文档文本内容
重难12 静电场（电场的性质、电场中的图像问题、电场中
的能量问题、轨迹问题、带电粒子在电场中的运动）
高考指导方向标
近三年考查
趋势分析
近三年高考中，本专题常见于选择题与计算题，分值约 6-15 分。命题注重对电场基本性质
（力的性质、能的性质）的深入理解，强调利用图像（φ-x、E-x、Ep-x）、功能关系及动
力学规律综合分析带电粒子的运动，常与科技应用（如粒子加速器、示波器、电容器储
能）相结合。
命题特点：
图像分析是关键：重点考查从φ-x、E-x 等图像中提取场强、电势变化信息，并判断粒子运
动、受力、能量变化的能力。
电容器动态分析是热点：常结合电路，考查电容器充电后断开或始终连接电源两种情况下
各物理量（C、Q、U、E）的动态变化。
带电粒子运动是综合载体：涵盖匀强电场中的加速、偏转（类平抛）以及非匀强电场中的
一般曲线运动，常与牛顿定律、动能定理、能量守恒综合命题。
概念辨析要求高：对场强、电势、电势能、电场力做功等概念的辨析与计算是选择题的常
见考查形式。
内容导航
速度提升
技巧掌握
手感养成
重难考向聚焦
锁定目标 精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向
重难技巧突破
授予利器 瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧
重难保分练
稳扎稳打 必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值
重难抢分练
突破瓶颈 争夺高分： 聚焦于中高难度题目，争夺关键分数
重难冲刺练
模拟实战 挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感”
核心方法聚
焦
图像分析：掌握φ-x 图像斜率表场强、E-x 图像面积表电势差、Ep-x 图像斜率表电场力的
规律。
电容器分析：紧抓“U 不变（连电源）”与“Q 不变（断电源）”两类情况，按“定义式
C=Q/U→决定式C=εS/(4πkd)→场强公式E=U/d”的顺序推理。
粒子运动分析：
直线运动：优先考虑动能定理（qU=ΔEk）。
偏转运动：分解为沿初速度的匀速直线运动和垂直初速度的匀加速直线运动，记住“偏转
位移、偏转角与粒子比荷无关”等重要结论。
备考指导建
议
构建概念网络：清晰理解并区分电场强度、电势、电势能、电场力做功等核心概念及其关
联。
强化图像专题训练：集中练习从各类电场图像中还原电场分布、推断粒子运动的能力。
熟练掌握典型模型：吃透“加速-偏转”模型、电容器动态分析、点电荷电场等典型问题的
分析方法与结论。
注重与实际应用结合：了解示波管、静电除尘、粒子加速器等原理，提升将实际问题转化
为物理模型的能力。
1 电场中的图像问题
1. E-x 图像
图像分析：
（1）E-x 图像反映了电场强度随位移变化的规律，E>0 表示电场强度沿x 轴正方向;E<0 表示电场强度
沿x 轴负方向。
（2）在给定了电场的E-x 图像后，可以由图线确定电场强度的变化情况,电势的变化情况,E-x 图线与x
轴所围图形“面积”表示电势差，两点的电势高低根据电场方向判定。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。
（3）在这类题目中,还可以由E-x 图像画出对应的电场，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。
2. φ-x 图像（反映了电势随位移变化的规律）
图像分析：
（1）电场强度的大小等于φ-x 图线的斜率的绝对值,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 图像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 图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB=qUAB，进而分析WAB的正负,
3. Ep-x 图像
图像分析：
（1）根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功:电势能增加,电场力做
负功。
（2）根据ΔEp=-W=-Fx，图像Ep-x 斜率的绝对值表示电场力的大小。
2 带电粒子在电场中的平衡问题——受力分析
三个自由点电荷的平衡问题：
（1）平衡条件：每个点电荷受另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷平衡的位置是另外两个点电
荷的合场强为零的位置。
（2）平衡规律：
(3)利用三角形相似法处理带电小球的平衡问题：
常见模型
几何三角形和力的矢量三角形
比例关系
3 电容器的动态分析
1．平行板电容器动态的分析思路
2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况
(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:U 不变（始终与电源相连）
分析思路：根据C＝＝先分析电容的变化，再分析Q 的变化；根据E＝分析场强的变化；根据UAB＝
E·d 分析某点电势变化（
C=
εS
4 π kd ∝εS
d ，Q＝U·C＝
UεS
4 π kd ∝εS
d ，
E=U
d ∝1
d ）。
(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:Q 不变（充电后与电源断开）
分析思路：根据C＝＝先分析电容的变化，再分析U 的变化；根据E＝＝分析场强变化（
C=
εS
4 π kd ∝εS
d ，
U=Q
C = 4 π kd
εS
∝d
εS ，
E=U
d = Q
Cd = 4 π kQ
εS
∝1
εS ）。
4 电场中的功能关系——能量观点
1.求电场力做功的方法：
(1)定义式:WAB=Flcosα=qElcosα(适用于匀强电场)。
(2)电势的变化:WAB=qUAB=q(φA-φB)。
(3)动能定理:W 电+W 其他=ΔEk。
(4)电势能的变化:WAB= -ΔEp=EpA-EpB。
2.电场中的功能关系
(1)若只有电场力做功,则电势能与动能之和保持不变.
