2024年高考物理母題題源系列專題08電場線電場強(qiáng)度電勢含解析

PAGEPAGE1專題08電場線電場強(qiáng)度電勢【母題來源一】2024年一般高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（新課標(biāo)全國Ⅲ卷）【母題原題】（2024·新課標(biāo)全國Ⅲ卷）如圖，電荷量分別為q和–q（q>0）的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上，a、b是正方體的另外兩個(gè)頂點(diǎn)。則A．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢相等B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等C．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同D．將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電勢能增加【答案】BC【解析】由幾何關(guān)系，可知b的電勢大于a的電勢，故A錯(cuò)誤，把負(fù)電荷從a移到b，電勢能削減，故D錯(cuò)誤；由對稱性和電場的疊加原理，可得出a、b的合電場強(qiáng)度大小、方向都相同，故B、C正確?！灸割}來源二】2024年全國一般高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理（北京卷）【母題原題】（2024·北京卷）如圖所示，a、b兩點(diǎn)位于以負(fù)點(diǎn)電荷–Q（Q>0）為球心的球面上，c點(diǎn)在球面外，則A．a(chǎn)點(diǎn)場強(qiáng)的大小比b點(diǎn)大B．b點(diǎn)場強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小C．a(chǎn)點(diǎn)電勢比b點(diǎn)高D．b點(diǎn)電勢比c點(diǎn)低【答案】D【解析】由點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式確定各點(diǎn)的場強(qiáng)大小，由點(diǎn)電荷的等勢線是以點(diǎn)電荷為球心的球面和沿電場線方向電勢漸漸降低確定各點(diǎn)的電勢的凹凸。由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式可知，a、b兩點(diǎn)到場源電荷的距離相等，所以a、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，故A錯(cuò)誤；由于c點(diǎn)到場源電荷的距離比b點(diǎn)的大，所以b點(diǎn)的場強(qiáng)大小比c點(diǎn)的大，故B錯(cuò)誤；由于點(diǎn)電荷的等勢線是以點(diǎn)電荷為球心的球面，所以a點(diǎn)與b點(diǎn)電勢相等，負(fù)電荷的電場線是從無窮遠(yuǎn)處指向負(fù)點(diǎn)電荷，依據(jù)沿電場線方向電勢漸漸降低，所以b點(diǎn)電勢比c點(diǎn)低，故D正確。【命題意圖】本題考查了電場線和電勢學(xué)問，它們都是中學(xué)物理的核心學(xué)問，意在考查考生對物理主干學(xué)問的駕馭狀況?！究荚嚪较颉侩妶鼍€是人們?yōu)榱颂接戨妶龅谋憷?，而引入的假想的?shí)際并不存在的曲線，理解電場線的性質(zhì)和作用，是探討電場問題的基礎(chǔ)。高考對電場的考查重點(diǎn)有：庫侖定律，對電場強(qiáng)度、電勢的理解、應(yīng)用，勻強(qiáng)電場中電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系、電場力做功的特點(diǎn)，平行板電容器的動(dòng)態(tài)變更，帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)等學(xué)問。題型仍以選擇題、計(jì)算題為主?！镜梅忠c(diǎn)】對電場線和電勢，考生重點(diǎn)理解以下幾點(diǎn)：（1）電場線的性質(zhì)：電場線是人們?yōu)榱颂接戨妶龅谋憷?，而假想的?shí)際并不存在的曲線，是志向化的模型；電場線始于正電荷（或無窮遠(yuǎn)處），終止于負(fù)電荷（或無窮遠(yuǎn)處），不是閉合的；電場線永不相交。（2）電場線的特點(diǎn)或作用：電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱（等勢線的疏密也表示電場的強(qiáng)弱）；電場線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)處的場強(qiáng)方向；沿著電場線的方向，電勢漸漸減小。