【模型与方法】2025届高考物理二轮复习热点题型归类选择5 静电场高频问题（原卷版）

选择5静电场高频问题考点内容考情分析考向一电场的性质综合问题电场一般考察电场强度的合成及电场与电容结合分析;考察电场、电势及电势能图像。结合曲线运动的原理分析轨迹问题也是考查热点考向二电场中的图像问题考向三电场中的轨迹问题1.思想方法(1)库仑力也是一种力，在分析电场力也是符合受力分析的思路(2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解法等。(3)分析粒子运动轨迹时，要注意电场线与电场力的关系，曲线运动的条件及动能定理去分析。(4)图像分析问题时，要注意“斜率”，“面积”等含义2.模型建构一、电场强度的叠加如果场源是多个点电荷，则电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，遵从平行四边形定则。如果场源是一个带电的面、线、体，则可根据微积分求矢量和，转换思维角度，灵活运用补偿法、微元法、对称法、等效法、极限法等巧妙方法，可以化难为易。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，使复杂电场的叠加问题大为简化等效法在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情境变换为简单的或熟悉的电场情境，如将一个点电荷+q与一个无限大薄金属板形成的电场，可等效为两个异种点电荷形成的电场补偿法将有缺口的带电圆环补全为圆环，或将半球面补全为完整的球面，从而化难为易微元法将带电体分成许多可看成点电荷的微小带电体，先根据库仑定律求出每个微小带电体产生电场的电场强度，再结合对称性和场强叠加原理求出合电场强度二、粒子轨迹分析1．电场线与运动轨迹的关系根据电场线的定义，一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下3个条件时，两者才会重合：(1)电场线为直线；(2)电荷的初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)电荷仅受电场力或所受其他力的合力的方向与电场线平行．2．解题思路(1)根据带电粒子的弯曲方向，判断出受力情况；(2)把电场线方向、受力方向与电性相联系；(3)把电场线疏密和受力大小、加速度大小相联系，有时还要与等势面联系在一起．三、电场中能量问题1．φ－x图象(如图所示)(1)电场强度的大小等于φ－x图线的斜率的绝对值，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大小，并可根据电势大小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，然后作出判断．(4)在φ－x图象中可以判断电场类型，如图所示，如果图线是曲线，则表示电场强度的大小是变化的，电场为非匀强电场；如果图线是倾斜的直线，则表示电场强度的大小是不变的，电场为匀强电场．(5)在φ－x图象中可知电场强度的方向，进而可以判断电荷在电场中的受力方向．2．E－x图象(1)E－x图象反映了电场强度随位移变化的规律，E>0表示电场强度沿x轴正方向；E<0表示电场强度沿x轴负方向．(2)在给定了电场的E－x图象后，可以由图线确定电场强度、电势的变化情况，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)在这类题目中，还可以由E－x图象画出对应的电场，利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题．四、带电体的力电综合问题1．解答力电综合问题的一般思路2．运动情况反映受力情况(1)物体静止(保持)：F合＝0.(2)做直线运动①匀速直线运动：F合＝0.②变速直线运动：F合≠0，且F合与速度方向总是一致．(3)做曲线运动：F合≠0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一侧．(4)F合与v的夹角为α，加速运动：0≤α＜90°；减速运动；90°＜α≤180°.(5)匀变速运动：F合＝恒量．考向一电场力的性质综合问题（2024•丹阳市校级一模）光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示。一质量m＝1g的带正电小物块由A点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B、C两点（图中未画出），其运动过程的v﹣t图像如图乙所示，其中图线在B点位置时斜率最大，根据图线可以确定（）A．