2020年高考物理一輪復(fù)習 專題六 小專題4 電場中的圖象專題課件

1、小專題4電場中的圖象專題 突破 1 電場中粒子運動的 v-t 圖象 當帶電粒子只在電場力作用下運動時，如果給出了粒子運 動的速度圖象，則從速度圖象上能確定粒子運動的加速度方向、 加速度大小變化情況，進而可將粒子運動中經(jīng)歷的各點的場強 方向、場強大小、電勢高低及電勢能的變化等情況判定出來. 【典題 1】(多選，2018 屆廣東六校第三次聯(lián)考)如圖 Z4-1 所示為帶電粒子只在電場力作用下運動的 v-t 圖象，在 a 點的速 )度為 va，運動到 b 點的速度為 vb.則下列說法中正確的是( A.電場中 a 點電勢一定比 b 點電勢高 B.粒子在 a 點的電勢能一定比在 b 點的電 勢能大 C.在

2、 0t1 時間內(nèi)，粒子運動過程中受到的 電場力先減小后增大再減小圖 Z4-1 D.在 0t1 時間內(nèi)，粒子運動路徑與電場力不在一條直線上 解析：由于不知粒子的電性，因此不能確定 a、b 兩點電勢 的高低，A 錯誤；由于只有電場力做功，電勢能與動能之和為 一定值，因為 b 點速度比 a 點速度大，所以粒子在 b 點的動能 比 a 點動能大，則知粒子在 a 點的電勢能一定比在 b 點的電勢 能大，B 正確；由于 v-t 圖象的斜率表示加速度，由圖可知，在 0t1 時間內(nèi)，粒子運動的加速度先減小后增大，再減小，由牛 頓第二定律可知，粒子運動過程中受到的電場力先減小后增大 再減小，C 正確；由于 v-

3、t 圖象反映的是粒子做直線運動的速度 隨時間變化的規(guī)律，因此粒子的運動路徑是一條直線，即粒子 受到的電場力一定與運動速度在一條直線上，D 錯誤. 答案：BC 【考點突破 1】(2017 年湖南衡陽第一次聯(lián)考)兩個等量同 種電荷固定于光滑絕緣水平面上，其連線中垂線上有 A、B、C 三點，如圖 Z4-2 甲所示，一個電荷量為 2 C，質(zhì)量為 1 kg 的帶 正電的小物塊從 C 點靜止釋放，其運動的 v-t 圖象如圖 Z4-2 乙 所示，其中 B 處為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標出了該 切線).則下列說法正確的是( 甲乙 ) 圖 Z4-2 A.B 點為中垂線上電場強度最大的點，電場強度 E0.

4、2 N/C B.由 C 到 A 的過程中物塊的電勢能先減小后增大 C.A、B 兩點間的電勢差 UAB5 V D.UCB UBA 解析：據(jù) v-t 圖象可知帶電粒子在 B 點的加速度最大為 最大為 1 N/C，A 錯誤.據(jù)兩個等量的同種正電荷，其連線中垂 線上電場強度方向由 O 點沿中垂線指向外側(cè)，故由 C 點到 A 點 的過程中電勢逐漸減小，物塊的電勢能逐漸減小，B 錯誤.據(jù) v-t 圖象可知 A、B 兩點的速度，再根據(jù)動能定理得電場力做的功： 答案：D 突破 2 電場中的 E-x 圖象 1.分析 (1)在給定了電場的 E-x 圖象后，可以由圖線確定場強的變 化情況，電勢的變化情況，E-x 圖

5、線與 x 軸所圍圖形“面積”表 示電勢差.在與粒子運動相結(jié)合的題目中，可進一步確定粒子的 電性、動能變化、電勢能變化等情況. (2)在這類題目中，還可以由 E-x 圖象假設(shè)某一種符合 E-x 圖線的電場，利用這種已知電場的電場線分布、等勢面分布或 場源電荷來處理相關(guān)問題. 2.分類 (1)點電荷的 E-x 圖象： 正點電荷及負點電荷的電場強度 E 隨坐標 x 變化關(guān)系的圖 象大致如圖 Z4-3 和圖 Z4-4 所示. 圖 Z4-3圖 Z4-4圖 Z4-5 (2)兩個等量異種點電荷的 E-x 圖象： 兩電荷連線上的 E-x 圖象如圖 Z4-5. 兩電荷連線的中垂線上的 E-y 圖象如圖 Z4-6

6、. 圖 Z4-6圖 Z4-7圖 Z4-8 (3)兩個等量同種點電荷的 E-x 圖象： 兩電荷連線上的 E-x 圖象如圖 Z4-7. 兩電荷連線的中垂線上的 E-y 圖象如圖 Z4-8. 【典題 2】(2018 屆安徽皖南八校聯(lián)考)某靜電場中x軸上電 場強度 E 隨 x 變化的關(guān)系如圖 Z4-9 所示，設(shè) x 軸正方向為電場 強度的正方向.一帶電量大小為 q 的粒子從坐標原點 O 沿 x 軸正 方向運動，結(jié)果粒子剛好能運動到 x3x0 處，假設(shè)粒子僅受電 場力作用，E0，x0 已知，則() A.粒子一定帶負電 C.粒子沿 x 軸正方向運動過程中電勢能 先增大后減小圖 Z4-9 D.粒子沿 x 軸

7、正方向運動過程中最大動能為2 qE0 x0 答案：BD 【考點突破 2】(多選)一電荷量為q 的粒子只在電場力作 用下沿 x 軸做直線運動，規(guī)定 x 軸正方向為電場強度正方向，x 軸 上各 點的 電場強度 E 隨 x 坐標的變化圖線 如圖 Z4-10 所 示.A(0，x1)、B(0，x1)為粒子運動軌跡上的兩點.下列說法正確 的是() A.A、B 兩點的電場強度和電勢均相同 B.粒子經(jīng)過 A、B 兩點時的速度大小相同 圖 Z4-10 C.粒子經(jīng)過 A、B 兩點時的加速度相同 D.粒子經(jīng)過 A、B 兩點時電勢能相同 解析：由圖知 A、B 兩點的電場強度方向相反，電勢相等， A 錯誤；粒子從 B

