（江苏专用）2020版高考物理总复习第六章静电场专题突破静电场中的图象问题教案.docx

专题突破静电场中的图象问题电场中粒子运动的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。【例1】(20184月浙江选考)一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以v0做直线运动，其vt图象如图1所示。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，以下判断正确的是()图1A.A、B、C三点的电势关系为BACB. A、B、C三点的场强大小关系为ECEBEAC.粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少D.粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功解析带电粒子的带电性质不确定，无法判断电势的高低，A项错误；根据图象可知带电粒子的动能先减小后增大，由能量转化关系可知，动能转化为电势能，所以电势能先增大后减小，电场力先做负功再做正功，选项C正确，D错误；vt图象的斜率表示加速度的大小，也可间接地反映电场力和电场强度的大小，图线的斜率先增大后减小，且方向没有改变，所以电场强度应该是EB最大，选项B错误。答案C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2所示。(E方向向右为正)图2(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3甲所示。两电荷连线的中垂线上的Ey图象如图3乙所示。甲乙图3(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4甲所示。两电荷连线的中垂线上的Ey图象如图4乙所示。 甲 乙图42.Ex图象特点(1)反映了电场强度随位移变化的规律。(2)E0表示场强沿x轴正方向；Ebc，这一过程电子运动的vt图象可能是下图中的()图1解析结合abc，由题图等势线的特点可确定此电场为非匀强电场，且Q点处电场强度小于P点处电场强度，电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q，将做加速度越来越小的加速运动，选项A正确。答案A2.两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图2所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是()图2A.q1、q2为等量异种电荷B.N、C两点间场强方向沿x轴负方向C.N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大D.将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小解析根据q1左侧和q2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷，A错误；N、C间的电场方向沿x轴正方向，C点场强为0，B错误；根据ND间图线的斜率大小先减小后增大可知，场强先减小到零后反向增大，C正确；正电荷从N移到D，由Epq知，电势能先减小后增大，D错误。答案C3.(2018江苏徐州高三第一次质检)带电球体的半径为R，以球心为原点O建立坐标轴x，轴上各点电势随x变化如图3所示，下列说法正确的是()图3A.球体带负电荷B.球内电场强度最大C.A、B两点电场强度相同D.正电荷在B点的电势能比C点的大解析从球出发向两侧电势降低，而电场线从正电荷出发，沿着电场线电势降低，故球带正电荷，故A项错误；球是等势体，内部任意两点间的电势差为零，故场强为零，故B项错误；A点与B点的电场强度大小相等，但方向相反，故不同，故C项错误；从B到C，电势降低，故正电荷电势能减小，故D项正确。答案D4.(2018盐城中学模拟)在空间中存在着沿x轴的静电场，其电场强度E随位置坐标x变化规律如图4所示，A、B、C为x轴上的点，取x轴正方向为电场强度的正方向。下列说法中正确的是()图4A.AC段中B点的电势最低B.一带正电的粒子从A点运动到B点电势能增加C.UABUBCD.一负电荷仅在电场力作用下从A点运动到C点动能先减小后增大解析顺着电场线方向，电势逐渐降低，所以B点电势不是最低，故选项A错误；一带正电的粒子从A点运动到B点，电场力做正功，电势能减少，故选项B错误；由图象可知与坐标轴围成的面积表示电势差，即UABUBC，故选项C正确；负电荷仅在电场力的作用下从A点运动到C点，电场力做负功，动能一直减小，故选项D错误。答案C5.在真空中的x轴上的原点处和x6a处分别固定一个点电荷M、N，在x2a处由静止释放一个正点电荷P，假设点电荷P只受电场力作用沿x轴方向运动，得到点电荷P速度大小与其在x轴上的位置关系如图5所示，则下列说法正确的是()图5A.点电荷M、N一定都是负电荷B.点电荷P的电势能一定是先增大后减小C.点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为21D.x4a处的电场强度一定为零解析根据题图可知，点电荷的速度先增大后减小，说明电场力对点电荷P先做正功，后做负功，则M、N一定都是正电荷，且点电荷P的电势能一定是先减小后增大，所以选项A、B错误；由于在x4a处速度最大，说明点电荷M、N在此处产生的合场强为0，则有，所以QMQN41，选项C错误，D正确。