專題17靜電場及其應(yīng)用-【好題匯編】三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國）（解析版）

專題17靜電場及其應(yīng)用考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1庫侖定律（5年3考）2023年學業(yè)水平等級考試上海卷：相同小球電荷均分；2023高考海南卷：庫侖定律，受力平衡；2022高考上海物理學科水平測試：庫侖定律；2022高考遼寧物理：庫侖定律，受力平衡；1.庫侖定律高考考查頻率較高，考查方式主要有：單獨考查庫侖定律；與平衡條件綜合考查等。2.電場強度和場強疊加、靜電力的考查有多種形式，多個點電荷電場疊加的考查有增加的趨勢?？键c2電場強度和靜電力（5年4考）2024高考江西卷：靜電力；2023高考全國乙卷：電場疊加；2023年高考湖南卷：電場疊加；2024高考江蘇卷：靜電場中試探電荷在兩點的靜電力F與電荷量q滿足的關(guān)系圖像，判斷場強大??；2023高考海南卷：正三角形三個頂點固定三個等量電荷，判斷場強、電勢等?？键c01庫侖定律1.（2023年學業(yè)水平等級考試上海卷）三個大小相同的導體小球x、y、z分別帶電+4μC、0μC和-10μC，小球x先于小球y接觸，分開后小球y再與小球z接觸，最后小球y的帶電量為A.-4μCB.-3μCC.-2μCD.-1μC【參考答案】A【名師解析】根據(jù)完全相同導體小球接觸后電荷量均分，可知x先于小球y接觸，分開后小球y帶電荷量為+2C，再與小球z接觸，先中和后將剩余-8C均分，最后小球y的帶電量為-4C，A正確。2.（2023高考海南卷）如圖所示，一光滑絕緣軌道水平放置，直徑上有A、B兩點，AO=2cm，OB=4cm，在AB固定兩個帶電量分別為Q1、Q2的正電荷，現(xiàn)有一個帶正電小球靜置于軌道內(nèi)側(cè)P點（小球可視為點電荷），已知AP：BP=n：1，試求Q1：Q2是多少（）A.2n2：1 B.4n2：1 C.2n3：1 D.4n3：1【參考答案】C【名師解析】對小球受力分析如圖所示由正弦定理有其中∠CPH=∠OPB，∠CHP=∠HPD=∠APO其中△APO中，同理有其中，聯(lián)立有Q1：Q2=2n3：1，C正確。3.（2022高考上海物理學科水平測試）水平面上有一帶電量為Q的均勻帶電圓環(huán)，圓心為O，其中央軸線上距離O點為d的位置處也有帶電量為q的點電荷。若點電荷受到的電場力為F，則Fk（k為靜電力恒量）(選填：“＞”、“＜”或“＝”)。靜電力恒量k的單位為（用“SI單位制”中的基本單位表示）?！緟⒖即鸢浮浚糼g·m3·s-4·A-2【命題意圖】本題考查庫侖定律+矢量合成+國際單位制+微元法+模型思維【名師解析】把均勻帶電圓環(huán)平均分成N小段，每一小段都可以看出點電荷，電荷量為q’=Q/N。設(shè)q’與點電荷q之間的連線和帶電圓環(huán)圓心與點電荷q之間的連線之間的夾角為θ，由庫侖定律，q’與點電荷q之間的庫侖力大小為F’=k點電荷q受到的總庫侖力大小為F=NF’cosθ=Nkcosθ=kcos3θ由于cosθ＜1，所以F＜k。由庫侖定律，F(xiàn)=k，可得k=。用“SI單位制”中的基本單位表示力F的單位是kg·m/s2，距離r的單位為m，電荷量的單位為A·s，所以靜電力恒量k的單位為=kg·m3·s-4·A-2。4.（2022高考遼寧物理）如圖所示，帶電荷量為的球1固定在傾角為光滑絕緣斜面上的a點，其正上方L處固定一電荷量為的球2，斜面上距a點L處的b點有質(zhì)量為m的帶電球3，球3與一端固定的絕緣輕質(zhì)彈簧相連并在b點處于靜止狀態(tài)。