（3）等勢面的特點(diǎn)或作用：等勢面肯定與電場線垂直，即肯定垂直于場強(qiáng)方向；電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，兩個(gè)不同的等勢面永不相交；相鄰兩個(gè)等勢面間的電勢差是相等的，但在非勻強(qiáng)電場中，等勢面間的距離并不恒定，場強(qiáng)大的地方，間距小，所以等勢線的疏密表示電場的強(qiáng)弱；在同一等勢面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場力不做功；處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是等勢體，表面是等勢面。1．（2024·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三期末）如圖所示，在空間坐標(biāo)系Oxyz中，A、B、M、N分別位于x負(fù)半軸、x正半軸、y負(fù)半軸、z正半軸，并AO=BO=MO=NO；現(xiàn)在A、B兩點(diǎn)分別固定等量異種點(diǎn)電荷+Q與–Q，下列說法正確的是A．O點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度B．M、N點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同C．摸索電荷+q從M點(diǎn)移到O點(diǎn)，其電勢能增加D．摸索電荷+q從N點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處，其電勢能增加【答案】B【解析】等量異種電荷四周電場線和等勢面分布如圖所示：由圖象可知，兩線中垂線上從連線中點(diǎn)向無窮遠(yuǎn)處，電場線漸漸變疏，故電場強(qiáng)度漸漸減小，故O點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；三維空間中，MO=NO，依據(jù)幾何關(guān)系可知兩電荷到M、N的距離也相等，依據(jù)電場強(qiáng)度疊加原理可知M、N兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等，方向相同，均平行于兩電荷連線，指向負(fù)電荷，故B正確；由圖象可知，從M到O電勢漸漸降低，故摸索電荷+q從M點(diǎn)移到O點(diǎn)，其電勢能減小，故C錯(cuò)誤；上圖可知，兩電荷連線中垂線為一等勢面，故摸索電荷+q從N點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處，電場力不做功，電勢能不變，故D錯(cuò)誤。2．（2024·湖南省長沙市長沙一中高三第五次月考）靜電場在x軸上的電場強(qiáng)度E隨x的變更關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷A．在x2和x4處電勢能相等B．由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢能減小C．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場力先增大后減小D．由x1運(yùn)動(dòng)至x4的過程中電場力先減小后增大【答案】C【解析】由x1到x3及由x2到x4過程中，場強(qiáng)沿x軸負(fù)方向，電場力均沿x負(fù)方向，電場力均做負(fù)功，電勢能增大，知A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；由題圖可知，x1到x4電場強(qiáng)度先變大，再變小，則點(diǎn)電荷受到的電場力先增大后減小，C正確，D錯(cuò)誤。3．（2024·浙江省中學(xué)聯(lián)盟高二期中）反天刀是生活在尼羅河的一種魚類，沿著它身體的長度方向分布著電器官，這些器官能在魚四周產(chǎn)生電場，如圖為反天刀四周的電場線分布示意圖，A、B、C為電場中的點(diǎn)，下列說法正確的是A．頭部帶負(fù)電B．A點(diǎn)電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場強(qiáng)度C．C點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢D．正離子從A向C運(yùn)動(dòng)，其電勢能變小【答案】B【解析】電場線從正電荷或無窮遠(yuǎn)處動(dòng)身，終止與負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處，故依據(jù)電場線由頭部動(dòng)身可知：頭部帶正電，故A錯(cuò)誤；電場線疏密程度代表電場強(qiáng)度，由圖可知：A處電場線比B處密，故A處電場強(qiáng)度大于B處電場強(qiáng)度，故B正確；沿著電場線電勢降低，等勢線與電場線垂直；故B點(diǎn)電勢比C點(diǎn)電勢高，故C錯(cuò)誤；沿著電場線電勢降低，等勢線與電場線垂直；故A點(diǎn)電勢比C點(diǎn)電勢低，那么，正離子從A向C運(yùn)動(dòng)，電場力做負(fù)功，故電勢能增大，故D錯(cuò)誤。