内容正文:
专题08电场
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点8 电场
2025年河北卷1;
2024年河北卷2;
2024年河北卷7;
2023年河北卷7;
2022年河北卷6;
2025年河北卷8;
2023年河北卷10;
2022年河北卷6;
2024年河北卷14;
电场是电磁学模块的核心内容,建立场的物质观、相互作用观和能量观,理解电场强度、电势等核心概念的物理意义,生需要了解电荷周围存在电场,理解电荷间相互作用是通过电场实现的,电势差与电场强度的关系是重要考点,要求能清晰、系统地理解二者关系,并能依托电场线、等势线构建典型电场模型,新课标下电场教学需紧扣“物质观念”与“科学思维”两大核心,通过实验探究与模型建构化解抽象概念,强化场强叠加、电势-场强关系、带电粒子运动三大主干内容,并衔接高考综合性问题的解题策略。
河北省命题趋势“选择题情境化、计算题组合化、实验题开放化” 三大趋势。备考需以 “场强叠加-电势能变化-粒子运动” 为逻辑主线,强化力电综合建模能力和科技素材解读能力强化基础。
一、单选题
1.(2025·河北卷·1)《汉书》记载“姑句家矛端生火”,表明古人很早就发现了尖端放电现象。若带电长矛尖端附近某条电场线如图,则四点中电势最高的是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
【答案】D
【详解】根据电场线的性质:沿电场线方向,电势逐渐降低。观察图中电场线,可判断电场线方向(假设从电势高处指向低处)。比较a、b、c、d四点,d点位于电场线“上游”,沿电场线方向电势依次降低,即d点电势高于c点,c点高于b点,b点高于a点。因此电势最高的是d点。
故选D。
2.(2024·河北卷·2)我国古人最早发现了尖端放电现象,并将其用于生产生活,如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻,一古塔顶端附近等势线分布如图所示,相邻等势线电势差相等,则a、b、c、d四点中电场强度最大的是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
【答案】C
【详解】在静电场中,等差等势线的疏密程度反映电场强度的大小。图中c点的等差等势线相对最密集,故该点的电场强度最大。
故选C。
3.(2024·河北卷·7)如图,真空中有两个电荷量均为的点电荷,分别固定在正三角形的顶点B、C.M为三角形的中心,沿的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆,电荷量为.已知正三角形的边长为a,M点的电场强度为0,静电力常量的k.顶点A处的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】B点C点的电荷在M的场强的合场强为
因M点的合场强为零,因此带电细杆在M点的场强,由对称性可知带电细杆在A点的场强为,方向竖直向上,因此A点合场强为
故选D。
4.(2023·河北卷·7)由点电荷组成的系统的电势能与它们的电荷量、相对位置有关。如图1,a、b、c,d四个质量均为m、带等量正电荷的小球,用长度相等、不可伸长的绝缘轻绳连接,静置在光滑绝缘水平面上,O点为正方形中心,设此时系统的电势能为。剪断a、d两小球间的轻绳后,某时刻小球的速度大小为v,方向如图2,此时系统的电势能为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由于运动的对称性,所以a球的速度大小也为v,方向与ad连线成角斜向左下方。b和c球的运动方向垂直于bc向上,大小相等,将两球看成一个整体,其质量为2m,速度为,对于四个球组成的系统来说,动量守恒,有
解得
由于整个系统的能量守恒,设此时系统的电势能为,有
解得
故选B。
5.(2022·河北卷·6)如图,真空中电荷量为和的两个点电荷分别位于点与点,形成一个以延长线上点为球心,电势为零的等势面(取无穷处电势为零),为连线上的一点,S为等势面与直线的交点,为等势面上的一点,下列说法正确的是( )
A.点电势低于点电势 B.点电场强度方向指向O点
C.除无穷远处外,MN直线上还存在两个电场强度为零的点 D.将正试探电荷从T点移到P点,静电力做正功
【答案】B
【详解】A.在直线上,左边正电荷在点右侧电场强度水平向右,右边负电荷在线段区间的电场强度水平向右,根据电场的叠加可知间的电场强度水平向右,沿着电场线电势逐渐降低,可知点电势高于电势为零的等势面,S处于电势为零的等势面上,则S电势为零;则点电势高于点电势,故A错误;
C.由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量,可知在直线MN上在N左侧电场强度不可能为零,在右侧,设距离为,根据
可知除无穷远处外,直线MN电场强度为零的点只有一个,故C错误;
D.由A选项分析可知:点电势为零,电势低于电势,则正试探电荷在点的电势能低于在的电势能,将正试探电荷从T点移到P点,电势能增大,静电力做负功,故D错误;
B.设电势为零的等势面的半径为,与线段MN交于A点,设距离为,距离为,如图所示