此時彈簧的壓縮量為，球2、3間的靜電力大小為。迅速移走球1后，球3沿斜面向下運動。為重力加速度，球的大小可忽略，下列關(guān)于球3的說法正確的是（）A.帶負電B.運動至a點的速度大小為C.運動至a點的加速度大小為D.運動至ab中點時對斜面的壓力大小為【參考答案】BCD【命題意圖】本題考查庫侖定律、平衡條件、牛頓運動定律及其相關(guān)知識點.【名師解析】根據(jù)題圖幾何關(guān)系可知三小球構(gòu)成一個邊長為L的等邊三角形，小球1和3之間的力大于小球2和3之間的力，彈簧處于壓縮狀態(tài)，故小球1和3之間的作用力一定是斥力，由于小球1帶正電，所以小球3帶正電，選項A錯誤；小球3運動至a點時，彈簧的伸長量等于，根據(jù)對稱性可知，小球2對小球3做功為0；彈簧彈力做功為0，故根據(jù)動能定理有，解得，選項B正確；小球3在b點時，設(shè)小球3的電荷量為q，根據(jù)庫侖定律和平衡條件，得。設(shè)彈簧的彈力為F，根據(jù)受力平衡，沿斜面方向有，解得。小球3運動至a點時，彈簧伸長量等于，根據(jù)對稱性，利用牛頓第二定律可得，解得，選項C正確；當小球3運動至ab中點時，彈簧彈力為0，此時小球2對小球3的力為斜面對小球的支持力為根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)π泵娴膲毫Υ笮?，選項D正確?？键c02電場強度和電場力1.（2024高考江西卷）極板間一蠟燭火焰帶有正離子、電子以及其他的帶電粒子，兩極板電壓保持不變，當電極板距離減小時，電場強度如何變？電子受力方向？（）A.電場強度增大，方向向左 B.電場強度增大，方向向右C.電場強度減小，方向向左 D.電場強度減小，方向向右【答案】B【解析】由題知，兩極板電壓保持不變，則根據(jù)電勢差和電場強度的關(guān)系有當電極板距離減小時，電場強度E增大，再結(jié)合題圖可知極板間的電場線水平向左，則可知電子受到的電場力方向向右。B正確。2.（2024高考江蘇卷）在靜電場中有a、b兩點，試探電荷在兩點的靜電力F與電荷量q滿足如圖所示的關(guān)系，請問a、b兩點的場強大小關(guān)系是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】根據(jù)可知圖像斜率表示電場強度，由圖可知根據(jù)題意無法得出和的數(shù)量關(guān)系。D正確。3.（2023高考全國甲卷）在一些電子設(shè)備中，讓陰極發(fā)射的電子束通過適當?shù)姆莿驈婋妶?，可以使發(fā)散的電子束聚焦。下列4幅圖中帶箭頭的實線表示電場線，如果用虛線表示電子可能的運動軌跡，其中正確的是A. B.C. D.【參考答案】D【命題意圖】本題考查對電場線的理解，電子在非勻強電場中的運動及其相關(guān)知識點?！窘忸}思路】根據(jù)電子所受電場力與電場線切線方向相反，且指向軌跡的凹側(cè)，可知正確的是D。4.（2023學業(yè)水平等級考試上海卷）如圖所示，a為勻強電場，b為非勻強電場，三個電荷用絕緣輕桿連接成正三角形，則整個系統(tǒng)所受合力的情況是A.a為0，b為0B.a為0，b不為0C.a不為0，b為0D.a不為0，b不為0【參考答案】B【名師解析】a為勻強電場，整個系統(tǒng)所受電場力為零，b為非勻強電場，整個系統(tǒng)所受電場力不為零，B正確。5.