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第 27 讲 电场能的性质
——划重点之精细讲义系列
一．电势 等势面和电势能
1．电势
(1)定义：电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值．
(2)定义式：φ＝.
(3)矢标性：电势是标量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零势点高(低)．
(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零势点的不同而不同，通常取
无限远或地球的电势为零．
2．等势面的特点
(1)同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功．
(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直．
(3)电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．
(4)等差等势面越密的地方场强越大，反之越小．
3．电势能
(1)定义：电荷在电场中某点具有的势能，等于将电荷从该点移到零势点位置时电
场力所做的功．
(2)电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即W
AB
＝E －E ＝－ΔE.
pA pB p
二．电势差 匀强电场中电势差与场强的关系
1．电势差
(1)定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时， 电场力 F 做的功 与移动的电
荷的电荷量的比值．
(2)定义式：U ＝.
AB
(3)电势差与电势的关系：U ＝φ － φ ，U ＝－U .
AB A B AB BA
(4)影响因素：电势差U 由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的
AB
功W 无关，与零电势点的选取无关．
AB
2．匀强电场中电势差与电场强度的关系
(1)电势差与场强的关系式：U ＝Ed，其中d为电场中两点间沿场强方向的距离．
AB
(2)在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势；
注意：电场中，场强方向是指电势降落最快的方向．
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】考点一 电势 等势面和电势能
考向1：电势与电势能的判断
1．电势高低的判断
判断角度 判断方法
依据电场线
沿电场线方向电势逐渐降低
方向
依据场源电 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
荷的正负 近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
依据电场力
根据U ＝，将W 、q的正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低
做功 AB AB
依据电势能
正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大
的高低
2.电势能大小的判断
判断角度 判断方法
电场力做正功，电势能减小
做功判断法
电场力做负功，电势能增加
正电荷在电势高的地方电势能大
电荷电势法
负电荷在电势低的地方电势能大
将电荷量、电势连同正负号一起代入公式E ＝qφ，正
p
E 的绝对值越大，电势能越大；负 E 的绝对值越大，
公式法 p p
电势能越小
在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能
能量守恒法 相互转化，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，
电势能增加
【典例1】(多选)如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷＋
Q、－Q，虚线是以＋Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其
中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称．下列判断正确的是( )
A．b、d两点处的电势相同
B．四个点中c点处的电势最低
C．b、d两点处的电场强度相同
D．将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小
解析：选ABD.由等量异种点电荷的电场线分布及等势面特点知，A、B正确，C
错误．四点中a点电势最高、c点电势最低，正电荷在电势越低处电势能越小，故D正
确．
【典例2】 (多选)如图所示，有一对等量异种电荷分别位于空间中的a点和f点，
以a点和f点为顶点作一正立方体．现在各顶点间移动一试探电荷，关于试探电荷受电
场力和具有的电势能，以下判断正确的是( )
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．在b点和d点受力大小相等，方向不同
B．在c点和h点受力大小相等，方向相同
C．在b点和d点电势能相等
D．在c点和h点电势能相等
解析：选ABC.根据对称性和等量异种电荷周围电场线的分布特点可知，试探电荷
在b点和d点受力大小相等，方向不同，在c点和h点受力大小相等，方向相同，所以
选项A、B正确；因为 b点和d点到两个场源电荷的距离都一样，所以试探电荷在 b
点和d点电势能相等，选项C正确；c点离场源正电荷较h点远，所以试探电荷在c点
和h点电势能不相等，或者根据等量异种电荷周围等势面的分布特点可知，中垂面是
等势面，而c点和h点分居中垂面的两侧，它们的电势肯定不等，所以选项D错误．
带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧
(1)判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向．
(2)判断电场力(或场强)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指
向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断场强的方向．
(3)判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场
力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加．
