专题04 静电场（福建专用）-【好题汇编】2025年高考物理二模试题分类汇编

专题04 静电场 考点01 电场力的性质 1．（2025·福建福州·福建师大附中二模）按照现代的粒子理论，质子、中子都是由上夸克（u）和下夸克（d）两种夸克组成的，上夸克带电为下夸克带电为两个上夸克和一个下夸克构成质子（uud），一个上夸克和两个下夸克构成中子（udd）。若质子和中子内各个夸克之间的距离都相等，且三个夸克在同一圆周上，如图所示。则质子和中子中心O点的电场强度方向______（填“相同”或“相反”），大小之比为______。 2．（2025·福建龙岩·二模）有研究表明，当兴奋情绪传播时，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化。某一瞬间人体表面的电势分布如图所示，该电场可等效为两等量异种电荷产生的电场，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，、为两电荷连线上的两点，、为两电荷连线中垂线上的两点。则（    ） A．、两点的电场强度相同 B．点的电势大于点的电势 C．带负电的试探电荷在点的电势能小于在点的电势能 D．将带正电的试探电荷从点移到点，其电势能增加 考点02 电场能的性质 1．（2025·福建厦门·二模）电子枪是电子显微镜中的重要元件，其简化结构的截面图如图所示，阴极与阳极间存在非匀强电场、实线为电场线。以电子发射点为坐标原点、装置中轴线方向为正方向建立轴，则连线上各点电势随变化图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点．一电荷量为q（q>0）的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1：若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，下列说法正确的是（   ） A．此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行 B．若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为 C．若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为 D．若W1=W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差 3．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图所示是空气净化器内部结构的简化图，其中的负极针组件产生电晕，释放出大量电子，电子被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子，负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带电，进而使其吸附到集尘栅板上，达到净化空气的作用。下列说法正确的（　　） A．负极针组件产生电晕，利用了感应起电的原理 B．负极针组件附近的电势较低 C．为了更有效率地吸附尘埃，集尘栅板应带负电 D．烟尘吸附到集尘栅板的过程中，电势能增加 4．(24-25高三下·福建·二模)如图所示，某静电场中轴正半轴上区间内电场强度沿轴正向分布如图所示，图中浅灰色阴影部分面积为，深灰色阴影部分面积为，。一个质量为电荷量为的带正电的粒子在坐标原点处由静止释放，粒子仅在电场力作用下从静止开始沿轴正向运动，关于粒子在至之间的运动，下列说法正确的是（　　） A．从到的过程中，加速度逐渐减小 B．从到的过程中，电场力做功为 C．粒子在处的速度最大 D．粒子的最大速度为 5．（2025·福建莆田·二模）如图甲是一个静电除尘的简易实验装置。透明的玻璃瓶中充满烟尘，将高压直流电源的正、负极分别与密绕在玻璃瓶上的金属螺旋线和插在玻璃瓶中央的金属直导线相连接，玻璃瓶内某一横截面上的电场分布近似如图乙所示。a、b、c是电场中的三个点，a、b在同一条直线上，b、c在同一个圆上，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。则Eb_________Ec，φa__________φb（填“>”“=”或“<”）。带负电的烟尘颗粒仅在静电力的作用下，从b点由静止开始运动到a点的过程中，静电力做_________（填“正功”“负功”或“不做功”）。 考点03 带电粒子在电场中的运动 1．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2（v2＜v1）．若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则（） A．小物体上升的最大高度为 B．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小 C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功 D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小 2．（2025·福建福州·二模）如图所示，、为两个被固定的点电荷，是它们连线的延长线上的两点。现有一带正电的粒子只在电场力作用下以一定的初速度从点开始经点向远处运动，过点时速度最小，下列说法正确的是（    ） A．向远处运动过程中，粒子的电势能先减小后增大 B．粒子由点到点运动过程中加速度逐渐增大 C．点的电场强度一定为零 D．的电荷量一定小于的电荷量 3．（2025·福建多地市·二模）竖直平面内固定有两个电荷量均为的点电荷，两电荷相距为两电荷水平连线的中点。