中垂线上B点电场强度最小 B．A、B两点之间的位移大小 C．B点是连线中点，C与A点必在连线两侧 D．UBC＞UAB（2024•朝阳区校级模拟）如图所示为两个电荷量均为+q的带电小球A和B（均可视为质点），球A固定在O点的正下方L处，球B用长为L的细线悬挂在O点，静止时，细线与竖直方向的夹角为60°，已知静电常量为k，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．B的质量为kqB．B的质量为2kqC．O点处的电场强度的大小为3kqD．O点处的电场强度的大小为3（2024•博望区校级模拟）如图所示，两个电荷量都是Q的正、负点电荷固定在A、B两点，AB连线中点为O，现将另一个电荷量为+q的试探电荷放在AB连线的中垂线上距O为x的C点，沿某一确定方向施加外力使电荷由静止开始沿直线从C点运动到O点，不计重力，下列说法正确的是（）A．外力F的方向应当平行于AB方向水平向右 B．电荷从C点到O点的运动为匀加速直线运动 C．电荷从C点到O点的过程中ΔEpD．电荷从C点运动到O点的过程中ΔE（2024•龙凤区校级模拟）如图所示，水平面上固定一光滑绝缘半圆环，半圆坏的半径为r，整个半圆环处于匀强电场中，匀强电场的方向与水平面平行，电场强度大小为E，方向与半圆环的直径相垂直。套在半圆环上的两球用轻绳相连，两球所带电量分别为+q1、+q2、质量分别为m1、m2，两球可视为质点。两球分别静止在圆环的P点与Q点，已知绳长L=2A．q1B．q1C．半圆环对m2球的弹力大小为(mD．半圆环对m1球的弹力大小为3（多选）（2024•仓山区校级模拟）如图所示，两个可看作点电荷的带电绝缘小球均紧靠着塑料圆盘边缘，小球A固定不动（图中未画出）。小球B绕圆盘边缘在平面内从θ＝0沿逆时针缓慢移动，测量圆盘中心O处的电场强度，获得沿x方向的电场强度Ex随θ变化的图像（如图乙）和沿y方向的电场强度Ey随θ变化的图像（如图丙）。下列说法正确的是（）A．小球A带正电荷，小球B带负电荷 B．小球A、B所带电荷量之比为1：2 C．小球B绕圆盘旋转一周过程中，盘中心O处的电场强度先增大后减小 D．小球B绕圆盘旋转一周过程中，盘中心O处的电场强度最小值为2V/m（多选）（2024•松江区校级三模）光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示。一质量m＝1g的带正电小物块由A点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B、C两点，其运动过程的v﹣t图象如图乙所示，其中图线在B点位置时斜率最大，根据图线可以确定（）A．中垂线上B点电场强度最大 B．A、B两点之间的位移大小 C．B点是AC连线中点 D．UBC＞UAB（多选）（2024•临沂二模）如图所示，两个可看作点电荷的带电绝缘小球紧靠着塑料圆盘，小球A固定不动（图中未画出）。小球B绕圆盘边缘在平面内从θ＝0沿逆时针缓慢移动，测量圆盘中心O处的电场强度，获得沿x方向的电场强度Ex随θ变化的图像（如图乙）和沿y方向的电场强度Ey随θ变化的图像（如图丙）。下列说法正确的是（）A．小球A带负电荷，小球B带正电荷 B．小球A、B所带电荷量之比为1：2 C．小球B绕圆盘旋转一周过程中，盘中心O处的电场强度先增大后减小 D．小球B绕圆盘旋转一周过程中，盘中心O处的电场强度最小值为2V/m考向二电场中的图像问题（2024•中原区校级一模）真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定于x轴上x1＝0和x2＝4a的两点，在它们的连线上场强E与x关系如图所示（取x轴正方向为场强正方向，无穷远处为电势零点），以下判断正确的是（）A．Q1、Q2都带正电 B．Q1与Q2的电荷量之比是1：3 C．x轴上a处的电势小于零 D．正点电荷q在x轴上2a处的电势能比在3a处的小（2024•松江区校级三模）沿电场中某条直线电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标点0、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等。一个带正电的粒子从O点由静止释放，运动到A点的动能为Ek，仅考虑电场力作用，则（）A．从O点到C点，电势先升高后降低 B．粒子先做匀加速运动，后做变加速运动 C．粒子在AB段电势能变化量大于BC段的电势能变化量 D．