4．（2024·湖南省湘東六校高二期末聯(lián)考）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一圓周，其圓心為O，直徑AB和CD相互垂直，電荷量均為Q的異種點(diǎn)電荷放在關(guān)于CD對稱的圓周上，它們所在半徑的夾角為120°。下列說法正確的是A．A點(diǎn)與B點(diǎn)的場強(qiáng)相同B．點(diǎn)C與點(diǎn)D的場強(qiáng)大小之比為C．將一點(diǎn)電荷從D點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，電場力先減小后增大D．將一負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，電勢能增加【答案】D【解析】由對稱性以及場強(qiáng)疊加原理可知，A點(diǎn)與B點(diǎn)的場強(qiáng)大小相同，方向不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；依據(jù)矢量合成法則，C點(diǎn)場強(qiáng)為，D點(diǎn)的場強(qiáng)為，點(diǎn)C與點(diǎn)D的場強(qiáng)大小之比為3：1，故B錯(cuò)誤；因DC是兩電荷連線的中垂線，可知從D到C場強(qiáng)先增加后減小，則將一點(diǎn)電荷從D點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，電場力先增大后減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)，負(fù)電荷在高電勢點(diǎn)的電勢能較小，可知將一負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，電勢能增加，選項(xiàng)D正確。5．（2024·天津市河北區(qū)高三質(zhì)量檢測）一帶電粒子在電場中僅在電場力作用下從A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度隨時(shí)間變更的圖象如圖所示，tA、tB分別是帶電粒子到達(dá)A、B兩點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)刻，則下列說法中正確的是A．A處的場強(qiáng)肯定小于B處的場強(qiáng)B．A處的電勢肯定高于B處的電勢C．電荷在A處的電勢能肯定小于在B處的電勢能D．電荷在A到B的過程中，電場力肯定對電荷做正功【答案】D【解析】依據(jù)速度圖象的斜率等于加速度，由數(shù)學(xué)學(xué)問可以看出，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中帶電粒子的加速度減小，則其所受的電場力減小，電場強(qiáng)度減小，即有A處的場強(qiáng)肯定大于B處的場強(qiáng)。A錯(cuò)誤。由于帶電粒子的電性未知，無法推斷電場方向，也就不能推斷電勢凹凸。故B錯(cuò)誤。由圖看出，帶電粒子的速度增大，動(dòng)能增大，則由能量守恒定律得知，其電勢能減小，電場力做正功。故C錯(cuò)誤，D正確。6．（2024·湖南師大附中高三月考）如圖所示，兩個(gè)等量異號點(diǎn)電荷M、N分別固定在A、B兩點(diǎn)，F(xiàn)為A、B連線所在平面的中垂線上的某一點(diǎn)，O為A、B連線的中點(diǎn)。AO=OF，E和分別表示F處的電場強(qiáng)度大小和電勢.將某摸索負(fù)點(diǎn)電荷由F處靜止釋放時(shí)，其電勢能和加速度大小分別用和a表示，取無窮遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)，若將負(fù)點(diǎn)電荷N移走，則A．上升 B．E不變C．變小 D．a(chǎn)變大【答案】AC【解析】令電荷M、N都存在時(shí)為狀態(tài)1，各物理量用下標(biāo)1表示；只有電荷M時(shí)為狀態(tài)2，各物理量用下標(biāo)2表示；狀態(tài)1時(shí)，易知在AB連線的中垂線上電場強(qiáng)度方向到處水平向右，所以，中垂線為一條等勢線，F(xiàn)點(diǎn)的電勢和OF連線上無窮遠(yuǎn)處電勢相等，所以，φ1=0；狀態(tài)2時(shí)，只有正電荷M，所以φ2>0；可得：若將負(fù)點(diǎn)電荷N移走，則φ上升，故A正確；狀態(tài)1時(shí)，電荷M、N對在F處的電場強(qiáng)度大小都為E0，兩者相互垂直，依據(jù)電場疊加定理可得：合場強(qiáng)E1=E0，方向水平向右；狀態(tài)2時(shí)，電荷M在F處的電場強(qiáng)度也是E0，方向沿AF連線方向；所以若將負(fù)點(diǎn)電荷N移走，則E變更，故B錯(cuò)誤；電勢能Ep=qφ，所以Ep1=0，Ep2<0，所以Ep變小，故C正確；F=qE，，摸索電荷q，m不變，所以a變小，故D錯(cuò)誤。