动至最低点的过程中，小球的电势能减小量为D．运动过程中小球的最大速率为【答案】AD【详解】A．由题意可知小球在距B点的P点处于静止状态，对小球由共点力平衡可得解得，故A正确；B．根据简谐运动对称性可知小球在最高点和最低点加速度大小相等，方向相反，根据牛顿第二定律有解得，故B错误；C．小球从由静止下滑时，运动到最低点电势能减小量，故C错误；D．小球从由静止下滑，运动到平衡位置，加速度为0，动能最大，根据能量守恒可得解得，故D正确。故选AD。例17（25-26高三上·山西·月考）有三个完全相同的带正电的绝缘小球A、B、C处于同一竖直平面内，质量均为，电荷量均为，小球A、C在光滑绝缘水平面上，小球A、B之间与小球B、C之间各用一根长为的轻杆连接，小球A、C用绝缘装置固定，小球A、B、C恰构成正三角形并锁定，如图所示。现解除绝缘装置对小球A、C的锁定，小球B将向下运动落到地面。已知以无限远处为零电势点，距离电荷量为的点电荷处的电势为，重力加速度为，下列说法正确的是（）例17A．初始时刻，小球A、B、C系统所具有的电势能为B．解除小球A、C的锁定后，小球A、B、C组成的系统动量守恒C．小球A速度最大时，小球B的加速度大小为D．小球B刚落到地面时，速度大小为【答案】D【详解】A．初始时刻，系统电势能是两两电荷间电势能之和，三个小球构成正三角形，两两间距均为，共3个点电荷，对单个点电荷对的电势能为小球A、B、C系统的总电势能，故A错误；B．解除锁定后，小球B受重力向下运动，系统在竖直方向合外力不为零（重力大于支持力），仅水平方向合外力为零。因此系统整体动量不守恒，仅水平方向动量守恒，故B错误；C．当小球A速度最大时，水平方向受力平衡（水平方向合力为零），所以小球A、B之间杆对小球A的弹力大于小球B对小球A的库仑力，且弹力沿AB方向。对于小球B，小球A、B之间杆的弹力大于小球A对小球B的库仑力，同理可知，小球C、B之间杆的弹力大于小球C对小球B的库仑力，则小球B的加速度大于，故C错误；D．小球B下落过程中只有重力和库仑力做功，系统机械能与电势能之和不变。初始时小球A、C静止，小球B落地时由几何关系知小球A、C速度为零，设小球B速度为，正三角形高即小球B下落高度为末态系统电势能为由能量守恒可知重力势能和电势能的减少量之和等于动能增加量，即联立解得，故D正确。故选D。【直击真题】1.（2025·重庆·高考真题）某兴趣小组用人工智能模拟带电粒子在电场中的运动，如图所示的矩形区域OMPQ内分布有平行于OQ的匀强电场，N为QP的中点。模拟动画显示，带电粒子a、b分别从Q点和O点垂直于OQ同时进入电场，沿图中所示轨迹同时到达M、N点，K为轨迹交点。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用，则可推断a、b（）A．具有不同比荷B．电势能均随时间逐渐增大C．到达M、N的速度大小相等D．到达K所用时间之比为【答案】D【详解】A．根据题意可知，带电粒子在电场中做类平抛运动，带电粒子a、b分别从Q点和O点同时进入电场，沿图中所示轨迹同时到达M、N点，可知，运动时间相等，由图可知，沿初速度方向位移之比为，则初速度之比为，沿电场方向的位移大小相等，由可知，粒子运动的加速度大小相等，由牛顿第二定律有可得可知，带电粒子具有相同比荷，故A错误；B．带电粒子运动过程中，电场力均做正功，电势能均随时间逐渐减小，故B错误；C．沿电场方向，由公式可知，到达M、N的竖直分速度大小相等，由于初速度之比为，则到达M、N的速度大小不相等，故C错误；D．由图可知，带电粒子a、b到达K的水平位移相等，由于带电粒子a、b初速度之比为，则所用时间之比为，故D正确。故选D。2.（2025·甘肃·高考真题）离子注入机是研究材料辐照效应的重要设备，其工作原理如图1所示。从离子源S释放的正离子（初速度视为零）经电压为的电场加速后，沿方向射入电压为的电场（为平行于两极板的中轴线）。极板长度为l、间距为d，关系如图2所示。长度为a的样品垂直放置在距极板L处，样品中心位于点。假设单个离子在通过区域的极短时间内，电压可视为不变，当时。离子恰好从两极板的边缘射出。不计重力及离子之间的相互作用。下列说法正确的是（

