高考物理一轮复习 小专题4 电场中的图象专题课件.ppt

小专题4电场中的图象专题 突破1 电场中粒子运动的v t图象 当带电粒子只在电场力作用下运动时 如果给出了粒子运动的速度图象 则从速度图象上能确定粒子运动的加速度方向 加速度大小变化情况 进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向 场强大小 电势高低及电势能的变化等情况判定出来 典题1 多选 2016年山东第一次大联考 如图z4 1甲所示 两个点电荷q1 q2固定在x轴上 其中q1位于原点o a b是它们连线延长线上的两点 现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动 粒子只受电场力作用 设粒子经过a b两点时的速度分别为va vb 其速度 随坐标x变化的图象如图乙所示 则以下判断正确的是 甲 乙 图z4 1 a b点的电场强度一定为零b q2带负电且电荷量小于q1c a点的电势比b点的电势高 d 粒子在a点的电势能比在b点的电势能小 解析 由v x图象知 粒子从a点向远处运动先加速再减速 在b处速度最大 则b点左右两侧电场方向相反 b点的场强一定为零 根据从a点开始经b点向远处运动先加速后减速知 q1带负电 q2带正电 q2的电荷量小于q1 a项正确 b项错误 a点的动能比b点的动能小 a点的电势能比b点的电势能大 且运动电荷为正电荷 所以a点的电势比b点的电势高 c项正确 d项错误 答案 ac 考点突破1 2017年湖南衡阳高三第一次大联考 两个等量同种电荷固定于光滑绝缘水平面上 其连线中垂线上有a b c三点 如图z4 2甲所示 一个电荷量为2c 质量为1kg的带正电的小物块从c点静止释放 其运动的v t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 甲 乙 图z4 2 a b点为中垂线上电场强度最大的点 电场强度e 0 2n cb 由c到a的过程中物块的电势能先减小后增大c a b两点间的电势差uab 5v d ucb uba 解析 据v t图象可知带电粒子在b点的加速度最大为 最大为1n c 故a错误 据两个等量的同种正电荷 其连线中垂线上电场强度方向由o点沿中垂线指向外侧 故由c点到a点的过程中电势逐渐减小 物块的电势能逐渐减小 故b错误 答案 d 突破2 电场中的e x图象 1 分析 1 反映了电场强度随位移变化的规律 2 图线与x轴围成的 面积 表示电势差 面积 大小表示电势差大小 两点的电势高低根据电场方向判定 2 分类 1 点电荷的e x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z4 3和图z4 4所示 图z4 3 图z4 4 图z4 5 2 两个等量异种点电荷的e x图象 两电荷连线上的e x图象如图z4 5 两电荷连线的中垂线上的e y图象如图z4 6 图z4 6 图z4 7 图z4 8 3 两个等量同种点电荷的e x图象 两电荷连线上的e x图象如图z4 7 两电荷连线的中垂线上的e y图象如图z4 8 典题2 2016年山东高三统考 x轴上各点的电场强度如图z4 9所示 场强方向与x轴平行 规定沿x轴正方向为正 一负点电荷从坐标原点o以一定的初速度沿x轴正方向运动 点电荷到达x2位置时速度第一次为零 在x3位置第二次速度为 零 不计粒子的重力 下列说法正确的是 图z4 9 a 点电荷从o点运动到x2 再运动到x3的过程中 速度先 均匀减小再均匀增大 然后减小再增大 b 点电荷从o点运动到x2 再运动到x3的过程中 加速度 先减小再增大 然后保持不变 c o点与x2和o点与x3电势差uox2 uox3d 点电荷在x2 x3位置的电势能最大 解析 在沿x轴正方向上的电场是非匀强电场 所以点电荷受到的电场力不是恒定的 电场先增大后减小 再增大再减小 所以点电荷在从原点到x2过程中加速度先增大后减小 再增大再减小 从x2向坐标原点运动过程中加速度先增大后减小 再增大再减小 到达x轴负方向时 电场恒定 加速度恒定 整个过程中速度不是均匀变化 