根据点电荷的电势
结合电势的叠加原理、满足
,
解得
,
由于电场强度方向垂直等势面,可知T点的场强方向必过等势面的圆心,O点电势
可知
可知T点电场方向指向O点,故B正确。
故选B。
二、多选题
6.(2025·河北卷·8)如图,真空中固定在绝缘台上的两个相同的金属小球A和B,带有等量同种电荷,电荷量为q,两者间距远大于小球直径,两者之间的静电力大小为F。用一个电荷量为Q的同样的金属小球C先跟A接触,再跟B接触,移走C后,A和B之间的静电力大小仍为F,则的绝对值可能是( )
A.1 B.2 C.3 D.5
【答案】AD
【详解】C先跟A接触后,两者电荷量均变为,C再跟B接触后,两则电荷量均变为,此时AB之间静电力大小仍为,则有
解得或;
则的绝对值可能是1或者5。
故选AD。
7.(2023·河北卷·10)如图,在轴上放置四个点电荷和位于点两侧,位于点两侧。点在轴上,且。取无穷远处电势为零,电荷位置与电荷量满足一定关系,使得以点为球心、以为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是( )
A.两点电场强度的方向一定沿轴正方向
B.若在点放一正点电荷,则两点的电势一定升高
C.试探电荷沿轴运动过程中,若静电力始终不做功,则它受到的静电力始终为零
D.试探电荷沿轴运动过程中,若静电力始终不做功,则点的电场强度一定为零
【答案】BD
【详解】A.以点为球心、以为半径的球面为等势面,由电场强度和等势面的关系可知,两点电场强度的方向与半径垂直,与轴重合。由于无法判断各个电荷的电性,故两点电场强度的方向无法判断,故A错误;
B.取无穷远处为零电势点,由于正点电荷周围的电势为正值,若在0点放一正点电荷,则两点的电势一定升高,故B正确;
C.试探电荷沿轴运动过程中,根据电荷分布,若静电力始终不做功,则经过轴且垂直于轴的平面为等势面,但静电力不一定为零,故C错误;
D.根据以点为球心、以为半径的球面为等势面,可知点的电场强度方向应与轴重合,再根据经过轴且垂直于轴的平面为等势面,可知点的电场强度方向应与轴垂直,同一点电场强度的方向是唯一的,故点的电场强度一定为零,故D正确。
故选BD。
8.(2021·河北卷·10)如图,四个电荷量均为的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其坐标分别为、、和,其中x轴上的两个点电荷位置固定,y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动(),下列说法正确的是( )
A.除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零
B.当取某值时,可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点
C.当时,将一带负电的试探电荷由点移至点,静电力做正功
D.当时,将一带负电的试探电荷放置在点处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上
【答案】ACD
【详解】A.根据场强叠加原理可知,除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零,选项A正确;
B.因为在x轴上的两个点电荷在O点的合场强为零,在y轴上的两电荷,无论y0取什么值,因为关于原点对称,则在O点的合场强也为零,在横轴和纵轴上除原点外,出现合场强为零的点,根据对称性可知,一定是成对出现的,关于原点对称,所以算上原点,合场强为零的点是奇数个,不会是2个,选项B错误;
C.由几何关系可知,坐标为(4l,5l)的A点在第一象限内所在的虚像的垂直平分线的上方;坐标为(0,-3l)的B点在第三象限内所在的虚像的垂直平分线的上方,且到达虚线的距离相等,由电势叠加可知,B点的电势高于A点,则带负电的试探电荷在A点的电势能较大,从A点到B点电势能减小,可知电场力做正功,选项C正确;
D.若y0=4l,则四个点构成正方形,由对称可知在点(l,l)处的场强一定沿着过该点与原点连线的方向上;在y轴正向和x正向上的点电荷在(l,l)处的合场强
在y轴负向和x负向上的点电荷在(l,l)处的合场强
可知(l,l)点的场强沿着MN方向且与x轴从成45°角的方向向下,将一带负电的试探电荷放置在点处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上,选项D正确。
故选ACD。
三、解答题
9.(2024·河北卷·14)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
2025年8月18日高中物理作业
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.(2025·河北·模拟预测)如图所示,足够大的金属板MN接地,MN的右侧2L处O点固定一正点电荷q,A、B是以点电荷q为圆心、半径为L的圆直径上的两点,AB连线垂直MN,C点在A点正上方,现在C点由静止释放带负电的小球。下列说法正确的是( )
A.圆上各点电势均相等
B.MN的右表面带负电,左表面带正电
C.小球的运动轨迹可能为一条直线
