专题08 静电场-（2018-2022）五年高考物理真题模拟题分类练（全国卷专用）

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【考纲定位】
【知识重现】
知识点一 电场力的性质
1．掌握三个计算公式的特点
知识点二 电场能的性质
1．电势高低的判断
2.电势能大小的判断
3.电势差与电场强度关系E＝
知识点三 电场线、等势面（线）与粒子运动轨迹的综合问题
分析电场线、等势面（线）与粒子运动轨迹的综合问题的技巧
知识点四 平行板电容器的动态分析
平行板电容器动态分析的思路
知识点五 带电粒子在电场中的运动
1．带电粒子（体）在电场中运动时重力的处理
2.带电粒子在电场中运动的解题要点
【真题汇编】
1. （2022·全国甲卷·T21）地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在Р点。则射出后，（ ）
A. 小球的动能最小时，其电势能最大
B. 小球的动能等于初始动能时，其电势能最大
C. 小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大
D. 从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量
2. （2022·全国乙卷·T19）如图，两对等量异号点电荷、固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，O为内切圆的圆心，M为切点。则（ ）
A. L和N两点处的电场方向相互垂直
B. M点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左
C. 将一带正电的点电荷从M点移动到O点，电场力做正功
D. 将一带正电的点电荷从L点移动到N点，电场力做功为零
3. （2022·全国乙卷·T21）一种可用于卫星上的带电粒子探测装置，由两个同轴的半圆柱形带电导体极板（半径分别为R和）和探测器组成，其横截面如图（a）所示，点O为圆心。在截面内，极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比，方向指向O点。4个带正电的同种粒子从极板间通过，到达探测器。不计重力。粒子1、2做圆周运动，圆的圆心为O、半径分别为、；粒子3从距O点的位置入射并从距O点的位置出射；粒子4从距O点的位置入射并从距O点的位置出射，轨迹如图（b）中虚线所示。则（ ）
A. 粒子3入射时的动能比它出射时的大
B. 粒子4入射时的动能比它出射时的大
C. 粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能
D. 粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能
4. （2021·全国甲卷·T19）某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（ ）
A. 一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功
B. 一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eV
C. b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右
D. a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大
5. （2021·全国乙卷·T15）如图（a），在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图（b）中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分别为和，相应的电势能分别为和，则（ ）
A. B.
C. D.
6. （2021·全国乙卷·T20）四个带电粒子的电荷量和质量分别、、、它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行，不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
7. （2020·全国Ⅱ卷·T20）如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点，c、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则（ ）
A. a、b两点的场强相等B. a、b两点的电势相等
C. c、d两点的场强相等D. c、d两点的电势相等
8. （2020·全国Ⅲ卷·T21）如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q（q>0）的点电荷固定在P点。下列说法正确的是（ ）
A. 沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大
B. 沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小
C. 正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大
D. 将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负
9. （2019·全国Ⅰ卷·T15）如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（ ）
A. P和Q都带正电荷B. P和Q都带负电荷
C. P带正电荷，Q带负电荷D. P带负电荷，Q带正电荷
10. （2019·全国Ⅱ卷·T20）静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动，N为粒子运动轨迹上的另外一点，则
A. 运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小
B. 在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合
C. 粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能
D. 粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行
11. （2019·全国Ⅲ卷·T21）如图，电荷量分别为q和–q（q>0）的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点，则（ ）
A. a点和b点的电势相等
B. a点和b点的电场强度大小相等
C. a点和b点的电场强度方向相同
D. 将负电荷从a点移到b点，电势能增加
12. （2018·全国Ⅰ卷·T16）如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm．小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线．设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（ ）
A. a、b的电荷同号，B. a、b的电荷异号，
C. a、b的电荷同号，D. a、b的电荷异号，
13. （2018·全国Ⅰ卷·T21）图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV，从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是（ ）
A. 平面c上的电势为零
B. 该电子可能到达不了平面f
C. 该电子经过平面d时，其电势能为4 eV
D. 该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
14. （2018·全国Ⅱ卷·T21）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
15. （2018·全国Ⅲ卷·T21）如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平，两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等。现同时释放a、b，它们由静止开始运动，在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是（ ）
A. a的质量比b的大B. 在t时刻，a的动能比b的大
C. 在t时刻，a和b的电势能相等D. 在t时刻，a和b的动量大小相等
16. （2020·全国Ⅰ卷·T25）在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q（q>0）的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。
（1）求电场强度的大小；