考向2：几种常见的典型电场等势面的对比分析
电场 等势面(实线)图样 重要描述
匀强电场 垂直于电场线的一簇等间距平面
点电荷的电
以点电荷为球心的一簇球面
场
等量异种点
连线的中垂面上的电势为零
电荷的电场
等量同种正
连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势
点电荷的电
最高．关于中点左右对称或上下对称的点电势相等
场
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【典例1】 关于静电场的等势面，下列说法正确的是( )
A．两个电势不同的等势面可能相交
B．电场线与等势面处处相互垂直
C．同一等势面上各点电场强度一定相等
D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正
功
解析：选B.静电场中的电场线不可能相交，等势面也不可能相交，否则的话会出
现一个点有两个电场强度和两个电势值的矛盾，A错误；由W ＝qU 可知，当电荷在
AB AB
等势面上移动时，电荷的电势能不变，如果电场线不与等势面垂直，那么电荷将受到
电场力，在电荷运动时必然会做功并引起电势能变化，这就矛盾了，B正确；同一等
势面上各点电势相等，但电场强度不一定相等，C错误；对于负电荷，q<0，从电势高
的A点移到电势低的B点，U >0，由电场力做功的公式W ＝qU 可知W <0，电场
AB AB AB AB
力做负功，D错误．
【典例2】(多选)两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势面如图中虚线所示，
一带电粒子以某一速度从图中a点进入电场，其运动轨迹为图中实线所示，若粒子只
受静电力作用，则下列关于带电粒子的判断正确的是( )
A．带正电
B．速度先变大后变小
C．电势能先变大后变小
D．经过b点和d点时的速度大小相等
解析：选CD.做曲线运动的物体受到的合力方向指向曲线的内侧，根据带电粒子
受力方向可以判断，粒子带负电，选项A错误；负电荷在电势低的位置电势能大，粒
子的电势能先变大后变小，粒子的电势能和动能之和不变，所以粒子的动能先变小后
变大，速度先变小后变大，选项B错误，选项C正确；b、d两点电势相同，粒子经过
这两点时电势能相等，动能相等，速度大小也相等，选项D正确．
考点二 电场强中电势差与电场强度的关系
考向1：在匀强电场中由公式U＝Ed得出“一式二结论”
(1)“一式”：E＝＝，其中d是沿电场线方向上的距离．
(2)“二结论”
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φ ＝，如图1所示．
C
结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则U ＝U (或φ －φ ＝φ －
AB CD A B C
φ )，如图2所示．
D
【典例1】 (多选)如图所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10 cm
的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为1 V、2 V、3 V，正六边形所在平面
与电场线平行．下列说法正确的是( )
A．通过CD和AF的直线应为电场中的两条等势线
B．匀强电场的电场强度大小为10 V/m
C．匀强电场的电场强度方向为由C指向A
D．将一个电子由E点移到D点，电子的电势能将减少1.6×10－19 J
解析：选ACD.由AC的中点电势为2 V，所以BE为等势线，CD、AF同为等势线，
故A正确；CA为电场线方向，电场强度大小E＝＝ V/m＝ V/m，故B错误，C正确；
由U ＝U ＝－1 V，W ＝－eU ＝1.6×10－19 J.
ED BC ED ED
【典例2】(多选)如图所示 ，A、B、C是匀强电场中平行于电场线的某一平面上
的三个点，各点的电势分别为φ ＝5 V，φ ＝2 V，φ ＝3 V，H、F三等分AB，G为AC
A B C
的中点，在下列各示意图中，能正确表示该电场强度方向的是( )
解析：选BC.匀强电场中将任一线段等分，则电势差等分．把 AB等分为三段，
AB间电压为3 V，则每等分电压为1 V，H点电势为4 V，F点电势为3 V，将FC相连，
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】则FC为等势线，电场线垂直于FC，从高电势指向低电势，C正确；把AC相连，分
为两份，AC电压为2 V，则G点电势为4 V，GH为等势线，电场线垂直于GH，从高
电势指向低电势，B正确．
考向2：E＝在非匀强电场中的妙用
(1)解释等差等势面的疏密与场强大小的关系，当电势差U一定时，场强E越大，
则沿场强方向的距离d越小，即场强越大，等差等势面越密集．
(2)定性判断非匀强电场电势差的大小关系，如距离相等的两点间的电势差，E越
大，U越大；E越小，U越小．
(3)利用φ x图象的斜率判断沿x方向场强E 随位置的变化规律．在φ x图象中斜
x
率k＝＝＝E，斜率的大小表示场强的大小，正负表示场强的方向．
x
【典例1】电场中某三条等势线如图甲中实线a、b、c所示．一电子仅在电场力作
用下沿直线从P运动到Q，已知电势φ>φ>φ，这一过程电子运动的v t图象可能是图
a b c
乙中的( )
解析：选A.结合φ>φ>φ，由题图等势线的特点可确定此电场为非匀强电场，且
a b c
Q点处电场强度小于P点处电
场强度，电子仅在电场力作用下沿直线从 P运动到Q，将做加速度越来越小的加
速运动，A正确．
【典例2】如图所示的同心圆是电场中的一簇等势线，一个电子只在电场力作用
下沿着直线由A→C运动时的速度越来越小，B为线段AC的中点，则下列说法正确的
是( )
A．电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越小
B．电子沿AC方向运动时它具有的电势能越来越大
C．电势差U ＝U
AB BC
D．电势φ <φ <φ
A B C
解析：选B.该电场为负点电荷电场，电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】大，选项A错误；根据电子只在电场力作用下沿着直线由A→C运动时的速度越来越
小，它具有的电势能越来越大，选项 B 正确；由于电场为非匀强电场，电势差
U φ >φ ，选项D错误．
AB BC A B C
考点三 电场中的功能关系
1．求电场力做功的四种方法
(1)定义式：W ＝Flcos α＝qEdcos α(适用于匀强电场)．
AB
(2)电势的变化：W＝qU ＝q(φ －φ )．
AB A B
(3)动能定理：W ＋W ＝ΔE.
