高考物理一轮复习题及答案解析 第六章　静电场.doc

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1、高考物理一轮复习题及答案解析 第六章静电场高考物理一轮复习题及答案:解析 第六章静电场未经允许 请勿转载 第六章静 电 场从近三年的高考试题可以看出,高考对静电场专题的考查频率很高,试题主要集中在电场强度、电场线、电场力、电势、电势差、等势面、电势能、平行板电容器、匀强电场、电场力做功、电势能的变化，还有带电粒子在电场中的加速和偏转等知识。其中在201年全国各地试卷中，对电场的性质及库仑定律的考查共计4次；对电容器、带电粒子在电场中的运动的考查共计4次；对电势、电势能、电势差的考查共计5次。2高考试题的考查题型多以选取题及计算题形式出现，其中2013年电场的性质的考查以选取题形式出现8次,每题

2、分值36分不等;电容器、带电粒子在电场中的运动的考查以选取题形式出现2次,每题分值46分不等，以计算题的形式出现了2次，分值分别为14分、2分。未经许可 请勿转载3高考试题对知识点的考查主要有三种形式:一种是基本概念和规律与力学中牛顿运动定律、动能定理、动能关系相结合；一种是以实际生产、生活为背景材料，对带电粒子在电场中的加速、偏转等问题进行考查;还有一种形式是粒子在复合场中的运动，试题难度中等以上。未经许可 请勿转载2015高考考向前瞻预计2015年的高考中,对本专题的考查仍将是热点之一,在上述考查角度的基础上，重点以选取题的形式考查静电场的基本知识点，以综合题的形式考查静电场知识和其他相关

3、知识在生产、生活中的实际应用。另外高考试题命题的一个新动向,就是静电的应用和防止,静电场与相关化学知识综合、与相关生物知识综合，与环保等热点问题相联系,在新颖、热门的背景下考查静电场基本知识的应用。未经许可 请勿转载第1节电场力的性质点电荷电荷守恒定律想一想如此图61所示,在带电荷量为的带电体C右侧有两个相互接触的金属导体A和B，均放在绝缘支座上。未经许可 请勿转载图6-11若先将移走,再把A、分开,则A、B分别带什么电？若先将A、B分开，再移走C，则A、B分别带什么电?这一过程中电荷总量如何变化？提示:1A、B均不带电 2带负电B带正电 不变记一记1.元电荷、点电荷1元电荷：1.601019

4、 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。电子的电荷量q1.60101 C。未经许可 请勿转载2点电荷:代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小和形状的理想化模型。2电荷守恒定律1内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中，电荷的总量保持不变。未经许可 请勿转载2三种起电方式:摩擦起电、感应起电、接触起电。3带电实质：物体得失电子。4电荷的分配原则:两个形状、大小相同的导体，接触后再分开,二者带相同电荷;若两导体原来带异种电荷,则电荷先中和,余下的电荷再平分。未经许可 请勿转载

5、试一试多项选择关于元电荷的以下说法中正确的选项是 A元电荷实质上是指电子和质子本身B所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C.元电荷的值通常取e=.6019 CD.元电荷e的数值最早是由美国科学家密立根通过实验测得的解析：选BCD元电荷只是一个电荷量单位，没有正、负,不是物质,电子、质子是实实在在的粒子,不是元电荷，其带电荷量为一个元电荷，错误;实验得出，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍,这就是说，电荷量是不能连续变化的物理量,正确;元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，D正确。未经许可 请勿转载库仑定律记一记.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷

6、量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。未经许可 请勿转载2.表达式：Fk，式中k9.009 Nm/C2，叫做静电力常量。未经许可 请勿转载3.适用条件:真空中的点电荷。1在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况,可以直接应用公式。2当两个带电体的间距远大于本身的大小时,可以把带电体看成点电荷。.库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定,且同种电荷相互排斥,为斥力;异种电荷相互吸引,为引力。未经许可 请勿转载试一试如此图6-所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳与b,壳层的厚度和质量分布均匀,将它们分别固定于绝缘支座上，两球心间的距离为,为球半径的3倍

