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专题 07 静电场
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 电场力 注重对电场基本性质的深度挖掘，如
和电场能的性 2021、2023、2024、2025 电场强度、电势、电势能等概念的理解与
质 辨析，强化电场力的性质与能的性质的综
合应用。一方面，通过库仑定律分析电荷
考点2 电容器
2022 间相互作用，结合电场叠加原理处理多电
与电容
荷体系的电场分布；另一方面，利用电场
线、等势面考查电场强度与电势的变化规
律，常涉及带电粒子在电场中的运动，将
牛顿运动定律、功能关系与静电场知识相
结合，如分析带电粒子在电场中的加速、
偏转及复杂曲线运动。
能力要求上，突出数理结合与逻辑推
理。考生需运用数学工具，如函数图像分
析电场强度、电势随空间位置的变化，借
助几何关系求解电场中的距离、角度等物
考点3 带电粒
理量。面对多过程、多因素的静电场问
子在电场中的 2021、2022、2023
题，能依据物理规律，理清各物理量间的
运动
逻辑关系，推导结论。实验探究能力的考
查力度也在加大，要求考生设计实验测量
电场强度、电势差，验证电场相关规律，
处理实验数据并分析误差，如利用传感器
探究电场分布特点。此外，部分试题会引
入新的科研成果或情境信息，考查考生获
取信息、迁移知识、解决新问题的创新能
力，全方位检验考生对静电场知识的掌握
程度与物理学科核心素养的发展水平
考点01 电场力和电场能的性质
1．（2025·北京·高考）如图1所示，金属圆筒A接高压电源的正极，其轴线上的金属线B接负极。(1)设A、B两极间电压为U，求在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功W。
2λ
(2)已知筒内距离轴线r处的电场强度大小E=k ，其中k为静电力常量，λ为金属线B单位长度的电荷量。
r
如图2所示，在圆筒内横截面上，电荷量为q、质量为m的粒子绕轴线做半径不同的匀速圆周运动，其半
径为r 、r 和r 时的总能量分别为E 、E 和E 。若r −r =r −r ，推理分析并比较(E −E )与
1 2 3 1 2 3 3 2 2 1 3 2
(E −E )的大小。
2 1
(3)图1实为某种静电除尘装置原理图，空气分子在B极附近电离，筒内尘埃吸附电子而带负电，在电场作
用下最终被A极收集。使分子或原子电离需要一定条件。以电离氢原子为例。根据玻尔原子模型，定态氢
原子中电子在特定轨道上绕核做圆周运动，处于特定能量状态，只有当原子获得合适能量才能跃迁或电离。
若氢原子处于外电场中，推导说明外电场的电场强度多大能将基态氢原子电离。（可能用到：元电荷
e=1.6×10−19C，电子质量m=9.1×10−31kg，静电力常量k=9.0×109N⋅m2/C2，基态氢原子轨道半径
a=5.3×10−11m和能量E =−13.6eV）
0
2．（2025·北京·高考）某小山坡的等高线如图，M表示山顶，A、B是同一等高线上两点，MA、MB分
别是沿左、右坡面的直滑道。山顶的小球沿滑道从静止滑下，不考虑阻力，则（ ）
A．小球沿MA运动的加速度比沿MB的大
B．小球分别运动到A、B点时速度大小不同
C．若把等高线看成某静电场的等势线，则A点电场强度比B点大
D．若把等高线看成某静电场的等势线，则右侧电势比左侧降落得快
3．（2024·北京·高考）如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，
且MP=QN。下列说法正确的是（ ）
A．P点电场强度比Q点电场强度大
B．P点电势与Q点电势相等C．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍
D．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变
4.（2023·北京·高考）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上
的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一不计重力带负电的点电荷在E点由静止释放后（ ）
A．做匀加速直线运动
B．在O点所受静电力最大
C．由E到O的时间等于由O到F的时间
D．由E到F的过程中电势能先增大后减小
5.（2021·北京·高考）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，
M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（ ）
A．M点的场强比P点的场强大 B．M点的电势比N点的电势高
C．N点的场强与P点的场强相同 D．电子在M点的电势能比在P点的电势能大
考点02 电容器与电容
6.（2022·北京·高考）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为
电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（ ）
A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B．充电过程中，电压表的示数逐渐增大后趋于稳定