答案D二、多项选择题6.如图6甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的vt图线如图乙所示，设a、b两点的电势分别为a、b，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为Wa、Wb，不计重力，则有()图6A.ab B.EaEb C.EaEb D.WaWb解析由图乙可知，粒子做加速度减小，速度增大的直线运动，故可知从a到b电场强度减小，粒子动能增大，电势能减小，电场力方向由a指向b，电场线方向由b指向a，b点电势高于a点电势，故选项B、D正确。答案BD7.(2018如皋市第二次质检)如图7甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，两板间距离足够大，当两板间加上如图乙所示的电压后，在下图中反映电子速度v、位移x和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是()图7解析分析电子一个周期内的运动情况：0时间内，电子从静止开始向B板做匀加速直线运动，时间内沿原方向做匀减速直线运动，时刻速度为零，T时间内向A板做匀加速直线运动，TT时间内做匀减速直线运动。根据匀变速直线运动速度时间图象是倾斜的直线可知，A图符合电子的运动情况，故A项正确，C项错误；电子做匀变速直线运动时xt图象应是抛物线，故B项错误；根据电子的运动情况：匀加速运动和匀减速运动交替进行，而匀变速运动的加速度大小不变，at图象应平行于横轴，故D项正确。答案AD8.(2017江苏单科)在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势在x轴上分布如图8所示。下列说法正确的有()图8A.q1和q2带有异种电荷B.x1处的电场强度为零C.负电荷从x1移到x2，电势能减小D.负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大解析由x1处电势为零可知，两点电荷q1和q2带有异种电荷，选项A正确；在x图象中，图象切线的斜率表示电场强度，则x1处的电场强度不为零，选项B错误；且有x1到x2电场强度逐渐减小，负电荷受到的电场力逐渐减小，选项D错误；由Epq可知，负电荷在电势高处的电势能小，负电荷从x1移到x2，电势能减小，选项C正确。答案AC9.(2018江苏盐城中学模拟)两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点，两者之间连线上各点电势高低如图9中曲线所示(OBBD)，取无穷远处电势为零，由图可知()图9A.B点电场强度为零B.Q1为负电荷，Q2为正电荷C.Q1电荷量一定大于Q2电荷量D.将电子沿x轴从A点移到C点，电场力一直做正功解析因为x图线的斜率等于电场强度大小，所以B点电场强度不为零，选项A错误；因B点左侧电势为负，右侧电势为正，故可知Q1为负电荷，Q2为正电荷，选项B正确；因电势为零的位置离D点较近，故Q1电荷量一定大于Q2电荷量，选项C正确；将电子沿x轴从A点移到C点，电势一直升高，电势能减少，则电场力一直做正功，选项D正确。答案BCD10.(2018通州中学模拟)空间中存在沿x轴正方向的电场，x轴上各点的电场强度随x的变化情况如图10所示。下列说法中正确的是()图10A.x1、x2两处的电势相同B.电子在x1处的电势能小于在x2处的电势能C.x0处与x1处两点之间的电势差为UD.电子沿x轴从x1处运动到x2处，电场力一直做负功解析沿电场方向电势降低，因为电场方向指向x轴正方向，故x轴相当于一条电场线，故x1x2，选项A错误；电子受到的电场力方向和电场方向相反，故从x1到x2电场力做负功，电势能增大，电子在x1处的电势能小于在x2处的电势能，选项B、D正确；因为从0到x1处的电场强度是均匀增大的，所以从0到x1处的电场强度平均值为，根据公式E可得从0到x1处的电势差为U，选项C正确。答案BCD11.(2018江苏如皋教学质量调研)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP随位移x变化的关系如图11所示，其中0x2段是对称的曲线，x2x3段是直线，则下列说法正确的是()图11A.x1处电场强度为零B.x1、x2、x3处电势1、2、3的关系为123C.粒子在x2x3段速度v随x均匀减小D.x2x3段是匀强电场解析根据电势能与电势的关系Epq，场强与电势的关系E，得E，由数学知识可知Epx图象切线的斜率等于，x1处切线斜率为零，电场强度为零，故A项正确； 由图可知，x1、x2、x3处电势1、2、3的关系为123，故B项正确；根据电势能与电势的关系Epq，粒子在x2x3段电势能增加，速度v随x并不是均匀减小，故C项错误；x2x3段是直线，场强不变，是匀强电场，故D项正确。答案ABD12.(2018河北唐山模拟)粗糙绝缘的水平桌面上，有两块竖直平行相对而立的金属板A、B。板间桌面上静止着带正电的物块，如图12甲所示，当两金属板加图乙所示的交变电压时，设直到t1时刻物块才开始运动，(最大静摩擦力与滑动摩擦力可认为相等)，则()图12A.在0t1时间内，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向左B.在t1t3时间内，物块受到的摩擦力先逐渐增大，后逐渐减小C.t3时刻物块的速度最大D.t4时刻物块的速度最大解析在