7、。若使它们带上等量异种电荷，两球电量的绝对值均为Q,那么，、b两球之间的万有引力F引、库仑力F库分别为未经许可 请勿转载图6-12A.F引G，F库k B引G,库k未经许可 请勿转载C引G，F库=k DF引=G，F库k未经许可 请勿转载解析:选D万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离l只有半径的3倍,但由于壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看做质量集中于球心的质点。因此,可以应用万有引力定律。对于a、b两带电球壳，由于两球心间的距离只有半径的倍，不能看成点电荷,不满足库仑定律的适用条件,故D正确。未经许可 请勿转载电场强度、点电荷的电场强度想一想点电荷与检验电荷概念有何区别？

8、电场强度描述什么?电场中某点没有引入检验电荷q，也就没有电场力即=0,因此有人说：根据=得：该点的场强不存在。你同意吗？电场中某点的场强取决于什么？场强的方向是电荷的受力方向吗？未经许可 请勿转载提示:点电荷是带电体可视为带电的点，检验电荷要求不仅是点电荷，而且电量须充分小，对被测电场的存在和分布产生的影响可忽略。未经许可 请勿转载电场强度是从力的角度描述电场各处的强弱和方向的物理量,或者说是描述电场的力的属性的物理量。电场中某点的场强跟是否引入检验电荷无关。电场中某点即使没有引入检验电荷,也就是电场力F,但该点的场强仍存在，取决于场源和场点。数学上,也并非无意义,而是待定值。场强是矢量，某点

9、的场强方向规定为正电荷在该点所受电场力方向,跟负电荷受力方向相反。未经许可 请勿转载记一记1电场电场是客观存在于电荷周围的一种物质,其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。2.电场强度1定义式：E,适用于任何电场，是矢量,单位：N/C或V/。2点电荷的场强：E=,适用于计算真空中的点电荷产生的电场。3方向:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。4电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。试一试.以下说法中正确的选项是 由=知,电场中某点的电场强度与检验电荷在该点所受的电场力成正比B电场中某点的电场强度等于，但与检验电荷的受力大小及带

10、电量无关C.电场中某点的电场强度方向即检验电荷在该点的受力方向D公式和E=对于任何静电场都是适用的解析：选BE只是电场强度的定义式,不能由此得出电场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比、与电荷量成反比,因为电场中某点的电场强度只与电场本身的性质有关，与检验电荷的电量及受力无关,错,B对；电场中某点的电场强度方向为正电荷在该点的受力方向,C错; 公式=对于任何静电场都是适用的，E=只适用于真空中的点电荷的电场，错。未经许可 请勿转载电场线记一记.定义为了形象地描述电场中各点场强的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致,曲线的疏密表示电场的强弱。未

11、经许可 请勿转载2特点电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处；2电场线在电场中不相交;3电场线不是电荷在电场中的运动轨迹。3.应用1在同一电场里,电场线越密的地方场强越大；2电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向;3沿电场线方向电势逐渐降低；4电场线和等势面在相交处互相垂直。.几种典型电场的电场线图6-1-3物理学史链接背背就能捞分1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律库仑定律,并测出了静电力常量的值。未经许可 请勿转载.1837年,英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。152年,富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种

12、形式，把天电与地电统一起来,并发明了避雷针。未经许可 请勿转载4.193年,美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量，获得诺贝尔奖。试一试4. 多项选择如此图6-4是某静电场的一部分电场线分布情况,以下说法中正确的选项是 图-4A这个电场可能是负点电荷的电场BA点的电场强度大于点的电场强度CA、B两点的电场强度方向不相同D.负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向解析：选电场线呈汇聚状,不是直线，因此不可能是孤立的负电荷形成的电场,故错;电场线的疏密代表场强的大小,电场线切线方向代表场强的方向,故、C正确；负电荷的受力方向与场强的方向相反，故D错误。未经许可 请勿转载考试

13、点一库仑力作用下的平衡问题未经许可 请勿转载例120新课标全国卷如此图6-5，在光滑绝缘水平面上,三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上:a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已经知道静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为 未经许可 请勿转载图615 B.未经许可 请勿转载D解析 选B 以小球c为研究对象,其受力如此图甲所示,其中F库，由平衡条件得：F库cos30c。未经许可 请勿转载即:=Eq,未经许可 请勿转载此时的受力如此图乙所示，22=2未经许可 请勿转载得qcq即当q=2q时可处于平衡状态，同理b亦恰好

