物理人教版高中选修3-1《近三年有关《电场》高考题型分析》论文

近三年有关《电场》高考题型分析李一新江西省都昌县第一中学（332600）此文发表在2010年第6期和2011年第1期上摘要：关于电场方面的知识的考查是每年高考的热点，从内容上看，有电场强度、电势、电势能等基本概念方面的考查，有力电综合应用方面的考查；从题型上看，单独考查电场中一些概念的试题多以选择题的形式出现，而电场知识与磁场、力学规律综合时多以计算题形式考查。

今对近三年关于电场方面的全国高考试题作一个分析，供大家备考时参考。

关键词：电场强度，电势，电势能，电场力做功，类平抛运动，加速减速运动，匀速圆周运动电场强度是描述电场力的性质的物理量。

电场线可以形象地描述电场，电场线越密的地方，电场强度就越大，带电粒子所受的电场力就越大。

电势是描述电场能的性质的物理量，顺着电场线的方向电势逐渐降低，电场力做功，带电粒子的电势和电势能会发生变化。

在历年的高考中，有关电场方面的考试题每年都有，是高考的热点。

从内容上看，有电场强度、电势、电势能等基本概念方面的考查，有力电综合应用方面的考查；从题型上看，单独考查电场中一些概念的试题多以选择题的形式出现，如全国高考理综卷，而电场知识与磁场、力学规律综合时多以计算题形式考查，且以压轴题的方式出现，如物理单科考试的省份。

今对近三年全国各地的高考试题关于电场方面的考题作了一个分析，供大家在高考复习时参考。

一、基本概念方面的考查电场中基本概念主要有：电场强度、电势和电势能等概念。

与电场强度概念相联系又有电场力和带电粒子运动的加速度等问题，与电势和电势能概念相联系的又有电场力做功及其形式的能量变化等问题。

基本概念方面的考查的方式有：只考查一个概念的，同时考查二个概念的和同时考查几个概念以及相联系的其它问题的。

1.求电势或比较电势的高低例1（2009年高考宁夏卷）空间有一均匀强电场，在电场中建立如图1所示的直角坐标系O-xyz ，M 、N 、P 为电场中的三个点，M 点的坐标（0，a ，0），N 点的坐标为（a ，0，0），P 点的坐标为(,,)22a a a 。

已知电场方向平行于直线MN ，M 点电势为0，N 点电势为1V ，则P 点的电势为 A.V 22 B.V 23 C.V 21 D.V 43 解析 参照空间立体图，作出P点在图1xOy 平面内的投影点为P ’， M 、N 、P ’三点在xOy 平面的相对位置如图2所示，由于电场方向平行于直线MN ，作出电场线方向如图所示，O 1为MN 的中点，过O 1作O N 的垂线交O N 于A 点，连A P ’与MN 相交于O 2点，A P ’⊥MN ，则A 、O 2、 P ’三点电势相等，由于NM M O 432=，则NM MO U U 432=，则V 432'==O P ϕϕ，P 与P ’电势也相等，故P 点的电势为V 43，正确的选项为D 。

点评：本题通过巧妙的方法先作出等势面，再利用匀强电场中，两点间的电势差与电场强度的关系为Ed U =，沿同一方向两点间的电势差与距离成正比。

训练题：（2008年海南卷）如图3所示，匀强电场中有a 、b 、c 三点．在以它们为顶点的三角形中，∠a ＝30°、∠c ＝90°,．电场方向与三角形所在平面平行．已知a 、b 和c点的电势分别为(2V、(2V 和2 V ．该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为A．(2V、(2V B ．0 V 、4 VC．(2-V、(2+ D ．0 V答案：B例2（2010年江苏卷）空间有一沿x 轴对称分布的电场，其电场强度E 随x 变化的图像如图4所示。

下列说法正确的是图3 a cb 300 图4A ．O 点的电势最低B ．x 2点的电势最高C ．x 1和-x 1两点的电势相等D ．x 1和x 3两点的电势相等解析 题中虽给出了电场强度E 随x 变化关系图像，但并没有给出其方向，所以不能判断哪一点电势高低。

由于沿x 轴对称分布，某一电荷从－x 1到x 1电场力做功一定是一正一负，总功为零，故－x 1与x 1两点的电势相等，正确的选项为C 。

点评：电势的高低可根据电场线的方向进行判断，顺着电场线的方向电势逐渐降低；还可以根据电场力做功进行判断，电场力做正功时，移动正电荷，电势由高到低，移动负电荷，电势由低到高，电动不做功，电势相等。

2.电场强度大小变化关系判断及探究例3（2009年上海卷）两带电量分别为q 和－q 的点电荷放在x 轴上，相距为L ，能正确反映两电荷连线上场强大小E 与x 关系的是图5中的（ ）解析根据题意画出等量异种点电荷的电场线分ABC D 图5布图，如图6所示，由图可知，靠近两点电荷电场强度较大，中点的最小，但不是零，因此正确的选项为A 。

点评：电场线能形象化地描述电场，电场线某点的切线方向为该点的电场强度方向，电场线的稀密表示电场强度的大小。

例4（2010年福建卷）物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证，有时只需要通过一定的分析就可以判断结论是否正确。