D.A点的电场强度大于B点的电场强度
【答案】D
【详解】A.若无金属板存在,圆上各点电场强度大小相等,电势相等,由于金属板感应电荷产生电场,点电荷和无限大的接地金属平板间的电场,与等量异种点电荷之间的电场分布完全相同,圆上仅在关于AB对称的点,电场强度大小相等,电势相等,其他点则不等,故A错误;
B.接地金属板静电感应,MN的右表面带负电,左表面不带电,故B错误;
C.小球运动中受到的电场力大小和方向时刻都在改变,即合力大小和方向时刻都在改变,轨迹不可能为一条直线,故C错误;
D.与等量异种点电荷之间的电场强度计算方法相同,则
A点电场强度的大小为,方向向左
B点电场强度的大小为,方向向右
则A点的电场强度大于B点的电场强度,故D正确。
故选D。
2.(2025·河北邢台·三模)如图所示,半径为0.5 m的圆处在匀强电场中,电场线与圆所在的平面平行。AB和CD是圆的两个直径,O为圆心,两直径的夹角为60°。沿直线从A到B,每1 cm电势降低0.1 V,沿直线从C到D,每1 cm电势降低0.2 V,则下列判断正确的是( )
A.B点电势比D点电势低
B.匀强电场的电场强度大小为20 V/m
C.电场强度方向与AB垂直
D.沿圆弧将一个带负电的粒子从A点移动到C点,电势能增大
【答案】B
【详解】A.由题意知,从O到B电势降低5 V,从O到D电势降低10 V,因此B点电势比D点电势高,故A错误;
C.OD中点与B点等势,B点与OD中点连线即为等势线,由几何关系可知,此连线与OD垂直,因此电场强度方向沿CD方向,故C错误;
B.电场强度大小
故B正确;
D.沿圆弧将带负电的粒子从A点移到C点,电势变高,电场力做正功,故带负电的粒子的电势能减小,故D错误。
故选B。
3.(2025·河北·三模)质子仅在电场力的作用下从O点开始沿x轴正方向运动,其在O点处的初动能为4eV。该质子的电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中O~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线。下列说法正确的是( )
A.该质子在O~x2段做匀变速直线运动,在x2~x3段做匀速直线运动
B.该质子在x1处的动能为6 eV
C.若x1、x2、x3处的电势分别为φ1、φ2、φ3,则φ1最高
D.该质子最终停在x3处
【答案】B
【详解】A.Ep−x图像的斜率可以表示该质子所受电场力F,可知该质子在O~x2段做变加速直线运动,在x2~x3段做匀变速直线运动,故A错误;
B.由题意,可得该质子在O点处的能量为
根据能量守恒定律,可得该质子在x1处的动能为
故B正确;
C.根据,可知该质子在电势越高的位置电势能越大,若x1、x2、x3处的电势分别为φ1、φ2、φ3,由题图知φ3最高,故C错误;
D.根据能量守恒定律,知该质子在x3处的电势能为7eV,则动能为零,但是由于受到的电场力不为零,因而不会停在x3处,故D错误。
故选B。
4.(2025·河北·模拟预测)如图所示,在空间直角坐标系中的、、、四点分别固定电荷量为+q、-q、+q、-q的四个点电荷,z轴上有两个点、(图中未画出)。已知静电力常量为k,无穷远处为电势零点。下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度为0,电势不为0
B.AD连线中点的电场强度与BC连线中点的电场强度相同
C.E点、F点的电场强度为0,电势也为0
D.沿y轴移动一个负试探电荷,它的电势能逐渐增大
【答案】C
【详解】A.根据电场的矢量叠加可知O点的电场强度为0,O点到四个电荷的距离相等,则电势也为0,故A错误;
B.根据矢量的叠加可知,AD连线中点的电场强度方向沿y轴负方向,BC连线中点的电场强度方向沿y轴正方向,故B错误;
C.根据矢量的叠加可知,E点、F点的电场强度为0,根据对称性可知这两点的电势也为0,故C正确;
D.y轴是一条等势线,沿y轴移动一个负试探电荷,它的电势能不变,故D错误;
故选C。
5.(2025·河北保定·二模)如图甲所示,两正对平行板AC、DB水平放置,在其右侧有汇聚状的电场,电场线的延长线的交点在O点(BC的中点),在两平行板间加上周期为T的交变电压,两板间电势差的绝对值为。时刻,一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)从靠近上极板左端(视为A点)以水平向右的速度射入匀强电场,T时刻从下极板B点水平向右进入汇聚状电场做匀速圆周运动,经过半个圆周到达C点,到达C点时的速度方向水平向左,下列说法正确的是( )
A.平行板的长度为
B.0.5T时刻,粒子的速度大小为
C.两平行板间的距离为
D.粒子在汇聚状电场中,受到的电场力大小为
【答案】D
【详解】A.由于粒子在水平方向做匀速直线运动,故平行板的长度为
A错误;
BC.时间内,粒子在水平方向做匀速直线运动,则有
竖直方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律可得
竖直方向的速度
竖直方向上的位移
粒子在水平方向依然做匀速直线运动,竖直方向做加速度大小不变的减速运动,根据运动的对称性可知,粒子到达B点时竖直方向速度为零,竖直方向的位移大小依然为