）A．的最大值B．当且时，离子恰好能打到样品边缘C．若其他条件不变，要增大样品的辐照范围，需增大D．在和时刻射入的离子，有可能分别打在A和B点【答案】B【详解】A．粒子在加速电场中被加速时在偏转电场中做类平抛运动，则，解得选项A错误；B．当时粒子从板的边缘射出，恰能打到样品边缘时，则解得选项B正确；C．根据若其它条件不变，要增加样品的辐照范围，则需减小U1，选项C错误；D．由图可知t1时刻所加的向上电场电压小于t2时刻所加的向下的电场的电压，则t1时刻射入的粒子打到A点时的竖直位移小于打到B点时的竖直位移，则选项D错误。故选B。3.（2025·福建·高考真题）角分辨光电子能谱仪是现代科学研究的先进仪器，其核心装置中有两个同心半球极板。垂直半球底面儿且过球心O的截面如图所示。极板间存在一径向电场，其等势线为一系列以O为圆心的半圆。电子A以初动能，从入口M点垂直半球底面入射，从N点射出，电子b也从M点垂直半球底面入射，经P点后从Q点射出。两电子的运动轨迹如图所示，已知电子a轨迹为一以O为圆心的半圆，与OP交于H点，H、P两点间的电势差为U，，，电子电荷量大小为，重力不计。则（）A．P点的电场强度B．电子a在H点儿受到的电场力大小为C．电子b在P点动能小于在Q点动能D．电子b从M点运动到Q点的过程中，克服电场力所做的功小于2eU【答案】D【详解】AB．a粒子入射动能为Ek，根据动能的表达式有粒子恰好做圆周运动，则联立解得根据电场强度的分布可知P点的电场强度小于，故AB错误；C．已知|NQ|=2|HP|，因为HN在同一等势线上，且沿电场方向电势降低，则Q点电势小于P点，电子在电势低处电势能大，则b粒子在Q点电势能大，根据能量守恒可知，b粒子在Q点动能较小，故C错误；D．由电场线密度分布情况可知，沿径向向外电场强度减小，则HP之间平均电场强度大小大于NQ之间的平均电场强度大小，根据可知则b粒子全程的克服电场力做功，故D正确。故选D。4.（多选）（2025·安徽·高考真题）如图，两个倾角相等、底端相连的光滑绝缘轨道被固定在竖直平面内，空间存在平行于该竖直平面水平向右的匀强电场。带正电的甲、乙小球（均可视为质点）在轨道上同一高度保持静止，间距为L，甲、乙所带电荷量分别为q、，质量分别为m、，静电力常量为k，重力加速度大小为g。甲、乙所受静电力的合力大小分别为、，匀强电场的电场强度大小为E，不计空气阻力，则（）A． B．C．若将甲、乙互换位置，二者仍能保持静止 D．若撤去甲，乙下滑至底端时的速度大小【答案】ABD【详解】AB．如图，对两球进行受力分析，设两球间的库仑力大小为F，倾角为，对甲球根据平衡条件有，①对乙球有，联立解得②故同时有解得故AB正确；C．若将甲、乙互换位置，若二者仍能保持静止，同理可得对甲有，对乙有，联立可得，无解假设不成立，故C错误；D．若撤去甲，对乙球根据动能定理根据前面分析由①②可知联立解得故D正确。故选ABD。5.（2024·安徽·高考真题）在某装置中的光滑绝缘水平面上，三个完全相同的带电小球，通过不可伸长的绝缘轻质细线，连接成边长为d的正三角形，如图甲所示。小球质量为m，带电量为，可视为点电荷。初始时，小球均静止，细线拉直。现将球1和球2间的细线剪断，当三个小球运动到同一条直线上时，速度大小分别为、、，如图乙所示。该过程中三个小球组成的系统电势能减少了，k为静电力常量，不计空气阻力。则（