14、平衡，故选项B正确。例2如此图6-1所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、，带电+Q,带电9Q。现引入第三个点电荷，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为 未经许可 请勿转载图61-6A.正B的右边04 m处B.正的左边0.2m处C负A的左边0. m处D负A的右边.2 m处解析 选 要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异“两大夹小的原则，所以选项C正确。未经许可 请勿转载1分析点电荷平衡问题的方法步骤点电荷的平衡问题的分析方法与纯力学平衡问题的分析方法是相同的，只是在原来受力的基础上多了一个电场力。具体步骤如下:未经许可 请勿转载2“三个自

15、由点电荷平衡的问题1平衡的条件：每个点电荷受到另外两个点电荷的合力为零或每个点电荷处于另外两个点电荷产生的合场强为零的位置。未经许可 请勿转载考试点二电场强度的叠加与计算未经许可 请勿转载1场强的公式三个公式未经许可 请勿转载2.电场的叠加1叠加原理:多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场场强的矢量和。2运算法则：平行四边形定则。例 如此图-17所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、,四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电,点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的点处的电场强度的大小和方向。未经许可 请勿转载图-审题指

16、导第一步:抓关键点关键点获取信息电荷处在正方形四个顶点上电荷所在位置关于中心对称;电荷到中心轴上同一点距离相等电荷电量相等四个电荷在中心轴线上产生的场强大小相等P点处在中心轴线上四电荷在中心轴线P上产生的场强大小相等第二步：找突破口要求P点场强的大小和方向,先求出各点电荷在P点产生的场强的大小和方向，再利用平行四边形定则和矢量的对称性求解。未经许可 请勿转载解析 四个点电荷各自在P点的电场强度E、E、EC、ED如以以下图，根据对称性可知,EA、EC的合场强E1沿O向外,EB、ED的合场强E2沿OP指向O,由对称性可知,E、2大小相等，所以点的场强为零。未经许可 请勿转载答案:场强为零201新课

17、标全国卷如此图-8，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心的轴线上有a、 b、d三个点，a和、b和c、 c和间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q0的固定点电荷。已经知道b点处的场强为零,则d点处场强的大小为k为静电力常量 未经许可 请勿转载图1-8A.k B.kC.k D.k 解析：选B由于在a点放置一点电荷q后，b点电场强度为零，说明点电荷q在点产生的电场强度与圆盘上Q在b点产生的电场强度大小相等,即EQEq=k,根据对称性可知Q在点产生的场强大小Q，则Ed+Eq=k，故选项B正确。未经许可 请勿转载考试点三对电场线的理解及应用未经许可 请勿转载1孤立点电荷的电

18、场1正负点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外内部。2离点电荷越近，电场线越密场强越大。3以点电荷为球心作一球面，则电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小相等，但方向不同。2两种等量点电荷的电场比较等量异种点电荷等量同种点电荷连线中点处的场强大小最小,指向负电荷一方为零连线上的场强大小沿连线先变小,再变大沿连线先变小,再变大沿中垂线由点向外场强大小O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小.电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合。1电场线为直线;2电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行；3电荷仅

19、受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行。例4 2013苏州质检带有等量异种电荷的一对平行金属板,如果两极板间距不是足够近或者两极板面积不是足够大，即使在两极板之间，它的电场线也不是彼此平行的直线,而是如此图6-所示的曲线，关于这种电场,以下说法正确的选项是 未经许可 请勿转载图61-A这种电场的电场线虽然是曲线，但是电场线的分布却是左右对称的,很有规律性，它们之间的电场，除边缘部分外，可以看做匀强电场未经许可 请勿转载B电场内部A点的电场强度小于B点的电场强度C.电场内部A点的电场强度等于点的电场强度若将一正电荷从电场中的A点由静止释放，它将沿着电场线方向运动到负极板解析 选D 由于平行金

20、属板形成的电场的电场线不是等间距的平行直线,所以不是匀强电场,选项A错误。从电场线分布看,A处的电场线比B处密,所以点的电场强度大于B点的电场强度，选项B、C错误。A两点所在的电场线为一条直线，电荷受力方向沿着这条直线,所以若将一正电荷从电场中的A点由静止释放,它将沿着电场线方向运动到负极板，选项D正确。未经许可 请勿转载例204江阴市第一中学检测在如此图6-所示的电场中,一负电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用，沿电场线运动到B点，则它运动的v图像可能是图-1-11中的 未经许可 请勿转载图6-1-1图111解析选B 负电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用，沿电场线运动到B点,所