故有
解得两平行板间的距离
时刻竖直方向的速度
故0.5T时刻,粒子的速度大小为
BC错误;
D.由题可知,粒子在电场中做匀速圆周运动的半径
电场力为粒子圆周运动提供向心力,根据牛顿第二定律则有
联立解得,粒子圆周运动时所受电场力的大小为
D正确。
故选D。
6.(2025·河北张家口·二模)如图所示,虚线1、2、3、4、5为等量异种点电荷周围电场中的五个等差等势面,实线是电子的运动轨迹,下列说法正确的是( )
A.等势面5的电势最高
B.电子一定是由点向点运动
C.电子在点的电势能小于在点的电势能
D.电子在点和点受到的静电力相同
【答案】C
【详解】A.由电子运动的轨迹的弯曲方向可知,可知电子在c点受到的电场力向上,由于电子带负电,则在c点电场方向向下,根据沿电场方向电势降低可知,等势面1的电势最高,等势面5的电势最低,故A错误;
B.电子可能是由点向点运动,也可能是点向点运动,故B错误;
C.由于点的电势高于点的电势,根据,由于电子带负电,可知电子在点的电势能小于在点的电势能,故C正确;
D.电子在点和点受到的静电力方向与该点的等势面垂直,可知电子在点和点受到的静电力方向不同,故D错误。
故选C。
7.(2025·河北·一模)如图所示,是某点电荷形成电场的部分电场线,电荷量大小为Q。一质量为m、电荷量大小为q的粒子只在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点,A点的速度vA垂直于电场线,下列说法正确的是( )
A.A点电势低于B点电势
B.A点电场强度大于B点电场强度
C.A点到场源电荷Q的距离小于
D.粒子可能带负电,从A到B的过程,电势能减小,机械能增大
【答案】C
【详解】A.根据沿着电场线方向,电势不断降低,可知A点电势高于B点电势,故A错误;
B.根据电场线越密,电场强度越大,可知B点处的电场线更密,所以B点处的电场强度大于A点处的电场强度,故B错误;
C.设电荷量为q、质量为m的带电粒子在电荷量为Q的场源点电荷形成的电场中,如果该微粒正好过A点且做匀速圆周运动,则有
解得
由题意可知,实际电场力大于对应刚好做匀速圆周运动的电场力,因此A点到场源电荷的距离小于,故C正确;
D.根据电场力指向粒子运动轨迹凹侧,粒子在电场中的受力和电场方向,如图所示
可知电场力方向与电场强度方向相同,故该粒子带正电,故D错误。
故选C。
二、多选题
8.(2025·河北秦皇岛·模拟预测)如图所示,真空中有一正四面体,所有棱长都为,、连线的中点为(图中未画出),中垂线的交点为(图中未画出),已知点电荷的电势公式为,其中为静电力常量,为场源电荷的电荷量,为某点到的距离,取无穷远处电势为零。则下列说法正确的是( )
A.若只在P点固定一个正点电荷,则质子在面上运动时,其电势能不变
B.若在P、a两点分别固定一个电荷量为的等量正点电荷,则、两点电势不相等
C.若在P、a、b三点分别固定一个电荷量为的等量正点电荷,则点的电场强度大小为
D.若在P、a、b三点分别固定一个电荷量为的等量正点电荷,则点的电势为
【答案】CD
【详解】A.由于abc面上各点到P点的距离不相等,所以abc面不是等势面,故质子在abc面上运动时,其电势能会变化,故A错误;
B.b点到P、a两点的距离和c点到P、a两点的距离相等,由点电荷的电势公式,可得出b、c两点电势相等,故B错误;
C.a、b两点的点电荷在d点产生的电场强度大小相等方向相反,合电场强度为0,则d点的电场强度为P处点电荷在d点产生电场的电场强度,则,故C正确;
A.根据几何关系知e点到P、a、b三点的距离为,又电势是标量,P、a、b三点在e点产生的电势为代数和,得,故D正确。
故选CD。
9.(2025·河北秦皇岛·三模)两点电荷M、N分别固定在和坐标原点处,若取无穷远处电势为0,则两点电荷所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布如图所示,图线与x轴交于x0处,x=40cm处电势最低。现有一正点电荷q从x0处由静止释放,其只在电场力作用下运动。下列说法中正确的是( )
A.点电荷M带正电、N带负电
B.x0处的电场强度为0
C.点电荷M、N所带电荷量大小之比为4∶1
D.正点电荷q沿x轴正方向运动的过程中,电势能先减小后增大
【答案】CD
【详解】A.根据电势变化情况可知,自区域从左至右电势先降低后升高,所以场强方向先沿轴正方向后沿轴负方向,可知点电荷M带负电,点电荷N带正电,故A错误;
B.在图像中,斜率表示电场强度,在处的图像斜率不为零,则电场强度也不为零,故B错误;
C.在处图像斜率为零,电场强度为,则满足
可知点电荷M、N所带电荷量大小之比为
故C正确;
D.一正点电荷从处由静止释放,正点电荷会向电势低的方向运动,正点电荷沿轴正方向运动的过程中,电势先降低后升高,由于可知,正点电荷的电势能先减小后增大,故D正确。
故选CD。
10.(2025·河北石家庄·三模)如图所示,在倾角为θ的固定绝缘斜面上,质量分别为m1和m2的两个物块P和Q用与斜面平行的绝缘轻质弹簧相连接,弹簧劲度系数为k,带电物块P下表面光滑,不带电物块Q下表面粗糙。初始时物块P和Q静止在斜面上,物块Q恰好不下滑。现在该空间加上沿斜面向上的匀强电场,物块P开始沿斜面向上运动,运动到最高点A时,物块Q恰好不上滑。下列说法正确的是( )