电 其 k
(4)电势能的变化：W ＝－ΔE ＝E －E .
AB pBA pA pB
2．电场中的功能关系
(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．
(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．
(3)除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的增量．
(4)所有外力对物体所做的总功，等于物体动能的变化．
【典例1】如图所示， 虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场， 一带电
粒子质量为m ＝2.0 × 10－11kg、电荷量为q＝＋1.0×10－5 C，从a点由静止开始经电
压为U＝100 V的电场加速后，垂直于匀强电场方向进入匀强电场中，从虚线MN上的
某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角．已知PQ、MN间距离为
20 cm，带电粒子的重力忽略不计．求：
(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速度v；
1
(2)匀强电场的场强大小；
(3)ab两点间的电势差．
解析 (1)由动能定理得：qU＝mv
代入数据得v＝104 m/s
1
(2)因带电粒子重力不计，则进入PQ、MN间电场中后，做类平抛运动，粒子沿初
速度方向做匀速直线运动：d＝vt.
1
粒子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动：v＝at.
y
由题意得：tan 30°＝
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】由牛顿第二定律得qE＝ma
联立以上相关各式并代入数据得：
E＝×103 N/C≈1.73×103 N/C
(3)由动能定理得：qU ＝mv2＝m(v＋v)
ab
联立以上相关各式代入数据得：U ＝400 V
ab
答案 (1)104 m/s (2)1.73×103 N/C (3)400 V
【典例2】如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线(方向未画出)．虚线是一
带电的粒子只在电场力的作用下，由a到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线．下列判断
正确的是( )
A．电场线MN的方向一定是由N指向M
B．带电粒子由a运动到b的过程中动能一定逐渐减小
C．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能
D．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度
解析：选C.由于带电粒子的电性不确定，所以电场线的方向不确定，A错误；带
电粒子由a运动到b的过程中，只受电场力的作用，由轨迹的弯曲方向知电场力做正
功，电势能减小，动能增加，故B错误、C正确；由于仅给出一条电场线，电场强度
的大小关系不确定，D错误．
【典例3】(多选)如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平
地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向
下压至某位置静止．现撤去F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电
场力对小球所做的功分别为W 和W ，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上
1 2
述过程中( )
A．小球与弹簧组成的系统机械能守恒
B．小球的重力势能增加－W
1
C．小球的机械能增加W＋mv2
1
D．小球的电势能减少W
2
解析：选BD.本题考查势能大小的计算和机械能守恒定律．由于电场力做正功，
故小球与弹簧组成的系统机械能增加，机械能不守恒，故A选项错误；重力做功是重
力势能变化的量度，由题意知重力做负功，重力势能增加，增加量为－W ，故B选项
1
正确；小球增加的机械能等于重力势能的增加量与小球动能的增加量之和，即－W ＋
1
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】mv2，故C选项错误；根据电场力做功是电势能变化的量度，电场力做正功电势能减少，
减少量为W，故D选项正确．
2
【典例4】 (多选)某导体置于电场后周围的电场分布情况如图所示，图中虚线表
示电场线，实线表示等势面，A、B、C为电场中的三个点．下列说法正确的是( )
A．A点的电场强度小于B点的电场强度
B．A点的电势高于B点的电势
C．将负电荷从A点移到B点，电场力做正功
D．将正电荷从A点移到C点，电场力做功为零
解析：选ABD.电场线的疏密表示电场强度的大小，A处电场线比B处稀疏，A正
确；在同一等势面上电势相等且沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以 A点的电势高
于B点的电势，B正确；将负电荷从A点移到B点，电场力做负功，C错误；A点、C
点在同一个等势面上，将正电荷从A点移到C点，电场力做功为零，D正确．
【典例5】 (多选)光滑绝缘水平面上有两个带等量异种电荷的小球A、B，小球A
通过绝缘轻弹簧与竖直墙相连，如图所示．今小球 B在外力F作用下缓慢向右移动，
移动中两小球带电荷量不变，则对两小球和弹簧组成的系统的分析正确的是( )
A．外力F对系统做正功，弹性势能增大
B．外力F对系统做正功，弹性势能减小
C．静电力做正功，电势能减小
D．静电力做负功，两球间电势差增大
解析：选BD.外力对小球做正功，当小球B向右运动时，两球距离增大，库仑力
减小，因此弹簧的伸长量减小，弹性势能减小，A错误，B正确；由于两球距离增大，
库仑力做负功，系统电势能增大，两球间电势差增大，C错误，D正确．
(1)电荷在电场中运动时，电场力做功将引起电势能与其他形式的能相互发生转化，
电荷的机械能不再守恒．
(2)要搞清几个功能关系：重力做功等于重力势能的变化，电场力做功等于电势能
的变化，弹簧弹力做功等于弹性势能的变化，合外力做功等于动能的变化．
