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专题22 电场力的性质
核心考点
考点梳理1 库仑定律的理解及应用.....................................................................................................................1
母题考点一 库仑定律的理解及应用....................................................................................................................2
考点梳理2 电场强度的理解和计算.....................................................................................................................6
母题考点二 电场强度的理解和计算....................................................................................................................7
考点梳理3 电场线的理解和应用.......................................................................................................................12
母题考点三 电场线的理解和应用......................................................................................................................12
考点梳理1 库仑定律的理解及应用
1．库仑定律的三点说明
(1)对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r 为球心间的距
离。
(2)对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图所示。
①同种电荷：F＜k
q1q2
r
2 (如图甲所示)；
②异种电荷：F＞k
q1q2
r
2 (如图乙所示)。
(3)不能根据公式错误地认为r→0 时，库仑力F→∞，因为当r→0 时，两个带电体已不能看
作点电荷了。
2．两完全相同带电球体电荷分配规律
(1)如果接触前两金属球带同种电荷，电荷量分别为q1和q2，两球接触时，总电荷量平均分
配，两球的电荷量都等于q1+q2
2
。
(2)如果接触前两金属球带异种电荷，电荷量大小分别为q1和q2，且q1＞q2，接触时，先中
和再将剩余的电荷量(q1－q2)平均分配，两球的电荷量都等于q1−q2
2
。
3．“三个自由点电荷”平衡问题的条件及规律
(1)平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为0 或每个点电荷处于另外两个点
电荷产生的合电场强度为0 的位置。
(2)规律：
母题考点一 库仑定律的理解及应用
【母题1】（2025·湖南·高考真题）如图，两带电小球的质量均为m，小球A 用一端固定在
墙上的绝缘轻绳连接，小球B 用固定的绝缘轻杆连接。A 球静止时，轻绳与竖直方向的夹
角为
，两球连线与轻绳的夹角为
，整个系统在同一竖直平面内，重力加速度大小
为g。下列说法正确的是（ ）
A．A 球静止时，轻绳上拉力为
B．A 球静止时，A 球与B 球间的库仑力为
C．若将轻绳剪断，则剪断瞬间A 球加速度大小为g
D．若将轻绳剪断，则剪断瞬间轻杆对B 球的作用力变小
【答案】C
【详解】AB．根据题意A 球静止时，对A 球受力分析，如图所示
由平行四边形定则及几何关系，轻绳上拉力为
A 球与B 球间的库仑力
故AB 错误；
C．若将轻绳剪断，则剪断瞬间A 球受到轻绳的拉力消失，其它两力保持不变，根据三力
平衡知识，此时A 球的合外力大小为
，则加速度大小为g，故C 正确；
D．若将轻绳剪断，则剪断瞬间B 球受到的库仑力、重力不变，小球仍然处在静止状态，
则轻杆对B 球的作用力不变，故D 错误。
