2020年高考物理 母題題源系列 專題08 電場線電場強度電勢（含解析）

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1、專題08 電場線 電場強度 電勢 【母題來源一】2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理（新課標全國Ⅲ卷） 【母題原題】（2020·新課標全國Ⅲ卷）如圖，電荷量分別為q和–q（q>0）的點電荷固定在正方體的兩個頂點上，a、b是正方體的另外兩個頂點。則 A．a點和b點的電勢相等 B．a點和b點的電場強度大小相等 C．a點和b點的電場強度方向相同 D．將負電荷從a點移到b點，電勢能增加 【答案】BC 【解析】由幾何關系， 可知b的電勢大于a的電勢，故A錯誤，把負電荷從a移到b，電勢能減少，故D錯誤；由對稱性和電場的疊加原理，可得出a、b的合電場強度大小、

2、方向都相同，故B、C正確。 【母題來源二】2020年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（北京卷） 【母題原題】（2020·北京卷）如圖所示，a、b兩點位于以負點電荷–Q（Q>0）為球心的球面上，c點在球面外，則 A．a點場強的大小比b點大 B．b點場強的大小比c點小 C．a點電勢比b點高 D．b點電勢比c點低 【答案】D 【解析】由點電荷場強公式確定各點的場強大小，由點電荷的等勢線是以點電荷為球心的球面和沿電場線方向電勢逐漸降低確定各點的電勢的高低。由點電荷的場強公式可知，a、b兩點到場源電荷的距離相等，所以a、b兩點的電場強度大小相等，故A錯誤；由于c點到場源電荷的距離比b

3、點的大，所以b點的場強大小比c點的大，故B錯誤；由于點電荷的等勢線是以點電荷為球心的球面，所以a點與b點電勢相等，負電荷的電場線是從無窮遠處指向負點電荷，根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低，所以b點電勢比c點低，故D正確。 【命題意圖】本題考查了電場線和電勢知識，它們都是高中物理的核心知識，意在考查考生對物理主干知識的掌握情況。 【考試方向】電場線是人們?yōu)榱搜芯侩妶龅姆奖?，而引入的假想的實際并不存在的曲線，理解電場線的性質和作用，是研究電場問題的基礎。高考對電場的考查重點有：庫侖定律，對電場強度、電勢的理解、應用，勻強電場中電場強度與電勢差的關系、電場力做功的特點，平行板電容器的動態(tài)變化，帶

4、電粒子在勻強電場中的運動等知識。題型仍以選擇題、計算題為主。 【得分要點】對電場線和電勢，考生重點理解以下幾點： （1）電場線的性質：電場線是人們?yōu)榱搜芯侩妶龅姆奖?，而假想的實際并不存在的曲線，是理想化的模型；電場線始于正電荷（或無窮遠處），終止于負電荷（或無窮遠處），不是閉合的；電場線永不相交。 （2）電場線的特點或作用：電場線的疏密表示電場的強弱（等勢線的疏密也表示電場的強弱）；電場線上某點的切線方向表示該點處的場強方向；沿著電場線的方向，電勢逐漸減小。 （3）等勢面的特點或作用：等勢面一定與電場線垂直，即一定垂直于場強方向；電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，兩個不同的

5、等勢面永不相交；相鄰兩個等勢面間的電勢差是相等的，但在非勻強電場中，等勢面間的距離并不恒定，場強大的地方，間距小，所以等勢線的疏密表示電場的強弱；在同一等勢面上移動電荷時，電場力不做功；處于靜電平衡狀態(tài)的導體是等勢體，表面是等勢面。 1．（2020·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三期末）如圖所示，在空間坐標系Oxyz中，A、B、M、N分別位于x負半軸、x正半軸、y負半軸、z正半軸，并AO=BO=MO=NO；現(xiàn)在A、B兩點分別固定等量異種點電荷+Q與–Q，下列說法正確的是 A．O點的電場強度小于N點的電場強度 B．M、N點的電場強度相同 C．試探電荷+q從M點移到O點，其電勢能增加 D．

6、試探電荷+q從N點移到無窮遠處，其電勢能增加 【答案】B 【解析】等量異種電荷周圍電場線和等勢面分布如圖所示： 由圖象可知，兩線中垂線上從連線中點向無窮遠處，電場線逐漸變疏，故電場強度逐漸減小，故O點的電場強度大于N點的電場強度，故A錯誤；三維空間中，MO=NO，根據(jù)幾何關系可知兩電荷到M、N的距離也相等，根據(jù)電場強度疊加原理可知M、N兩點電場強度大小相等，方向相同，均平行于兩電荷連線，指向負電荷，故B正確；由圖象可知，從M到O電勢逐漸降低，故試探電荷+q從M點移到O點，其電勢能減小，故C錯誤；上圖可知，兩電荷連線中垂線為一等勢面，故試探電荷+q從N點移到無窮遠處，電場力不做功，電勢

