2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第1讲　电场力的性质

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电势和电势差的含义。6.知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。7.能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。8.观察常见电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。实验十：观察电容器的充、放电现象备考策略电场是每年高考必考的知识点之一，本节电场力的性质既可单独

命题，也可和磁场综合命题。其中电场强度的叠加问题、等量的

同种电荷和异种电荷周围的电场、电势的分布又属于近几年来的热门考点。考生应熟练掌握电荷周围的电场和电势的分布特点，学会将空间问题转化为平面问题的方法和技巧CONTENTS考点一01考点二0203考点三04难点剖析深度05跟踪训练·巩固提升01考点一电荷守恒定律库仑定律1.元电荷、点电荷（1）元电荷：e＝

C，所有带电体的电荷量都是元

电荷的

⁠倍。（2）点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的形

状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响的理想

化模型。1.60×10－19

整数2.电荷守恒定律（1）内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转

移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在

转移过程中，电荷的总量

⁠。（2）三种起电方式：

起电、

⁠起电、接触起电。保持不变摩擦感应（3）带电实质：物体

⁠。（4）电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种

导体，接触后再分开，二者带

电荷，若两导体

原来带异种电荷，则电荷先

，余下的电荷再

⁠

⁠。得失电子等量同种中和平分

3.库仑定律（1）内容：

中两个静止

之间的相互作用力，

与它们的电荷量的乘积成

，与它们的距离的二次方

成

，作用力的方向在它们的连线上。

真空点电荷正比反比N·m2/C2

（4）库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷

相互

，异种电荷相互

⁠。（3）适用条件：

中的静止

⁠。①在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，

可以直接应用公式。②当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带

电体看成点电荷。真空点电荷排斥吸引▢判断小题1.两个带异种电荷的金属球接触时，正电荷从一个球转移到另一个

球。

（

×

）2.相互作用的两个点电荷，电荷量大的受到的库仑力也大。

（

×

）

×××1.【库仑定律与电荷守恒定律的结合】两个完全相同的金属小球，所

带电荷量之比为3∶5，当它们相距为R（R远大于小球半径r）时，

相互作用大小为F。现让两球接触一下，然后放到相距为2R的两

点，这时两球相互作用力大小可能是（

）

2.【库仑力的合成】（2023·海南高考8题）如图所示，一光滑绝缘轨

道水平放置，直径上有A、B两点，AO＝2cm，OB＝4cm，在A、B

两点固定两个带电荷量分别为Q1、Q2的正电荷，现有一个带正电小

球静置于轨道内侧P点（小球可视为点电荷），已知AP∶BP＝

n∶1，试求Q1∶Q2是多少（

）A.2n2∶1B.4n2∶1C.2n3∶1D.4n3∶1

3.【库仑力作用下的平衡问题】如图所示，质量为m的小物块P和小

球Q均可视为点电荷，电荷量相同。置于粗糙水平面上的斜面体倾

角为θ、质量为M，将小物块P放在绝缘粗糙的斜面体上。当小球Q

放在与P等高（P、Q连线水平）时，P静止且受斜面体的摩擦力为

0，斜面体保持静止，此时经测量小物块P与小球Q的距离为r。设静

电力常量为k，则下列说法正确的是（

）B.小物块P对斜面体的压力为FN＝mgcosθC.斜面体对地面的压力为（M＋m）gD.斜面体受到地面的摩擦力为0

4.【三个自由电荷的平衡问题】如图所示，已知两个点电荷Q1、Q2的

电荷量分别为＋1C和＋4C，能在水平面上自由移动，它们之间的

距离d＝3m。现引入点电荷Q3，试求：当Q3满足什么条件，并把它

放在何处时才能使整个系统处于平衡。

静电力作用下的平衡问题（1）涉及静电场中的平衡问题，其解题思路与力学中的平衡问题一

样，只是在原来受力的基础上多了静电力，具体步骤如下：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。②模型特点（2）“三个自由点电荷平衡”模型02考点二电场强度的理解和计算

2.电场强度的叠加（1）电场强度的叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各

电荷单独在该处所产生的电场强度的

⁠和。（2）运算法则：

⁠定则。矢量平行四边形▢判断小题1.电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的静电力成正比。

（

×

）

××

等量同种和异种点电荷的电场强度的比较比较项目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处的电场强度连线上O点电场强度最小，指向负电荷一方为零比较项目等量异种点电荷等量同种点电荷连线上的电场强度大小