）A．该过程中小球3受到的合力大小始终不变 B．该过程中系统能量守恒，动量不守恒C．在图乙位置，， D．在图乙位置，【答案】D【详解】AB．该过程中系统动能和电势能相互转化，能量守恒，对整个系统分析可知系统受到的合外力为0，故动量守恒；当三个小球运动到同一条直线上时，根据对称性可知细线中的拉力相等，此时球3受到1和2的电场力大小相等，方向相反，故可知此时球3受到的合力为0，球3从静止状态开始运动，瞬间受到的合力不为0，故该过程中小球3受到的合力在改变，故AB错误；CD．对系统根据动量守恒根据球1和2运动的对称性可知，解得根据能量守恒解得故C错误，D正确。故选D。6.（2024·河北·高考真题）如图，竖直向上的匀强电场中，用长为L的绝缘细线系住一带电小球，在竖直平面内绕O点做圆周运动。图中A、B为圆周上的两点，A点为最低点，B点与O点等高。当小球运动到A点时，细线对小球的拉力恰好为0，已知小球的电荷量为、质量为m，A、B两点间的电势差为U，重力加速度大小为g，求：（1）电场强度E的大小。（2）小球在A、B两点的速度大小。【答案】（1）；（2），【详解】（1）在匀强电场中，根据公式可得场强为（2）在A点细线对小球的拉力为0，根据牛顿第二定律得A到B过程根据动能定理得联立解得7.（2025·陕晋青宁卷·高考真题）如图，有两个电性相同且质量分别为m、的粒子A、B，初始时刻相距，粒子A以速度沿两粒子连线向速度为0的粒子B运动，此时A、B两粒子系统的电势能等于。经时间粒子B到达P点，此时两粒子速度相同，同时开始给粒子B施加一恒力，方向与速度方向相同。当粒子B的速度为时，粒子A恰好运动至P点且速度为0，A、B粒子间距离恢复为，这时撤去恒力。已知任意两带电粒子系统的电势能与其距离成反比，忽略两粒子所受重力。求：（m、、、均为已知量）(1)粒子B到达P点时的速度大小；(2)时间内粒子B的位移大小；(3)恒力作用的时间。【答案】(1)(2)(3)【详解】（1）根据动量守恒定律，解得（2）两者共速时设间距为，根据能量守恒定律可知此时电势能为根据题意电荷间的电势能与它们间的距离成反比，则两者共速前的过程系统始终动量守恒，根据动量守恒则有即有根据位移关系可知联立解得（3）对全过程，对系统根据动能定理对全过程，根据动量定理联立解得8.（2025·广东·高考真题）如图是研究颗粒碰撞荷电特性装置的简化图。两块水平绝缘平板与两块竖直的平行金属平板相接。金属平板之间接高压电源产生匀强电场。一带电颗粒从上方绝缘平板左端A点处，由静止开始向右下方运动，与下方绝缘平板在B点处碰撞，碰撞时电荷量改变，反弹后离开下方绝缘平板瞬间，颗粒的速度与所受合力垂直，其水平分速度与碰前瞬间相同，竖直分速度大小变为碰前瞬间的k倍（）。已知颗粒质量为m，两绝缘平板间的距离为h，两金属平板间的距离为d，B点与左平板的距离为l，电源电压为U，重力加速度为g。忽略空气阻力和电场的边缘效应。求：(1)颗粒碰撞前的电荷量q。(2)颗粒在B点碰撞后的电荷量Q。(3)颗粒从A点开始运动到第二次碰撞过程中，电场力对它做的功W。【答案】(1)(2)(3)若时，，若时，【详解】（1）根据题意可知，颗粒在竖直方向上做自由落体，则有水平方向上做匀加速直线运动，则有，解得（2）根据题意可知，颗粒与绝缘板第一次碰撞时，竖直分速度为水平分速度为则第一次碰撞后竖直分速度为设第一次碰撞后颗粒速度方向与水平方向夹角为，则有由于第一次碰撞后瞬间颗粒所受合力与速度方向垂直，则有联立解得（3）根据题意可知，由于，则第一次碰撞后颗粒不能返回上绝缘板，若颗粒第二次碰撞是和下绝缘板碰撞，设从第一碰撞后到第二次碰撞前的运动时间为，则有水平方向上做匀加速直线运动，加速度为水平方向运动的距离为则电场对颗粒做的功为若，则颗粒第二次碰撞是和右侧金属板碰撞，则颗粒从第一次碰撞到第二次碰撞过程中水平方向位移为，颗粒从A点开始运动到第二次碰撞过程中，电场对颗粒做的功为9.（2023·福建·高考真题）如图（a），一粗糙、绝缘水平面上有两个质量均为m的小滑块A和B，其电荷量分别为和。A右端固定有轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧，弹簧处于原长状态。整个空间存在水平向右场强大小为E的匀强电场。A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小均为。时，A以初速度向右运动，B处于静止状态。在时刻，A到达位置S，速度为，此时弹簧未与B相碰；在时刻，A的速度达到最大，此时弹簧的弹力大小为；在细杆与B碰前的瞬间，A的速度为，此时。时间内A的图像如图（b）所示，为图线中速度的最小值，、、均为未知量。运动过程中，A、B处在同一直线上，A、B的电荷量始终保持不变，它们之间的库仑力等效为真空中点电荷间的静电力，静电力常量为k；B与弹簧接触瞬间没有机械能损失，弹簧始终在弹性限度内。（1）求时间内，合外力对A所做的功；（2）求时刻A与B之间的距离；（3）求时间内，匀强电场对A和B做的总功；（4）若增大A的初速度，使其到达位置S时的速度为，求细杆与B碰撞前瞬间A的速度。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【详解】（1）时间内根据动能定理可知合外力做的功为（2）由图（b）可知时刻A的加速度为0，此时滑块A所受合外力为0，设此时A与B之间的距离为r0，根据平衡条件有其中联立可得（3）在时刻，A的速度达到最大，此时A所受合力为0，设此时A和B的距离为r1，则有且有，联立解得时间内，匀强电场对A和B做的总功（4）过S后，A、B的加速度相同，则A、B速度的变化相同。设弹簧的初始长度为；A在S位置时，此时刻A、B的距离为，A速度最大时，AB距离为，细杆与B碰撞时，A、B距离为。A以过S时，到B与杆碰撞时，A增加的速度为，则B同样增加速度为，设B与杠相碰时，B向左运动。设B与弹簧相碰到B与杆相碰时，B向左运动。对A根据动能定理有对B有当A以过S时，设B与杆碰撞时，A速度为，则B速度为，设B与杠相碰时，B向左运动。设B与弹簧相碰到B与杆相碰时，B向左运动。对A根据动能定理有对B联立解得