(3)无论能量如何变化，总是满足能量守恒定律．
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】考点四 静电场中的三类图象问题
考向1: v t图象
根据v t图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力
的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化．
【典例1】(多选)如图(a)，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，
将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v t图线如图(b)
所示．设a、b两点的电势分别为φ、φ，电场强度大小分别为E、E，粒子在a、b两
a b a b
点的电势能分别为W、W，不计重力，则有( )
a b
A．φ＞φ B．E＞E
a b a b
C．E＜E D．W＞W
a b a b
解析 由v t 图象的斜率减小可知由a到b的过程中，粒子的加速度减小，所以
电场强度变小，E ＞E ；根据动能定理，速度增大，可知电势能减小，W＞W ，可得
a b a b
选项B、D正确．
答案 BD
考向2：φ x图象
(1)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图线存在极
值，其切线的斜率为零．
(2)在φ x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场
强度的方向．
(3)在φ x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用W ＝qU ，进而分析W 的
AB AB AB
正负，然后作出判断．
【典例2】两电荷量分别为q 和q 的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连
1 2
线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势均为零，ND段中的
C点电势最高，则( )
A．N点的电场强度大小为零
B．A点的电场强度大小为零
C．NC间电场强度方向指向x轴正方向
D．将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】解析 A、N点的电势等于零，电场强度大小不为零，选项 A、B错误；从N到C
电势升高，NC间电场强度方向指向x轴负方向，选项C错误；从N到C电势升高，从
C到D电势降低，将一负点电荷从N点移到C点，电场力做正功，从C点到D点，电
场力做负功，选项D正确．
答案 D
考向3：Ex图象
在给定了电场的Ex图象后，可以由图线确定电场强度的变化情况，电势的变化情
况，Ex图线与x轴所围图形“面积”表示电势差．在与粒子运动相结合的题目中，可
进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况．
在这类题目中，还可以由Ex图象假设某一种符合Ex图线的电场，利用这种已知
电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题．
【典例3】(多选) 静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正
向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷( )
A．在x 和x 处电势能相等
2 4
B．由x 运动到x 的过程中电势能增大
1 3
C．由x 运动到x 的过程中电场力先增大后减小
1 4
D．由x 运动到x 的过程中电场力先减小后增大
1 4
解析 由图象可知，正电荷从x 移动到x 的过程电场力做功不为零，两点电势能
2 4
不相等，A项错误；从x 移动到x 的过程电场力沿x轴负方向，电场力做负功，电势
1 3
能增大，B项正确；从x 到x 的过程电场强度先增大，后减小，所以电场力先增大后
1 4
减小，C项正确，D项错误．
答案 BC
1．(多选)关于静电场的电场强度和电势，下列说法正确的是( )
A．电场强度的方向处处与等电势面垂直
B．电场强度为零的地方，电势也为零
C．随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低
D．任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向
解析：选AD.电场线与等势面垂直，而电场强度的方向为电场线的方向，故电场
强度的方向与等势面垂直，选项A正确；场强为零的地方电势不一定为零，例如等量
同种正电荷连线的中点处的场强为零但是电势大于零，选项 B错误；场强大小与电场
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】线的疏密程度有关，而沿着电场线的方向电势逐渐降低，故随电场强度的大小逐渐减
小，电势不一定降低，选项C错误；任一点的电场强度方向总是和电场线方向一致，
而电场线的方向是电势降落最快的方向，选项D正确．
2. 如图所示，在某电场中画出了三条电场线，C点是A、B连线的中点．已知A
点的电势φ ＝30 V，B点的电势φ ＝－10 V，则C点的电势( )
A B
A．φ ＝10 V
C
B．φ ＞10 V
C
C．φ ＜10 V
C
D．上述选项都不正确
解析：选C.由于AC之间的电场线比CB之间的电场线密，相等距离之间的电势差
较大，所以φ ＜10 V，C正确．
C
3. 一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场
线分布如图所示．容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确
的是( )
A．A点的电场强度比B点的大
B．小球表面的电势比容器内表面的低
C．B点的电场强度方向与该处内表面垂直
D．将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同
解析：选C.电场线的疏密反映电场的强弱，电场线越密，电场越强，据图可知，
B点的电场强度比A点大，选项A错误；沿电场线电势降低，小球表面的电势比容器