A.物块P从开始到运动到A点,运动的位移大小为
B.物块P从开始到运动到A点,运动的位移大小为
C.物块P所受的电场力大小为
D.若仅将电场强度变为原来的2倍,物块P运动到A点时的速度大小为
【答案】BD
【详解】AB.设物块与斜面的最大静摩擦力为,没有加电场时,设弹簧的压缩量为,弹簧弹力为,对Q根据平衡条件有
对P根据平衡条件有
加上沿斜面向上的匀强电场后,P到达点时,设弹簧的伸长量为,弹簧弹力为,对Q根据平衡条件
物块P从开始到运动到A点,运动的位移大小为
联立可得
故B正确,A错误;
C.设物块P所受电场力为,物块P从初始状态到最高点过程中,根据能量守恒定律有
解得
故C错误;
D.若仅将电场强度变为原来的2倍,物块P从初始位置到点过程,根据动能定理
解得
故D正确。
故选BD。
11.(2025·河北沧州·二模)如图所示,在边长为的正六边形的三个顶点、、分别固定电荷量、、的点电荷,点为正六边形的中心。规定无穷远处电势为零,则下列说法正确的是( )
A.点的电势为零
B.、、三点的电势高低关系是
C.、连线中点的电场强度大小为
D.带正电的试探电荷沿从点移到点过程中,电势能先增大后减小
【答案】AC
【详解】A.将处电荷分成两个的电荷,于是三个电荷、,可看成两组等量异种电荷,易得为两个零电势等势面的交点。即。选项A正确;
B.将处电荷分成两个的电荷,、在、等量异种电荷的等势面上,在、等量异种电荷电场中,点的电势低于点的电势,、在、等量异种电荷的等势面上,在、等量异种电荷电场中,点电势高于点电势,综上所述,
选项B错误;
C.根据余弦定理,到连线中点的距离为
、的电荷在其连线中点产生的合电场强度大小为0,故连线中点的电场强度大小为
选项C正确;
D.带正电试探电荷沿,从点移到点的过程中,电势一直升高,则电势能一直增大,选项D错误。
故选AC。
12.(2025·河北张家口·三模)如图所示,正六棱柱上、下底面的中心分别为和,四点分别固定电荷量为、、、的点电荷。下列说法正确的是( )
A.点和点电场强度大小相等
B.点和点电势相等
C.电子从点沿直线运动到点电势能增大
D.将试探电荷由点沿直线移动到点,其电势能先增大后减小
【答案】BD
【详解】B.由对称性知平面AODD′O′A′为零等势面,所以O点和点电势相等,故B正确;
A.由点电荷电场强度公式及矢量叠加,可得
故A错误;
C.根据电势的叠加可知,
所以电子从E′沿直线运动到D′电势能减少,故C错误;
D.由对称性知
沿直线从E′点到F′点电势先升高后降低,所以试探电荷从E′点沿直线移动到F′点的过程,其电势能先增大后减小,故D正确。
故选BD。
13.(2025·河北·二模)正方体的顶点A处固定着一电荷量为的正点电荷,顶点G处固定着一电荷量为的负点电荷,下列说法正确的是( )
A.如果,B、H两点的电势一定相等
B.如果,C、E两点的场强一定相同
C.即使,H、F两点的电势也一定相等
D.即使,D、F两点的场强也可能相同
【答案】BC
【详解】A.因为,所以正点电荷在B点的电势较高,而,所以负点电荷在B点的电势较高,电势是标量,故B点的电势高于H点的电势,故A错误;
B.因为,且电性相反,所以正点电荷在C点的场强等于负点电荷在E点的场强,负点电荷在C点的场强等于正点电荷在E点的场强,合成后C、E两点的场强相同,故B正确;
C.因为,所以正点电荷在H、F两点的电势相等,,所以负点电荷在H、F两点的电势相等,故H、F两点的电势相等,故C正确;
D.时,正点电荷在D点的场强不等于负点电荷在F点的场强,负点电荷在D点的场强不等于正点电荷在F点的场强,合成后D、F两点的场强一定不相同,故D错误。
故选BC。
14.(2025·河北唐山·二模)图示为一个固定点电荷产生的静电场中的正六边形,相同的带电粒子以大小相同、方向不同的初速度从正六边形上的A点射出,到达E、F两点的粒子速度大小相同。不计粒子重力和粒子间相互作用,则下列说法正确的是( )
A.C点电势可能高于D点电势
B.B点电场强度大小可能大于E点电场强度大小
C.F点电场强度大小可能大于E点电场强度大小
D.A点电势可能大于B点电势
【答案】ABD
【详解】由于粒子到达E、F两点速度大小相同,则这两点电势相等,故点电荷在EF的中垂线上,无法判断电荷正负及具体位置
AD.由于电荷正负及具体位置无法确定,C、D两点、A、B两点电势均无法比较,AD正确;
B.由于B、E两点到电荷距离关系无法判断,故无法比较两点的电场强度的大小关系,B正确;
C.由于E、F两点到点电荷距离相等,两点电场强度大小相等,C错误。
故选ABD。
三、解答题
15.(2025·河北·三模)如图所示,在绝缘水平面上有一竖直高度为的平台,一个带正电荷的弹性小球静止在平台边缘,空间内存在着水平向右的匀强电场,弹性小球所受电场力的大小为自身重力大小的0.5倍。在绝缘水平面上的点与平台的水平距离为,现使弹性小球以初速度水平抛出,落到点上反弹(碰撞过程时间极短,碰撞前后水平方向上的速度不变,竖直方向上的速度大小不变但方向相反)后再次返回水平面时刚好落在点上。不计空气阻力,重力加速度为,求:
(1)弹性小球的初速度的大小;
