2026届高考物理二轮复习讲义：电场的基本性质

电场的基本性质 考情透析 命题点 考频统计 命题特点 核心素养 电场的力的性质 2025年：山东T11 湖南T8 河北T8 湖北T10 安徽T10 浙江1月T4 云南T4 湖南T5 四川T3 河北T1 江苏T9 内蒙古T7 辽宁T4 河南T4 福建T4 北京T8 青海T1 2024年：全国甲卷T5 山东T14 重庆T6 广东T8 广西T7 江苏T1 甘肃T7 T9 湖北T8 吉林T5 浙江6月T6 河北T7 T2 湖南T5 北京T11 2023年：湖南T5 全国乙T6 重庆T3 海南T8 T12 山东T11 　　本专题主要讲解电场的基本性质，主要涉及静电力作用下的平衡问题、场强的叠加问题、电势的高低及电势能大小的判断、电容器充放电及动态分析问题、电场线、等势面及运动轨迹问题等考点，重点考查多个知识点的综合应用，综合性强，要求学生善于将复杂、抽象的电场问题转化成较熟悉的力学问题，再结合牛顿运动定律以及功与能思想解决。 物理观念： 掌握点电荷的场强叠加原理、电势及电势能的计算、电容器的定义式和决定式等概念。 科学思维： 构建点电荷模型、电场线模型以及会进行电容器的动态分析。 电场的能的性质 电容器 电场中的图像问题 热点突破 命题点1　电场的力的性质 考题示例1 （2025·湖北·历年真题）（多选）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18°夹角斜向下 C．大小为(cos 54°＋cos 18°) D．大小为(2cos 54°＋cos 18°) 答案：AD 解析：点电荷在O点产生的场强方向如图所示。 由几何关系可知θ1＝18°，θ2＝54°，将5个场强沿x，y轴分解可得Ex＝E1cos 54°＋E2cos 18°－E4cos 18°－E5cos 54°＝(2cos 54°＋cos 18°)，Ey＝E1sin 54°＋E5sin 54°－E4sin 18°－E2sin 18°－E3＝(sin 54°－sin 18°－)＝0，根据场强叠加原理可知O点电场强度方向沿x轴负方向，大小为(2cos 54°＋cos 18°)，A、D正确。 跟踪训练1 （2024·河北·历年真题）如图，真空中有两个电荷量均为q（q＞0）的点电荷，分别固定在正三角形ABC的顶点B、C。M为三角形ABC的中心，沿AM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ABC的边长为a，M点的电场强度为0，静电力常量为k。顶点A处的电场强度大小为（ ） A． B． C． D． 答案：D 解析：B点C点的电荷在M的场强的合场强为E＝ 因M点的合场强为零，因此带电细杆在M点的场强EM＝E，由对称性可知带电细杆在A点的场强为EA＝EM＝E，方向竖直向上，因此A点合场强为E合＝EA＋＝，故选D。 反思提升 电场强度的计算方法 （1）定义式法： （2）点电荷电场强度公式法：直接用点电荷的电场强度公式求解。若要求多个点电荷产生电场的合电场强度，则可先分别求出各个点电荷产生的电场强度，然后利用矢量叠加法求出合电场强度。 （3）根据匀强电场场强和电势差的关系式：求解。 （4）物理思想方法：对于较复杂的求电场强度的问题可用物理思想方法分析解决。如：“微元法”“对称性分析法”“补偿法”等。 命题点2　电场的能的性质 考题示例2 （2025·山东·历年真题）（多选）球心为O，半径为R的半球形光滑绝缘碗固定于水平地面上，带电量分别为＋2q和＋q的小球甲、乙刚好静止于碗内壁A、B两点，过O、A、B的截面如图所示，C、D均为圆弧上的点，OC沿竖直方向，∠AOC＝45°，OD⊥AB，A、B两点间距离为，E、F为AB连线的三等分点。下列说法正确的是（ ） A．甲的质量小于乙的质量 B．C点电势高于D点电势 C．E、F两点电场强度大小相等，方向相同 D．沿直线从O点到D点，电势先升高后降低 答案：BD 解析：A．对甲、乙两小球受力分析如图所示，甲、乙两小球分别受到重力、支持力、库仑力作用保持平衡。 