故选C。
【练1】（24-25 高二上·河北保定·开学考试）如图所示，带正电的小球1 用绝缘细线a 悬挂
在水平墙壁上，带负电的小球2 用绝缘细线
悬挂在竖直墙壁上。两小球处于静止状态时，
细线b 水平，细线a 与竖直方向的夹角为37°，小球1、2（均可视为点电荷）的连线与水平方
向的夹角也为37°，小球1、2 间的距离d=2m。已知小球1、2 所带的电荷量大小分别为
，静电力常量
，取重力加速度大小
。求：
(1)小球1、2 间的库仑力大小
；
(2)细线b 上的弹力大小
和小球2 的质量
；
(3)小球1 的质量
。
【练2】（2024·山东潍坊·模拟预测）在光滑的水平面上固定两个点电荷A 和B，它们的质量
分别为
和
，所带电荷量分别为
和
如图所示。水平外力先作用在A 上，解除锁定
后A、B 恰能一起相对静止做匀加速直线运动，调整A、B 间的距离，后用相同大小的水平外
力作用在B 上，A、B 又恰能一起相对静止匀加速直线运动。则以下说法正确的是（ ）
A．两点电荷的电性一定相反
B．外力作用在A 上时两点电荷的加速度大小等于作用在B 上时两点电荷的加速度
C．点电荷A 对点电荷B 的库仑力大于点电荷B 对点电荷A 的库仑力
D．外力作用在A 上时A，B 的间距与作用在B 上时A、B 的间距之比为
【练3】（2025·四川达州·模拟预测）如图所示，在竖直固定的光滑绝缘圆环上，套着两个可
视为点电荷的带电小环
、
，两环均处于静止状态，且位于同一水平线上，则下列说法正
举一反三
确的是（ ）
A．两个小环带同种电荷
B．两个小环质量相等，电荷量一定相等
C．两个小环在圆心
处产生的场强方向可能与
连线平行
D．若在圆环所在平面内加一竖直向上的匀强电场，则两个小环仍能静止在原位置
考点梳理2 电场强度的理解和计算
1．电场强度的性质
矢量性
电场强度E 是表示静电力的性质的物理量，规定正电荷受力方向为该点电场
强度的方向
唯一性
电场中某一点的电场强度E 是唯一的，它的大小和方向与放入该点的试探电
荷q 无关，它取决于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置
叠加性
如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的电场强度是各场
源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和(如图所示)
2．电场强度的三个计算公式
3．求解非点电荷电场强度的思维方法
方法
条件
示例
等效法
在保证效果相同的前提
下，将复杂的电场情境变
换为简单的或熟悉的电场
情境
一个点电荷＋q 与一个无限大薄金属板形成的
电场，等效为两个异种点电荷形成的电场，
如图甲、乙所示
对称法
空间上对称分布的电荷形
成的电场具有对称性
如图所示，均匀带电的3
4 圆环在O 点产生的
电场强度，等效为弧BC 产生的电场强度，弧
BC 产生的电场强度方向，又等效为弧的中点
M 在O 点产生的电场强度方向
补偿法
将有缺口的带电圆环补全
为完整圆环，或将半球面
补全为完整球面等
将半球壳补成一个完整的球壳，且带电均
匀，设左、右半球在A 点产生的电场强度大
小分别为E1和E2
微元法
将带电圆环、带电平面等
分成许多微元电荷，每个
微元电荷可看成点电荷，
再利用公式和电场强度叠
加原理求出合电场强度
将圆环等分为n 个小段，当n 相当大时，每一
小段都可以看成点电荷，其所带电荷量为q＝
Q
n
母题考点二 电场强度的理解和计算
【母题2】（2025·湖北·高考真题）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
夹角斜向下
C．大小为
D．大小为
【答案】AD
【详解】由题意可知，如图
将五个点电荷等效成
五个点电荷与O 点距离为R，设
则O 点场强大小为
代入可得
方向沿x 轴负方向；
故选AD。
【练1】（2025·安徽·模拟预测）如图。OC 为固定在O 处点电荷的一根电场线。A、B 为该电
场线上的两点，且
。B 点的电场强度大小为E，质量为m、电荷量为q 的带正电的
粒子M 在A 点的速度大小为v，沿电场线运动到B 点时，速度大小为2v，若只考虑电荷间库
仑力的作用，M 可视为点电荷，下列说法正确的是（ ）
A．O 处的点电荷带负电
B．A 点的电场强度大小为2E
C．M 在A 点的电势能小于在B 点的电势能
