高考物理一轮复习 考点巩固卷53 电场中的图像问题（解析版）

考点巩固卷53电场中的图像问题建议用时：50分钟考点序号考点题型分布考点1E-x图像2单选考点2φ-x图像4单选+2多选考点3Ep-x图像2单选+4多选考点01：E-x图像（2单选）一、单选题1．（2023·辽宁沈阳·统考二模）如图甲所示，在真空中固定的两个相同点电荷A、B关于x轴对称，它们在x轴上的E-x图像如图乙所示（规定x轴正方向为电场强度的正方向）。若在坐标原点O由静止释放一个正点电荷q，它将沿x轴正方向运动，不计重力。则（）A．A、B带等量正电荷 B．点电荷q在处电势能最大C．点电荷q在处动能最大 D．点电荷q沿x轴正向运动的最远距离为【答案】D【详解】A．由E-x图像可知，在x轴上的P点对应x2点，在P点的左侧电场强度为正值，沿x轴正方向，右侧为负值，可知A、B带等量负电，A错误；BC．电荷量为q的正点电荷，从O点到P点，电场力做正功，电势能减小，从P点沿x轴正方向运动，电场力做负功，电势能增加，因此点电荷q在x1处电势能不是最大；可知点电荷q在x2处动能最大，BC错误；D．由对称性可知，点电荷q沿x轴正方向最远能到达O点关于P点的对称点O＇点位置，故点电荷q沿x轴正向运动的最远距离为，D正确。故选D。2．（2023·湖南益阳·益阳市第一中学校考模拟预测）在x轴上关于坐标原点对称的a、b两点处固定两个电荷量相等的点电荷，如图所示的E-x图像描绘了x轴上部分区域的电场强度（以x轴正方向为电场强度的正方向）。对于该电场中x轴上关于原点对称的c、d两点，下列结论正确的是（）A．两点场强相同，c点电势更高B．两点场强相同，d点电势更高C．两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势高D．两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势低【答案】A【详解】题图中a点左侧，b点右侧的电场强度方向都沿x轴负方向，则a点处为正点电荷，b点处为负点电荷，又两点电荷的电荷量相等，由等量异号点电荷电场特点知c、d两点的场强相同，c点电势更高。故选A。考点02：φ-x图像（4单选+2多选）一、单选题1．（2023·湖北武汉·华中师大一附中校考模拟预测）如图所示为某静电场中x轴上各点电势的分布图。一质量为m，电荷量大小为q的粒子从坐标处以初速度沿x轴正方向射出，仅在静电力作用下恰好在区间内往复运动，已知、处电势为，下列说法正确的是（）

A．粒子一定带负电B．粒子从运动到的过程中，加速度先增大后减小C．粒子从运动到的过程中，电势能先增大后减小D．粒子从射出后能运动到无穷远处至少需要动能【答案】B【详解】A．粒子从坐标处以初速度沿x轴正方向射出，仅在静电力作用下恰好在区间内往复运动，可知粒子从运动到的过程中，粒子速度减小，电场力方向沿x轴向左，沿电场线方向电势降低，可知区间内电场强度方向沿x轴向左，故粒子一定带正电，故A错误；B．图象的斜率大小表示电场强度大小，电场力是粒子的合外力，粒子从运动到的过程中，斜率大小先增大后减小，故加速度先增大后减小，故B正确；C．粒子从运动到的过程中，区间电场强度方向沿x轴向右，电场力做正功，粒子动能增大，区间内电场强度方向沿x轴向左，电场力做负功，粒子动能减小，可知在处粒子的动能最大，故电势能先减小后增大，故C错误；D．粒子从运动到的过程中根据动能定理得粒子从射出后能运动到无穷远处至少需要动能解得故D错误。故选B。2．（2023·山东·模拟预测）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，x轴上各点电势随位移x的变化关系如图所示，其中段是曲线，是顶点，段是直线，且与抛物线相切。粒子由O到的运动过程中，下列说法正确的是

（）

A．粒子在处速度最大B．粒子在处加速度最大C．粒子在段加速度不变D．粒子在段做匀速直线运动【答案】C【详解】A．粒子带负电，处电势最低，则粒子在处电势能最大，动能最小，速度最小，选项A错误；B．图线的斜率的大小表示电场强度E的大小，处电场强度大小为0，由知粒子在处加速度为0，选项B错误；CD．段电场强度E不变，则粒子在该段运动时加速度不变，做匀加速直线运动，选项C正确、选项D错误。故选C。3．（2023·江苏·模拟预测）空间某一静电场的电势在x轴上的分布如图所示，x轴上B、C两点的电场强度分别是、，下列说法中正确的是（）

