（新课标）高考物理一轮总复习第七章第四讲电场中的三大典型问题教案.docx

第四讲电场中的三大典型问题热点一电场中三类典型图象问题 (师生共研)近几年，高考中以电场中的图象切入命题的试题逐渐增多，如：Ex图象、x图象，或与粒子运动规律有关的图象，如：vt图象，掌握各个图象的特点，理解其斜率、截距、“面积”对应的物理意义，就能顺利解决有关问题，此类问题一般以选择题的形式出现，难度中等类型一电场中粒子运动的vt图象根据vt图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场强度的方向、电势的高低及电势能的变化典例1(多选)如图甲所示，有一绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖直平面重合一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环，细杆上套有一个质量为m10 g的带正电的小球，小球所带电荷量q5.0104 C小球从C点由静止释放，其沿细杆由C经B向A运动的vt图象如图乙所示小球运动到B点时，vt图象的切线的斜率最大(图中标出了该切线)则下列说法正确的是()A在O点右侧杆上，B点电场强度最大，电场强度大小为E1.2 V/mB由C到A的过程中，小球的电势能先减小后增大C由C到A电势逐渐降低DC、B两点间的电势差UCB0.9 V解析：由图乙可知，在B点带电小球的加速度最大，则B点的电场强度最大， m/s2，解得E1.2 V/m，A正确；细杆上电场强度的方向沿杆从C指向A，所以带正电小球从C到A的过程中，电场力做正功，电势能减小，B错误；由C到A电势逐渐降低，C正确；带正电小球由C到B的过程中，由动能定理得UCBqmv0，解得UCB0.9 V，D正确答案：ACD1(多选)(2018河南洛阳一中月考)如图甲所示，Q1、Q2为两个固定的点电荷，其中Q1带负电，a、b、c三点在它们连线的延长线上现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动经过b、c两点(粒子只受电场力作用)，粒子经过a、b、c三点时的速度分别为va、vb、vc，其速度时间图象如图乙所示以下说法中正确的是()AQ2一定带正电BQ2的电荷量一定小于Q1的电荷量Cb点的电场强度最大D粒子由a点到c点运动过程中，粒子的电势能先增大后减小解析：从速度图象上看，可见从a到b做加速度减小的减速运动，在b点时粒子运动的加速度为零，则电场力为零，所以该点场强为零，负电荷在ab间做减速运动，电场力向左，合场强向右，b点左侧合电场主要取决于Q2，故Q2带正电；负电荷在bc间做加速运动，电场力向右，合场强向左，b点右侧合电场主要取决于Q1，故A正确，C错误；b点的电场强度为0，根据点电荷场强公式kk，因为r1r2，故Q1Q2，即Q2的电荷量一定小于Q1的电荷量，故B正确；负电荷从a点到b点的过程中，电场力做负功，电势能增加；从b点到c点的过程中，电场力做正功，电势能减小，故粒子从a到b再到c的过程中，电势能先增大后减小，故D正确答案：ABD类型二电场中的Ex图象1几种常见的Ex图象(1)点电荷的Ex图象正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变化关系的图象大致如图所示(2)两个等量异种点电荷的Ex图象两电荷连线上的Ex图象如图甲所示两电荷连线的中垂线上的Ey图象如图乙所示(3)两个等量同种点电荷的Ex图象两电荷连线上的Ex图象如图甲所示两电荷连线的中垂线上的Ey图象如图乙所示2Ex图象特点(1)反映了电场强度随位移变化的规律(2)E0表示电场强度沿x轴正方向；EBABEOxEBxEAxCEpOEpBEpOEpB解析：由x图象可知A、O、B三点中A点的电势最高，O点电势最低，选项A错误由E可知，x图象的斜率表示该点对应的电场强度，A点斜率绝对值最大，电场强度最大，O点斜率为零，电场强度为零，最小，选项B错误电子带负电荷，电子的电势能为Epe，电势越高，电势能越小，因此电子在O点电势能最大，在A点电势能最小，选项C错误由x图象可知，A、O两点电势差大于B、O两点电势差，由电势能的知识易知，选项D正确2(多选)(2017天津卷)如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB.