高中物理 加强练习第九章　89.电场中的图像问题

89.电场中的图像问题(分值：30分)1~5题每题6分1.(2025·福建厦门市二模)电子枪是电子显微镜中的重要元件，其简化结构的截面图如图所示，阴极与阳极间存在非匀强电场、实线为电场线。以电子发射点O为坐标原点、装置中轴线OP方向为正方向建立x轴，则OP连线上各点电势φ随x变化图像可能正确的是()答案B解析因阳极接地，电势为零，沿电场线电势逐渐降低，则OP间的电势均为负值，因φ-x图像的斜率绝对值表示电场度强大小，而从O到P电场强度先增加后减小，可知图像斜率的绝对值先增加后减小，故选B。2.(多选)(2025·江西鹰潭市二模)沿空间某直线建立x轴，该直线上的静电场方向沿x轴，其x轴正半轴上电场强度随x轴上位置变化规律如图所示，原点O到x=x1间的图线为直线，x轴正方向为电场强度正方向，一个电荷量大小为q的粒子在O点由静止释放，刚好能沿x轴正方向运动到x=x3处，不计粒子的重力，则下列判断正确的是()A.该粒子带正电B.粒子在x=x1处的电势能大于x=x2处的电势能C.粒子在x=x1处的动能为qD.O点到x=x2之间电势差大于x=x3到x=x2之间电势差答案ABC解析粒子在O点由静止释放，刚好能沿x轴正方向运动到x=x3处，故粒子先做加速运动后做减速运动；由图像可知，电场强度方向先沿x轴正方向，后沿x轴负方向，可知粒子受力方向与电场强度方向相同，粒子带正电，故A正确；粒子从x=x1到x=x2的过程中，静电力一直做正功，电势能减少，所以粒子在x=x1处的电势能大于x=x2处的电势能，故B正确；从O点到x=x1处，E-x图线与x轴所围的面积表示O点到x=x1处的电势差；从O点到x=x1处由动能定理得12E0x1q=Ek-0，故粒子在x=x1处的动能为Ek=qE0x12，故C正确；设O点到x=x2之间电势差为U1，x=x3到x=x2之间电势差为U2，由动能定理得qU1-qU2=0，解得U1=U2，故O点到x=x2之间电势差等于x=x3到x3.(2025·山东齐鲁教研体模拟)如图甲所示，真空中有两点电荷q1、q2分别固定在x轴上的x=-5m和x=-1m处，将一正试探电荷q置于x轴上，q的电势能随位置的变化关系部分图像如图乙所示，规定无穷远处电势为零，点电荷周围某点电势公式φ=kQr，其中k为静电力常量，Q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离。下列说法正确的是(A.q1、q2为同种电荷B.q1、q2的电荷量之比q1∶q2=4∶1C.x=-3m处的电势低于x=0处的电势D.除无限远处，x轴上电场强度为零的点只有一个答案D解析由题图乙知x>0处电势为正，-1<x<0电势为负，可知q2带负电，q1带正电，故A错误；由题图乙知x=0处电势为零，根据点电荷周围电势公式φ=kQr，可知kq15-kq21=0，解得q1q2=51，故B错误；在x轴上，q1在x=-5m右侧电场强度水平向右，q2在-5m<x<-1m区间的电场强度水平向右，根据电场的叠加可知-5m<x<-1m间的电场强度水平向右，当q1=q2时，x=-3m处电势为零，当q1>q2时，电势为零的点更靠近q2，所以x=-3m处电势大于零，即x=-3m处的电势高于x=0处的电势，故C错误；由于正电荷的电荷量大于负电荷电荷量，可知x轴上在x<-5m区域电场强度不可能为零，在-5m<x<-1m区域电场强度不可能为零，在x>-1m区域，设该点距x=-1m处的距离为l，根据该点的电场强度为零，则有k5q05+l24.(多选)(2025·山西太原市检测)如图所示，A、B两个等量正点电荷固定放置，O为A、B连线中点，在A、B连线的垂直平分线上的P点，由静止释放一个负点电荷，该点电荷仅在静电力作用下运动，取P点电势为零，在该点电荷从P点运动到O点过程中，速度随时间、电势能随运动位移的关系可能正确的是()答案BC解析v-t图像中图线的斜率的绝对值表示加速度大小，根据静电场的矢量叠加可知，PO间的电场强度可能一直减小，也可能先增大后减小，根据牛顿第二定律a=Fm=可知如果电场强度一直减小，则静电力一直减小，加速度一直减小，如果电场强度先增大后减小，则静电力先增大后减小，加速度先增大后减小，故A错误，B正确；根据静电力做功与电势能变化的关系W电=qEx=-ΔEp可知Ep-x图像中图线的斜率的绝对值表示静电力大小，由前面分析可知，静电力可能一直减小，也可能先增大后减小，故C正确，D错误。5.(多选)如图甲所示，一绝缘的圆环上均匀分布着正电荷，一光滑细杆过圆心且垂直于圆环平面，杆上套有带正电的小球。t=0时刻把小球从a点由静止释放后，小球沿细杆运动经过b、c两点，小球运动的v-t图像如图乙所示。下列判断正确的是()A.小球从a点运动到b点的过程中电势能增大B.圆环在圆心处产生的电场强度为0C.a点的电场强度大于b点的电场强度D.a、b两点电势差Uab小于b、c两点电势差Ubc答案BD解析由题意得小球带正电，则小球从a点运动到b点的过程中，静电力做正功，电势能减小，故A错误；根据对称性可知，绝缘竖直圆环上均匀分布的正电荷在圆心处产生的电场强度完全抵消，则带电圆环在圆心处产生的电场强度为零，故B正确；由题图乙可知小球在a处的加