(2)、两点间的距离。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)弹性小球抛出后在竖直方向做自由落体运动,设弹性小球落到点的时间为,下落高度为
弹性小球抛出后在水平方向上做匀加速直线运动,水平方向的加速度为
弹性小球落到点,在水平方向做匀加速直线运动的距离为
解得弹性小球的初速度为
(2)弹性小球落到点时的竖直方向的速度为
此时水平方向的速度为
弹性小球从点弹起后在竖直方向上做竖直上抛运动,弹性小球从点运动到点的时间为
弹性小球从点弹起后在水平方向上做匀加速直线运动,两点间的距离为
16.(2025·河北沧州·二模)如图所示,空间存在水平向右的匀强电场,电场中半径为、平行于电场的圆面内有垂直于电场向里的匀强磁场,磁感应强度大小为,圆心到垂直于电场的圆面的弦的距离为。一足够大的荧光屏固定在电场中,电场与荧光屏垂直,一个带正电的粒子以初速度沿方向从点射入电磁场,在段做直线运动,粒子打在荧光屏上时,速度与荧光屏夹角为;若撤去电场,粒子仍从点沿方向以初速度射入磁场,经历一段时间后,粒子从点(图中未标出)离开磁场,离开磁场时速度方向偏转了。不计粒子的重力,求:
(1)带电粒子的比荷;
(2)点到荧光屏的距离;
(3)若撤去磁场,原电场大小不变、方向反向,再叠加一个平行圆面的匀强电场,粒子仍从点沿方向以初速度射入叠加电场,粒子到达点的速度大小仍为,则所加的匀强电场的电场强度多大。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)圆面内无电场时,粒子在匀强磁场中的运动轨迹如图所示,设粒子在磁场中运动的轨道半径为,由几何关系得
联立解得
粒子进入磁场,做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律
解得
(2)粒子在圆面内电磁场中做匀速直线运动时
得
粒子从点射出后做类平抛运动,根据题意可知,打在荧光屏上时沿电场方向的速度大小等于,设点到荧光屏的距离为,根据运动学公式
根据牛顿第二定律
解得
(3)两匀强电场叠加后,仍为匀强电场,由于粒子在、两点速度大小相等,因此为等势线,粒子从点射出后做类斜上抛运动,由几何关系可知,与的夹角为。则由几何关系
粒子沿方向做匀速直线运动,则
沿垂直方向做类竖直上抛运动,则
设叠加后电场的电场强度大小为,则
根据牛顿第二定律
解得
根据矢量合成可知
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专题08电场
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点8 电场
2025年河北卷1;
2024年河北卷2;
2024年河北卷7;
2023年河北卷7;
2022年河北卷6;
2025年河北卷8;
2023年河北卷10;
2022年河北卷6;
2024年河北卷14;
电场是电磁学模块的核心内容,建立场的物质观、相互作用观和能量观,理解电场强度、电势等核心概念的物理意义,生需要了解电荷周围存在电场,理解电荷间相互作用是通过电场实现的,电势差与电场强度的关系是重要考点,要求能清晰、系统地理解二者关系,并能依托电场线、等势线构建典型电场模型,新课标下电场教学需紧扣“物质观念”与“科学思维”两大核心,通过实验探究与模型建构化解抽象概念,强化场强叠加、电势-场强关系、带电粒子运动三大主干内容,并衔接高考综合性问题的解题策略。
河北省命题趋势“选择题情境化、计算题组合化、实验题开放化” 三大趋势。备考需以 “场强叠加-电势能变化-粒子运动” 为逻辑主线,强化力电综合建模能力和科技素材解读能力强化基础。
一、单选题
1.(2025·河北卷·1)《汉书》记载“姑句家矛端生火”,表明古人很早就发现了尖端放电现象。若带电长矛尖端附近某条电场线如图,则四点中电势最高的是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
2.(2024·河北卷·2)我国古人最早发现了尖端放电现象,并将其用于生产生活,如许多古塔的顶端采用“伞状”金属饰物在雷雨天时保护古塔。雷雨中某时刻,一古塔顶端附近等势线分布如图所示,相邻等势线电势差相等,则a、b、c、d四点中电场强度最大的是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
3.(2024·河北卷·7)如图,真空中有两个电荷量均为的点电荷,分别固定在正三角形的顶点B、C.M为三角形的中心,沿的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆,电荷量为.已知正三角形的边长为a,M点的电场强度为0,静电力常量的k.顶点A处的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
4.(2023·河北卷·7)由点电荷组成的系统的电势能与它们的电荷量、相对位置有关。如图1,a、b、c,d四个质量均为m、带等量正电荷的小球,用长度相等、不可伸长的绝缘轻绳连接,静置在光滑绝缘水平面上,O点为正方形中心,设此时系统的电势能为。剪断a、d两小球间的轻绳后,某时刻小球的速度大小为v,方向如图2,此时系统的电势能为( )