8、運動到 A，電場力做功 WqU0，根據(jù)動 能定理知，粒子經(jīng)過 A、B 兩點時的動能相等，電勢能相等， 速度大小相同，B、D 正確；A、B 兩點電場的方向相反，粒子 所受合外力方向相反，所以加速度方向相反，C 錯誤. 答案：BD 突破 3 電場中的-x 圖象 1.分析 (1)電場強度的大小等于-x 圖線的斜率大小，電場強度為 零處，-x 圖線存在極值，其切線的斜率為零. (2)在-x 圖象中可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù) 電勢大小關(guān)系確定電場強度的方向. (3)在-x 圖象中分析電荷移動時電勢能的變化，可用 WABqUAB，進而分析WAB的正、負，然后作出判斷. 2.分類 (1)點電荷的-

9、x 圖象(取無限遠處電勢為零)： 正點電荷的-x 圖象如圖 Z4-11. 負點電荷的-x 圖象如圖 Z4-12. 圖 Z4-11圖 Z4-12圖 Z4-13 (2)兩個等量異種電荷連線上的-x 圖象如圖 Z4-13. (3)兩個等量同種電荷的-x 圖象： 兩正電荷連線上的-x 圖象如圖 Z4-14. 兩正電荷連線的中垂線上的-y 圖象如圖 Z4-15. 圖 Z4-14圖 Z4-15 【典題 3】(2018 屆山東菏澤一模)如圖 Z4-16 所示為某電場 中 x 軸上電勢隨 x 變化的圖象，一個帶電粒子僅受電場力作用 在 x0 處由靜止釋放沿 x 軸正向運動，且以一定的速度通過 x x2 處.則

10、下列說法正確的是() A.x1 和 x2 處的電場強度均為零 B.x1 和 x2 之間的場強方向不變 C.粒子從 x0 到 xx2 過程中，電勢能 先增大后減小圖 Z4-16 D.粒子從 x0 到 xx2 過程中，加速度先減小后增大 解析：-x 圖象的切線斜率越大，則場強越大，因此 A 錯 誤；由切線斜率的正負可知，x1 和 x2 之間的場強方向先沿 x 軸 負方向后沿 x 軸正方向，B 錯誤；粒子由 x0 處由靜止沿 x 軸 正向運動，表明粒子運動方向與電場力方向同向，電場力先做 正功后做負功，電勢能先減小后增大，C 錯誤；由圖線的切線 斜率可知，從 x0 到 xx2 過程中電場強度先減小后

11、增大，因 此粒子的加速度先減小后增大，D 正確. 答案：D 【考點突破 3】(多選，2017 年新課標卷)在一靜止點電 荷的電場中，任一點的電勢與該點到點電荷的距離 r 的關(guān)系如 圖 Z4-17 所示.電場中四個點 a、b、c 和 d 的電場強度大小分別 Ea、Eb、Ec 和 Ed.點 a 到點電荷的距離 ra 與點 a 的電勢a 已在圖 中用坐標(ra，a)標出，其余類推.現(xiàn)將一帶正電的 試探電荷由 a 點依次經(jīng) b、c 點移動到 d 點，在相 鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為 Wab、Wbc 和 Wcd.下列選項正確的是()圖 Z4-17 A.EaEb4 1 C.WabWbc3

12、1 B.EcEd2 1 D.WbcWcd1 3 答案：AC 突破 4 電場中的Ep-x、Ek-x圖象 電場力做功量度電勢能的變化，而電場力做功就是力對位 移的積累，由EpEp0Fx，得EpEp0Fx，故Ep-x圖象的斜 率表示電場力，縱截距表示初勢能；合力做功量度了動能的變 化，如果帶電粒子只受電場力的作用，則合力做的功就是電場 力做的功，由EkEk0Fx，得EkEk0Fx，故Ek-x圖象的斜 率表示電場力，縱截距表示初動能.然后根據(jù)兩圖象斜率的變 化可判斷出電場力的變化，進而判斷出電場強度大小的變化. 【典題 4】一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，做初速 度為零的直線運動.取該直線為 x 軸

13、，起始點 O 為坐 標原點，其電勢能 Ep 與位移 x 的關(guān)系如圖 Z4-18 所 )示，下列圖象中合理的是( A.電場強度與位移的關(guān)系 C.粒子速度與位移的關(guān)系 圖 Z4-18 B.粒子動能與位移的關(guān)系 D.粒子加速度與位移的關(guān)系 答案：D 【考點突破 4】(多選，2018 屆江西等三省十校聯(lián)考)如圖 Z4-19 甲所示，在某電場中建立 x 坐標軸，一個電子僅在電場力 作用下沿 x 軸正方向運動，經(jīng)過 A、B、C 三點，已知xCxB xBxA.該電子的電勢能Ep隨坐標x變化的關(guān)系如圖乙所示.則下 列說法正確的是() 甲乙 圖 Z4-19 A.A 點電勢高于 B 點電勢 B.A 點的電場強度大于 B 點的電場強度 C.C、B 兩點電勢差 UCB 小于 B、A 兩點電勢差 UBA D.電子經(jīng)過 A 點的速率大于經(jīng)過 B 點的速率 解析：一個電子僅在電場力作用下沿 x 軸正方向運動，由 圖乙知電勢能一直減小，則電子從 A 到 B 電場力做正功，電勢 升高，根