21、受电场力逐渐增大,加速度逐渐增大,则它运动的t图像可能是图中的B。未经许可 请勿转载典例203安徽高考如此图6-11所示，Oy平面是无穷大导体的表面，该导体充满z0的空间，z0的空间为真空。将电荷量为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在Oy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的。已经知道静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z轴上处的场强大小为为静电力常量 未经许可 请勿转载图1-1 BC.k D.k转换对象点电荷q和感应电荷形成的电场等量异种电荷的电场思路立现在金属板上的感应电荷周围的电场，无法确定其场强的情况，通过“等效法思想,把研究对象进行恰

22、当合理的转换后,问题就迎刃而解了解析 点电荷和感应电荷所形成的电场在z0的区域可等效成关于点对称的等量异种电荷所形成的电场。所以z轴上z=处的场强E+kk,选项D正确。未经许可 请勿转载答案:： D题后悟道求解合场强常用的方法.2江苏高考以下选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图613中标出,且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘。坐标原点O处电场强度最大的是 未经许可 请勿转载图1解析:选B根据对称性和矢量叠加，项O点的场强为零,C项等效为第二象限内电荷在O点产生的电场,大小与A项的相等,B项正、负电荷在O点产生的场强大小相等,方向互相垂直,合场强是其中一个的倍，也是A、C项场强的倍,因此B项正

23、确。未经许可 请勿转载2212安徽高考如此图6-4甲所示，半径为R的均匀带电圆形平板，单位面积带电量为,其轴线上任意一点P坐标为的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出:未经许可 请勿转载2k,方向沿x轴。现考虑单位面积带电量为0的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为的圆板,如此图乙所示。则圆孔轴线上任意一点Q坐标为x的电场强度为 未经许可 请勿转载图6-4.2k0 B2未经许可 请勿转载.20.20解析:选A 利用均匀带电圆板轴线上的场强公式,当无限大时,Q点电场强度E=2,当Rr时，Q点电场强度2=2k01-，现从带电平板上中间挖去一半径为r的圆板，则Q点电场强度3=EE2，选

24、项A正确。未经许可 请勿转载随堂对点训练112江苏高考真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3，则A、B两点的电场强度大小之比为未经许可 请勿转载A.31 B1C91 D19解析:选根据点电荷电场强度公式,电场强度与距离的二次方成反比，则A、B两点的电场强度大小之比为91，选项正确。未经许可 请勿转载.多项选择201银川模拟如此图6115甲所示，在x轴上有一个点电荷Q图中未画出，、A、为轴上三点。放在A、B两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如此图乙所示。以x轴的正方向为电场力的正方向,则 未经许可 请勿转载图1-1.点电荷Q一定为正电荷.点电荷Q在A、之间C.点的电场强

25、度大小为203NCD.A点的电势比B点的电势高解析：选B由图乙中图线斜率知EA=2103 /C、B=-0.5103 2B.两质点带异号电荷，且Q1Q2两质点带同号电荷，且Q1Q2D.两质点带同号电荷,且Q12解析:选A由图可知,电场线起于Q1,止于Q，故Q带正电，Q带负电,两质点带异号电荷，在Q1附近电场线比Q2附近电场线密，故Q12,选项A正确。未经许可 请勿转载2204江都质检如此图2所示,两个电荷量均为+q的小球用长为l的轻质绝缘细绳连接,静止在光滑的绝缘水平面上。两个小球的半径rl。k表示静电力常量。则轻绳的张力大小为未经许可 请勿转载图2. B.C.2 D.解析:选B轻绳的张力大小等

26、于两个带电小球之间的库仑力,由库仑定律得F=，选项B正确。未经许可 请勿转载3.12上海高考A、B、C三点在同一直线上,BC=2,B点位于A、C之间，在处固定一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为q的点电荷时,它所受到的电场力为F；移去A处电荷,在C处放电荷量为2的点电荷,其所受电场力为 未经许可 请勿转载- BC.F DF解析：选B设A处电场强度为E,则F=qE;由点电荷的电场强度公式可知，C处的电场强度为E/，在C处放电荷量为2q的点电荷,其所受电场力为F2q=，选项B正确。未经许可 请勿转载4如此图所示,以o为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、e、。等量正、负点电荷分别放置在a、两