7．（2024·湖北省宜昌市高一期末）如圖所示，圖中五點(diǎn)均在勻強(qiáng)電場中，它們剛好是一個(gè)圓的四個(gè)點(diǎn)和圓心，已知電場線與圓所在平面平行，B點(diǎn)電勢為2V，C點(diǎn)電勢為6V，D點(diǎn)電勢為10V，下列有關(guān)圓心O和點(diǎn)A的電勢，電場強(qiáng)度的相關(guān)描述正確的A．A點(diǎn)的電勢為6VB．A點(diǎn)的電勢為–2VC．O點(diǎn)的場強(qiáng)方向由O指向BD．O點(diǎn)的場強(qiáng)方向指向A點(diǎn)【答案】AC【解析】在勻強(qiáng)電場中，隨意兩平行直線上相等距離的電勢差相等，則有，可得，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；點(diǎn)的電勢為6V，所以為等勢線，依據(jù)電場線應(yīng)與等勢面垂直，且沿電場線電勢依次降低，則有點(diǎn)的場強(qiáng)方向應(yīng)由指向，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。8．（2024·重慶市巴蜀中學(xué)高三月考）A、B為一電場中x軸上的兩點(diǎn)，如圖甲所示。一電子僅在電場力作用下從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，x軸上各點(diǎn)電勢隨其坐標(biāo)變更的關(guān)系如圖乙所示，則下列說法正確的是A．該電場是點(diǎn)電荷形成的電場B．A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小關(guān)系為EA<EBC．電子從A運(yùn)動(dòng)到B過程中電場力做正功D．電子在A、B兩點(diǎn)的電勢能大小關(guān)系為EpA>EpB【答案】CD【解析】各點(diǎn)電勢隨其坐標(biāo)變更的關(guān)系圖象中，斜率表示電場強(qiáng)度大小可知，該電場為勻強(qiáng)電場，則A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小關(guān)系為EA=EB，故AB錯(cuò)誤；由A到B電勢漸漸上升，故電場方向由B指向A，電子從A運(yùn)動(dòng)到B過程中電場力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，電場力做正功，電勢能減小，故電子在A、B兩點(diǎn)的電勢能大小關(guān)系為EpA>EpB，故CD正確。9．（2024·江蘇省泰州市高一期末）如圖所示，實(shí)線表示某電場中一簇關(guān)于x軸對稱的等勢面，在軸上有等間距的A、B、C三點(diǎn)，則A．B點(diǎn)的場強(qiáng)小于C點(diǎn)的場強(qiáng)B．A點(diǎn)的電場方向指向x軸正方向C．AB兩點(diǎn)電勢差小于BC兩點(diǎn)電勢差D．AB兩點(diǎn)電勢差等于BC兩點(diǎn)電勢差【答案】ABC【解析】等差等勢面的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小，由于0.4V與0.2V兩個(gè)等勢面間電勢差等于0.6V與0.4V兩個(gè)等勢面間電勢差，C處的等勢面密，所以C點(diǎn)電場強(qiáng)度較大，故A正確；電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故A點(diǎn)場強(qiáng)方向指向x軸正方向，故B正確；等差等勢面的疏密程度表示電場強(qiáng)度的大小，所以AB兩點(diǎn)間的平均場強(qiáng)小于BC兩點(diǎn)間的平均場強(qiáng)，由公式，可知，AB兩點(diǎn)電勢差小于BC兩點(diǎn)電勢差，故C正確，D錯(cuò)誤。10．（2024·內(nèi)蒙古呼和浩特市高三二模）如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平。a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球視為點(diǎn)電荷，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過最低點(diǎn)P到達(dá)某點(diǎn)Q（圖中未畫出）時(shí)速度為零。則小球aA．從N到P的過程中，重力與庫侖力的合力始終增大B．從N到P的過程中，動(dòng)能先增大后減小C．從N到Q的過程中，電勢能先增加后減小D．從P到Q的過程中，動(dòng)能削減量等于電勢能增加量和重力勢能增加量之和【答案】ABD【解析】a由N