（从左到右）沿连线先变小，再变大沿连线先变

小，再变大沿中垂线由O点向外的电

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和A'、B

和B'的电场强度等大同向等大反向【例】

（2023·全国乙卷24题）如图，等边三角形△ABC位于竖直平

面内，AB边水平，顶点C在AB边上方，3个点电荷分别固定在三角形

的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下，BC边

中点N处的电场强度方向竖直向上，A点处点电荷的电荷量的绝对值为

q，求：（1）B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负；答案：q

3个点电荷均带正电

（2）C点处点电荷的电荷量。

1.（2024·山东聊城模拟）如图所示，空间正四棱锥的底面边长和侧

棱长均为a，水平底面的四个顶点处均固定着电荷量为＋q的点电

荷，顶点P处有一个质量为m的带电小球，在静电力和重力的作用

下恰好处于静止状态。将P处小球的电荷量减半，同时加竖直方向

的匀强电场，此时P处小球仍能保持静止，重力加速度为g，静电力

常量为k，则所加匀强电场的电场强度大小为（

）

2.（2023·湖南高考5题）如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线

上，电荷量分别为Q1、Q2和Q3，P点和三个点电荷的连线与点电荷

所在直线的夹角分别为90°、60°和30°。若P点处的电场强度为零，

q＞0，则三个点电荷的电荷量可能为（

）

03考点三电场线的理解及应用静电的防止与利用1.电场线的特点（1）电场线从

或

出发，终止于

⁠

或

⁠。（2）电场线在电场中不相交。（3）在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线

，电场

强度较小的地方电场线

⁠。（4）电场线上某点的切线方向表示该点的

⁠方向。（5）沿电场线方向电势逐渐

⁠。（6）电场线和等势面在相交处

⁠。正电荷无限远无限远负电荷较密较疏电场强度降低相互垂直2.静电平衡（1）定义：导体放入电场中时，附加电场与原电场的电场强度在

导体内部大小相等且方向相反，使得叠加电场强度为零时，

自由电荷不再发生

，导体达到静电平衡状态。（2）处于静电平衡状态的导体的特点①导体内部的电场强度

⁠。②导体是一个等势体，导体表面是等势面。③导体表面处的电场强度方向与导体表面

⁠。④导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上。⑤在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度（单位面积上

的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有净电荷。定向移动处处为零垂直▢判断小题1.电场线和电场一样都是客观存在的。

（

×

）2.电场线不是电荷的运动轨迹，但根据电场线的方向能确定已知电荷

的加速度的方向。

（

√

）×√

电场线的应用（1）判断电场强度的大小：电场线密处电场强度大，电场线疏处电

场强度小。（2）判断静电力的方向：正电荷受力方向与电场线在该点切线方向

相同，负电荷受力方向与电场线在该点切线方向相反。（3）判断电势的高低与电势降低得快慢：沿电场线方向电势降低最

快，且电场线密集处比稀疏处降低更快。1.【电场线的理解】如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布

图，带电荷量大小分别为q和2q，两点电荷间的距离为2r，P、Q两

点关于两电荷连线对称，静电力常量为k。由图可知（

）A.P、Q两点的电场强度相同B.M点的电场强度小于N点的电场强度C.右边点电荷带电荷量为－2q

2.【静电平衡】如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球

放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为＋Q的点电荷，点电荷到金

属球的球心距离为3r。达到静电平衡后，下列说法正确的是（

）A.金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷B.点电荷Q在金属球内产生的电场的电场强度处处为零D.用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，球两侧电荷将中和

3.【电场线与带电粒子的运动轨迹分析】（多选）真空中静止点电荷

Q1、Q2所产生的电场的电场线分布如图所示，图中A、B两点关于

点电荷Q2水平对称。某带电粒子（仅受电场力作用）在电场中的运

动轨迹如图中虚线所示，C、D是轨迹上的两个点。以下说法正确

的是（

）A.A、B两点的电场强度大小相等B.A点的电势大于B点电势C.该粒子带正电，在C点的加速度小于D点的加速度D.该粒子带负电，在C点的加速度大于D点的加速度解析：

根据电场线的方向，可知点电荷Q1带正电，Q2带负

电，因电场线的疏密表示电场的强弱，所以A点处电场的电场强度

较大，故A错误；在Q2的电场中，A、B两点的电势相等，在Q1的电

场中，A点的电势大于B点电势，所以综合来看，A点的电势大于B

点电势，故B正确；电场力指向轨迹凹面，所以该粒子带正电，C

点电场线较疏，电场较弱，电场力较小，加速度较小，所以在C点

的加速度小于D点的加速度，故C正确，D错误。

分析电场线与粒子的运动轨迹相结合问题的方法

画出运动轨迹在初始位置的切线（“速度线”）与在初始位置电

场线的切线（“力线”）方向，从二者的夹角情况来分析曲线运动的

情况。04难点剖析深度非点电荷电场强度的叠加及计算方法一

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。

【典例2】（2024·湖北武汉模拟）如图所示，电荷均匀分布在半球

面上，电荷在该半球的中心O处产生的电场的电场强度大小等于E0，

半球的一个截面过半球面的直径，该截面与半球面的底面夹角α＝

60°，则该截面左下侧的这部分球面上的电荷在O处产生的电场的电场

强度大小为（

）

方法三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。【典例3】（2024·河南周口期末）如图所示，在半球面AB上均匀分

