2019年高考物理 母題題源系列 專題08 電場(chǎng)線電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)（含解析）

專題08 電場(chǎng)線 電場(chǎng)強(qiáng)度 電勢(shì)【母題來源一】2019年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試物理（新課標(biāo)全國(guó)卷）【母題原題】（2019·新課標(biāo)全國(guó)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Aa點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等Ba點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等Ca點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同D將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電勢(shì)能增加【答案】BC【解析】由幾何關(guān)系，可知b的電勢(shì)大于a的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤，把負(fù)電荷從a移到b，電勢(shì)能減少，故D錯(cuò)誤；由對(duì)稱性和電場(chǎng)的疊加原理，可得出a、b的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向都相同，故B、C正確。【母題來源二】2019年全國(guó)普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理（北京卷）【母題原題】（2019·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Aa點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比b點(diǎn)大Bb點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小Ca點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高Db點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低【答案】D【解析】由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式確定各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小，由點(diǎn)電荷的等勢(shì)線是以點(diǎn)電荷為球心的球面和沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低確定各點(diǎn)的電勢(shì)的高低。由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可知，a、b兩點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離相等，所以a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，故A錯(cuò)誤；由于c點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離比b點(diǎn)的大，所以b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小比c點(diǎn)的大，故B錯(cuò)誤；由于點(diǎn)電荷的等勢(shì)線是以點(diǎn)電荷為球心的球面，所以a點(diǎn)與b點(diǎn)電勢(shì)相等，負(fù)電荷的電場(chǎng)線是從無窮遠(yuǎn)處指向負(fù)點(diǎn)電荷，根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，所以b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低，故D正確?！久}意圖】本題考查了電場(chǎng)線和電勢(shì)知識(shí)，它們都是高中物理的核心知識(shí)，意在考查考生對(duì)物理主干知識(shí)的掌握情況?！究荚嚪较颉侩妶?chǎng)線是人們?yōu)榱搜芯侩妶?chǎng)的方便，而引入的假想的實(shí)際并不存在的曲線，理解電場(chǎng)線的性質(zhì)和作用，是研究電場(chǎng)問題的基礎(chǔ)。高考對(duì)電場(chǎng)的考查重點(diǎn)有：庫(kù)侖定律，對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)的理解、應(yīng)用，勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等知識(shí)。題型仍以選擇題、計(jì)算題為主。 【得分要點(diǎn)】對(duì)電場(chǎng)線和電勢(shì)，考生重點(diǎn)理解以下幾點(diǎn)：（1）電場(chǎng)線的性質(zhì)：電場(chǎng)線是人們?yōu)榱搜芯侩妶?chǎng)的方便，而假想的實(shí)際并不存在的曲線，是理想化的模型；電場(chǎng)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(chǎng)線永不相交。（2）電場(chǎng)線的特點(diǎn)或作用：電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱（等勢(shì)線的疏密也表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱）；電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向；沿著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)逐漸減小。（3）等勢(shì)面的特點(diǎn)或作用：等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直，即一定垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向；電場(chǎng)線總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，兩個(gè)不同的等勢(shì)面永不相交；相鄰兩個(gè)等勢(shì)面間的電勢(shì)差是相等的，但在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，等勢(shì)面間的距離并不恒定，場(chǎng)強(qiáng)大的地方，間距小，所以等勢(shì)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱；在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功；處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是等勢(shì)體，表面是等勢(shì)面。