C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零
D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零
考点03 带电粒子在电场中的运动7.（2023·北京·高考）某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成
的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度v 保持不
0
变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d、不考虑重力影
响和颗粒间相互作用。
（1）若不计空气阻力，质量为m、电荷量为−q的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压U ；
1
（2）若计空气阻力，颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为f =krv，其中r为颗粒的半
径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。
a、半径为R、电荷量为−q的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压U ；
2
b、已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为10μm和2.5μm
的两种颗粒，若10μm的颗粒恰好100%被收集，求2.5μm的颗粒被收集的百分比。
8.（2022·北京·高考）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；
d
（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。
2
9．（2021·北京·高考）如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直
的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为
m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不
计重力。
（1）求粒子加速器M的加速电压U；（2）求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向；
（3）仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线
的距离为d，求该粒子离开N时的动能E 。
k
1．（2025·北京朝阳·二模）某电场中四个等势面的分布情况如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电子在A点所受静电力大于在B点所受静电力
B．电子在A点的电势能大于在B点的电势能
C．电子仅在电场力作用下从A点运动到B点动能变大
D．电场线由等势面d指向等势面e
2．（2025·北京朝阳·二模）在距离为L的质子源和靶之间有一电压为U的匀强电场，质子（初速度为零）
经电场加速，形成电流强度为I的细柱形质子流打到靶上且被靶全部吸收。在质子流中与质子源相距l和4l
的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n 和n ，已知质子质量为m、电荷量为
1 2
e。下列说法正确的是（ ）
A．n =4n
1 2
B．每秒打到靶上的质子的总动能为eU
√2mU
C．质子流对靶的作用力大小为I❑
e
IL √m
D．质子源与靶间的质子总数为 ❑
e 2eU
3．（2025·北京大兴·练习）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，下列说法不正确的是（ ）A．粒子带正电荷
B．M点的电场强度比N点的小
C．粒子在M点的动能大于在N点的动能
D．粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
4．（24-25高三下·北京海淀·二模）如图所示，实线是竖直面内以O点为圆心的圆，MN和PQ是圆的两条相
互垂直的直径，在竖直面内存在由Q点指向P点的匀强电场。从O点在竖直面内向各个方向以大小相同的
初速度发射电荷量和质量完全相同的带正电小球，通过圆上各点的小球中，经过N点的小球速度最大。不
计空气阻力及小球间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A．沿OP方向发射的小球可以沿OP方向做直线运动
B．沿ON方向发射的小球不会沿ON方向做直线运动
C．通过圆上P、Q两点的小球机械能相等
D．通过圆上M、N两点的小球机械能相等
5．（2025·北京西城·一模）如图所示，正点电荷Q周围的两个等势面是同心圆，两个带正电的试探电荷q
1
和q 分别置于M、N两点，将两个试探电荷移动到无穷远的过程中静电力做的功相等，取无穷远处的电势
2
为零。下列说法正确的是（ ）
A．M点电势比N点电势低
B．q 在M点的电势能大于q 在N点的电势能