设OC与AB线段交点为G点，由几何关系2Rsin∠OAB＝ 解得∠OAB＝∠OBA＝30° 因此有∠OGA＝105°，∠OGB＝75° 根据正弦定理，对甲有，对乙有 因为sin 45°＜sin 75°，F电与F电′是一对相互作用力，可得m甲＞m乙，A错误； B．根据点电荷场强公式E＝，由场强叠加知识，可知C到D之间的圆弧上各点场强方向都向右下方，若有一正试探电荷从C运动到D的过程中，电场力做正功，电势能减小，故可判断C点电势高于D点电势，B正确； C．两带电小球连线上的电场分布可以等效成一对等量异种点电荷的电场和在A点带电量为3q的正点电荷的电场相互叠加的电场。在等量异种点电荷的电场中E、F两点电场强度大小相等，方向相同。但是A点带电量为3q的正点电荷在E、F两点的电场强度不同。所以E、F两点电场强度大小不同，C错误； D．电势是标量，OD与AB线段的交点距离两带电小球最近，所以该点电势最大，那么沿直线从O点到D点，电势先升高后降低，D正确。 故选BD。 跟踪训练2 （2024·甘肃·历年真题）（多选）某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点，下列说法正确的是（ ） A．粒子带负电荷 B．M点的电场强度比N点的小 C．粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D．粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 答案：BCD 解析：A．根据粒子所受电场力指向曲线轨迹的凹侧可知，带电粒子带正电，故A错误； B．等差等势面越密集的地方场强越大，故M点的电场强度比N点的小，故B正确； CD．粒子带正电，因为M点的电势大于在N点的电势，故粒子在M点的电势能大于在N点的电势能；由于带电粒子仅在电场作用下运动，电势能与动能总和不变，故可知当电势能最大时动能最小，故粒子在运动轨迹上到达最大电势处时动能最小，故CD正确。 故选：BCD。 反思提升 分析电场中带电粒子运动轨迹类问题，要把握以下两点： （1）“运动与力两线法”——画出“速度线”（运动轨迹在初始位置的切线）与“力线”（在初始位置电场线的切线方向），从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况。 （2）“三不知时要假设”——电荷的正负、电场强度的方向（或等势面电势的高低）、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面。若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知（三不知），则要用“假设法”分别讨论各种情况。 命题点3　电容器 考题示例3 （2024·甘肃·历年真题）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 解析：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。 跟踪训练3 （2025·安徽·模拟题）如图所示，A、B为水平放置的平行正对金属板，在板中央分别有一小孔M、N，D为理想二极管，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电荷的带电小球从M、N的正上方P点由静止释放，小球恰好能运动至小孔N处。下列说法正确的是（ ） A．若仅将B板稍微上移，带电小球仍可以运动至N处 B．若仅将A板稍微上移，带电小球仍可以运动至N处 C．若仅将变阻器的滑片上移，带电小球仍可以运动至N处 D．断开开关S，从P处将小球由静止释放，带电小球将无法运动至N处 答案：C 解析：A．设P与N的竖直距离为H，平行板电容器两极板间的电压为U，距离为d，正对面积为s，由题可得小球由P到N用动能定理mgH－Uq＝0，根据开关闭合，二极管左边为负极右边为正极，平行板电容器的公式C＝，仅将B板稍微上移，电容增大，电容器充电，稳定时平行板电容器上下极板的电压U不变，N到P的距离变小为H′，假设小球仍可以运动到N点，速度为v，重新对小球由P点到N用动能定理mgH′－Uq＝得动能为负值，则带电小球不可以运动至N处。