（2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？
（3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？
17. （2019·全国Ⅱ卷·T24）如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，PQG的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为（>0）。质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。
（1）求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；
（2）若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？
18. （2019·全国Ⅲ卷·T24）空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点．从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B．A不带电，B的电荷量为q（q>0）．A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为．重力加速度为g，求
（1）电场强度的大小；
（2）B运动到P点时的动能．
【突破练习】
1. （2022·山东聊城市高三下学期一模）内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐．如图所示，岩盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B为两边中点，取无穷远处电势为零，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是（ ）
A. O点电场场强不为零B. O点电势不为零
C. A、B两点电场强度相等D. A、B两点电势相等
2. （2022·山东日照市高三下学期一模）如图所示，在水平向左且足够大的匀强电场中，一长为L的绝缘细线一端固定于O点，另一端系着一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，小球静止在M点。现给小球一垂直于OM的初速度v0，使其在竖直平面内绕O点恰好做完整的圆周运动，AB为圆的竖直直径。已知匀强电场的场强大小为，重力加速度为g。当小球第二次运动到B点时细线突然断裂，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球做完整的圆周运动时，动能的最小值为
B. 细线断裂后，小球动能的最小值为
C. 从细线断裂到小球的动能与B点动能相等的过程中，电势能增加了
D. 从细线断裂到小球的电势能与B点电势能相等的过程中，重力势能减少了
3. （2022·山东日照市高三下学期一模）如图所示，是匀强电场中的四个点，它们正好是正方形的四个顶点。在正方形两对角线的交点O处有一个电子发射源，在平面内向各个方向发射出初动能均为3eV的电子。所有到达正方形边界的电子中，到达c点的电子动能最大。已知正方形的边长为10cm，电子到达c点时动能为7eV。电子仅在电场力的作用下运动，下列说法正确的是（ ）
A. 该匀强电场的电场强度方向从a点指向c点
B. 该匀强电场的电场强度大小为
C. 若b点的电势为零，电子运动到a点时的电势能为－1eV
D. 电子到达中点时的动能为1eV
4. （2022·山东淄博市高三下学期一模）如图甲所示，直线 AB 是电场中的一条电场线，沿与直线 AB 成θ= 37° 角的方向建立直线坐标轴Ox，令原点O 处电势为零，则沿Ox 坐标轴上各点的电势与x 坐标关系如图乙所示，直线上P 点坐标已标注在图中，下列说法正确的是（ ）
A. 电场方向由B 指向A
B. 电场方向沿x 轴正方向
C. 原点O处场强大小为
D. 原点O处场强大小为
5. （2022·山西太原市高三下学期一模）图1的平行金属板M、N间加有图2所示的交变电压，是M、N板间的中线，当电压稳定时，板间为匀强电场。时，比荷为的带电粒子甲从O点沿方向、以的速率进入板间，时飞离电场，期间恰好不与极板相碰。若在时刻，带电粒子乙以的速率沿从O点进入板间，已知乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞，不计粒子受到的重力，则下列说法中正确的是（ ）
A. T时刻，乙粒子离开电场
B. 乙粒子的比荷为
C. 甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为2：3
D. 甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为1：2
6.（2022·四川德阳市高三下学期二模）如图甲所示，过均匀带电金属球的球心O建立一维坐标系。以无穷远处的电势为零，x轴上的电势φ分布如图乙所示。已知，下列说法正确的是（ ）
A. 该带电体带负电
B. x1处的电场强度比x2处的电场强度小
C. 电子在x1处的电势能比在x2处的大
D. 将质子从x1处移到x2处，电场力做正功近5年考情分析
考点要求
等级要求
考题统计
2022
2021
2020
2019
2018
电场力的性质
Ⅱ
全国乙卷·T19
全国乙卷·T21
全国甲卷·T19
全国乙卷·T20
Ⅱ卷·T20
Ⅰ卷·T15
Ⅱ卷·T20
Ⅰ卷·T16
Ⅱ卷·T21
电场能的性质
Ⅱ
全国甲卷·T21
全国乙卷·T15
Ⅲ卷·T21
Ⅲ卷·T21
Ⅰ卷·T21
电容器与带电粒子在电场中的运动
Ⅱ
Ⅰ卷·T25
Ⅱ卷·T24
Ⅲ卷·T24
Ⅲ卷·T21
公式
适用条件
说明
定义式
E＝
任何电场
某点的场强为确定值，大小及方向与q无关
决定式
E＝k
真空中点电荷的电场
E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定
关系式
E＝
匀强电场
d是沿电场方向的距离
判断依据
判断方法
电场线方向
沿电场线方向电势逐渐降低
场源电荷的正负
取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
电场力做功
根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低
判断方法
方法解读
公式法
将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小
电势法
正电荷在电势高的地方电势能大
负电荷在电势低的地方电势能大
做功法
电场力做正功，电势能减小
电场力做负功，电势能增加
能量守恒法
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加
两点注意
（1）只适用于匀强电场（对于非匀强电场可以用于定性分析）
（2）d为某两点沿电场方向上的距离
三个推论
1.电场强度方向是电势降低最快的方向
2.匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝
3.匀强电场中若两线段AB∥CD，且＝，则UAB＝UCD
运动与力两线法
画出运动轨迹在初始位置的切线（“速度线”）与在初始位置电场线的切线（“力线”）方向，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情况
三不知时要假设
电荷的正负、场强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，则要用“假设法”分别讨论各种情况.
U
不
变
如果平行板电容器充电后始终连接在电源上，两极板间的电势差U就保持不变
由C＝→C∝可知C随d、S、εr的变化而变化
由Q＝UC＝U→Q∝可知Q随d、S、εr的变化而变化
由E＝→E∝可知E随d的变化而变化
Q不变
电容器既不充电也不放电，电容器的电荷量Q就保持不变
由C＝→C∝可知C随d、S、εr的变化而变化
由U＝＝→U∝可知U随d、S、εr的变化而变化
由E＝＝＝→E∝可知E随S、εr的变化而变化，但与d无关，不随d的变化而变化
基本
粒子
如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）
带电体
如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力
带电粒子在
电场中的
直线运动
动力学观点
a＝，E＝，v2－v02＝2ad
能量观点
①匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02
②非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1
带电粒子在
电场中的
偏转
运动条件
（1）只受电场力；（2）初速度v0⊥E
运动性质
类平抛运动
（1） 沿初速度方向做匀速直线运动
（2）沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动
偏移量
y＝at2＝
偏转角
tan θ＝＝