A. B.
C. D.
5.(2022·河北卷·6)如图,真空中电荷量为和的两个点电荷分别位于点与点,形成一个以延长线上点为球心,电势为零的等势面(取无穷处电势为零),为连线上的一点,S为等势面与直线的交点,为等势面上的一点,下列说法正确的是( )
A.点电势低于点电势 B.点电场强度方向指向O点
C.除无穷远处外,MN直线上还存在两个电场强度为零的点 D.将正试探电荷从T点移到P点,静电力做正功
二、多选题
6.(2025·河北卷·8)如图,真空中固定在绝缘台上的两个相同的金属小球A和B,带有等量同种电荷,电荷量为q,两者间距远大于小球直径,两者之间的静电力大小为F。用一个电荷量为Q的同样的金属小球C先跟A接触,再跟B接触,移走C后,A和B之间的静电力大小仍为F,则的绝对值可能是( )
A.1 B.2 C.3 D.5
7.(2023·河北卷·10)如图,在轴上放置四个点电荷和位于点两侧,位于点两侧。点在轴上,且。取无穷远处电势为零,电荷位置与电荷量满足一定关系,使得以点为球心、以为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是( )
A.两点电场强度的方向一定沿轴正方向
B.若在点放一正点电荷,则两点的电势一定升高
C.试探电荷沿轴运动过程中,若静电力始终不做功,则它受到的静电力始终为零
D.试探电荷沿轴运动过程中,若静电力始终不做功,则点的电场强度一定为零
8.(2021·河北卷·10)如图,四个电荷量均为的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其坐标分别为、、和,其中x轴上的两个点电荷位置固定,y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动(),下列说法正确的是( )
A.除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零
B.当取某值时,可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点
C.当时,将一带负电的试探电荷由点移至点,静电力做正功
D.当时,将一带负电的试探电荷放置在点处,其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上
三、解答题
9.(2024·河北卷·14)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。
2025年8月18日高中物理作业
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.(2025·河北·模拟预测)如图所示,足够大的金属板MN接地,MN的右侧2L处O点固定一正点电荷q,A、B是以点电荷q为圆心、半径为L的圆直径上的两点,AB连线垂直MN,C点在A点正上方,现在C点由静止释放带负电的小球。下列说法正确的是( )
A.圆上各点电势均相等
B.MN的右表面带负电,左表面带正电
C.小球的运动轨迹可能为一条直线
D.A点的电场强度大于B点的电场强度
2.(2025·河北邢台·三模)如图所示,半径为0.5 m的圆处在匀强电场中,电场线与圆所在的平面平行。AB和CD是圆的两个直径,O为圆心,两直径的夹角为60°。沿直线从A到B,每1 cm电势降低0.1 V,沿直线从C到D,每1 cm电势降低0.2 V,则下列判断正确的是( )
A.B点电势比D点电势低
B.匀强电场的电场强度大小为20 V/m
C.电场强度方向与AB垂直
D.沿圆弧将一个带负电的粒子从A点移动到C点,电势能增大
3.(2025·河北·三模)质子仅在电场力的作用下从O点开始沿x轴正方向运动,其在O点处的初动能为4eV。该质子的电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中O~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线。下列说法正确的是( )
A.该质子在O~x2段做匀变速直线运动,在x2~x3段做匀速直线运动
B.该质子在x1处的动能为6 eV
C.若x1、x2、x3处的电势分别为φ1、φ2、φ3,则φ1最高
D.该质子最终停在x3处
4.(2025·河北·模拟预测)如图所示,在空间直角坐标系中的、、、四点分别固定电荷量为+q、-q、+q、-q的四个点电荷,z轴上有两个点、(图中未画出)。已知静电力常量为k,无穷远处为电势零点。下列说法正确的是( )
A.O点的电场强度为0,电势不为0
B.AD连线中点的电场强度与BC连线中点的电场强度相同
C.E点、F点的电场强度为0,电势也为0
D.沿y轴移动一个负试探电荷,它的电势能逐渐增大
5.(2025·河北保定·二模)如图甲所示,两正对平行板AC、DB水平放置,在其右侧有汇聚状的电场,电场线的延长线的交点在O点(BC的中点),在两平行板间加上周期为T的交变电压,两板间电势差的绝对值为。时刻,一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)从靠近上极板左端(视为A点)以水平向右的速度射入匀强电场,T时刻从下极板B点水平向右进入汇聚状电场做匀速圆周运动,经过半个圆周到达C点,到达C点时的速度方向水平向左,下列说法正确的是( )
A.平行板的长度为
B.0.5T时刻,粒子的速度大小为
C.两平行板间的距离为
D.粒子在汇聚状电场中,受到的电场力大小为