1 2
C．q 的电荷量大于q 的电荷量
1 2
D．若Q的电荷量变为原来的2倍，则M、N两点的电势差变为原来的2倍
6．（2025·北京丰台·二模）如图1所示，一个空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，将
它们分别与静电起电机的两极相连，其俯视图如图2所示。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。摇动起电机，强电场使空气电离而产生负离子和正离子，负离子碰到烟尘微粒
使它带负电，塑料瓶变得清澈透明。关于该过程，下列说法正确的是（ ）
A．金属片附近的气体分子更容易被电离
B．带电烟尘微粒做匀加速运动
C．带电烟尘微粒运动过程中电势能增大
D．带电烟尘微粒会被吸附到金属片上
7．（2025·北京西城·二模）密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属板上下放置，从上板中央的小
孔向两板间喷入大小不同、电荷量不同、密度相同的小油滴。观察两个油滴a、b的运动情况：当两板间
v
不加电压时，两个油滴在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动，速率分别为v 、 0；两板间加上电
0 4
v
压后，两油滴很快达到相同的速率 0，均竖直向下匀速运动。油滴视为小球，所受空气阻力的大小
2
f=krv，其中r为油滴的半径，v为油滴的速率，k为常量。不计空气浮力和油滴间的相互作用。则a、b
两个油滴（ ）
A．带同种电荷 B．半径之比为4:1
C．质量之比为4:1 D．电荷量之比为4:1
8．（2025·北京西城·二模）如图所示，电荷量为q的正点电荷与竖直放置的均匀带电薄板相距2d，点电荷
到带电薄板的垂线通过板的几何中心，垂线上的A、B两点到薄板的距离均为d。已知A点的电场强度为
0，下列说法正确的是（ ）A．薄板带正电
B．B点电势高于A点电势
C．B点电场强度的方向向右
kq
D．B点电场强度的大小为
9d2
9．（2025·北京东城·二模）如图所示，虚线为某点电荷产生的电场的等势线，相邻等势线间的电势差相
等；实线为一个α粒子仅在电场力作用下的运动轨迹。在α粒子从A经B运动到C的过程中（ ）
A．α粒子的加速度先减小后增大
B．静电力对α粒子先做负功后做正功
C．α粒子的动能先增大后减小
D．α粒子的电势能先减小后增大
10．（2025·北京通州·一模）如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带正电的粒子
仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是轨迹上的三个点。在运动过程中，该带电粒子
（ ）
A．在R点时受力沿虚线向左
B．在P点时的加速度比在Q点时小
C．在P点时的动能比在Q点时小
D．在P点时的电势能比在Q点时小11．（24-25高三下·北京海淀·一模（期中））两个点电荷A和B的电荷量分别为q 和q ，M是点电荷连
A B
线中垂线上的某点，其电场方向如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．q 和q 的大小可能相等
A B
B．A和B为同种电荷，且q >q
A B
C．A和B为异种电荷，且q >q
A B
D．若A和B的电荷量均变为原来的2倍，则M点的电场方向不变
12．（2025·北京东城·一模）闪电是由云层中所积累的电荷放电引起的，通常是云层底部带正电荷，云层
下方的地面会感应出负电荷，当云层底部与地面间的电场强度增大到E =5×105V/m时击穿空气，发生短
0
时放电现象，形成闪电。某圆盘形云朵底部与地面的距离 =1×103m，该云朵与地面间的电场强度恰好
ℎ
达到E 时发生闪电，放电电流随时间变化的简化函数图像如图所示。假设该次放电将云朵所带电荷全部放
0
掉，云朵和地面构成的电容器可视为理想的平行板电容器。下列说法不正确的是（ ）
A．这次放电释放的总电荷量Q=5C
B．这次放电过程中的平均电流I=5×104A
C．该等效电容器的电容值C=1×10−8F
D．放电前该电容器存储的电能E=2.5×109J
13．（2025·北京东城·一模）图中虚线为某静电场的等势面，相邻等势面间的电势差相等。实线为一电子
运动的部分轨迹，O、P、Q为轨迹与等势面的交点。电子从O点运动到Q点的过程中，仅受静电力作用。下
列说法正确的是（ ）
A．电子加速度一直减小
B．电子速度先减小后增大
C．电子在O点电势能比在Q点电势能小D．电子从O点到P点与从P点到Q点的动能增量相等
14．（2025·北京四中顺义分校·零模）如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN
连线上的两点，且MP=QN。下列说法正确的是（ ）
A．P点电势与Q点电势相等
B．P、Q两点电场强度大小相等，方向相反
C．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差变为原来的2倍
D．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小变为原来的4倍