7、能不變，故D錯誤。 2．（2020·湖南省長沙市長沙一中高三第五次月考）靜電場在x軸上的電場強度E隨x的變化關系如圖所示，x軸正向為電場強度正方向，帶正電的點電荷沿x軸運動，則點電荷 A．在x2和x4處電勢能相等 B．由x1運動到x3的過程中電勢能減小 C．由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小 D．由x1運動至x4的過程中電場力先減小后增大 【答案】C 【解析】由x1到x3及由x2到x4過程中，場強沿x軸負方向，電場力均沿x負方向，電場力均做負功，電勢能增大，知A錯誤，B錯誤；由題圖可知，x1到x4電場強度先變大，再變小，則點電荷受到的電場力先增大后減小，C正確，D錯誤

8、。 3．（2020·浙江省高中聯(lián)盟高二期中）反天刀是生活在尼羅河的一種魚類，沿著它身體的長度方向分布著電器官，這些器官能在魚周圍產生電場，如圖為反天刀周圍的電場線分布示意圖，A、B、C為電場中的點，下列說法正確的是 A．頭部帶負電 B．A點電場強度大于B點電場強度 C．C點電勢高于B點電勢 D．正離子從A向C運動，其電勢能變小 【答案】B 【解析】電場線從正電荷或無窮遠處出發(fā)，終止與負電荷或無窮遠處，故根據(jù)電場線由頭部出發(fā)可知：頭部帶正電，故A錯誤；電場線疏密程度代表電場強度，由圖可知：A處電場線比B處密，故A處電場強度大于B處電場強度，故B正確；沿著電場線電勢降低，等勢線與

9、電場線垂直；故B點電勢比C點電勢高，故C錯誤；沿著電場線電勢降低，等勢線與電場線垂直；故A點電勢比C點電勢低，那么，正離子從A向C運動，電場力做負功，故電勢能增大，故D錯誤。 4．（2020·湖南省湘東六校高二期末聯(lián)考）如圖所示，豎直平面內有一圓周，其圓心為O，直徑AB和CD相互垂直，電荷量均為Q的異種點電荷放在關于CD對稱的圓周上，它們所在半徑的夾角為120°。下列說法正確的是 A．A點與B點的場強相同 B．點C與點D的場強大小之比為 C．將一點電荷從D點移動到C點的過程中，電場力先減小后增大 D．將一負點電荷從A點移至B點，電勢能增加 【答案】D 【解析】由對稱性以及場強

10、疊加原理可知，A點與B點的場強大小相同，方向不同，選項A錯誤；根據(jù)矢量合成法則，C點場強為，D點的場強為，點C與點D的場強大小之比為3：1，故B錯誤；因DC是兩電荷連線的中垂線，可知從D到C場強先增加后減小，則將一點電荷從D點移動到C點的過程中，電場力先增大后減小，選項C錯誤；因A點的電勢高于B點，負電荷在高電勢點的電勢能較小，可知將一負點電荷從A點移至B點，電勢能增加，選項D正確。 5．（2020·天津市河北區(qū)高三質量檢測）一帶電粒子在電場中僅在電場力作用下從A點沿直線運動到B點，速度隨時間變化的圖象如圖所示，tA、tB分別是帶電粒子到達A、B兩點對應的時刻，則下列說法中正確的是 A

11、．A處的場強一定小于B處的場強 B．A處的電勢一定高于B處的電勢 C．電荷在A處的電勢能一定小于在B處的電勢能 D．電荷在A到B的過程中，電場力一定對電荷做正功 【答案】D 【解析】根據(jù)速度圖象的斜率等于加速度，由數(shù)學知識可以看出，從A點運動到B點的過程中帶電粒子的加速度減小，則其所受的電場力減小，電場強度減小，即有A處的場強一定大于B處的場強。A錯誤。由于帶電粒子的電性未知，無法判斷電場方向，也就不能判斷電勢高低。故B錯誤。由圖看出，帶電粒子的速度增大，動能增大，則由能量守恒定律得知，其電勢能減小，電場力做正功。故C錯誤，D正確。 6．（2020·湖南師大附中高三月考）如圖所示，

12、兩個等量異號點電荷M、N分別固定在A、B兩點，F(xiàn)為A、B連線所在平面的中垂線上的某一點，O為A、B連線的中點。AO=OF，E和分別表示F處的電場強度大小和電勢. 將某試探負點電荷由F處靜止釋放時，其電勢能和加速度大小分別用和a表示，取無窮遠處為電勢零點，若將負點電荷N移走，則 A．升高 B．E不變 C．變小 D．a變大 【答案】AC 【解析】令電荷M、N都存在時為狀態(tài)1，各物理量用下標1表示；只有電荷M時為狀態(tài)2，各物理量用下標2表示；狀態(tài)1時，易知在AB連線的中垂線上電場強度方向處處水平向右，所以，中垂線為一條等勢線，F(xiàn)點的電勢和OF連線上無窮遠處電勢相等，所以，φ1=0；狀態(tài)2

