2025年高考物理复习考点解密追踪与预测（新高考）专题07 静电场中的力和能量问题（分层练）（解析版）.docx
专题07静电场中的力和能量问题
A·常考题不丢分
命题点01利用库伦定律求解点电荷的受力问题
命题点02同种或异种点电荷周围电势和电场强度的分布
命题点03带电粒子在电场中的运动和功能关系
命题点04等量点电荷在空间的电势和电场强度分布
命题点05多点电荷或带电体周围电势和电场强度叠加问题
命题点06带电粒子在匀强电场中的运动问题
B·拓展培优拿高分
C·挑战真题争满分
【命题点01利用库伦定律求解点电荷的受力问题】
【针对练习1】如图所示，在光滑的绝缘水平面上有一边长为a的正方形ABCD，在A、C两点分别固定电荷量大小均为Q的点电荷，在B点固定一电荷量未知的点电荷，将一电荷量为q的试探电荷置于D点，该试探电荷恰好静止。静电力常量为k。若将该试探电荷移动到正方形的中心O位置，则试探电荷受到的静电力大小为（）
A．42kQqa2 B．22
【答案】A
【详解】根据题意可知，A、C两处为等量同种电荷，设B处电荷量大小为Q，在D点根据平衡可得
2
则
Q=2
A、C两处在正方形中心O处合电场强度为0，则试探电荷在中心处受到的静电力大小为
F=
A正确。
故选A。
【针对练习2】A、B两带电小球，电量分别为+q、+9q，质量分别为m1、m2，如图所示，用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，静止时A、B两球处于同一水平线上，其中O点到A球的间距OA=2L，∠AOB=90°，∠OAB=60°，C是
A．A、B间的库仑力为F=
B．挂A、B两球的绳子的拉力之比为3
C．A、B两球的质量之比为1:3
D．两绳偏离竖直方向的夹角与两个小球带的电量成正比
【答案】B
【详解】A．令A、B之间间距为x，则有
x=
根据库仑定律，A、B间的库仑力为
F=k
解得
F=
故A错误；
BC．对A进行分析有
TAcos
对B进行分析有
TBcos
解得
TAT
故B正确，C错误；
D．令OA绳偏离竖直方向夹角为θ1，OB绳偏离竖直方向夹角为θ
tanθ1
令A、B之间间距为x，A、B间的库仑力为
F=k
可知，两绳偏离竖直方向的夹角与两个小球带的电量不成正比，故D错误。
故选B。
【针对练习3】质量均为m的三个带电小球A、B、C用三根长度均为l的绝缘丝线相互连接，放置在光滑绝缘的水平面上，A球的电荷量为＋q．在C球上施加一个水平向右的恒力F之后，三个小球一起向右运动，三根丝线刚好都伸直且没有弹力，F的作用线反向延长线与A、B间的丝线相交于丝线的中点，如图所示．已知静电力常量为k，下列说法正确的是（）
??
A．B球的电荷量可能为＋2q
B．C球的电荷量为?
C．三个小球一起运动的加速度为3
D．恒力F的大小为2
【答案】C
【详解】A．由于三个小球绳长相对静止且细线无拉力，则C对A和B的作用力大小相等，故B球的电荷量为+q，故A错误；
B．以三个小球为研究对象受力分析如图所示，
??
设C球所带的电荷量为Q，对A球沿BA方向根据平衡条件可得：
kQq
解得
Q=2q
C球带负电，故B错误；
C．设三个小球的加速度都是a，根据牛顿第二定律和库仑定律，对A球受力分析可知：
kQq
解得
a=
故C正确；
D．对整体受力分析可知
F=3ma=
故D错误。
故选C。
【命题点02同种或异种点电荷周围电势和电场强度的分布】
【针对练习4】（多选）如图甲所示，两个等量正点电荷固定在绝缘水平面上，O、A、B、C是其连线中垂线上位于竖直方向上的四点，一带电量为+2×10?2C，质量为4×10?2kg的小球从A点静止释放，其运动的v?t图像如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线），C点处的切线平行于t轴，运动过程中小球电荷量保持不变，已知A、B两点间距离为0.8m，
A．AB两点电势差U
B．小物块从B点到C点电场力做的功W=4×
C．B点为AC间电场强度最大的点，场强大小E
D．由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大
【答案】AC
【详解】A．据v?t图可知A、B两点的速度，根据动能定理可得
qU?mg
解得AB两点电势差为
U
故A正确；
B．小物块从B点到C点过程中，根据动能定理可得
W?mg
解得小物块从B点到C点电场力做的功
W=10.804
故B错误；
C．据v?t图可知物块在B点的加速度最大为
a=
根据牛顿第二定律
F?mg=ma=4×
电场强度为
E=
联立解得
E=20.4
故C正确；
D．由A到C的过程中物块重力势能增大，动能增大，电场力做正功，电势能一直减小，故D错误。
故选AC。
【针对练习5】（多选）如图所示，在x轴上x=±a处固定两个带电量均为?Q的点电荷，一电子仅在静电力的作用下沿x轴从x=?12a处移动到x=12a处或沿
A．沿x轴移动时电子的动能先增大后减小
B．