(2)若只有电场力和重力做功,则电势能、重力势能、动能之和保持不变.
(3)除重力、弹力外,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.
5.带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子在电场中的直线运动
1．做直线运动的条件
(1)粒子所受合外力F 合＝
0 ，粒子或静止，或做匀速直线运动。
(2)匀强电场中，粒子所受合外力F 合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线
运动或匀减速直线运动。
2．用动力学观点分析
a＝，E＝，v2－v0
2＝2ad(匀强电场)。
3．用功能观点分析
匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv0
2。
非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1。
二、带电粒子在电场中的偏转运动
1.求解电偏转问题的两种思路
以示波管模型为例,带电粒子经加速电场U1加速,再经偏转电场U2偏转后,需再经历一段匀速直线运动才
会打到荧光屏上而显示亮点P,如图所示。
(1)确定最终偏移距离OP 的两种方法
方法1:
方法2:
(2)确定粒子经偏转电场后的动能(或速度)的两种方法
2.带电粒子在匀强电场中偏转的两个分运动
(1)沿初速度方向做匀速直线运动，t＝(如图)．
(2)沿静电力方向做匀加速直线运动
①加速度：a＝＝＝
②离开电场时的偏移量：y＝at2＝
③离开电场时的偏转角：tan θ＝＝
3．两个重要结论
(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相
同的。
证明：
在加速电场中有qU0＝mv0
2，
在偏转电场偏移量y＝at2＝··()2
偏转角θ，tan θ＝＝，
得：y＝，tan θ＝
y、θ 均与m、q 无关．
(2)粒子经电场偏转后射出，速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点，即O 到偏
转电场边缘的距离为偏转极板长度的一半。
（建议用时：20 分钟）
1．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图，其中可能正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2025·江西·高考真题）超级电容器可集成到太阳能发电系统中，通过超级电容器储存和释放能量，优
化功率输出，提升电网稳定性。关于超级电容器储存能量过程中所带电荷量Q 和两极板间电压U 的变化，
下列说法正确的是（ ）
A．Q 增大，U 增大
B．Q 减小，U 减小
C．Q 减小，U 增大
D．Q 增大，U 减小
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
4．（2025·湖南湘西·一模）如图所示，空间存在竖直向上的匀强电场，在同一水平直线上A、B 两点处分
别把两个质量均为m 的带电小球同时抛出。小球1 抛出时速度大小为
，方向水平向右，小球2 抛出时速
度与水平方向成
，两球的运动轨迹在同一竖直面内，两球在P 点相遇，P 是AB 连线中垂线上的一
点。已知两球所带电荷量大小均为q，该过程中两球的运动时间均为
，g 为重力加速度，不计空气
阻力和两球间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．球1 带负电，球2 带正电
B．抛出时两球的机械能之和与相遇时两球的机械能之和相等
C．电场强度大小为
D．从抛出到相遇，球1 和球2 的速度变化量之比为
5．（2025·浙江宁波·一模）“彭宁离子阱”是一个可以用来储存带电粒子的装置。该装置主要由一对左右
对称的环电极和一对上下对称的端电极构成，其内部某一截面的部分电场线和等势线分布如图，则
（ ）
A．
三点电场强度大小关系
B．
三点电势高低关系
C．将一电子从
点移到
点，静电力做负功
D．将一电子从
点移到点，电子电势能减小