粒子运动到C点时动能大于3Ek（多选）（2024•光明区校级模拟）如图甲所示，在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A、B两处分别固定两正点电荷，其电量分别为QA、QB，A、B连线之间的电势φ与位置x之间的关系图像如图乙所示，其中x＝L点为图线的最低点，若将带正电的小球（可视为质点）在x＝2L的C点由静止释放，下列说法正确的是（）A．QA：QB＝4：1 B．小球向左运动过程中，电势能先减小后增大 C．小球向左运动过程中，加速度先增大后减小 D．小球恰好能到达x＝﹣2L点处（多选）（2024•成华区校级模拟）沿电场线所在直线建立如图所示Ox轴，x轴上各点电势φ随x的变化规律如图所示，坐标原点O点电势为零。带电量为e的电子仅在电场力作用下从O点由静止释放，下列说法正确的是（）A．在0～x3区间内，电场方向始终指向x轴正方向 B．电子到达B点时动能为eφ2C．电子从A运动到C，加速度先减小后增大 D．若在B点给电子一个沿x轴正方向的初速度，电子一定会在AC间做往复运动（多选）（2024•泉州模拟）如图甲所示的xOy坐标系中，y轴上固定有两个等量同种点电荷P，与原点O的距离相同，x轴上各点的电势φ随x坐标变化的图像如图乙所示。a、b是x轴上两点，其电势分别为φB和φb，对应φ﹣x图线上的a′、b′两点，这两点切线斜率的绝对值相等。现将一质量为m、电荷量为q的正点电荷M从a点由静止释放，M运动过程中仅受电场力作用，下列说法正确的是（）A．a、b两点场强不相同 B．M从a点运动到b点的过程中电势能先增大后减小 C．M从a点运动到b点的过程中加速度大小先减小后增大 D．M先后两次经过b点的过程，电场力的冲量大小为2（多选）（2023•游仙区校级二模）空间中有两个固定点电荷A和B，带电荷量的绝对值分别为QA和QB，以点电荷A、B连线上某点为原点，以点电荷A和B所在的直线为x轴建立直角坐标系，分别作出部分E﹣x和φ﹣x图像，如图所示，无穷远处电势为零。则下列说法正确的是（）A．A为正点电荷，B为负点电荷，且QA＞QB B．A为负点电荷，B为正点电荷，且QA＞QB C．1是E﹣x图像，2是φ﹣x图像 D．1是φ﹣x图像，2是E﹣x图像（2022•皇姑区校级模拟）沿电场线所在直线建立如图所示Ox轴，x轴上各点电势φ随x的变化规律如图所示，坐标点O、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，O点电势为零。带电量为﹣e的电子从O点由静止释放，仅受电场力作用，下列说法正确的是（）A．在0～x3区间内，电场方向始终指向x轴正方向 B．电子到达B点时动能为eφC．电子从A运动到C，加速度先增大后减小 D．若在B点给电子一个沿x轴方向的初速度，电子一定会在AC间做往复运动考向三电场中的轨迹问题（2024•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（2024•天津二模）如图所示，在坐标平面xOy内存在静电场，其等差等势线关于坐标轴对称，如图中虚线所示。现有一质子从左上方射入该电场，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实曲线所示，P、Q、S、T、L分别为轨迹与各等势线的交点。下列说法正确的是（）A．P点电势低于L点电势 B．质子在由P至L的运动过程中，电势能逐渐减小 C．质子在由P至L的运动过程中，加速度先增大后减小 D．若将质子从坐标原点由静止释放，质子沿y轴负方向加速运动（2024•新郑市校级一模）2023年3月，中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中蛋白质三维结构，电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等势面，相邻等势面间电势差相等，一电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，a、b是轨迹上的两点，下列说法正确的是（）A．电子在b点受到的电场力方向竖直向下 B．a点的电场强度小于b点的电场强度 C．a点的电势高于b点的电势 D．电子在a点的电势能小于在b点的电势能（多选）（2024•武清区校级一模）如图所示，实线为两个点电荷Q1和Q2产生的电场中的电场线（方向未标出），c、d是关于两个点电荷连线对称的两点，一个电子沿虚线aob从a点运动到b点，下列说法正确的是（）A．电子的加速度先减小后增大 B．Q1的电荷量大于Q2的电荷量 C．c、d两点在同一等势面上，两点场强相同 D．电子在a点的电势能大于在O点的电势能（多选）（2024•拉萨一模）如图，虚线a，b、c为静电场中的等势线，实线为一带电粒子在静电场中的运动轨迹，B点是曲线运动的拐点，不