1（2019·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AO點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度BM、N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C試探電荷+q從M點(diǎn)移到O點(diǎn)，其電勢(shì)能增加D試探電荷+q從N點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處，其電勢(shì)能增加【答案】B【解析】等量異種電荷周圍電場(chǎng)線和等勢(shì)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(chǎng)線逐漸變疏，故電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小，故O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故A錯(cuò)誤；三維空間中，MO=NO，根據(jù)幾何關(guān)系可知兩電荷到M、N的距離也相等，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理可知M、N兩點(diǎn)電場(chǎng)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(shì)逐漸降低，故試探電荷+q從M點(diǎn)移到O點(diǎn)，其電勢(shì)能減小，故C錯(cuò)誤；上圖可知，兩電荷連線中垂線為一等勢(shì)面，故試探電荷+q從N點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)處，電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能不變，故D錯(cuò)誤。2（2019·湖南省長(zhǎng)沙市長(zhǎng)沙一中高三第五次月考）靜電場(chǎng)在x軸上的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)殡妶?chǎng)強(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(shì)能相等B由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能減小C由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先增大后減小D由x1運(yùn)動(dòng)至x4的過程中電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向，電場(chǎng)力均沿x負(fù)方向，電場(chǎng)力均做負(fù)功，電勢(shì)能增大，知A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；由題圖可知，x1到x4電場(chǎng)強(qiáng)度先變大，再變小，則點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力先增大后減小，C正確，D錯(cuò)誤。3（2019·浙江省高中聯(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(zhǎng)度方向分布著電器官，這些器官能在魚周圍產(chǎn)生電場(chǎng)，如圖為反天刀周圍的電場(chǎng)線分布示意圖，A、B、C為電場(chǎng)中的點(diǎn)，下列說法正確的是A頭部帶負(fù)電BA點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度CC點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)D正離子從A向C運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能變小【答案】B【解析】電場(chǎng)線從正電荷或無窮遠(yuǎn)處出發(fā)，終止與負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處，故根據(jù)電場(chǎng)線由頭部出發(fā)可知：頭部帶正電，故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)線疏密程度代表電場(chǎng)強(qiáng)度，由圖可知：A處電場(chǎng)線比B處密，故A處電場(chǎng)強(qiáng)度大于B處電場(chǎng)強(qiáng)度，故B正確；沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直；故B點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)電勢(shì)高，故C錯(cuò)誤；沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，等勢(shì)線與電場(chǎng)線垂直；故A點(diǎn)電勢(shì)比C點(diǎn)電勢(shì)低，那么，正離子從A向C運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，故電勢(shì)能增大，故D錯(cuò)誤。4（2019·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(duì)稱的圓周上，它們所在半徑的夾角為120°。下列說法正確的是AA點(diǎn)與B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同B點(diǎn)C與點(diǎn)D的場(chǎng)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(chǎng)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(shì)能增加【答案】D【解析】由對(duì)稱性以及場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可知，A點(diǎn)與B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相同，方向不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)矢量合成法則，C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為，D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為，點(diǎn)C與點(diǎn)D的場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)力先增大后減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)，負(fù)電荷在高電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)能較小，可知將一負(fù)點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移至B點(diǎn)，電勢(shì)能增加，選項(xiàng)D正確。5（2019·天津市河北區(qū)高三質(zhì)量檢測(cè)）一帶電粒子在電場(chǎng)中僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，速度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，tA、tB分別是帶電粒子到達(dá)A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，則下列說法中正確的是AA處的場(chǎng)強(qiáng)一定小于B處的場(chǎng)強(qiáng)BA處的電勢(shì)一定高于B處的電勢(shì)C電荷在A處的電勢(shì)能一定小于在B處的電勢(shì)能D電荷在A到B的過程中，電場(chǎng)力一定對(duì)電荷做正功【答案】D【解析】根據(jù)速度圖象的斜率等于加速度，由數(shù)學(xué)知識(shí)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(chǎng)力減小，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，即有A處的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B處的場(chǎng)強(qiáng)。A錯(cuò)誤。由于帶電粒子的電性未知，無法判斷電場(chǎng)方向，也就不能判斷電勢(shì)高低。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(shì)能減小，電場(chǎng)力做正功。故C錯(cuò)誤，D正確。