2021年高中物理静电场的图像问题

1、2021年高中物理静电场的图像问题在高中物理静电场中，我们都已经注重带电粒子在电场中的运动，我们还 应重视描述电场本质的图像。描述电场的图像有以下两种情况，一种是直接 在坐标系中用电场线或等势线描述电场的分布，另一种是描述电场的本质的 物理量随距离或其他量的变化关系图像，如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。解答该类型题关键是要读懂图像的意义，即坐标轴，坐标原点，斜率， 交点坐标，变化趋势等的物理意义，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。同时一定要 根据图像描述的内容找

2、出对应我们学习过的静电场的模型，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。在坐标系中用电场线或者等势线来描述电场知识准备：1、等势线和电场线互相垂直； 2、等势线密的部分电场强度大；3、电势沿着电场线电势越来越低例1、（2004&北京）静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置， 其中某部分静电场的分布如右图所示.虚线表示这个静电场在xoy平面内的 一簇等势线，等势线形状相对于o x轴、o y轴对称.等势线的电势沿x轴正向 增加.且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点（其横坐标为- X0） 时，速度与ox轴平行.适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在o

3、 X 轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度Vy随位置坐 标x变化的示意图是（）题目分析：根据等势线与电场线垂直和电势变化的情况从而画出经过p点的 电场线（画时先在经过的等势线上的点作一小段垂线，再用平滑的曲线连接 起来），然后根据受力情况求出物体在y轴方向的加速度和水平方向的加速 度，得出物体在水平方向的速度和竖直方向速度变化情况.这其实是运动的 合成与分解的问题解：由于等势线的电势沿x轴正向增加，等势线与电场线垂直，故可做出经 过P点的电场线如图所示，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子受到 一个斜向右下方的电场力，这个力可以分解为沿x轴正方向的力和沿y轴负 方向的力，

4、所以粒子从-xo开始沿x轴正方向做初速度为v的加速度运动；沿 y轴的负方向做初速度等于0的加速运动，所以沿y轴方向的速度方向向下， 为负值，故A、C错误。电子通过y轴后受到的电场力斜向右上方，故沿y轴负方向减速运动；又由于在x轴方向始终加速，故在水平方向通过相同的位移时间变短，根据 Vy = a y At ,故通过相同的水平位移，竖直方向速度变化量减小，到达xo时，Vy 还没有减小到0。故D正确.二、描述电场的本质的物理量随距离或其他量的变化关系图像，场源可能是 点电荷，解答该类型题除了要读懂图像的意义，还要结合我们学习过静电场 模型，找出图像与模型的联系，使艰难的的图像问题豁然开朗。例2、（

5、2010&江苏）空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x 变化的图象如图所示.下列说法正确的是（A . O点的电势最低B. x2点的电势最高C. x1和-x 1两点的电势相等D . x1和x3两点的电势相等分析：解答本题需掌握：电场线的切线方向表示空间该点的场强方向；沿着电场线电势越来越低；解答1、A、B、从图象可以看出，电场强度的大小和方向都沿x轴对称分布， 沿着电场强度的方向，电势一定降低，故根据其电场强度E随x变化的图象 容易判断，。点的电势最高，故A错误，B也错误；C、由于x1和x 2两点关于y轴对称，且电场强度的大小也相等，故从。点 到x 1和从。点到x 2电势降落相等

6、，故x1和-x1两点的电势相等，因而C正 确；D、由于沿着电场强度的方向，电势一定降低，故从。点到x1和从。点到x3电势都是一直降落，故x1和x3两点的电势不相等，故D错误；故选C .点评：本题关键抓住沿着电场强度的方向，电势一定降低；然后结合图象得 到电场强度的分布情况，再分析电势变化情况即可.解答2 :联系等量正电荷的连线的中垂线的中点两边的电场分布，答案立即 就出来了，选择C。例3、（2009&上海）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（）分析：考查电场的叠加。结合等量异种电荷的电场线分布情况分析，电场线的疏密程度反映

7、场强的大小，电场线的切线方向反映电场强度的方向.解答：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。点评：本题关键是结合等量异种电荷的电场线分布情况分析，也可以结合点 电荷的电场强度公式列式求解.例4、（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（）(D>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

8、 势为零，即坐标原点的电势为零，A正确，B, C, D错误。例5、（2009&江苏）空间某一静电场的电势4在x轴上分布如图所示，x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx ,下列说法中正 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。点受到的电场力在x方向上的分量最大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】本题的入手点在于如何判断和的大小，由图象可知在x 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，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 解2