静电场问题--图像法(2013复习专题).doc

高中物理静电场- 图解法2012-8-20高中物理静电场中的图像类型可以分为如下几种基本类型，场强随坐标轴变化的函数图像：即图像，电势随坐标轴变化的函数图像：图像，电势能随坐标轴变化的图像：图像。场源可能是点电荷，也可能是电偶极子，还可能是带电平板等，解答该类型题关键是要读懂图像的电学意义，即坐标轴，坐标原点，斜率，交点坐标等的物理意义，同时结合题意，读懂已知条件，以及提出的问题，根据电场强度的定义式和电势的基本公式解决问题。【例题1】：（2010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变化的图像如图所示。下列说法正确的是( )（A）O点的电势最低w w w.ks5 u .c om（B）X2点的电势最高（C）X1和- X1两点的电势相等（D）X1和X3两点的电势相等本题考查电场强度与电势的关系，考查图象。本题难度：中等。【解析】选C 可画出电场线，如下沿电场线电势降落（最快），所以A点电势最高，A错误，B错误；根据，电场强度是变量，可用图象面积表示，所以C正确；两点电场强度大小相等，电势不相等，D错误，此项迷惑人。【例题2】（2009年上海物理）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（ ）（A）（B）（C）（D）【答案】A【解析】由等量异种点电荷的电场强度的关系可知，在两电荷连线中点处电场强度最小，但不是零，从两点电荷向中点电场强度逐渐减小，因此A正确。【例题3】（2011上海第14题）两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置变化规律的是图（ A ）答案：A【解析】根据点电荷周围空间的电势随距离变化的规律可知，正电荷与负电荷的电势是有区别的，随距离增大电势减小，无限远处的电势，负电荷周围的各个点的电势为负，无限远处的电势，在正负点电荷连线的中点的电势为零，即坐标原点的电势为零，A正确，B，C，D错误。【例题4】（2008海南卷）质子和中于是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为：式中F0为大于零的常量，负号表示引力用U表示夸克间的势能，令U0F0(r2r1)，取无穷远为势能零点下列Ur图示中正确的是DU OU0 rr1r2AU OU0 rr1r2BU OU0 rr1r2CU OU0 rr1r2【答案】：B【解析】：从无穷远处电势为零开始到r = r2位置，势能恒定为零，在r = r2到r = r1过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此部分图像为A、B选项中所示；r r1之后势能不变，恒定为U0，由引力做功等于势能将少量，故。【例题5】【2012安徽质检】x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图中的曲线所示，从图象可知下列推理中与图象信息不相符合的是()AQ1一定大于Q2BQ1和Q2一定是同种电荷，但不一定是正电荷C电势最低处P点的电场强度为0DQ1和Q2之间各点的电场方向都指向P点【答案】B.【解析】两个点电荷间的电势都为正，因此两点电荷都为正电荷，B错误；两正点电荷的连线上有一点场强为零，一正的检验电荷从两电荷中的任一电荷附近沿连线向场强为零的点移动时电势都降低，到场强为零的点，电势最低，C正确；场强为零的点离Q1远，因此Q1一定大于Q2，A正确；Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点，D正确【例题6】（2012安徽卷） 如图所示，半径为均匀带电圆形平板，单位面积带电量为，其轴线上任意一点（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：=2，方向沿轴。现考虑单位面积带电量为的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为的圆板，如图2所示。则圆孔轴线上任意一点（坐标为）的电场强度为 ( )OoroxQo图2OoRoxPo图1A. 2B. 2C. 2D. 2【解析】：当时，=0，则，当挖去半径为r的圆孔时，应在E中减掉该圆孔对应的场强，即。选项A正确。【例题7】（2011北京第24题）0-ddxO静电场方向平行于x轴，其电势随x的分布可简化为如图所示的折线，图中0和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心，沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为-q，其动能与电势能之和为A（0Aq0）。忽略重力。求：（1）粒子所受电场力的大小；（2）粒子的运动区间；（3）粒子的运动周期。解析：（1）由图可知，0与d（或-d）两点间的电势差为0电场强度的大小 电场力的大小 （2）设粒子在-x0，x0区间内运动，速率为v，由题意得 由图可知 由得 因动能非负，有 得 即 粒子运动区间（3）考虑粒子从-x0处开始运动的四分之一周期根据牛顿第二定律，粒子的加速度 由匀加速直线运动 将代入，得 粒子运动周期 【例题8】（2009年江苏物理）空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示，轴上两点B、C点电场强度在方向上的分量分别是、，下列说法中正确的有 AEBx的大小大于ECx的大小 BEBx的方向沿x轴正方向 C电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大 D负电荷沿轴从移到的过程中，电场力先做正功，后做负功答案：AD 【解析】本题的入手点在于如何判断和的大小，由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同，如果在x方向上取极小的一段，可以把此段看做是匀强磁场，用匀强磁场的处理方法思考，从而得到结论，此方法为微元法；需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在B点和C点附近分别取很小的一段d，由图象，B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差，看做匀强电场有，可见，A项正确；同理可知O点场强最小，电荷在该点受到的电场力最小，C项错误；沿电场方向电势降低，在O点左侧，的方向沿x轴负方向，在O点右侧，的方向沿x轴正方向，所以B项错误，D项正确。PtUABUO-UOOT/2TAB图(a)图(b)【例题9】（2011安徽第）如图（a）所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图（b所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是A BC D 答案：B【解析】：若，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以A错误。若，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动的距离，最终打在A板上，所以B正确。若 带正电粒子先加速向A板运动