如图7所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为R 1和R 2的圆环，两圆环上的电荷量均为q （q ＞0），而且电荷均匀分布。

两圆环的圆心O 1和O 2相距为2a ，联线的中点为O ，轴线上的A 点在O 点右侧与O 点相距为r （r ＜a ）。

是分析判断下列关于A 点处电场强度大小E 的表达式（式中k 为静电力常量）正确的是A.()()][][22222211r a R kqR r a R kqR E -+-++=B.()()232222232211][][r a R kqR r a R kqR E -+-++=C.()()()()][][222221r a R r a kq r a R r a kq E -+--+++=D.()()()2322223221][)(][r a R r a kq r a R r a kq E -+--+++= 解析 两个带电圆环在A 点的强场的计算，在中学阶段计算非常复杂，但此题可由一些特殊方法，进行分析与比较图7亦能很快得出正确的结果。

由点电荷的场强公式2r Qk E =可知，电场强度的单位由静电力常量、电荷量和距离的单位2m 1三者的乘积，只有BD 正确，排除AC 选项。

当两圆环之间距离远大于两圆环的半径时，可将两带电圆环看成点电荷，A 点的电场为()()22r a kq r a kq E --+=，正是D 选项的化简，故正确的选项为D 。

点评：此题中的带电圆环不能看作点电荷，利用微元法方能计算出A 点的场强，但非常复杂，利用量纲分析法和极限分析法却非常简单。

训练题：（2009年北京卷）如图8所示，为一个内、外半径分别为R 1和R 2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为σ。

取环面中心O 为原点，以垂直于环面的轴线为x 轴。

设轴上任意点P 到O 点的的距离为x ，P 点电场强度的大小为E 。

下面给出E 的四个表达式（式中k 为静电力常量），其中只有一个是合理的。

你可能不会求解此处的场强E ，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。

根据你的判断，E 的合理表达式应为A.x R x R R x R k E )(222222121+-+=σπ B.x R x R x k E )11(2222212+-+=σπ C.x R x R R x R k E )(222222121+++=σπ 图8D.x R x R x k E )11(2222212+++=σπ答案：B 3.比较电场强度大小与电势的高低关系例5（2010年上海卷）三个点电荷电场的电场线分布，如图9所示，图中a 、b 两点出的场强大小分别为E a 、E b ，电势分别为φa 、φb ，则A. E a ＞E b ，φa ＞φbB. E a ＜E b ，φa ＜φbC.E a ＞E b ，φa ＜φbD. E a ＜E b ，φa ＞φb解析 根据电场线的稀密表示场强大小，顺着电场线的方向电势逐渐降低，正确的选项为C 。

点评：对于给定的电场可以根据电场线的稀密来判断电场强度的大小，根据电场线的方向判断电势的高低。

训练题: （2008年江苏卷）如图10所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB=BC ,电场中的A 、B 、C 三点的场强分别为E A 、E B 、E C ，电势分别为φA 、φB 、φCAB 、BC 间的电势差分别为U AB 、U BC ,则下列关系中正确的有A. φA ＞φB ＞φCB.E C ＞E B ＞E AC .U AB ＜U BC D.U AB =U BC图9 a图10答案：ABC4.电场强度与电势差的关系例6（2010年安徽卷）如图11所示，在xOy 平面内有一个以O 为圆心，半径R=0.1m 的圆，P 为圆周上的一点，O ，P 两点连线与x 轴正方向的夹角为θ。

若空间存在沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小E =100V/m ，则O 、P 两点的电势差可表示为A.θsin 10-=OP U VB.θsin 10=OP U VC.θcos 10-=OP U VD.θcos 10-=OP U V解析 由Ed U =得，θθsin 10sin =⋅=OP E U PO V ，则θs i n 10-=OP U V ，正确的选项为A 。

点评：匀强电场中，电势差与电场强度的关系为Ed U =，式中d 为两点沿电场方向间的距离。

5.比较电场强度与电势能的关系例7（2009年山东卷）如图12所示，在x 轴上关于原点O 对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q 和－Q ，x 轴上的P 点位于的右侧。

下列判断正确的是A.在x 轴上还有一点与P 点电场强度图11图12+Q O x相同B.在x 轴上还有两点与P 点电场强度相同C.若将一试探电荷+q 从P 点移至O 点，电势能增大D.若将一试探电荷+q 从P 点移至O 点，电势能减小解析 画出等量异种点电荷的电场线，如图13所示，由电场线的特征可知，在x 轴上和P 点关于原点O 对称的C 点的电场强度与P 点电场强度相同。

若将一试探电荷+q 从P 点移至O 点，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，一般规定，无穷远处电势为零，过O 点的中垂线电势为零，所以试探电荷+q 在P 点电势能为负值，移至O 点时电势能为零，所以电势能增大，故正确的选项为AC 。

点评：电场线能形象地描述电场，对于一些常用的电场线分布一定要熟记。

电场力做功与电势能的变化有着密切联系，电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加。

训练题：（2008年山东卷）如图14所示，在y 轴上关于O 点对称的A 、B 两点有等量同种点电荷＋Q ，在x 轴上C 点有点电荷－Q ，且CO=OD ,∠ADO=60°。