6.(2025·河北张家口·二模)如图所示,虚线1、2、3、4、5为等量异种点电荷周围电场中的五个等差等势面,实线是电子的运动轨迹,下列说法正确的是( )
A.等势面5的电势最高
B.电子一定是由点向点运动
C.电子在点的电势能小于在点的电势能
D.电子在点和点受到的静电力相同
7.(2025·河北·一模)如图所示,是某点电荷形成电场的部分电场线,电荷量大小为Q。一质量为m、电荷量大小为q的粒子只在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点,A点的速度vA垂直于电场线,下列说法正确的是( )
A.A点电势低于B点电势
B.A点电场强度大于B点电场强度
C.A点到场源电荷Q的距离小于
D.粒子可能带负电,从A到B的过程,电势能减小,机械能增大
二、多选题
8.(2025·河北秦皇岛·模拟预测)如图所示,真空中有一正四面体,所有棱长都为,、连线的中点为(图中未画出),中垂线的交点为(图中未画出),已知点电荷的电势公式为,其中为静电力常量,为场源电荷的电荷量,为某点到的距离,取无穷远处电势为零。则下列说法正确的是( )
A.若只在P点固定一个正点电荷,则质子在面上运动时,其电势能不变
B.若在P、a两点分别固定一个电荷量为的等量正点电荷,则、两点电势不相等
C.若在P、a、b三点分别固定一个电荷量为的等量正点电荷,则点的电场强度大小为
D.若在P、a、b三点分别固定一个电荷量为的等量正点电荷,则点的电势为
9.(2025·河北秦皇岛·三模)两点电荷M、N分别固定在和坐标原点处,若取无穷远处电势为0,则两点电荷所形成电场的电势在x轴正半轴上的分布如图所示,图线与x轴交于x0处,x=40cm处电势最低。现有一正点电荷q从x0处由静止释放,其只在电场力作用下运动。下列说法中正确的是( )
A.点电荷M带正电、N带负电
B.x0处的电场强度为0
C.点电荷M、N所带电荷量大小之比为4∶1
D.正点电荷q沿x轴正方向运动的过程中,电势能先减小后增大
10.(2025·河北石家庄·三模)如图所示,在倾角为θ的固定绝缘斜面上,质量分别为m1和m2的两个物块P和Q用与斜面平行的绝缘轻质弹簧相连接,弹簧劲度系数为k,带电物块P下表面光滑,不带电物块Q下表面粗糙。初始时物块P和Q静止在斜面上,物块Q恰好不下滑。现在该空间加上沿斜面向上的匀强电场,物块P开始沿斜面向上运动,运动到最高点A时,物块Q恰好不上滑。下列说法正确的是( )
A.物块P从开始到运动到A点,运动的位移大小为
B.物块P从开始到运动到A点,运动的位移大小为
C.物块P所受的电场力大小为
D.若仅将电场强度变为原来的2倍,物块P运动到A点时的速度大小为
11.(2025·河北沧州·二模)如图所示,在边长为的正六边形的三个顶点、、分别固定电荷量、、的点电荷,点为正六边形的中心。规定无穷远处电势为零,则下列说法正确的是( )
A.点的电势为零
B.、、三点的电势高低关系是
C.、连线中点的电场强度大小为
D.带正电的试探电荷沿从点移到点过程中,电势能先增大后减小
12.(2025·河北张家口·三模)如图所示,正六棱柱上、下底面的中心分别为和,四点分别固定电荷量为、、、的点电荷。下列说法正确的是( )
A.点和点电场强度大小相等
B.点和点电势相等
C.电子从点沿直线运动到点电势能增大
D.将试探电荷由点沿直线移动到点,其电势能先增大后减小
13.(2025·河北·二模)正方体的顶点A处固定着一电荷量为的正点电荷,顶点G处固定着一电荷量为的负点电荷,下列说法正确的是( )
A.如果,B、H两点的电势一定相等
B.如果,C、E两点的场强一定相同
C.即使,H、F两点的电势也一定相等
D.即使,D、F两点的场强也可能相同
14.(2025·河北唐山·二模)图示为一个固定点电荷产生的静电场中的正六边形,相同的带电粒子以大小相同、方向不同的初速度从正六边形上的A点射出,到达E、F两点的粒子速度大小相同。不计粒子重力和粒子间相互作用,则下列说法正确的是( )
A.C点电势可能高于D点电势
B.B点电场强度大小可能大于E点电场强度大小
C.F点电场强度大小可能大于E点电场强度大小
D.A点电势可能大于B点电势
三、解答题
15.(2025·河北·三模)如图所示,在绝缘水平面上有一竖直高度为的平台,一个带正电荷的弹性小球静止在平台边缘,空间内存在着水平向右的匀强电场,弹性小球所受电场力的大小为自身重力大小的0.5倍。在绝缘水平面上的点与平台的水平距离为,现使弹性小球以初速度水平抛出,落到点上反弹(碰撞过程时间极短,碰撞前后水平方向上的速度不变,竖直方向上的速度大小不变但方向相反)后再次返回水平面时刚好落在点上。不计空气阻力,重力加速度为,求:
(1)弹性小球的初速度的大小;
(2)、两点间的距离。
16.(2025·河北沧州·二模)如图所示,空间存在水平向右的匀强电场,电场中半径为、平行于电场的圆面内有垂直于电场向里的匀强磁场,磁感应强度大小为,圆心到垂直于电场的圆面的弦的距离为。一足够大的荧光屏固定在电场中,电场与荧光屏垂直,一个带正电的粒子以初速度沿方向从点射入电磁场,在段做直线运动,粒子打在荧光屏上时,速度与荧光屏夹角为;若撤去电场,粒子仍从点沿方向以初速度射入磁场,经历一段时间后,粒子从点(图中未标出)离开磁场,离开磁场时速度方向偏转了。不计粒子的重力,求:
(1)带电粒子的比荷;
(2)点到荧光屏的距离;
(3)若撤去磁场,原电场大小不变、方向反向,再叠加一个平行圆面的匀强电场,粒子仍从点沿方向以初速度射入叠加电场,粒子到达点的速度大小仍为,则所加的匀强电场的电场强度多大。
1 / 2
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