下列说法正确的是( BC )A电子一定从A向B运动B若aAaB，则Q靠近M端且为正电荷C无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAEpBDB点电势可能高于A点电势3(多选)A、B为某电场中一条直线上的两个点，现将正点电荷从A点由静止释放，仅在电场力作用下运动一段距离到达B点，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示，从A到B过程中，下列说法正确的是( BC )A电场力对电荷一直做正功B电荷所受电场力先减小后增大C电势先降低后升高DA、B两点处电场强度方向相同解析：从A到B电势能先减小后增大，说明电场力先做正功后做负功，A错误；Epx图象的斜率F电场力，所以电场力先减小后增大，B正确；电场力先做正功后做负功，所以电场强度方向先向右后向左，电势先降低后升高，C正确，D错误4如图甲所示，在y0和y2 m之间有沿着x轴方向的匀强电场，MN为电场区域的上边界，在x轴方向范围足够大电场强度的变化如图乙所示，取x轴正方向为电场正方向现有一个带负电的粒子，粒子的比荷1.0102 C/kg，在t0时刻以速度v05102 m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域，不计粒子重力作用求：(1)粒子通过电场区域的时间；(2)粒子离开电场的位置坐标；(3)粒子通过电场区域后沿x轴方向的速度大小解析：(1)因为粒子初速度方向垂直于匀强电场，在电场中做类平抛运动，所以粒子通过电场区域的时间t4103s.(2)粒子在x轴方向先加速后减速，加速时的加速度a14 m/s2，减速时的加速度a22 m/s2，x轴方向上的位移xa1()2a1()2a2()22105 m，因此粒子离开电场的位置坐标为(2105 m，2 m)(3)粒子在x轴方向的速度vxa1a24103 m/s.答案：(1)4103 s(2)(2105 m,2 m)(3)4103 m/sA组基础题1两个点电荷Q1、Q2位于x轴上A、B两点，若取无限远处的电势为零，则在它们形成的电场中，沿x轴正方向上各点的电势如图所示，且APPB.由图象提供的信息可知( B )AP点的电场强度为零BQ1的电荷量较大C电子沿x轴从A移到B的过程中，加速度逐渐减小D电子沿x轴从A移到B的过程中，电场力先做正功，后做负功2两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为2 C，质量为1 kg的小物块从C点静止释放，其运动的vt图象如图乙所示，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)则下列说法正确的是( D )AB点为中垂线上电场强度最大的点，电场强度E2 V/mB由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大C由C点到A点的过程中，电势逐渐升高DAB两点电势差UAB5 V3如图(a)所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图(b)中甲、乙、丙、丁所示，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是( D )A电压是甲图时，在0T时间内，电子的电势能一直减少B电压是乙图时，在0时间内，电子的电势能先增加后减少C电压是丙图时，电子在板间做往复运动D电压是丁图时，电子在板间做往复运动4在地面附近，存在着一个有界电场，边界MN将空间分成左右两个区域，在右区域中有水平向左的匀强电场，在右区域中离边界MN某一位置水平地面上由静止释放一个质量为m的带电滑块(滑块的电荷量始终不变)，如图甲所示，滑块运动的vt图象如图乙所示，不计空气阻力，则( C )A滑块在MN右边运动的位移大小与在MN左边运动的位移大小相等B在t5 s时，滑块经过边界MNC滑块受到的滑动摩擦力与电场力之比为25D在滑块运动的整个过程中，滑动摩擦力做的功小于电场力做的功5(多选)真空中某一静电场的方向沿x轴正向，且x轴上各点的电势关于位置坐标x的关系如图所示，在x3 m、5 m、10 m处有A、B、C三点，则下列说法中正确的是( BC )AB点的电场强度为零B正的试探电荷在只受电场力的作用下由A点移到B点的过程中速度增大CA、C两点的电场强度方向相同D由于沿x轴正向电势降低，则该电场可能是由O点的正电荷而产生的6(多选)如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知xCxBxBxA.