布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球

心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM＝ON＝2R，M点的电场强度

大小为E，已知均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集

中于球心处产生的电场。则N点的电场强度大小为（

）

方法四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电场强度，再结合对称性和电场强度叠加原理

求出合电场强度。A.O点的电场强度为零，电势最低B.从O点沿x轴正方向，电场强度先增大后减小【典例4】

（多选）如图所示，一半径为r的圆环上均匀分布着正电

荷，电荷量为＋Q，x轴垂直于环面且过圆心O。在x轴上距圆心O距离

为s处有一点P，则（

）解析：圆环上均匀分布着正电荷，根据对称性可知，圆环上各电荷在O点产生的电场强度相互抵消，合电场强度为零，圆环上各电荷产生的电场强度在x轴有向右的分量，根据电场强度的叠加原理可知，x轴上电场强度方向向右，根据顺着电场线方向电势降低，可知在x轴上O点的电势最高，故A错误。O点的电场强度为零，无穷远处电场强度也为零，所以从O点沿x轴正方向，电场强度应先增大后减小，故B正确。

05跟踪训练·巩固提升1.要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法

可行的是（

）A.每个点电荷的电荷量都增大到原来的2倍，点电荷间的距离不变B.保持点电荷的电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍123456789101112

123456789101112

123456789101112

1234567891011123.如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正

方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处

的电场强度（

）123456789101112

1234567891011124.如图所示的实线为某静电场的电场线，虚线是仅在电场力作用下某

带负电粒子的运动轨迹，A、B、C、D是电场线上的点，其中A、D

两点在粒子的轨迹上，下列说法正确的是（

）A.该电场可能是正点电荷产生的B.由图可知，同一电场的电场线在空间是可以相交的C.将该粒子在C点由静止释放，它可能一直沿电场线运动D.该粒子在A点的速度一定大于在D点的速度123456789101112解析：

正点电荷周围的电场线是从正点电荷出发，呈辐射状分

布的，A错误；同一电场的电场线在空间不能相交，B错误；电场

中的带电粒子受力的方向沿电场线的切线方向，由于C点所在电场

线为曲线，所以将该粒子在C点由静止释放，它一定不能沿电场线

运动，C错误；由于做曲线运动的物体受力的方向指向曲线的内

侧，该粒子带负电，可知电场强度方向应是从B到C，A点的电势高

于D点的电势，故从A到D电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，

则粒子在A点的速度较大，D正确。1234567891011125.（2024·上海模拟）图甲为匀强电场，图乙为非匀强电场，三个电

荷用轻棒连接为正三角形，则整个系统受合力的情况是（

）A.甲为0，乙为0B.甲为0，乙不为0C.甲不为0，乙为0D.甲不为0，乙不为0123456789101112解析：

对于图甲，由于是匀强电场，设电场强度为E甲，则两个

＋q的电荷受到的电场力为2E甲q，方向沿电场线向上，一个－2q的

电荷受到的电场力为2E甲q，方向沿电场线向下，则图甲整个系统受

合力为0；同理分析，图乙中，垂直方向，系统所受合力不为零，

则图乙整个系统受合力不为0。故选B。123456789101112

123456789101112

123456789101112

7.一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘

且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离

均为R，在a点处有一电荷量为q（q＞0）的固定点电荷。已知b点处

的电场强度为零，则d点处电场强度的大小为（k为静电力常量）

（

）123456789101112

1234567891011128.（2024·辽宁鞍山模拟）如图所示，半径为R的硬塑胶圆环，带有均

匀分布的正电荷，单位长度上的电荷量为Q，其圆心O处的合电场

强度为零，现截去圆环顶部极少一段L（L≪R），则关于剩余部分

在圆心O处产生电场强度，下列说法中正确的是（

）A.方向竖直向下123456789101112

123456789101112A.b点电场强度的方向垂直于AB向下B.b点电场强度的方向斜向下C.若AC弧在a点的电场强度大小为E，则半圆环在a点的电场强度大小为2E9.（多选）（2024·河北邢台模拟）如图所示，竖直面内一绝缘细半

圆环均匀分布着正电荷，a、b为圆环水平直径AB上的两个点且a点

为圆心，AC弧和CB弧都是四分之一圆弧。已知均匀带电圆环内各

点的电场强度均为零，则下列说法正确的是（

）123456789101112解析：

如图所示，把半圆环补成一个圆环，

则b点的合电场强度为零，假设ACB弧在b点的电

场强度的方向不垂直于AB，且电场强度的大小为

E2，根据对称性