内表面的高，选项B错误；容器内表面为等势面，而电场线总与等势面垂直，故 B点
的电场强度方向与该处内表面垂直，选项C正确．A、B两点等势，将检验电荷从A点
沿不同路径移到B点，电场力做功均为零，选项D错误．
4. 如图所示，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆．带电粒子Q在P
的电场中运动．运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点．若Q仅
受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为a 、a 、a，速度大小分别为
a b c
v、v、v，则( )
a b c
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．a>a>a，v>v>v
a b c a c b
B．a>a>a，v>v>v
a b c b c a
C．a>a>a，v>v>v
b c a b c a
D．a>a>a，v>v>v
b c a a c b
解析：选D.由库仑定律可知，粒子在a、b、c三点受到的电场力的大小关系为
F>F>F ，由a＝可知，a>a>a ，由运动轨迹可知，粒子Q的电性与P相同，受斥力
b c a b c a
作用，不论粒子从a到c，还是从c到a，在运动过程中总有排斥力与运动方向的夹角
先为钝角后为锐角，即斥力先做负功后做正功，因此v>v>v，故D正确．
a c b
5．如图所示，一带电小球沿与CD平行方向，射入倾角为θ的光滑斜面上，斜面
所在区域存在和AD平行的匀强电场，小球运动轨迹如图中虚线所示，则( )
A．若小球带正电荷，则电场方向一定沿斜面向下
B．小球从M点运动到N点电势能一定增加
C．小球从M点运动到N点动能一定增加
D．小球从M点运动到N点机械能一定增加
解析：选C.若小球带正电荷，重力沿斜面向下的分力大于电场力时，电场力的方
向可以沿斜面向上，也可以沿斜面向下，所以A错误；当电场力沿斜面向上时，则电
场力做负功，电势能增加，当电场力沿斜面向下时，电场力做正功，电势能减小，故
B错误；由于合力沿斜面向下，故合力一定做正功，根据动能定理可知，动能一定增
加，故C正确；若电场力沿斜面向上，电场力做负功，机械能减小，故D错误．
6. 如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，电场线的方向如图中箭
头所示，M、N、Q是以直电场线上一点O为圆心的同一圆周上的三点，OQ连线垂直
于MN.以下说法正确的是( )
A．O点电势与Q点电势相等
B．O、M间的电势差小于N、Q间的电势差
C．将一负电荷由M点移到Q点，电荷的电势能增加
D．在Q点释放一个正电荷，正电荷所受电场力将沿与OQ垂直的方向竖直向上
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】解析：选C.由电场线的方向可知φ >φ >φ ，再作出此电场中过O的等势线，可知
M O N
φ >φ ，A错误；且MO间的平均电场强度大于ON间的平均电场强度，故U >U ，
O Q MO ON
B错误；因U >0，负电荷从M到Q电场力做负功，电势能增加，C正确；正电荷在
MQ
Q点的电场力方向沿电场线的切线方向而不是圆的切线方向，D错误．
7．(多选) 如图所示，两电荷量分别为Q(Q＞0)和－Q的点电荷对称地放置在x轴
上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方．取无
穷远处的电势为零．下列说法正确的是( )
A．b点电势为零，电场强度也为零
B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右
C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功
D．将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大
解析：选BC.因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为平行于x轴指向
负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无
穷远处，所以中垂线的电势为零，故 b点的电势为零，但是电场强度不为零，A错误；
等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向平行于 x轴向右，在中点
O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能
为正，故B正确；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力
做功，C正确；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b两点移到a点，电场力做功
相等，电势能变化相同，D错误．
8．(多选)如图所示的水平匀强电场中，将两个带电小球M和N分别沿图示路径移
动到同一水平线上的不同位置，释放后，M、N保持静止，不计重力，则( )
A．M的带电量比N的大
B．M带负电荷，N带正电荷
C．静止时M受到的合力比N的大
D．移动过程中匀强电场对M做负功
解析：选BD.带电小球M、N在不计重力条件下平衡，说明M、N两球所受电场力
的合力为零，即M、N所在点合场强为零，所以M球在N球处所产生的场强方向向左，
大小为E，故M球带负电；同理，N球在M球处产生的场强方向向左，大小为E，故
N球带正电，且两球所带电荷量相等．所以B、D正确．
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】9. 如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐
标原点O处的电势为零，点A 处的电势为6 V，点B处的电势为3 V，则电场强度的
大小为( )
A．200 V/m B．200 V/m
C．100 V/m D．100 V/m
解析：选A.匀强电场的电场线与等势面都是平行、等间距排列的，且电场线与等
势面处处垂直，沿着电场线方向电势均匀降落，取OA中点C，则C点电势为3 V，连
接BC即为电场中的一条等势线，作等势线的垂线，即电场的电场线，E＝＝＝200
V/m.