13、時，只有正電荷M，所以φ2>0；可得：若將負點電荷N移走，則φ升高，故A正確；狀態(tài)1時，電荷M、N對在F處的電場強度大小都為E0，兩者相互垂直，根據(jù)電場疊加定理可得：合場強E1=E0，方向水平向右；狀態(tài)2時，電荷M在F處的電場強度也是E0，方向沿AF連線方向；所以若將負點電荷N移走，則E改變，故B錯誤；電勢能Ep=qφ，所以Ep1=0，Ep2<0，所以Ep變小，故C正確；F=qE，，試探電荷q，m不變，所以a變小，故D錯誤。 7．（2020·湖北省宜昌市高一期末）如圖所示，圖中五點均在勻強電場中，它們剛好是一個圓的四個點和圓心，已知電場線與圓所在平面平行，B點電勢為2 V，C點電勢為6 V，

14、D點電勢為10 V，下列有關圓心O和點A的電勢，電場強度的相關描述正確的 A．A點的電勢為6 V B．A點的電勢為–2 V C．O點的場強方向由O指向B D．O點的場強方向指向A點 【答案】AC 【解析】在勻強電場中，任意兩平行直線上相等距離的電勢差相等，則有，可得，故選項A正確，B錯誤；點的電勢為6V，所以為等勢線，根據(jù)電場線應與等勢面垂直，且沿電場線電勢依次降低，則有點的場強方向應由指向，故選項C正確，D錯誤。 8．（2020·重慶市巴蜀中學高三月考）A、B為一電場中x軸上的兩點，如圖甲所示。一電子僅在電場力作用下從A點運動到B點，x軸上各點電勢隨其坐標變化的關系如圖乙所

15、示，則下列說法正確的是 A．該電場是點電荷形成的電場 B．A、B兩點電場強度大小關系為EAEpB 【答案】CD 【解析】各點電勢隨其坐標變化的關系圖象中，斜率表示電場強度大小可知，該電場為勻強電場，則A、B兩點電場強度大小關系為EA=EB，故AB錯誤；由A到B電勢逐漸升高，故電場方向由B指向A，電子從A運動到B過程中電場力方向與運動方向相同，電場力做正功，電勢能減小，故電子在A、B兩點的電勢能大小關系為EpA>EpB，故CD正確。 9．（2020·江蘇省泰州市高一期末）如圖所示，實線

16、表示某電場中一簇關于x軸對稱的等勢面，在軸上有等間距的A、B、C三點，則 A．B點的場強小于C點的場強 B．A點的電場方向指向x軸正方向 C．AB兩點電勢差小于BC兩點電勢差 D．AB兩點電勢差等于BC兩點電勢差 【答案】ABC 【解析】等差等勢面的疏密程度表示電場強度的大小，由于0.4 V與0.2 V兩個等勢面間電勢差等于0.6 V與0.4 V兩個等勢面間電勢差，C處的等勢面密，所以C點電場強度較大，故A正確；電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故A點場強方向指向x軸正方向，故B正確；等差等勢面的疏密程度表示電場強度的大小，所以AB兩點間的平均場強小于

17、BC兩點間的平均場強，由公式，可知，AB兩點電勢差小于BC兩點電勢差，故C正確，D錯誤。 10．（2020·內蒙古呼和浩特市高三二模）如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平。a、b是兩個完全相同的帶正電小球視為點電荷，b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運動經過最低點P到達某點Q（圖中未畫出）時速度為零。則小球a A．從N到P的過程中，重力與庫侖力的合力一直增大 B．從N到P的過程中，動能先增大后減小 C．從N到Q的過程中，電勢能先增加后減小 D．從P到Q的過程中，動能減少量等于電勢能增加量和重力勢能增加量之和 【答案】ABD 【解析】a由N到P的過程中，重力豎直向下，而庫侖力一直沿二者的連線方向，則可知，重力與庫侖力的夾角一直減小，且?guī)靵隽υ龃?，依?jù)力的合成法則，故合力一直在增大，故A正確； 在整個過程中合力先與運動方向的夾角均為銳角，合力做正功；而后一過程中合力與運動方向夾角為鈍角，合力做負功；故從N到P的過程中，動能先增大后減小，故B正確；從N到Q小球電場力與速度的夾角一直是鈍角，則電場力一直做負功，電勢能增大，故C錯誤；從P到Q的過程中，由動能定理可知，-mgh-WE=0-mv2；故動能的減小量等于重力勢能增加量和電勢能的增加量，故D正確。