该电子的电势能Ep随坐标x变化的图象如图乙所示则下列说法中正确的是( BC )AA点电势高于B点电势BA点的电场强度大于B点的电场强度CC、B两点电势差UCB小于B、A两点电势差UBAD电子经过A点的速率大于经过B点的速率解析：一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，由图乙知电势能一直减小，则电子从A到B电场力做正功，电势升高，根据动能定理，动能增加，速度增大，A点电势低于B点电势，经过A点的速率小于经过B点的速率，故A、D错误；根据Ee，可知图象的斜率大小体现电场强度的强弱，因此从A到B，电场强度减小，A点的电场强度大于B点的电场强度，B正确；由图可知，电子通过相同位移时，电势能的减小量越来越小，根据EpWqU可得B、A两点电势差UBA大于C、B两点电势差UCB，C正确7(多选)图甲为示波管的结构示意图，偏转电极中的XX两极板竖直放置，YY两极板水平放置，电子枪持续地发射电子束当XX、YY之间都不加电压时，电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心出现一个亮斑图乙、图丙为随时间周期性变化的电压下列判断正确的是( AD )A当XX之间不加电压时，在YY之间加上图乙所示的电压，荧光屏上的图形是一条沿YY方向的直线B当XX之间加上图丙所示的电压时，在YY之间不加电压，荧光屏上的图形是一条沿YY方向的直线C当XX之间加上图乙所示的电压时，在YY之间加上图丙所示的电压，荧光屏上的图形是沿YY方向起伏的正弦曲线D当XX之间加上图丙所示的电压时，在YY之间加上图乙所示的电压，荧光屏上的图形是沿YY方向起伏的正弦曲线8(多选)由同种绝缘材料做成的水平面MN和斜面NP，如图所示，NQ垂直水平面且左侧有一水平向右的匀强电场，一个带正电的物体从与N点相距L0的位置静止释放，调节斜面的倾角，当倾角37时，物体沿斜面也能滑行L0距离，然后物体沿原路径返回到出发点时静止，已知物体每次经过N点时没有机械能损失且返回途中撤去电场，已知sin 370.6，cos 370.8，则( AD )A物体与该材料间的动摩擦因数为B物体与该材料间的动摩擦因数为0.75C如果物体距离N点3L0由静止释放，物体能沿斜面滑行1.8L0D如果物体距离N点3L0由静止释放，物体能沿斜面滑行3L0B组能力题9如图所示，竖直放置的半圆形光滑绝缘轨道半径为R0.2 m，圆心为O，下端与绝缘水平轨道在B点相切并平滑连接一带正电q5.0103 C、质量为m3.0 kg的物块(可视为质点)，置于水平轨道上的A点已知A、B两点间的距离为L1.0 m，物块与水平轨道间的动摩擦因数为0.2，重力加速度g取10 m/s2.(1)若物块在A点以初速度v0向左运动，恰好能到达轨道的最高点D，则物块的初速度v0应为多大？(2)若整个装置处于方向水平向左、电场强度大小为E2.0103 N/C的匀强电场中(图中未画出)，现将物块从A点由静止释放，试确定物块在以后运动过程中速度最大时的位置(结果可用反三角函数表示)；(3)在(2)问的情景中，试求物块在水平面上运动的总路程解析：(1)对物块由A至D过程中由动能定理可知2mgRmgLmvmv，对物块在D点有mgm，联立解得v0 m/s.(2)对物块，假设物块可运动到C点，则由A至C过程有qE(LR)mgRmgLmv0，可得vC0，故物块始终没有脱离轨道故物块在运动过程速度最大时位于B点左侧圆弧上，设该位置与圆心的连线与OB的夹角为，对物块受力分析，可知tan ，arctan .(3)对于物块在水平面上运动的全程有qELmgL总0，解得L总 m.答案：(1) m/s(2)见解析(3) m10如图甲所示，平行金属板M、N水平放置，板右侧有一竖直荧光屏，板长、板间距及竖直屏到板右端的距离均为l，M板左下方紧贴M板有一粒子源，以初速度v0水平向右持续发射质量为m，电荷量为q的粒子已知板间电压UMN随时间变化的关系图象如图乙所示，其中U0，忽略粒子间相互作用和它们的重力，忽略两板间电场对板右侧的影响，荧光屏足够大(1)计算说明，t0时刻射入板间的粒子打在屏上或N板上的位