10. 如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它
们的交点，四点处的电势分别为φ 、φ 、φ 、φ .一电子由M点分别运动到N点和P点
M N P Q
的过程中，电场力所做的负功相等．则( )
A．直线a位于某一等势面内，φ ＞φ
M Q
B．直线c位于某一等势面内，φ ＞φ
M N
C．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功
D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功
解析：选B.电子带负电荷，电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力
所做的负功相等，有W ＝W ＜0，而W ＝qU ，W ＝qU ，q＜0，所以有U ＝
MN MP MN MN MP MP MN
U ＞0，即φ ＞φ ＝φ ，匀强电场中等势线为平行的直线，所以 NP和MQ分别是两
MP M N P
条等势线，有φ ＝φ ，故A错误，B正确；电子由M点到Q点过程中，W ＝q(φ －
M Q MQ M
φ )＝0，电子由P点到Q点过程中，W ＝q(φ －φ )＞0，故C、D错误．
Q PQ P Q
11. (多选) 如图所示，一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动，图中的
实线为等势面，虚线ABC为粒子的运动轨迹，其中B点是两点电荷连线的中点，A、C
位于同一等势面上．下列说法正确的是( )
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．该粒子可能带正电
B．该粒子经过B点时的速度最大
C．该粒子经过B点时的加速度一定为零
D．该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能
解析：选CD.从该带电粒子的运动轨迹看，固定电荷对它有吸引力，由固定电荷
带正电可知，该粒子一定带负电，故A错误；因为粒子从A运动到B的过程中，只受
电场力且电场力先做正功后做负功，由动能定理知，动能先增加后减小，故 B点的动
能不是最大，则经过B点时的速度不是最大，故B错误；B点是两点电荷连线的中点，
合场强为零，故粒子受力为零，则加速度为零，C正确；因为离正电荷越远，电势越
低，即φ <φ ，因粒子带负电，由E＝φq得，E >E ，故D项正确．
A B p pA pB
12．两电荷量分别为q 和q 的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上
1 2
各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确
的是( )
A．q、q 为等量异种电荷
1 2
B．N、C两点间场强方向沿x轴负方向
C．N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大
D．将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小
解析：选C.根据q 左侧和q 右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷，
1 2
A错．N、C间的电场方向沿x轴正方向，C点场强为0，B错．根据ND段图线的斜率
大小先减小后增大可知，场强先减小到零后反向增大，C正确；正电荷从N移到D，
由E＝qφ知，电势能先减小后增大，D错．
p
13．一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动．取该直线
为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能E 与位移x的关系如图所示，下列图象中合
p
理的是( )
解析：选D.带电粒子在电场中运动时，其电势能的变化规律是非线性的．由Ex
p
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】图象知，带电粒子的电势能不是均匀变化的，静电力不能为恒力，故选项A错误；带
电粒子仅受静电力作用，故电势能和动能相互转化，电势能的减少量等于动能的增加
量，即动能增加得越来越慢，故选项B错误；由于静电力不是恒力，加速度a应该越
来越小，故选项C错误，选项D正确．
14．(多选)如图甲所示，有一绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖
直平面重合．一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环，细杆上套有一个质量为 m
＝10 g的带正电的小球，小球所带电荷量 q＝5.0×10－4C.小球从C点由静止释放，其
沿细杆由C经B向A运动的v t图象如图乙所示．小球运动到B点时，速度图象的切
线斜率最大(图中标出了该切线)．则下列说法正确的是( )
A．在O点右侧杆上，B点场强最大，场强大小为E＝1.2 V/m
B．由C到A的过程中，小球的电势能先减小后增大
C．由C到A电势逐渐降低
D．C、B两点间的电势差U ＝0.9 V
CB
解析：选ACD.由题图乙可知，小球在B点的加速度最大，故受力最大，加速度由
电场力提供，故B点的电场强度最大，a＝＝，解得E＝1.2 V/m，选项A正确；从C
到A，电场力一直做正功，故电势能一直减小，选项B错误，C正确；由C到B，电场
力做功为W＝mv－0，C、B间电势差为U ＝＝0.9 V，选项D正确．
CB
1．（2022·重庆·高考真题）（多选）如图为两点电荷Q、 的电场等势面分布示意图，
Q、 位于x轴上，相邻等势面的电势差为 。若x轴上的M点和N点位于 等势
面上，P为某等势面上一点，则（ ）
A．N点的电场强度大小比M点的大
B．Q为正电荷
C．M点的电场方向沿x轴负方向
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．P点与M点的电势差为
【答案】AD
【详解】A．等差等势线的密度体现场强的大小，由图可知N点的等差等势线比M点