（2023高考海南卷）如圖所示，正三角形三個頂點固定三個等量電荷，其中帶正電，帶負電，為邊的四等分點，下列說法正確的是（）A.、兩點電場強度相同 B.、兩點電勢相同C.負電荷在點電勢能比在點時要小 D.負電荷在點電勢能比在點時要大【參考答案】BC【名師解析】根據(jù)場強疊加以及對稱性可知，MN兩點的場強大小相同，但是方向不同，選項A錯誤；因在AB處的正電荷在MN兩點的合電勢相等，在C點的負電荷在MN兩點的電勢也相等，則MN兩點電勢相等，選項B正確；因負電荷從M到O，因AB兩電荷的合力對負電荷的庫侖力從O指向M，則該力對負電荷做負功，C點的負電荷也對該負電荷做負功，可知三個電荷對該負電荷的合力對其做負功，則該負電荷的電勢能增加，即負電荷在M點的電勢能比在O點??；同理可知負電荷在N點的電勢能比在O點小。選項C正確，D錯誤。6.（2022高考河北）如圖，真空中電荷量為和的兩個點電荷分別位于點與點，形成一個以MN延長線上點為球心，電勢為零的等勢面（取無窮處電勢為零），為MN連線上的一點，S為等勢面與直線MN的交點，為等勢面上的一點，下列說法正確的是（）

A.點電勢低于點電勢 B.點電場強度方向指向O點C.除無窮遠處外，MN直線上還存在兩個電場強度為零的點 D.將正試探電荷從T點移到P點，靜電力做正功【參考答案】B【命題意圖】本題考查靜電場及其相關(guān)知識點?！久麕熃馕觥吭谥本€MN上，左邊正電荷在M右側(cè)電場強度水平向右，右邊負電荷在直線MN上電場強度水平向右，根據(jù)電場的疊加可知MN間的電場強度水平向右，沿著電場線電勢逐漸降低，可知點電勢高于等勢面與MN交點處電勢，則點電勢高于點電勢，故A錯誤；由于正電荷的電荷量大于負電荷電荷量，可知在N左側(cè)電場強度不可能為零，則N右側(cè)，設(shè)MN距離為，根據(jù)可知除無窮遠處外，直線MN電場強度為零的點只有一個，故C錯誤；由A選項分析可知：點電勢低于電勢，則正電荷在點的電勢能低于在電勢的電勢能，將正試探電荷從T點移到P點，電勢能增大，靜電力做負功，故D錯誤；設(shè)等勢圓的半徑為，AN距離為x，MN距離為，如圖所示根據(jù)點電荷電勢公式：結(jié)合電勢的疊加原理，、滿足，解得，由于電場強度方向垂直等勢面，可知T點的場強方向必過等勢面的圓心，O點電勢可知，可知T點電場方向指向O點，故B正確。7.（2022山東物理）半徑為R的絕緣細圓環(huán)固定在圖示位置，圓心位于O點，環(huán)上均勻分布著電量為Q的正電荷。點A、B、C將圓環(huán)三等分，取走A、B處兩段弧長均為的小圓弧上的電荷。將一點電荷q置于延長線上距O點為的D點，O點的電場強度剛好為零。圓環(huán)上剩余電荷分布不變，q為（）

A.正電荷， B.正電荷，C.負電荷， D.負電荷，【參考答案】C【命題意圖】本題考查電場疊加及其相關(guān)知識點。【名師解析】取走A、B處兩段弧長均為的小圓弧上的電荷，根據(jù)對稱性可知，圓環(huán)在O點產(chǎn)生的電場強度為與A在同一直徑上的A1和與B在同一直徑上的B1產(chǎn)生的電場強度的矢量和，如圖所示，因為兩段弧長非常小，故可看成點電荷，則有由圖可知，兩場強的夾角為，則兩者的合場強為根據(jù)O點的合場強為0，則放在D點的點電荷帶負電，大小為根據(jù)，聯(lián)立解得，故選C。