04自我提升 1.（2025·河南·高考真题）如图，在与纸面平行的匀强电场中有a、b、c三点，其电势分别为；a、b、c分别位于纸面内一等边三角形的顶点上。下列图中箭头表示a点电场的方向，则正确的是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】匀强电场中任意两点间的中点电势等于这两点的平均值，可知ac中点d的电势与b点相同，bd的连线为该匀强电场的等势面。电场线垂直于等势面且由高电势指向低电势，故电场线沿ac方向且由a指向c，C选项正确。故选C。2.（2025·云南·高考真题）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。a、b、c、d四点分别位于电势为－2V、－1V、1V、2V的等势线上，则（

）A．a、b、c、d中a点电场强度最小B．a、b、c、d中d点电场强度最大C．一个电子从b点移动到c点电场力做功为2eVD．一个电子从a点移动到d点电势能增加了4eV【答案】C【详解】AB．根据等势面越密集电场强度越大，可知a、b、c、d中a点电场强度最大，故AB错误；C．一个电子从b点移动到c点电场力做功为Wbc=－eUbc=2eV故C正确；D．一个电子从a点移动到d点电场力做功为Wad=－eUad=4eV由于电场力做正功电势能减小，则一个电子从a点移动到d点电势能减小了4eV，故D错误。故选C。3.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，光滑绝缘水平面AB与竖直面内光滑绝缘半圆形轨道BC在B点相切，轨道半径为r，圆心为O，O、A间距离为。原长为的轻质绝缘弹簧一端固定于O点，另一端连接一带正电的物块。空间存在水平向右的匀强电场，物块所受的电场力与重力大小相等。物块在A点左侧释放后，依次经过A、B、C三点时的动能分别为，则（

）A． B．C． D．【答案】C【详解】由题意可得A点弹簧伸长量为，B点和C点弹簧压缩量为，即三个位置弹簧弹性势能相等，则由A到B过程中弹簧弹力做功为零，电场力做正功，动能增加，同理B到C过程中弹簧弹力和电场力做功都为零，重力做负功，则动能减小，由A到C全过程则有因此故选C。4.（2024·贵州·高考真题）如图，A、B、C三个点位于以O为圆心的圆上，直径与弦间的夹角为。A、B两点分别放有电荷量大小为的点电荷时，C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向，则等于（）

A． B． C． D．2【答案】B【详解】根据题意可知两电荷为异种电荷，假设为正电荷，为负电荷，两电荷在C点的场强如下图，设圆的半径为r，根据几何知识可得，同时有，联立解得故选B。

5.（2024·甘肃·高考真题）一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是（）A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点【答案】C【详解】A．充电过程中，随着电容器带电量的增加，电容器两极板间电势差增加，充电电流在减小，故A错误；B．根据电路图可知，充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由N点流向M点，故B错误；C．放电过程中，随着电容器带电量的减小，电容器两极板间电势差减小，放电电流在减小，故C正确；D．根据电路图可知，放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点，故D错误。故选C。6.（2024·浙江·高考真题）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（）A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零【答案】C【详解】AB．根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到到达N板时则到达N板时的动能为与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项AB错误；C．平行极板M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方