更密，则N点的电场强度大小比M点的大，故A正确；
B．沿着电场线电势逐渐降低，由图可知电场线由N指向Q，则Q为负电荷，故B错误；
C．沿着电场线电势逐渐降低，结合各等势线的电势高低关系可知M点的电场方向沿x
轴正方向，故C错误；
D．M点与N点等势均为0V，P点与N点的等势线间隔四个，而相邻等势面的电势差
为 ，则P点与M点的电势差为 ，故D正确。
故选AD。
2．（2022·海南·高考真题）（多选）某带电体周围的电场线和等势面如图所示，设A
点的电场强度为 ，电势为 ，B点的电场强度为 ，电势为 ，则有（ ）
A． B． C． D．
【答案】BD
【详解】AB．根据电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场线越密，电场强度越大，
则B点的电场强度较大，即
故A错误，B正确；
CD．根据电场线与等势面垂直，且电势较高的等势面指向电势较低的等势面，所以B
点的电势较大，即
故C错误，D正确。
故选BD。
3．（2022·海南·高考真题）（多选）如图，带正电 的物块A放在水平桌面上，
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】利用细绳通过光滑的滑轮与B相连，A处在匀强电场中， ，从O开始，
A与桌面的动摩擦因数 随x的变化如图所示，取O点电势能为零，A、B质量均为 ，
B离滑轮的距离足够长，则（ ）
A．它们运动的最大速度为
B．它们向左运动的最大位移为
C．当速度为 时，A的电势能可能是
D．当速度为 时，绳子的拉力可能是
【答案】ACD
【详解】AB．由题知
设A向左移动x后速度为零，对A、B系统有
（此处 前面的 是因为摩擦力是变力，其做功可以用平均力），可得
A向左运动是先加速后减速，当 时，摩擦力变成静摩擦力，并反向，系统受力
平衡，最后静止。设A向左运动x′后速度为v，对系统则有
得
即：当 时，v最大为 ，故A正确，B错误；
C．当 时，可得
或
当 时，电场力做功
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】则电势能减小 ，由于 ，则电势能为 ，当 时
故C正确；
D．根据牛顿第二定律
当 时，系统加速度
对B有
得
当 时，系统加速度
对B分析可得
故D正确。
故选ACD。
4．（2022·江苏·高考真题）如图所示，正方形ABCD四个顶点各固定一个带正电的点
电荷，电荷量相等，O是正方形的中心。现将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移
动，则（ ）
A．在移动过程中，O点电场强度变小
B．在移动过程中，C点的电荷所受静电力变大
C．在移动过程中，移动的电荷所受静电力做负功
D．当其移动到无穷远处时，O点的电势高于A点
【答案】D
【详解】A．O是等量同种电荷连线的中点，场强为0，将A处的正点电荷沿OA方向
移至无穷远处，O点电场强度变大，故A不符合题意；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】B．移动过程中，C点场强变小，正电荷所受静电力变小，故B错误；
C．A点电场方向沿OA方向，移动过程中，移动电荷所受静电力做正功，故C错误；
D．A点电场方向沿OA方向，沿电场线方向电势降低，移动到无穷远处时，O点的电
势高于A点电势，故D正确。
故选D。
5．（2022·湖北·统考高考真题）密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属
板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油
滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差
为U时，电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调
整为2U，则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为（ ）
A．q，r B．2q，r C．2q，2r D．4q，2r
【答案】D
【详解】初始状态下，液滴处于静止状态时，满足
即
AB．当电势差调整为2U时，若液滴的半径不变，则满足
可得
AB错误；
CD．当电势差调整为2U时，若液滴的半径变为2r时，则满足
可得
C错误，D正确。
故选D。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】6．（2022·浙江·统考高考真题）如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、
N间存在匀强电场，板长为L（不考虑边界效应）。t=0时刻，M板中点处的粒子源发
射两个速度大小为v 的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为 ；
0
平行M板向下的粒子，刚好从N板下端射出。不计重力和粒子间的相互作用，则（
）
A．M板电势高于N板电势
B．两个粒子的电势能都增加
C．粒子在两板间的加速度
D．粒子从N板下端射出的时间
【答案】C
【详解】A．由于不知道两粒子的电性，故不能确定M板和N板的电势高低，故A错
误；
B．根据题意垂直M板向右的粒子，到达N板时速度增加，动能增加，则电场力做正
功，电势能减小；则平行M板向下的粒子到达N板时电场力也做正功，电势能同样减
小，故B错误；
CD．设两板间距离为d，对于平行M板向下的粒子刚好从N板下端射出，在两板间做
类平抛运动，有
对于垂直M板向右的粒子，在板间做匀加速直线运动，因两粒子相同，在电场中加速
度相同，有
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】联立解得
，
故C正确，D错误；
故选C。
7．（2022·河北·统考高考真题）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 右侧电场强度水平向右，右边负电荷在