D．电场中A、B 两点间的电势差
【练2】（2025·福建泉州·一模）真空中两个等量异种点电荷，固定于相距为2r 的P1、P2两
点，O 点为P1P2连线的中点，M 点在P1P2连线的中垂线上，N 点在P1P2的延长线上。已知O
点的电场强度大小为E，MO=NP2=r，则（ ）
A．M 点的电场强度大小为
B．M 点的电场强度大小为
C．MN 连线上，从M 到N 电势一直降低
D．MN 连线上，从M 到N 电势先降低后升高
【练3】（2025·河南·三模）如图所示，空间坐标系
中，a、b、c、d、p 点的坐标分别为，
、
、
、
、
。a、b、c、d 处分别固定电荷量为
、
、
、
的点电荷。已知静电力常量为
，则
点的电场强度大小为
（ ）
举一反三
A．
B．
C．
D．
考点梳理3 电场线的理解和应用
1．电场线的应用
(1)判断电场强度的大小：电场线密集处电场强度大，电场线稀疏处电场强度小。
(2)判断静电力的方向：正电荷受力方向与电场线在该点切线方向相同，负电荷受力方向与
电场线在该点切线方向相反。
(3)判断电势的高低与电势降低得快慢：沿电场线方向电势降低最快，且电场线密集处比稀
疏处降低得更快。
2．两种等量点电荷电场线的比较
比较
等量异种点电荷
等量正点电荷
电场线分布图
电荷连线上的电场强度
沿连线先变小后变大
O 点最小，但不为0
O 点为0
中垂线上的电场强度
O 点最大，向外逐渐减小
O 点最小，向外先变大后变
小
关于O 点对称位置的电场强
度
A 与A′、B 与B′、C 与C′
等大同向
等大反向
母题考点三 电场线的理解和应用
【母题3】（2025·甘肃·高考真题）如图，两极板不平行的电容器与直流电源相连，极板间
形成非匀强电场，实线为电场线，虚线表示等势面。M、N 点在同一等势面上，N、P 点在
同一电场线上。下列说法正确的是（ ）
A．M 点的电势比P 点的低
B．M 点的电场强度比N 点的小
C．负电荷从M 点运动到P 点，速度增大
D．负电荷从M 点运动到P 点，电场力做负功
【答案】D
【详解】A．MN 两点电势相等，电场线由上到下，NP 在同一电场线上，沿电场线电势逐
渐降低，可知N 点电势高于P 点，可知M 点电势高于P 点，选项A 错误；
B．M 点电场线分布比N 点密集，可知M 点电场强度比N 点大，选项B 错误；
CD．负电荷从M 点运动到P 点，电势能增加，则电场力做负功，动能减小，速度减小，
选项C 错误，D 正确；
故选D。
【练1】（2025·云南昆明·模拟预测）两个固定等量同种正点电荷所形成电场的电场线如图实
线所示。其中A 与A'、B 与B'、C 与C'均关于两点电荷连线中点O 对称。则以下说法正确的
是（ ）
A．C 与C'两点一定在同一等势面上
B．A 点与B 点电场强度有可能相同
C．电子在B 点获得一个合适初速度，将可能做匀速圆周运动
D．电子在B 点获得沿BO 方向的初速度后，将在BB'间做往复运动
【练2】（2025·浙江金华·一模）一簇电场线的分布如图，关于
轴对称，M、N、P、Q 处于
以
为圆心的圆周上，则（ ）
A．
间的电势差和
间的电势差相等
B．将一正电荷由
点移到
点，电场力做正功
C．一负电荷在
点的电势能大于在
点的电势能
D．
点的电场强度大于
点
【练3】（2025·广东湛江·一模）在空间站附近发现某带电陨石，其形成的等势线和电场线如
图所示，其中相邻两条等势线之间电势差相等，其中A、B、C 点是等势线上三个不同的点，
D 点是等势线和电场线的交点。下列说法正确的是（ ）
举一反三
A．三点中同一正电荷在A 点受电场力最大
B．三点中同一负电荷在A 点电势能最小
C．同一电子从A 点运动到C 点时动能是到B 点时的2 倍
D．某电子在D 点速度沿等势线切线斜向上，则电子电势能将减小
模拟演练
1．（2025·甘肃平凉·模拟预测）如图所示，真空中A、B 两个质量相同的带电小球分别用
10cm 长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板的O 点，平衡时O、A 间细线竖直且A 小球与光滑竖直
绝缘墙壁接触，O、B 间细线偏离竖直方向60°。已知A 所带的电荷量为B 所带电荷量的3 倍，
两个小球质量均为0.3g，取g=10m/s2，静电力常量
。下列说法正确的
是（ ）
A．两个小球可能带异种电荷
B．A 小球所带的电荷量为
C．竖直墙壁对A 小球的作用力大小为