6．（2025·广西南宁·一模）验证库仑定律的扭秤装置如图所示，细银丝下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端固
定不带电的金属球A，另一端固定绝缘球B 使棒平衡，细银丝处于自然状态。把带电金属球C 伸入容器轻
触金属球A 后，A 与C 带上同种电荷，A 在库仑力的作用下远离C。扭转细银丝旋钮，使A 回到初始位置
并保持静止。实验中，A、B、C 三个小球处于同一水平面。已知旋钮旋转的角度与A、C 间的库仑力大小
成正比。某次实验测得旋钮旋转的角度为θ，若保持两球间距离不变，通过接触起电使A、C 两球电量均
减为上述实验中电量的一半，则旋钮旋转的角度变为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．（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
（建议用时：30 分钟）
8．（2025·浙江·高考真题）一束
粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以
金原子核为圆心的圆。已知静电力常量
，元电荷
，金原子序数为79，
不考虑
粒子间的相互作用，则（ ）
A．沿轨迹1 运动的
粒子受到的库仑力先做正功，后做负功
B．沿轨迹2 运动的
粒子到达P 时动能为零、电势能最大
C．位于图中虚线圆周上的3 个
粒子的电势能不相等
D．若
粒子与金原子核距离为
，则库仑力数量级为
9．（2025·天津·高考真题）如图所示，在一固定点电荷形成的电场中，一试探电荷仅在静电力作用下先后
经过a、b 两点，图中箭头方向表示试探电荷在a、b 两点处的受力方向，则（ ）
A．a 点电势一定高于b 点电势
B．试探电荷与场源电荷电性一定相同
C．a 点电场强度一定大于b 点电场强度
D．试探电荷的电势能一定先减小后增大
10．（2025·重庆·高考真题）某兴趣小组用人工智能模拟带电粒子在电场中的运动，如图所示的矩形区域
OMPQ 内分布有平行于OQ 的匀强电场，N 为QP 的中点。模拟动画显示，带电粒子a、b 分别从Q 点和O
点垂直于OQ 同时进入电场，沿图中所示轨迹同时到达M、N 点，K 为轨迹交点。忽略粒子所受重力和粒
子间的相互作用，则可推断a、b（ ）
A．具有不同比荷
B．电势能均随时间逐渐增大
C．到达M、N 的速度大小相等
D．到达K 所用时间之比为
11．（2025·江苏南通·一模）一个半径为r 的金属球，以球心为坐标原点，向右为正方向建立坐标轴，现在
坐标x0处放置一个+q 电荷，下列关于坐标轴上0~x0区间的电场强度大小E 和电势φ 的图示可能正确的是（
）
A．
B．
C．
D．
12．（2025·辽宁丹东·模拟预测）沿空间某直线建立x 轴，该直线上的静电场方向沿x 轴，其电势的
随位
置x 变化的图像如图所示，图线关于
轴对称，x 轴上有M、N 两点。一电荷量为e 的负试探电荷，从M 点
出发时速度沿x 轴正方向，若该电荷运动过程中仅受电场力作用。则下列说法中正确的是（ ）
A．O 点电场强度最大
B．M、N 两点电场强度的大小关系为
C．N 点电场强度
的方向沿x 轴负方向
D．该电荷沿x 轴正方向运动过程中，电场力先做正功再做负功
13．（2025·湖南湘西·一模）已知均匀带电球壳，其内部电场强度处处为零。如图1 所示，真空中有一半
径为R、电荷量为
的均匀带电实心球，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x 轴，理论分析表明，x 轴
上各点的电场强度随x 变化关系如图2 所示，静电力常量为k，则（ ）
A．
处电场强度大小为
B．x1处的电势小于
处的电势
C．x1处电场强度大小为
D．假设将一个带正电的试探电荷沿x 轴移动，从x1移到
处的过程中电场力先做正功，后做负功
14．（2025·陕西渭南·一模）如图所示直线为某电场中的一条电场线，
、
是该电场线上的两点，若将
一试探电荷由
点静止释放，只在电场力的作用下它将沿电场线向
运动。若A 、B两点的电场强度大小
为
，电势分别为
，试探电荷在A 、B两点受到的电场力大小为
，具有的电势能分别
为
、