A．的大小大于的大小B．的方向沿x轴正方向C．电荷在O点受到的电场力最小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【答案】D【详解】ABC．在图像中，图线的切线斜率表示电场强度沿x轴方向的分矢量，而不是合电场强度，所以从图像中无法判断出B点和C点的电场强度的大小和方向。故ABC错误；D．由图可知沿x轴方向上，O点电势最高，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，故D正确。故选D。4．（2023·重庆沙坪坝·重庆八中校考二模）空间中存在平行于纸面的匀强电场，在纸面内取O点为坐标原点建立x轴，如图甲所示。现有一个质量为m、电量为+q的带电微粒，在t=0时刻以一定初速度从x轴上的a点开始沿逆时针做匀速圆周运动，圆心为O、半径为R。已知图中圆为其轨迹，ab为圆轨迹的一条直径；除电场力外微粒还受到一个变力F，不计其它力的作用；测得试探电荷所处位置的电势φ随时间t的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是（）

A．电场强度的大小为，方向与x轴正方向成B．b点与a点的电势差C．微粒在t1时所受变力F可能达最大值D．圆周运动的过程中变力F的最大值为【答案】D【详解】A．根据匀强电场场强与电势差的关系其方向与x轴的夹角无法确定，故A错误；B．由于不能确定场强与x轴的夹角，所以无法确定b点与a点的电势差，故B错误；C．由于场强方向斜向左下方，所以微粒在7t1时所受变力F可能达最大值，在t1时所受变力F可能达最小值，故C错误；D．圆周运动的过程中变力F的最大值为所以故D正确。故选D。二、多选题5．（2023·山东济宁·统考三模）将两点电荷A、B分别固定在x轴上0m和6m处，点电荷B的电荷量为-Q，两点电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中处电势最高，x轴上M、N两点分别处于3m和5m处，静电力常量为k，下列说法正确的是（）

A．点电荷A的电荷量为+4QB．M点的电场强度小于N点的电场强度C．正试探电荷由M点沿x轴运动到N点的过程中，电势能先减小后增大D．若在M点固定一电荷量为q的试探电荷，则该试探电荷受到的电场力大小为【答案】BD【详解】A．图线的斜率表示场强，由图可知，在处图线的斜率为零，说明在处电场强度为零，所以两点电荷一定是同种电荷，故点电荷A带负电，根据点电荷场强公式可知所以错误；B．由图可知图线在点的斜率小于点的斜率，即点的电场强度小于点的电场强度，B正确；C．沿着电场线电势逐渐降低，则M点到N点，电场线先向左后向右，正的试探电荷从M点到N点时电场力先做负功后做正功，则电势能先增大后减小，C错误；D．点电荷A到点的距离为，点电荷B到点的距离也为，所以点的场强大小为则在M点放一带电荷量为q的试探电荷，其所受电场力为D正确。故选BD。6．（2023·山东德州·德州市第一中学统考三模）如图甲所示，在粗糙绝缘水平面的A、C两处分别固定两个点电荷，A、C的坐标分别为和。已知A处电荷的电荷量为Q，图乙是AC连线之间的电势与坐标x的关系图，处图线最低，处的电势为，处的电势为。若在的B点由静止释放一可视为质点的带电物块，物块的质量为m、电荷量为q。物块向右运动到处速度恰好为零。则C处电荷的电荷量及物块与水平面间的动摩擦因数分别为（）

A． B． C． D．【答案】BD【详解】AB．根据图像的斜率表示电场强度可知，的电场强度为零，由点电荷场强公式和电场叠加原理，A处电荷的电荷量为Q，则有解得故A错误，B正确；CD．带电物块运动过程中受电场力和摩擦力，从到过程中，由动能定理有解得故C错误，D正确。故选BD。考点03：Ep-x图像（2单选+4多选）一、单选题1．（2023·湖北武汉·湖北省武昌实验中学校考模拟预测）两个点电荷固定于x轴上，将一带负电的试探电荷从足够远处沿x轴负方向移近（位于坐标原点O），在移动过程中，试探电荷的电势能随位置的变化关系如图所示。则下列判断正确的是（）