15．（2025·北京门头沟·一模）如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于M、N两点上，P、Q是MN
连线上的两点，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，OE=OF，OP=PQ。将一负点电
荷在E点静止释放，不计负点电荷重力。下列说法正确的是（ ）
A．负电荷始终做加速运动
B．从E点到F点电势先增大后减小
C．OP两点间电势差与PQ两点间电势差相等
D．仅将M、N两点电荷改为等量带负电，P点电场强度不变
16．（2025·北京朝阳·二模）大气电场强度是大气电学领域的基本参数，监测大气电场强度对研究大气物
理变化、灾害天气预防具有重大意义。通常情况下，地面附近的电场分布如图1所示，低空大气与地球表
面可视为平行板电容器。已知静电力常量为k。
S
(1)空气中平行板电容器的电容为C= ，其中S表示电容器极板的正对面积，d表示板间的距离。
4πkd
a.若地表单位面积上的电荷量为σ，请推导地球表面电场强度E=4πkσ；
b.地面附近某空间的电场强度E=130V/m，已知地球半径R=6.4×106m，静电力常量
k=9.0×109N⋅ m2/C2。请结合a中结论，估算地球表面带电量的数量级。(2)电场强度计能够探测大气电场强度的变化，其结构可简化为图2：平行且靠近的动片和定片中心在一条
竖直轴上，动片在上、定片在下，动片接地且与定片绝缘。动片和定片形状相同，均由4个扇形金属片构
成，每个扇形金属片的面积为S 。定片保持静止，动片由马达驱动，以角速度ω匀速转动，使得定片被交
0
替地遮挡。定片未被遮挡部分处于大气电场中，由于静电感应，其上产生均匀分布的感应电荷。
a.求定片被交替遮挡的周期T ；
0
b.定片上感应电荷随时间的变化会产生周期性的电流，这一电流通过测量仪器就能显示大气电场强度E的
数值。从定片被动片完全遮挡开始计时，结合（1）a中结论，推导电流强度1与大气电场强度E的大小关
系，并在图3中画出大气电场强度恒定时电流强度I与时间t的图像。
17．（2025·北京昌平·二模）电磁弹射是航空母舰上舰载机的一种起飞方式，是航空母舰的核心技术之
一。某学习小组设计了一个简易的电容式电磁弹射装置，如图甲所示，在竖直向下的匀强磁场中，两根相
距为L平行金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒MN放置在导轨右侧，与导轨垂直且
接触良好。单刀双掷开关S先接1，经过足够长的时间后，再把开关S接到2，导体棒向右离开导轨后水平
射出。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m，接入电路部分的电阻为R，电源的电动
势为E。不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。
(1)
将开关S接1给电容器充电，在图乙所示的坐标系中画出电容器两极板电压u与电荷量q变化关系的图
像；并求出经过足够长的时间后电容器极板的电荷量Q和电容器储存的电能E ；
p
(2)求开关S接2的瞬间导体棒的加速度大小a；
1
(3)若某次试验导体棒弹射出去后电容器两端的电压减为初始值的 ，求导体棒离开导轨时的速度大小v。
4
e
( )
18．（2025·北京大兴·练习）一种测定电子比荷 的实验装置如图所示。真空玻璃管内阴极K发出的电子
m
经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于平板电容器极板的速度进入两极板C、
D间的区域，若两极板C、D间无电压，电子将打在荧光屏上的O点。已知C、D间的距离为d。若在两极板间
施加电压U的同时施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，电子仍能打在荧光屏上的O点。
(1)求电子进入C、D间的速度大小？
(2)若撤去C、D两极板间电压，只保留磁场，电子束将射在荧光屏上某点，若已知电子在磁场中做圆周运
动的半径R，求电子的比荷。
(3)若撤去C、D两极板间的磁场，只在两极板C、D间施加电压U，则离开极板区域的电子将打在荧光屏上
的P点；已知极板的长度为L ，极板区的右侧边缘到荧光屏的距离为L ，P点到O点的距离为y。求电子的
1 2
比荷。
19．（2025·北京房山·一模）在物理学中，我们常常采用类比的方法来研究问题。电场和磁场虽然性质不
同，但它们在许多方面具有相似性，可以进行类比分析。
(1)真空中静止的点电荷，电荷量为Q，静电力常量为k。请利用电场强度的定义和库仑定律，推导与点电
荷Q相距为r处电场强度的大小E。
(2)电流可以产生磁场。如图甲所示，通有电流I 、I 的两根导线平行放置且电流均向上。设I l 和I l 分
1 2 1 1 2 2
别表示导线上M、N两点处的电流元，M、N两点相距为r。两电流元间的相互作用力与库仑力相似，请写
出两电流元间相互作用的磁场力大小F。（若需常量可用μ表示）
μ I
(3)环形电流也可产生磁场，如图乙所示，环形电流中心О处产生磁场的磁感应强度大小为B= 0 ，μ
2R 0
为常数，I为环形电流中的电流大小，R为环形电流半径。如图丙所示，一个电荷量为q的点电荷以速度v
运动，这将在与速度垂直的方向上、与点电荷相距为d的P点产生磁场。请你利用环形电流产生磁场的规
律，求该运动点电荷在Р点产生磁场的磁感应强度大小B。
0