27、处时,在圆心o处产生的电场强度大小为E。现改变a处点电荷的位置,使点的电场强度改变,以下叙述正确的选项是未经许可 请勿转载图3A移至c处,o处的电场强度大小不变,方向沿eB.移至b处，o处的电场强度大小减半,方向沿oC.移至e处,处的电场强度大小减半,方向沿oD移至f处,o处的电场强度大小不变，方向沿oe解析：选放置在、d两处的等量正、负点电荷在圆心o处产生的电场强度方向相同,每个电荷在圆心o处产生的电场强度大小为/2。根据场强叠加原理,a处正电荷移至处,o处的电场强度大小为E2，方向沿e，选项错误;a处正电荷移至b处,o处的电场强度大小为2/2cs =，方向沿od的角平分线,选项B错误;处正

28、电荷移至e处,处的电场强度大小为E/2，方向沿o，选项正确；a处正电荷移至f处,处的电场强度大小为E/2os 30E，方向沿cod的角平分线,选项D错误。未经许可 请勿转载5.如此图4所示,三个点电荷q1、q、3在一条直线上，q2和q3的距离为q1和2距离的两倍，每个点电荷所受静电力的合力为零,由此可以判定,三个点电荷的电荷量之比q1q3为 未经许可 请勿转载图A943 B36C-326D.36解析:选A 由三电荷平衡模型的特点“两同夹异可知，1和3为同种电荷,它们与q2互为异种电荷,设q和q2距离为r，则q和q3的距离为2r,对于q1有=，则有，对q有=,所以，考虑到各电荷的电性，故A正确。

29、未经许可 请勿转载621武汉摸底水平面上A、B、C三点固定着三个电荷量为的正点电荷，将另一质量为m的带正电的小球可视为点电荷放置在O点,ABC恰构成一棱长为的正四面体,如此图5所示。已经知道静电力常量为k,重力加速度为g,为使小球能静止在O点，小球所带的电荷量为 未经许可 请勿转载图. B.C D.未经许可 请勿转载解析:选C3kcs m,sin =/,联立解得q=。未经许可 请勿转载二、多项选取题7.201太仓市模拟一个带正电的粒子，在xOy平面内以速度0从点进入一个匀强电场，重力不计。粒子只在电场力作用下继续在xy平面内沿图中虚线轨迹运动到A点，且在A点时的速度方向与y轴平行，则电场强度的

30、方向可能是 未经许可 请勿转载图6.介于x轴负方向与轴正方向之间B.沿x轴负方向沿y轴正方向D垂直于xOy平面向里解析：选AB在点粒子速度有水平向右的分量，而到A点时水平分量变为零,说明该粒子所受电场力向左或有向左的分量，又因为粒子带正电,故、B正确。未经许可 请勿转载202浙江高考用金属做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5c时圆环被吸引到笔套上,如此图7所示。对上述现象的判断与分析，以下说法正确的选项是 未经许可 请勿转载图A摩擦使笔套带电.笔套靠近圆环时,圆环上、下都感应出异号电荷.圆环被吸引到笔套

31、的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和解析：选AC摩擦使笔套带电,笔套靠近圆环时,由于静电感应圆环上、下都感应出异号电荷,圆环被吸引到笔套的过程中,是由于圆环所受静电力的合力大于圆环的重力,选项BC正确；笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷部分转移到金属圆环上,使圆环带上相同性质的电荷，选项错误。未经许可 请勿转载.如此图8所示,电荷量为Q1、Q2的两个正点电荷分别置于A点和点，两点相距L。在以L为直径的光滑绝缘半圆环上，穿着一个带电小球q视为点电荷，在P点平衡，PA与AB的夹角为。不计小球的重力，则 未经许可 请勿转载图8Atn Ban =C.O点场强不为零 Q1Q2解析：选A 对带电小球+q受力分析，画出带电小球+q受力图，根据库仑定律，F1k,F2=，设半圆环对带电小球+q的弹力为FN，根据平行四边形定则可得,F=Ncos ，F2=Fs ,FN=FN,联立解得：tan3，故A正确错误;由n，a，选项A错。正电荷在电势高处电势能大，M点的电势比点电势低，故带电粒子在M点电势能小,错。根据能量守恒定律,带电粒子的动能和电势能之和保持不变,故粒子在点的动能较大,选项C正确。由于相邻等势面之间电势差相等,因点等势面较密,则ENE，即EN