故A错误； B．若将A板上移，板间距增大，电容减小，由于二极管左边为负极右边为正极，电容器无法放电，电量不变，则两板间电压增大，由A解析中方程分析可得到N处时动能为负值，则带电小球不可以运动至N处，故B错误； C．若仅将变阻器的滑片上移，则滑动变阻器的电阻变大，电路稳定时通过R0的电流减小，电阻R0两端电压变小，R0上端电势降低，但二极管左边为负极右边为正极，无法放电，所以电容器两端的电压保持不变，则带电小球仍恰好运动至N处。故C正确； D．断开开关S，电容器电容不变，板间电压不会变化，所以带电小球仍可以运动至N处，故D错误。 故选C。 反思提升 电容器动态变化两类典型问题： 1．电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。 （1）根据C＝先分析电容的变化，再由C＝分析Q的变化。 （2）根据E＝分析场强的变化。 （3）根据UAB＝E·d＝φA﹣φB分析某点电势变化。 2．电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。 （1）根据C＝先分析电容的变化，再由C＝分析U的变化。 （2）根据E＝分析场强变化。 命题点4　电场中的图像问题 考题示例4 （2024·重庆·历年真题）沿空间某直线建立x轴，该直线上的静电场方向沿x轴，其电电势的φ随位置x变化的图像如图所示，一电荷都为e带负电的试探电荷，经过x2点时动能为1.5 eV，速度沿x轴正方向若该电荷仅受电场力。则其将（ ） A．不能通过x3点 B．在x3点两侧往复运动 C．能通过x0点 D．在x1点两侧往复运动 答案：B 解析：带负电的试探电荷在x2处动能为1.5 eV，电势能为－1 eV，总能量为0.5 eV，且试探电荷速度沿x轴正方向，在x2～x3区域试探电荷受到沿x轴正方向的静电力，做加速运动，在x3处速度最大，试探电荷继续运动到x3右侧，做减速运动，当速度为零时，电势能为0.5 eV，即运动到电势为－0.5 V处减速到零，开始向x轴负方向运动，后反向回到x2处动能仍为1.5 eV，继续向左运动，在电势为－0.5 V处减速到零又反向，不会运动到x0、x1处，即试探电荷在x3点两侧往复运动。 故选B。 跟踪训练4 （2025·安徽·模拟题）如图所示，空间存在沿x轴方向的电场，x轴正方向为电场强度正方向，原点O到x＝x1间的图线为直线，x轴上下方图像与x轴围成的面积相等。一个电荷量大小为q的粒子在O点由静止释放，一段时间后运动到x3处，不计粒子的重力，下列说法正确的是（ ） A．该粒子带负电 B．x1处的电势低于x3处的电势 C．粒子在x1处的动能为qE0x1 D．O点到x2之间电势差等于x2到x3之间电势差 答案：B 解析：A．粒子从O点静止释放后沿电场方向运动，故粒子带正电，故A错误； B．E－x图像包围的面积表示电势差可知，x1与x3之间的电势差为负值，即x1处的电势低于x3处的电势，故B正确； C．从O点到x1位置，电场力做功为，故粒子在x1处的动能为，故C错误； D．x轴上下方图像与x轴围成的面积相等，则根据E－x图像包围的面积表示电势差可知，O点到x2之间电势差与x2到x3之间电势差大小相等，但符号相反，故D错误。 故选B。 反思提升 解决电场中图像类问题要牢牢记住并理解几种常见图像的特点： （1）φ－x图像中电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，φ－x图线往往存在极值点，其切线的斜率为零； （2）E－x图像（E代表电场强度）中图线与x轴围成的“面积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，两点的电势高低根据电场方向判定； （3）Ep－x图像中，只要粒子只受电场力作用，则F电＝＝ma，即Ep－x图像的斜率大小即为粒子所受电场力大小。 第9页 共9页 学科网（北京）股份有限公司 $