一带电量为的带电小球自点以的初动能向下运动，其动能与小球的位移之间的关系如图乙中曲线所示，小球在处的动能最小，且动能为，直线为计算机拟合的曲线的一条渐近线，其斜率为。已知小球可视为质点，运动过程中电量保持不变，空气阻力不计，重力加速度大小取，静电力常量，则（　　） A．下落到的过程中，小球的电势能增加了 B．下落到的过程中，小球的加速度先减小后增加再减小 C．电荷量 D．电荷量 4．（2025·福建福州·福建师大附中二模）静电透镜是利用静电场使电子束汇聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示.虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点（其横坐标为-x0）时，速度与Ox轴平行.适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图可能是图中（　　）   A． B．C． D． 5．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图（a），长度L = 0.8 m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A，其电荷量QA = 1.8 × 10−7 C，一质量m = 0.02 kg，带电量为q的小球B套在杆上。将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中，以杆左端为原点，沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线I所示，小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线Ⅱ所示，其中曲线Ⅱ在0.16 ≤ x ≤ 0.20和x ≥ 0.40范围可近似看作直线。求：（静电力常量k = 9 × 109 N·m2/C2）可能用到的坐标：曲线Ⅰ中的（0.30，0.018）；曲线Ⅱ中的（0.16，0.030）、（0.20，0）、（0.30，−0.012）、（0.40，−0.004） (1)小球B所带电量q及电性； (2)非均匀外电场在x = 0.3 m处沿细杆方向的电场强度E大小和方向； (3)已知小球在x = 0.2 m处获得v = 0.4 m/s的初速度时，最远可以运动到x = 0.4 m。若小球在x = 0.16 m处受到方向向右，大小为F = 0.04 N的恒力作用后，由静止开始运动，为使小球能离开细杆，恒力作用的最小距离s是多少？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 静电场 考点01 电场力的性质 1．（2025·福建福州·福建师大附中二模）按照现代的粒子理论，质子、中子都是由上夸克（u）和下夸克（d）两种夸克组成的，上夸克带电为下夸克带电为两个上夸克和一个下夸克构成质子（uud），一个上夸克和两个下夸克构成中子（udd）。若质子和中子内各个夸克之间的距离都相等，且三个夸克在同一圆周上，如图所示。则质子和中子中心O点的电场强度方向______（填“相同”或“相反”），大小之比为______。 【答案】 相反 1∶1 【详解】[1][2]设圆半径r，质子中心O点产生的场强如图所示 质子中心O点的电场强度大小 中子中心O点产生的场强如图所示 中子中心O点的电场强度大小 所以质子和中子中心O点的电场强度大小之比为，方向相反。 2．（2025·福建龙岩·二模）有研究表明，当兴奋情绪传播时，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化。某一瞬间人体表面的电势分布如图所示，该电场可等效为两等量异种电荷产生的电场，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势，、为两电荷连线上的两点，、为两电荷连线中垂线上的两点。则（    ） A．、两点的电场强度相同 B．点的电势大于点的电势 C．带负电的试探电荷在点的电势能小于在点的电势能 D．将带正电的试探电荷从点移到点，其电势能增加 【答案】AD 【详解】A．根据等量异种电荷的电场的特点，可以判断a、b这两个对称点的电场强度大小相等，方向都是由b指向a，故A正确； B．c点和d点在同一等势线上，两点的电势相同，故B错误； C．c点的电势低于a点的电势，故负电荷在c点的电势能大于在a点的电势能，故C错误； D．如图所示，d点电势高于b点电势，故将带正电的试探电荷从b点移到d点，其电势能增加，故D正确。 故选AD。 考点02 电场能的性质 1．（2025·福建厦门·二模）电子枪是电子显微镜中的重要元件，其简化结构的截面图如图所示，阴极与阳极间存在非匀强电场、实线为电场线。以电子发射点为坐标原点、装置中轴线方向为正方向建立轴，则连线上各点电势随变化图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】因阳极接地，电势为零，沿电场线电势逐渐降低，则OP间的电势均为负值，因φ-x图像的斜率绝对值表示场强大小，而从O到P场强先增加后减小，可知图像的斜率先增加后减小，结合图可知，只有B正确。 故选B。 2．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图，同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点．一电荷量为q（q>0）的粒子从a点移动到b点，其电势能减小W1：若该粒子从c点移动到d点，其电势能减小W2，下列说法正确的是（   ） A．