D．若B 小球缓慢漏电，则O、B 间细线上的拉力逐渐减小
2．（2025·江苏苏州·模拟预测）让两个完全相同的金属球各自带电后，用两相同绝缘绳悬挂
于O 点，两球静止时状态如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．两球带异种电荷
B．两球所带电荷量一定相同
C．若绝缘绳缩短相同长度，两绳夹角增大
D．若两球相碰后分开，再次静止时夹角减小
3．（2025·陕西西安·模拟预测）如图所示，甲、乙、丙三个带电小球用长度相同的轻质绝缘
细线悬挂在水平横杆上，它们均处于静止状态，三个小球均视为点电荷。已知甲、乙的间距
与乙、丙的间距之比为
，小球乙所带电荷量的绝对值为
，则小球甲、丙所带电荷量的
乘积为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．（2025·山西·模拟预测）两个点电荷的质量分别为m1、m2，带异种电荷，电荷量分别为
q1、q2，相距为d，仅在相互之间库仑力作用下各自绕它们连线上的某一定点，在同一水平面
内做周期相同的匀速圆周运动，它们的总动能为（ ）
A．
B．
C．
D．
5．（2025·河北邯郸·模拟预测）由
个电荷量
的可视为质点的带电小球均匀地
固定在半径
的绝缘圆环上，圆环固定在距绝缘墙壁为
的竖直平面内。如图
所示，在完全失重的环境下将圆环上的任一小球取下紧贴墙壁置于轴线上
点，带电小球与
墙均能相对静止。已知电场力常量
，小球质量
，墙壁与小球
的动摩擦因数
，重力加速度
。则下列说法中正确的是（ ）
A．带电小球个数
可满足要求
B．脱离完全失重环境后若想让小球仍能相对墙壁静止，则
C．图中
处的电场强度大小为
D．图中
点与
点间可能有一点电场强度为0
6．（2025·湖南·模拟预测）如图所示，MN 为足够大光滑绝缘水平面，A、B 两个带异种电荷
的固定点电荷关于MN 对称，A 带电量为+Q，B 带电量为−q，Q>q；一个带负电小球在平面
上P 点开始运动，小球始终不离开平面，O 为A、B 连线与平面的交点，不计小球的大小，则
下列判断正确的是（ ）
A．由静止释放小球，此后小球的电势能先减小后增大
B．由静止释放小球，小球从P 点运动到O 点过程中加速度一直减小
C．在P 点给小球一个初速度，此后小球的电势能可能保持不变
D．在P 点给小球一个初速度，若小球经过O 点，则小球可能做曲线运动
7．（2025·四川凉山·三模）如图所示，光滑轻环
用轻绳悬挂在天花板的
点，一根不可伸
长的绝缘轻绳穿过轻环
，两端连接质量分别为
、
的
、
两个带电小球，小球可视
为质点，当两球静止时过
点的竖直线与
的连线交于
点。
、
两点到
点距离分别
为
、
，到
点绳长分别为
、
。则以下说法正确的是（ ）
A．
大于
B．
C．
D．如果漏电
、
两个带电小球的距离可能不变
8．（2025·四川达州·模拟预测）如图甲所示，两足够长的通电直导线
、
关于光滑水平面
对称分布，
点是
、
连线与水平面的交点，
、
中的恒定电流大小相等、方向相反。
一带正电的绝缘物块1（可视为质点）从A 点以一定的初速度向右运动，某时刻经过
点。
类似情景如图乙所示，
、
是带等量异种电荷的带电体（可视为点电荷），二者关于光
滑水平面对称分布，
点是
、
连线与水平面的交点。一带正电的绝缘物块2（可视为
质点）从
点以与物块1 相同的初速度向右运动，某时刻经过
点，已知
，关于
这两个情景，下列说法正确的是（ ）
A．
点磁感应强度为0，
点电场强度也为0
B．物块1 从A 到
做匀速直线运动，物块2 从
到
做匀减速直线运动
C．物块1 到达
点的速度与物块2 到达
的速度相同
D．物块1 从A 到
的时间大于物块2 从
到
的时间
9．（2025·辽宁鞍山·一模）如图所示是甲、乙两个点电荷电场的部分电场线分布图，下列说
法正确的是（ ）
A．乙带正电
B．P 点电场强度比Q 点电场强度小
C．P 点电势比Q 点电势高
D．同一负电荷在P 点的电势能高于在Q 点的电势能
10．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）在一条直线上固定三个电荷，其带电情况由左向右依次
为
、
、
。三个电荷产生的电场的电场线分布如图所示。将同一带负电的试探电荷
先后置于
、
两点，电势能分别为
和
，电荷所受电场力大小分别为
和
，则（
）
A．
B．
C．
D．