6（2019·湖南師大附中高三月考）如圖所示，兩個(gè)等量異號(hào)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(chǎng)強(qiáng)度大小和電勢(shì). 將某試探負(fù)點(diǎn)電荷由F處?kù)o止釋放時(shí)，其電勢(shì)能和加速度大小分別用和a表示，取無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，若將負(fù)點(diǎn)電荷N移走，則A升高BE不變C變小Da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(chǎng)強(qiáng)度方向處處水平向右，所以，中垂線為一條等勢(shì)線，F(xiàn)點(diǎn)的電勢(shì)和OF連線上無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)相等，所以，1=0；狀態(tài)2時(shí)，只有正電荷M，所以2>0；可得：若將負(fù)點(diǎn)電荷N移走，則升高，故A正確；狀態(tài)1時(shí)，電荷M、N對(duì)在F處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小都為E0，兩者相互垂直，根據(jù)電場(chǎng)疊加定理可得：合場(chǎng)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(chǎng)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改變，故B錯(cuò)誤；電勢(shì)能Ep=q，所以Ep1=0，Ep2<0，所以Ep變小，故C正確；F=qE，試探電荷q，m不變，所以a變小，故D錯(cuò)誤。7（2019·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(chǎng)中，它們剛好是一個(gè)圓的四個(gè)點(diǎn)和圓心，已知電場(chǎng)線與圓所在平面平行，B點(diǎn)電勢(shì)為2 V，C點(diǎn)電勢(shì)為6 V，D點(diǎn)電勢(shì)為10 V，下列有關(guān)圓心O和點(diǎn)A的電勢(shì)，電場(chǎng)強(qiáng)度的相關(guān)描述正確的AA點(diǎn)的電勢(shì)為6 VBA點(diǎn)的電勢(shì)為2 VCO點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向由O指向BDO點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向指向A點(diǎn)【答案】AC【解析】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，任意兩平行直線上相等距離的電勢(shì)差相等，則有，可得，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；點(diǎn)的電勢(shì)為6V，所以為等勢(shì)線，根據(jù)電場(chǎng)線應(yīng)與等勢(shì)面垂直，且沿電場(chǎng)線電勢(shì)依次降低，則有點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向應(yīng)由指向，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。8（2019·重慶市巴蜀中學(xué)高三月考）A、B為一電場(chǎng)中x軸上的兩點(diǎn)，如圖甲所示。一電子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，x軸上各點(diǎn)電勢(shì)隨其坐標(biāo)變化的關(guān)系如圖乙所示，則下列說法正確的是A該電場(chǎng)是點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)BA、B兩點(diǎn)電場(chǎng)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(chǎng)力做正功D電子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系為EpA>EpB【答案】CD【解析】各點(diǎn)電勢(shì)隨其坐標(biāo)變化的關(guān)系圖象中，斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小可知，該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，則A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EA=EB，故AB錯(cuò)誤；由A到B電勢(shì)逐漸升高，故電場(chǎng)方向由B指向A，電子從A運(yùn)動(dòng)到B過程中電場(chǎng)力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故電子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系為EpA>EpB，故CD正確。9（2019·江蘇省泰州市高一期末）如圖所示，實(shí)線表示某電場(chǎng)中一簇關(guān)于x軸對(duì)稱的等勢(shì)面，在軸上有等間距的A、B、C三點(diǎn)，則AB點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)小于C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)BA點(diǎn)的電場(chǎng)方向指向x軸正方向CAB兩點(diǎn)電勢(shì)差小于BC兩點(diǎn)電勢(shì)差DAB兩點(diǎn)電勢(shì)差等于BC兩點(diǎn)電勢(shì)差【答案】ABC【解析】等差等勢(shì)面的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由于0.4 V與0.2 V兩個(gè)等勢(shì)面間電勢(shì)差等于0.6 V與0.4 V兩個(gè)等勢(shì)面間電勢(shì)差，C處的等勢(shì)面密，所以C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度較大，故A正確；電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面，故A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向x軸正方向，故B正確；等差等勢(shì)面的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，所以AB兩點(diǎn)間的平均場(chǎng)強(qiáng)小于BC兩點(diǎn)間的平均場(chǎng)強(qiáng)，由公式，可知，AB兩點(diǎn)電勢(shì)差小于BC兩點(diǎn)電勢(shì)差，故C正確，D錯(cuò)誤。10（2019·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(kù)侖力的合力一直增大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(shì)能先增加后減小D從P到Q的過程中，動(dòng)能減少量等于電勢(shì)能增加量和重力勢(shì)能增加量之和【答案】ABD【解析】a由N到P的過程中，重力豎直向下，而庫(kù)侖力一直沿二者的連線方向，則可知，重力與庫(kù)侖力的夾角一直減小，且?guī)靵隽υ龃?，依?jù)力的合成法則，故合力一直在增大，故A正確；在整個(gè)過程中合力先與運(yùn)動(dòng)方向的夾角均為銳角，合力做正功；而后一過程中合力與運(yùn)動(dòng)方向夾角為鈍角，合力做負(fù)功；故從N到P的過程中，動(dòng)能先增大后減小，故B正確；從N到Q小球電場(chǎng)力與速度的夾角一直是鈍角，則電場(chǎng)力一直做負(fù)功，電勢(shì)能增大，故C錯(cuò)誤；從P到Q的過程中，由動(dòng)能定理可知，-mgh-WE=0-mv2；故動(dòng)能的減小量等于重力勢(shì)能增加量和電勢(shì)能的增加量，故D正確。9