此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行 B．若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功一定为 C．若c、d之间的距离为L，则该电场的场强大小一定为 D．若W1=W2，则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差 【答案】BD 【详解】A．选项根据题意无法判断，故A项错误； B．由于电场为匀强磁场，M为a、c连线的中点，N为b、d连线的中点，所以， ，若该粒子从M点移动到N点，则电场力做功为 故B正确； C．因为不知道匀强电场方向，所以场强大小不一定是，故C错误； D．若W1=W2，说明 ， ，又因为，，解得 ，D正确。 故选BD。 点睛：对匀强电场的电场特征要了解，利用电场力做功与电势差之间的关系求解。 3．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图所示是空气净化器内部结构的简化图，其中的负极针组件产生电晕，释放出大量电子，电子被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子，负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带电，进而使其吸附到集尘栅板上，达到净化空气的作用。下列说法正确的（　　） A．负极针组件产生电晕，利用了感应起电的原理 B．负极针组件附近的电势较低 C．为了更有效率地吸附尘埃，集尘栅板应带负电 D．烟尘吸附到集尘栅板的过程中，电势能增加 【答案】B 【详解】A．负极针组件产生电晕，利用了尖端放电的原理，故A错误； B．电场线由正极指向负极，负极针组件附近的电势较低，故B正确； C．负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带电，为了更有效率地吸附尘埃，集尘栅板应带正电，故C错误； D．带电烟尘向集尘栅板靠近的过程中，电场力做正功，则电势能减小，故D错误。 故选B。 4．(24-25高三下·福建·二模)如图所示，某静电场中轴正半轴上区间内电场强度沿轴正向分布如图所示，图中浅灰色阴影部分面积为，深灰色阴影部分面积为，。一个质量为电荷量为的带正电的粒子在坐标原点处由静止释放，粒子仅在电场力作用下从静止开始沿轴正向运动，关于粒子在至之间的运动，下列说法正确的是（　　） A．从到的过程中，加速度逐渐减小 B．从到的过程中，电场力做功为 C．粒子在处的速度最大 D．粒子的最大速度为 【答案】BD 【详解】A．粒子从运动到的过程中，电场强度越来越大，根据牛顿第二定律可知加速度逐渐增大，A错误； B．粒子从运动到的过程中，电场力做功为，又，可得，B正确； C．根据题图可知粒子从至过程电场强度一直为正，根据牛顿第二定律可知粒子一直被加速，即粒子运动到处的速度最大，错误； D．根据B选项分析，由几何关系结合动能定理有 解得，D正确。 故选BD。 5．（2025·福建莆田·二模）如图甲是一个静电除尘的简易实验装置。透明的玻璃瓶中充满烟尘，将高压直流电源的正、负极分别与密绕在玻璃瓶上的金属螺旋线和插在玻璃瓶中央的金属直导线相连接，玻璃瓶内某一横截面上的电场分布近似如图乙所示。a、b、c是电场中的三个点，a、b在同一条直线上，b、c在同一个圆上，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。则Eb_________Ec，φa__________φb（填“>”“=”或“<”）。带负电的烟尘颗粒仅在静电力的作用下，从b点由静止开始运动到a点的过程中，静电力做_________（填“正功”“负功”或“不做功”）。 【答案】 = > 正功 【详解】[1]电场线的疏密程度反应电场的强弱，电场线越密集，电场强度越大，故、两点的电场强度大小关系 [2] 沿电场线的方向是电势降落的方向，故、两点电势的关系 [3] 带负电的烟尘颗粒受到电场力与场强方向相反，从b点由静止开始运动到a点的过程中，静电力做正功。 考点03 带电粒子在电场中的运动 1．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2（v2＜v1）．若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则（） A．小物体上升的最大高度为 B．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小 C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功 D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小 【答案】AD 【详解】A．设斜面倾角为θ、上升过程沿斜面运动的最大距离为L． 因为OM＝ON，则MN两点电势相等，小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0．上滑和下滑经过同一个位置时，垂直斜面方向上电场力的分力相等，则经过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所作的功均为相等的负功，所以上滑和下滑过程克服电场力产生的摩擦力所作的功相等、并设为W1．在上滑和下滑过程，对小物体，应用动能定理分别有： 和，上两式相减可得：，故A正确． BC．由OM＝ON，可知电场力对小物体先作正功后作负功，电势能先减小后增大；故BC错误； D．