，则下列关系式一定正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
15．（2025·江苏南京·模拟预测）如图甲所示，真空中的电极能连续不断均匀地放出初速度为零、质量为
、电荷量为
的粒子，经加速电场加速，由小孔穿出，沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板A、B 间的
中线平行于极板射入偏转电场，A、B 两板距离为
，A、B 板长为
，A、B 两板间加周期为
的变化电
场，
如图乙所示，已知
，能从偏转电场板间飞出的粒子在偏转电场中运动的时间也为
。
忽略极板边缘处电场的影响，不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用，粒子打到极板上后即消失。求：
(1)加速电场中的
；
(2)若
时刻粒子进入偏转电场两极板之间，粒子能否飞出极板？如果能，那么粒子的偏移量
是多少？
如果不能，那么粒子在偏转电场内平行于极板方向的位移
是多少？
（建议用时：20 分钟）
16．（2025·河南·高考真题）如图，水平虚线上方区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，下方区域有竖直向
上的匀强电场。质量为m、带电量为q（
）的粒子从磁场中的a 点以速度
向右水平发射，当粒子进
入电场时其速度沿右下方向并与水平虚线的夹角为
，然后粒子又射出电场重新进入磁场并通过右侧b
点，通过b 点时其速度方向水平向右。a、b 距水平虚线的距离均为h，两点之间的距离为
。不计
重力。
(1)求磁感应强度的大小；
(2)求电场强度的大小；
(3)若粒子从a 点以
竖直向下发射，长时间来看，粒子将向左或向右漂移，求漂移速度大小。（一个周期
内粒子的位移与周期的比值为漂移速度）
17．（2025·江西景德镇·模拟预测）在以竖直方向建立y 轴的xoy 平面内存在方向未知且范围足够大的匀强
电场，已知x 轴和y 轴上的各点电势如图甲和图乙所示，已知重力加速度为
。下列说法正确的
是（ ）
A．匀强电场大小为240V/m
B．x 方向分电场
与y 方向分电场
大小之比为4 3∶
C．一个电子处于坐标（3cm，3cm）时电势能为0J
D．在坐标原点以8m/s 的初速度竖直抛出质量为0.1kg 带电荷量
C 的小球，运动到最高点时
电势能增加了2J
18．（2025·陕西渭南·一模）如图，空间存在一匀强电场，一质量为
的带电小球仅在重力和电场力的作
用下运动，重力加速度为
，虚线与水平地面之间的夹角为
。若小球从虚线上某处静止释放，恰好沿
虚线向下做加速度为
的匀加速运动。现将小球以大小为
、方向与虚线之间的夹角为
的初速度从图
示位置抛出，则小球运动到最高点的过程中（ ）
A．小球水平向右移动的距离为
B．小球竖直上升的高度为
C．重力和电场力做的总功为
D．小球所受合力的冲量大小为
19．（2025·广东·模拟预测）如图所示，一对竖直放置的平行金属板A、B 构成电容器，电容为C，电容器
的A 板接地，A 板中间有一小孔S，B 板不带电。被加热的灯丝K 不断地释放电子（初速度可忽略不计），
电子经过电压为U0的电场加速后通过小孔S，电子到达B 板后被吸收，稳定后电容器所带电荷量为Q。设
电子的电荷量大小为e，不计电子重力以及电子间的相互作用力，下列说法正确的是（ ）
A．最终B 板的电势低于灯丝K 的电势
B．B 板最多吸收
个电子
C．电子从灯丝K 运动到B 板的过程中，电势能一直减小
D．若增大A、B 板间的距离，则稳定后电容器所带电荷量小于Q
20．（2025·河北邯郸·模拟预测）如图所示，水平地面上方存在一匀强电场，一质量为m 的带负电小球由
静止释放，仅在重力和静电力的作用下，恰好沿与水平方向夹角为60°的虚线向下运动。现将小球以大小
为
、方向与虚线之间的夹角为45°的初速度（斜向右上方）从图示位置抛出，忽略空气阻力，重力加速
度为g。小球从抛出到落地前的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球运动过程中加速度的方向始终沿虚线向下
B．电场强度的最小值为
C．小球动能的最小值为
D．小球速度到达最小值时的竖直位移大小可能为