a b项错误 从o点运动到 电势能之和保持不变 动能最小则电势能最大 故点电荷到达x2位置速度第一次为零 在x3位置第二次速度为零 在x2 x3位置电势能最大 故d正确 答案 d 考点突破2 多选 一电荷量为 q的粒子只在电场力作用下沿x轴做直线运动 规定x轴正方向为电场强度正方向 x轴上各点的电场强度e随x坐标的变化图线如图z4 10所示 a 0 x1 b 0 x1 为粒子运动轨迹上的两点 下列说法正确 的是 图z4 10 a a b两点的电场强度和电势均相同b 粒子经过a b两点时的速度大小相同c 粒子经过a b两点时的加速度相同d 粒子经过a b两点时电势能相同 解析 由图知a b两点的电场强度方向相反 电势相等 所以a错误 粒子从b运动到a 电场力做功w qu 0 根据动能定理知 粒子经过a b两点时的动能相等 电势能相等 速度大小相同 故b d正确 a b两点电场的方向相反 粒子所受合外力方向相反 所以加速度方向相反 故c错误 答案 bd 突破3 电场中的 x图象 1 分析 1 电场强度的大小等于 x图线的斜率大小 电场强度为零处 x图线存在极值 其切线的斜率为零 2 在 x图象中可以直接判断各点电势的大小 并可根据电势大小关系确定电场强度的方向 3 在 x图象中分析电荷移动时电势能的变化 可用wab quab 进而分析wab的正 负 然后作出判断 2 分类 1 点电荷的 x图象 取无限远处电势为零 正点电荷的 x图象如图z4 11 负点电荷的 x图象如图z4 12 图z4 11 图z4 12 图z4 13 2 两个等量异种电荷连线上的 x图象如图z4 13 3 两个等量同种电荷的 x图象 两正电荷连线上的 x图象如图z4 14 两正电荷连线的中垂线上的 y图象如图z4 15 图z4 14 图z4 15 典题3 多选 空间某一静电场的电势 在x轴上分布如图z4 16所示 x轴上两点b c的电场强度在x方向上的分量 分别是ebx ecx 下列说法正确的有 a ebx的大小大于ecx的大小b ebx的方向沿x轴正方向c 电荷在o点受到的电场力在x轴方向上的分量最大 图z4 16 d 负电荷沿x轴从b移到c的过程中 电场力先做正功 后做负功 解析 在 x图象中 图线斜率的绝对值表示场强大小 结合题中图象特点可知ebx ecx eox 0 故a项正确 c项错误 根据电场中沿着电场线的方向电势逐渐降低可知ebx沿x轴负方向 b项错误 负电荷在正x轴上受电场力沿x轴负方向 在负x轴上受电场力沿x轴正方向 故可判断负电荷从b移到c的过程中 电场力先做正功后做负功 d项正确 答案 ad 考点突破3 多选 2017年新课标 卷 在一静止点电荷的电场中 任一点的电势 与该点到点电荷的距离r的关系如图z4 17所示 电场中四个点a b c和d的电场强度大小分别ea eb ec和ed 点a到点电荷的距离ra与点a的电势 a已在图中用坐标 ra a 标出 其余类推 现将一带正电的试探电荷由a点依次经b c点移动到d点 在相邻两点间移动的过程中 电场力所做的功分 别为wab wbc和wcd 下列选项正确的是 图z4 17 a ea eb 4 1c wab wbc 3 1 b ec ed 2 1d wbc wcd 1 3 答案 ac 突破4 电场中的ep x ek x图象 电场力做功量度电势能的变化 而电场力做功就是力对位移的积累 由ep ep0 fx 得ep ep0 fx 故ep x图象的斜率表示电场力 纵截距表示初势能 合力做功量度了动能的变化 如果带电粒子只受电场力的作用 则合力做的功就是电场力做的功 由ek ek0 fx 得ek ek0 fx 故ek x图象的斜率表示电场力 纵截距表示初动能 然后根据两图象斜率的变化可判断出电场力的变化 进而判断出电场强度大小的变化 典题4 一带电粒子在电场中仅受静电力作用 做初速度为零的直线运动 取该直线为x轴 起始点o为坐标原点 其电势能ep与位移x的关系如图z4 18所示 下列图象中合理的 是 图z4 18 a 电场强度与位移的关系c 粒子速度与位移的关系 b 粒子动能与位移的关系d 粒子加速度与位移的关系 答案 d 考点突破4 多选