11．（2025·全国·模拟预测）磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架，细胞膜上的离子泵可
以输运阴阳离子，使其均匀地分布在分子层上，其结构示意如图所示。已知无限大均匀带电
薄板周围的电场为匀强电场，静电力常量为
，介质的相对介电常数为
，细胞膜的面积
；磷脂双分子层可视为两片平行的带电薄板，板间充满介电常数为
的介质。初始
时，两板不带电，间距为
。现通过离子泵使两板分别带上电荷
和
，两板间产生静电
吸引力，导致间距变化，已知单层无限大带电板的电场强度大小为
，关于两板间
的电场强度大小
，下列说法正确的是（ ）
A．当系统处于平衡状态时，
B．当系统处于非平衡状态时，
C．当系统处于平衡状态时，
D．当系统处于非平衡状态时，
12．（2025·山西·三模）如图所示，某带正电的点电荷固定在O 点，虚线圆①、②是以O 点
为圆心的同心圆，半径分别为R、2R，A 是①上的一点，B 是②上的一点，将电荷量为
的试探电荷固定在B 点。已知点电荷在A 点产生的电场强度大小为
，静电力常
量为k。下列说法正确的是（ ）
A．点电荷在①上各处的电势、电场强度均相同
B．点电荷的电荷量为
C．试探电荷在B 点受到的电场力大小为
D．若试探电荷在轨道②上做匀速圆周运动，其动能为
13．（2025·黑龙江·模拟预测）边长为
的正六边形，其中顶点
上分别固定一
个带电量为
的点电荷，顶点
固定一个带电量为
的点电荷，则正六边形的中
心
点的场强大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
14．（2025·广东深圳·一模）在高压变压器中，线圈绕阻散发的热量通常用流动的绝缘油通
过循环带走，而驱动流体的装置称为离子泵。如图所示离子泵核心部分为一中空的柱体，其
横截面积为
，长为
，在柱体两端加电压
，其在柱体内部激发匀强电场。在柱体左侧正
极通过放电使带电量为
的离子均匀进入电场区域，离子与绝缘油不断发生碰撞，驱动绝缘
油分子定向移动，当离子运动到右侧的负极时被回收。设离子泵工作过程中带电粒子均匀分
布于柱体内的绝缘油中，单位体积内的离子数为
。
(1)若测得离子泵中的电流强度为
，求离子在柱体内运动的平均速率。
(2)在柱体区域内的离子也会激发电场，且此电场的电场强度
在轴线上的大小随距离均匀变
化，比例系数为
。规定向右为正方向，画出轴线上
的分布规律（需写明关键点的数值）。
(3)求某一个离子在柱体中沿轴线从左端运动到右端的过程中的电势能的变化量。
15．（2025·广西南宁·二模）如图所示，光滑绝缘细杆竖直固定在
、
两点连线的中垂线
上，A、B 是细杆上的两个点，在
、
两点分别固定一负点电荷，电荷量均为
，且
。质量为
、电荷量为q（
）的带正电小球套在杆上，小
球从A 点无初速度下滑到B 点时的速度大小为
。静电力常量为
，重力加速度大小为
。
求：
(1)B 点电场强度的大小；
(2)A、B 两点的电势差。
16．（2025·福建泉州·一模）如图，圆心为
点的半圆弧
，
。
A 点固定一电荷量大小为
的正点电荷，
点固定一电荷量大小为
的负点电荷，
点场
强方向沿圆弧切线方向。下列说法正确的是（ ）
A．
B．
C．B、C 两点的场强大小相等
D．电子从B 沿圆弧移到C 的过程中电势能增大
17．（2025·河北秦皇岛·模拟预测）如图所示，两均匀带电的绝缘细圆环固定在同一水平面
内，圆心均为
，外环
带正电，内环
带负电，带电荷量大小相等。穿过
点的竖直虚
线上，关于
点对称分布着
、
两点。取无穷远处电势为零，将一电子沿竖直线从
移动
到
。下列说法正确的是（ ）
A．
点场强为
，电势小于
B．
、
两点场强相同
C．
点的电势大于
点的电势
D．电场力对电子先做负功后做正功
18．（2025·天津武清·二模）如图所示，两个等量异种点电荷A、B 固定在同一条水平线上，
电荷量分别为+Q 和-Q。MN 是水平放置的足够长的光滑绝缘细杆，细杆上套着一个中间穿孔
的小球P，其质量为m，电荷量为+q（可视为试探电荷，不影响电场的分布）。现将小球从
点电荷A 的正下方C 点由静止释放，到达点电荷B 的正下方D 点时，速度为
，O 为
CD 的中点。则（ ）
A．小球在C 点和D 点所受电场力相同
B．小球运动至O 点时速度为2m/s
C．小球从C 点至D 点先做加速运动后做减速运动
D．小球在整个运动过程中的最终速度为2m/s