从N到M的过程中，小物体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减小，而重力分力不变，则摩擦力先增大后减小，在此过程中小物体到O的距离先减小后增大，根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小；故D正确． 2．（2025·福建福州·二模）如图所示，、为两个被固定的点电荷，是它们连线的延长线上的两点。现有一带正电的粒子只在电场力作用下以一定的初速度从点开始经点向远处运动，过点时速度最小，下列说法正确的是（    ） A．向远处运动过程中，粒子的电势能先减小后增大 B．粒子由点到点运动过程中加速度逐渐增大 C．点的电场强度一定为零 D．的电荷量一定小于的电荷量 【答案】C 【详解】A．在整个过程中速度先减小后增大，即动能先减小后增大，根据能量守恒定律可得，电势能先增大后减小，A错误； BC．带电粒子在点时速度最小，所以在点的加速度为零，电场强度为零，即从到点的过程中，加速度逐渐减小，B错误，C正确； D．由于点的场强为零，所以有，由于，所以的电荷量一定大于的电荷量，D错误。 故选C。 3．（2025·福建多地市·二模）竖直平面内固定有两个电荷量均为的点电荷，两电荷相距为两电荷水平连线的中点。一带电量为的带电小球自点以的初动能向下运动，其动能与小球的位移之间的关系如图乙中曲线所示，小球在处的动能最小，且动能为，直线为计算机拟合的曲线的一条渐近线，其斜率为。已知小球可视为质点，运动过程中电量保持不变，空气阻力不计，重力加速度大小取，静电力常量，则（　　） A．下落到的过程中，小球的电势能增加了 B．下落到的过程中，小球的加速度先减小后增加再减小 C．电荷量 D．电荷量 【答案】BC 【详解】AB．由动能定理知，图像的斜率为合外力，由图知0.4m内，图像的斜率先减小后增大再减小，即小球所受的合外力先减小后增大再减小，由牛顿第二定律知，此过程小球的加速度先减小后增加再减小；当时，小球所受的电场力趋近于0，则图像的渐近线的斜率为重力，即N，解得小球的质量，0～0.4m内，由能量守恒定律知，小球电势能的增加量，故A错误，B正确； CD．小球在x=0.4m处所受合外力为0，此时，其中，解得电荷量C，故C正确，D错误。 故选BC。 4．（2025·福建福州·福建师大附中二模）静电透镜是利用静电场使电子束汇聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示.虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点（其横坐标为-x0）时，速度与Ox轴平行.适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图可能是图中（　　）   A． B．C． D． 【答案】D 【详解】 由于等势线的电势沿x轴正向增加，等势线与电场线垂直，故可做出经过P点的电场线如图所示，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子受到一个斜向右下方的电场力，故沿y负方向加速运动．电子通过y轴后受到的电场力斜向右上方，故沿y轴负方向减速运动；又由于在x轴方向始终加速，故在水平方向通过相同的位移时间变短，根据，，故通过相同的水平位移竖直向速度变化量减小．由于的斜率代表竖直向速度vy随x轴变化的快慢，故D正确ABC错误。 故选D． 【点睛】本题难度较大，综合性较强，解决这类题目的一定要从受力情况着手，然后根据运动情况判定出物体在某一方向的速度随水平位移变化的快慢． 5．（2025·福建福州·福建师大附中二模）如图（a），长度L = 0.8 m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A，其电荷量QA = 1.8 × 10−7 C，一质量m = 0.02 kg，带电量为q的小球B套在杆上。将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中，以杆左端为原点，沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线I所示，小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线Ⅱ所示，其中曲线Ⅱ在0.16 ≤ x ≤ 0.20和x ≥ 0.40范围可近似看作直线。求：（静电力常量k = 9 × 109 N·m2/C2）可能用到的坐标：曲线Ⅰ中的（0.30，0.018）；曲线Ⅱ中的（0.16，0.030）、（0.20，0）、（0.30，−0.012）、（0.40，−0.004） (1)小球B所带电量q及电性； (2)非均匀外电场在x = 0.3 m处沿细杆方向的电场强度E大小和方向； (3)已知小球在x = 0.2 m处获得v = 0.4 m/s的初速度时，最远可以运动到x = 0.4 m。若小球在x = 0.16 m处受到方向向右，大小为F = 0.04 N的恒力作用后，由静止开始运动，为使小球能离开细杆，恒力作用的最小距离s是多少？ 【答案】(1)1 × 10−6 C，带正电 (2)−3 × 104 N/C，水平向左 (3)0.065 m 【详解】（1）小球B带正电，由图（b）中曲线Ⅰ可知，当x = 0.3 m时，有 所以 （2）设在x = 0.3 m处点电荷与小球间作用力为F2，有 因此 方向水平向左； （3）根据图（b）中曲线Ⅱ围成的面积表示合电场力做的功，可知小球从x = 0.16 m到x = 0.2 m处，合电场力做功为 小球从x = 0.2 m到x = 0.4 m处，合电场力做功为 由图可知，小球从x = 0.4 m到x = 0.8 m处，合电场力做功为 由动能定理可得 解得恒力作用的最小距离 / 学科网（北京）股份有限公司 $$