A．M点场强为零，N点电势为零 B．M点电势为零，N点场强为零C．带正电，带负电，且电荷量较大 D．带负电，带正电，且电荷量较小【答案】B【详解】AB．因图像的斜率等于电场力，可知N点场强为零；因M点电势能为零，可知M点电势为零，选项A错误，B正确；CD．因带负电的试探电荷在Q2附近的电势能为正值，可知带负电，带正电，N点场强为零，根据可知选项CD错误。故选B。2．（2023·湖北·模拟预测）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变化的关系如图所示，其中O~x2段是关于直线x=x1对称的曲线，x2~x3段是直线，则下列说法正确的是（）A．x1处电场强度最小，但不为零B．粒子在O~x2段做匀变速运动，x2~x3段做匀速直线运动C．在O、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2=φ0>φ3D．0~x2段的电场强度大小、方向均不变【答案】C【详解】A．Ep-x图像的斜率表示粒子所受电场力F，根据F=qE可知x1处电场强度最小，为零，故A错误；B．O~x1段，场强减小，电势能减小，带负电粒子做加速度减小的加速运动，x1~x2段，场强增大，电势能增大，粒子做加速度增大的减速运动，x2~x3段，场强不变，电势能增大，粒子做匀减速直线运动，故B错误；C．带负电的粒子在O、x1、x2、x3处电势能Ep0、Ep1、Ep2、Ep3的关系为Ep1<Ep2=Ep0<Ep3由可知φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2=φ0>φ3故C正确；D．O~x1段，电场方向水平向左，x1~x3电场方向水平向右，故D错误。故选C。二、多选题3．（2023·安徽·校联考模拟预测）已知试探电荷在场源点电荷的电场中所具有电势能表达式为，其中为静电力常量，为试探电荷与场源点电荷间的距离，且规定无穷远处的电势能为0。真空中有两个点电荷和，分别固定在坐标轴和的位置上。一带负电的试探电荷在轴上各点具有的电势能随变化关系如图所示，其中试探电荷在A、两点的电势能为零，A点的坐标是点为点电荷右边电势能最小的点，则下列说法正确的是（）

A．为正电荷，为负电荷B．点电荷与电量之比为C．点对应轴位置的坐标是D．两点电荷在轴上电场强度相同的点的位置为【答案】AC【详解】A．由图可知，带负电的试探电荷在0~15间的电势能逐渐增大，可知为正电荷，为负电荷，故A正确；B．由图可知，A点的电势能为0，则有解得点电荷与电量之比为，故B错误；C．根据电势能的计算公式，可知图象的斜率代表电场力，则C点的电场力为0，有解得故C正确；D．根据点电荷产生的电场公式有解得cm故D错误；故选AC。4．（2023·四川南充·统考三模）如图甲，x轴位于粗糙绝缘的水平面上，电荷量为、的两个点电荷固定在x轴上相距的A、B两点。质量为m、电荷量为q的带负电的小滑块（可视为质点）从处由静止释放，沿x轴正方向运动，在处开始反向运动，滑块在不同位置所具有的电势能如图乙，P点是图线最低点。滑块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。下列结论正确的是（）

A．两固定点电荷均为正电荷 B．C．处电势最低 D．从到，电势升高【答案】BD【详解】AC．由乙图知，物块在处电势能最低，根据公式可得，在处电势最高，且物块在次处所受静电力左右平衡，则两固定点电荷均为负电荷，AC错误；B．由以上分析知，在处物块所受静电力左右平衡，则解得B正确；D．从到，静电力对物块做功为，此过程对物块用动能定理，有解得即与处的电势差为所以，从到，电势升高，D正确。故选BD。5．（2023·湖南岳阳·统考模拟预测）如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一带负电荷的小滑块，可视为质点，在处以初速度沿x轴正方向运动。小滑块的质量为，带电量为。整个运动区域存在沿水平方向的电场，图乙是滑块电势能随位置x变化的部分图像，P点是图线的最低点，虚线AB是图像在处的切线，并且AB经过（1，2）和（2，1）两点，重力加速度g取。下列说法正确的是（）A．在处的电场强度大小为20V/mB．滑块向右运动的过程中，加速度先增大后减小C．滑块运动至处时，速度的大小为2m/sD．若滑块恰好能到达处，则该处的电势为−50V【答案】CD【详解】A．Ep−x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x=1m处所受电场力大小为解得电场强度大小A错误；B．滑块向右运动时，电场力先减小后增大，所以加速度先减小后增大，B错误；C．滑块从x=1m到x=3m运动过程中电势能减小，电场力做功由动能定理得解得滑块运动至处时，速度的大小为C正确；D．若滑块恰好到达x=5m处，则有则滑块从x=1m到x=5m运动过程中由图可知解得滑块到达处的电势能处的电势为D正确。故选CD。6．（2023·辽宁·校联考三模）在某电场中沿一条直线建立x轴，一个带正电的试探电荷以某初速度从位置开始只在电场力作用下沿x轴正方向运动，以无穷远处为零电势点，试探电荷在沿x轴运动的过程中电势能随x的变化规律如图所示。下列说法正确的是（）A．在位置，电场强度为零B