2027届新高考物理热点精准复习电场中功能关系及图像问题

2027届新高考物理热点精准复习电场中功能关系及图像问题索引提升点1提升点2课时跟踪练课程标准

1.会分析带电粒子(带电体)电势能、动能、重力势能的变化,会用功能关系分析有关问题。2.理解电场中有关图像的物理意义,并能结合图像分析电场强度、电势、电势能的变化。01提升点1电场中功能关系的综合问题1.几种常见的功能关系(1)合力做功等于动能的变化,即W合=Ek2-Ek1=ΔEk(动能定理)。(2)重力做功等于物体重力势能的变化,即WG=EpG1-EpG2=-ΔEp。(3)静电力做功等于电势能的变化,即W电=Ep电1-Ep电2=-ΔEp电。(4)弹簧弹力做功等于弹性势能的变化,即W弹=Ep1-Ep2=-ΔEp弹。(5)除了重力和弹簧弹力之外其他力做的总功等于物体机械能的变化,即W其他力=E机2-E机1=ΔE机。2.电场中常见功能转化关系(1)若只有静电力做功,电势能与动能之间相互转化,二者总和保持不变,即ΔEk=-ΔEp。(2)若只有静电力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变。(3)除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化量。(4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化量。(2025·四川卷)如图所示,由长为R的直管ab和半径为R的半圆形弯管bcd、def组成的绝缘光滑管道固定于水平面内,管道间平滑连接。bcd圆心O点处固定一电荷量为Q(Q>0)的带电小球。另一个电荷量为q(q>0且q≪Q)的带电小球以一定初速度从a点进入管道,沿管道运动后从f点离开。忽略空气阻力,则(

)A.小球在e点所受库仑力大于在b点所受库仑力B.小球从c点到e点电势能先不变后减小C.小球过f点的动能等于过d点的动能D.小球过b点的速度大于过a点的速度

(2025·黑吉辽蒙卷)如图所示,光滑绝缘水平面AB与竖直面内光滑绝缘半圆形轨道BC在B点相切,轨道半径为r,圆心为O,O、A间距离为3r。原长为2r的轻质绝缘弹簧一端固定于O点,另一端连接一带正电的物块。空间存在水平向右的匀强电场,物块所受的电场力与重力大小相等。物块在A点左侧释放后,依次经过A、B、C三点时的动能分别为EkA、EkB、EkC,则(

)A.EkA<EkB<EkC

B.EkB<EkA<EkCC.EkA<EkC<EkB

D.EkC<EkA<EkB

02提升点2电场中的图像问题

2.电场中的φ-x图像(1)电场强度的大小等于φ-x图线的切线斜率的绝对值,如果图线是曲线,电场为非匀强电场;如果图线是倾斜的直线,电场为匀强电场(如图所示)。切线的斜率为零时沿x轴方向电场强度为零。(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向,进而可以判断电荷在电场中的受力方向(如图所示)。(3)电场中常见的φ-x图像①点电荷的φ-x图像(取无限远处电势为零),如图所示。②两个等量异种点电荷连线上的φ-x图像,如图所示。③两个等量同种点电荷的φ-x图像,如图所示。3.电场中的E-x图像(1)反映了电场强度随位移变化的规律。(2)判定电场强度E的方向:E>0表示电场强度沿正方向;E<0表示电场强度沿负方向。(3)图线与x轴围成的“面积”表示两点间的电势差,“面积”的大小表示电势差的大小,两点的电势高低根据电场方向判定。

(4)电场中常见的E-x图像①点电荷的E-x图像正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变化关系的图像大致如图所示。②两个等量异种点电荷的E-x图像,如图所示。③两个等量正点电荷的E-x图像,如图所示。

电场中的v-t图像(多选)(2026·重庆检测)两个等量同种点电荷固定于光滑绝缘水平面上,其连线的中垂线(在水平面内)上有A、B、C三点,如图甲所示,一个电荷量为2×10-5C、质量为1g的小物块(重力不计)从C点由静止释放,其运动的v-t图像如图乙所示,其中B点处为整条图线的切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)。下列说法正确的是(

)A.小物块带正电B.A、B两点间的电势差UAB=-500VC.小物块由C点到A点电势能先减小再增大D.B点为中垂线上电场强度最大的点,电场强度E=100V/m

电场中的φ-x图像(2025·海南卷)某静电场电势φ在x轴上分布如图所示,图线关于φ轴对称,M、P、N是x轴上的三点,OM=ON;有一电子从M点静止释放,仅受x方向的电场力作用,则下列说法正确的是(

)A.P点的电场强度方向沿x轴负方向B.M点的电场强度小于N点的电场强度C.电子在P点的动能小于在N点的动能D.电子在M点的电势能大于在P点的电势能[解析]

由题图可知在x正半轴沿+x方向电势降低,则电场强度方向沿x轴正方向,故A错误;φ-x图像的斜率表示电场强度,由题图可知M点的电场强度大小等于N点的电场强度大小,方向相反,故B错误;电子在电势低处电势能大,故电子在P点的电势能小于在N点的电势能,根据能量守恒可知,电子在P点的动能大于在N点的动能,故C错误;电子在电势低处电势能大,故电子在M点的电势能大于在P点的电势能,故D正确。

电场中的E-x图像(多选)(2025·广东广州模拟)空间内有一沿x轴分布的电场,其电场强度E随x变化的图像如图所示。-x1、x1、x2、x3是x轴上的四个点,图像关于坐标原点O中心对称,下列说法正确的是(

)A.-x1处的电势比x1处的电势高B.将正电荷由-x1移到x2,电势能先增大,后减小C.将一负电荷在-x1处由静止释放,若只受电场力作用,它将在-x1和x1之间往复运动D.负电荷在这四个点中位于x2处时电势能最大[解析]

根据题意,电场关于x轴对称分布,作出电场线如图所示。根据沿着电场线方向电势降低,则x轴上O点电势最高,由题意可知,电场强度关于原点O对称,则x轴上关于O点对称位置的电势相等,则-x1处的电势与x1处的电势相等,选项A错误;将正电荷由-x1移到x2,电势能先增大,后减小,选项B正确;-x1和x1之间的电场是对称的,将一负电荷在-x1处由静止释放,负电荷先向右做加速运动,经过O点之后做减速运动,到x1处速度减为零,则它将在-x1和x1之间往复运动,选项C正确;在这四个点中