8.（2022·全國理綜乙卷·19）如圖，兩對等量異號點電荷、固定于正方形的4個項點上。L、N是該正方形兩條對角線與其內(nèi)切圓的交點，O為內(nèi)切圓的圓心，M為切點。則（）A.L和N兩點處的電場方向相互垂直B.M點的電場方向平行于該點處的切線，方向向左C.將一帶正電的點電荷從M點移動到O點，電場力做正功D.將一帶正電的點電荷從L點移動到N點，電場力做功為零【參考答案】AB【名師解析】兩個正電荷在N點產(chǎn)生的場強方向由N指向O，N點處于兩負電荷連線的中垂線上，則兩負電荷在N點產(chǎn)生的場強方向由N指向O，則N點的合場強方向由N指向O，同理可知，兩個負電荷在L處產(chǎn)生的場強方向由O指向L，L點處于兩正電荷連線的中垂線上，兩正電荷在L處產(chǎn)生的場強方向由O指向L，則L處的合場方向由O指向L，由于正方向兩對角線垂直平分，則L和N兩點處的電場方向相互垂直，故A正確；正方向底邊的一對等量異號電荷在M點產(chǎn)生的場強方向向左，而正方形上方的一對等量異號電荷在M點產(chǎn)生的場強方向向右，由于M點離上方一對等量異號電荷距離較遠，則M點的場方向向左，故B正確；由圖可知，M和O點位于兩等量異號電荷的等勢線上，即M和O點電勢相等，所以將一帶正電的點電荷從M點移動到O點，電場力做功為零，故C錯誤；由圖可知，L點的電勢低于N點電勢，則將一帶正電的點電荷從L點移動到N點，電場力做功不為零，故D錯誤。9．（2022年6月浙江選考）如圖為某一徑向電場示意圖，電場強度大小可表示為，a為常量。比荷相同的兩粒子在半徑r不同的圓軌道運動。不考慮粒子間的相互作用及重力，則A．軌道半徑r小的粒子角速度一定小B．電荷量大的粒子的動能一定大C．粒子的速度大小與軌道半徑r一定無關(guān)D．當加垂直紙面磁場時，粒子一定做離心運動【參考答案】BC【命題意圖】本題考查牛頓運動定律、電場力、圓周運動、洛倫茲力、動能及其相關(guān)知識點?！窘忸}思路】粒子在半徑為r的圓軌道運動，qE=mω2r，將代入，得ω2=，由此可知，軌道半徑r小的粒子角速度一定大，A錯誤；由qE=mv2/r，解得q=Ek，即電荷量大的粒子的動能一定大，B正確；由qE=mv2/r，可知v2=qa/m，即粒子的速度大小與軌道半徑r一定無關(guān)，C正確；若加垂直紙面向外的磁場時，帶電粒子所受洛倫茲力指向圓心，則粒子做向心運動，D錯誤。10.（12分）（2023高考全國乙卷）如圖，等邊三角形位于豎直平面內(nèi)，AB邊水平，頂點C在AB邊上方，3個點電荷分別固定在三角形的三個頂點上。已知AB邊中點M處的電場強度方向豎直向下，BC邊中點N處的電場強度方向豎直向上，A點處點電荷的電荷量的絕對值為q，求（1）B點處點電荷的電荷量的絕對值并判斷3個點電荷的正負；（2）C點處點電荷的電荷量?！緟⒖即鸢浮縬【命題意圖】本題考查場強疊加及其相關(guān)知識點?！窘忸}思路】【解析】（1）根據(jù)題述，可知A、B兩點各帶等量正電荷，A、B兩點電荷在M點產(chǎn)生的電場相互抵消，C點帶正電荷，設(shè)為Q，在M點產(chǎn)生的電場方向豎直向下。所以B點電荷所帶電量為q。（2）設(shè)等邊三角形邊長為L，則AN=Lcos30°=L，根據(jù)點電荷電場強度公式，A點電荷在N點產(chǎn)生的電場強度EA=k，方向垂直BC由A指向N；B點電荷在N點產(chǎn)生的電場強度EB=k，方向由B指向C；C點電荷在N點產(chǎn)生的電場強度EC=k，方向由C指向B；要使N點場強豎直向上，則有：EBcos30°+EAcos60°＞ECcos30°，EBsin30°=EAsin60°+ECsin30°即ksin30°=ksin60°+ksin30°解得：Q=q?！疽族e提醒】場強是矢量，場強疊加必須運用平行四邊形定則進行。11．（2023高考北京卷）如圖所示