直线 上电场强度水平向右，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 点电势高于等势面与 交点处电势，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N左侧电场强度不可能为零，则
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： 点电势低于 电势，则正电荷在 点的电势能低于在 电势
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．设等势圆的半径为 ， 距离为 ， 距离为 ，如图所示
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】根据
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。
8．（2022·北京·高考真题）如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所
加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电
粒子的重力。
（1）求带电粒子所受的静电力的大小F；
（2）求带电粒子到达N板时的速度大小v；
（3）若在带电粒子运动 距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的
时间t。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】（1） ；（2） ；（3）
【详解】（1）两极板间的场强
带电粒子所受的静电力
（2）带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据功能关系有
解得
（3）设带电粒子运动 距离时的速度大小为v′，根据功能关系有
带电粒子在前 距离做匀加速直线运动，后 距离做匀速运动，设用时分别为t、t，
1 2
有
，
则该粒子从M板运动到N板经历的时间
9．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，光滑水平面 和竖直面内的光滑 圆弧导轨在
B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】释放，脱离弹簧后经过B点时的速度大小为 ，之后沿轨道 运动。以O为坐标
原点建立直角坐标系 ，在 区域有方向与x轴夹角为 的匀强电场，进
入电场后小球受到的电场力大小为 。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力
加速度为g。求：
（1）弹簧压缩至A点时的弹性势能；
（2）小球经过O点时的速度大小；
（3）小球过O点后运动的轨迹方程。
【答案】（1） ；（2） ；（3）
【详解】（1）小球从A到B，根据能量守恒定律得
（2）小球从B到O，根据动能定理有
解得
（3）小球运动至O点时速度竖直向上，受电场力和重力作用，将电场力分解到x轴和
y轴，则x轴方向有
竖直方向有
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】解得
，
说明小球从O点开始以后的运动为x轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，y轴方向
做匀速直线运动，即做类平抛运动，则有
，
联立解得小球过O点后运动的轨迹方程
10．（2022·广东·高考真题）密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因
此获得了1923年的诺贝尔奖。图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相
距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰
撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有两个质量均为 、位于同一竖直线上的球形小油
滴A和B，在时间t内都匀速下落了距离 。此时给两极板加上电压U（上极板接正
极），A继续以原速度下落，B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内
上升了距离 ，随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动
直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为 ，其中k为比例系数，m为
油滴质量，v为油滴运动速率，不计空气浮力，重力加速度为g。求：
（1）比例系数k；
（2）油滴A、B的带电量和电性；B上升距离 电势能的变化量；
（3）新油滴匀速运动速度的大小和方向。
【答案】（1） ；（2）油滴A不带电，油滴B带负电，电荷量
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】，电势能的变化量 ；（3）见解析
【详解】（1）未加电压时，油滴匀速时的速度大小
匀速时
又
联立可得
（2）加电压后，油滴A的速度不变，可知油滴A不带电，油滴B最后速度方向向上，
可知油滴B所受电场力向上，极板间电场强度向下，可知油滴B带负电，油滴B向上
匀速运动时，速度大小为
根据平衡条件可得
解得
根据
又
联立解得
（3）油滴B与油滴A合并后，新油滴的质量为 ，新油滴所受电场力
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】若 ，即
可知
新油滴速度方向向上，设向上为正方向，根据动量守恒定律
可得
新油滴向上加速，达到平衡时
解得速度大小为
速度方向向上；
若 ，即
可知
设向下为正方向，根据动量守恒定律
可知
新油滴向下加速，达到平衡时
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】解得速度大小为
速度方向向下。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】
