（江蘇專用）高考物理一輪復習 第6章 靜電場 能力課時8 電場中的三大問題的突破方法

能力課時8電場中的“三大”問題的突破方法整理ppt突破一電場中“三類”典型圖象問題

近幾年，高考中以電場中的圖象切入命題的試題逐漸增多，如：E

－x圖象、φ

－x圖象，或與粒子運動規(guī)律有關的圖象，如：v

－t圖象，掌握各個圖象的特點，理解其斜率、截距、“面積”對應的物理意義，就能順利解決有關問題，此類問題一般以選擇題的形式出現(xiàn)，難度中等。類型一電場中粒子運動的v－t圖象

根據(jù)v－t圖象的速度變化、斜率變化(即加速度大小的變化)，確定電荷所受電場力的方向與電場力的大小變化情況，進而確定電場強度的方向、電勢的高低及電勢能的變化。整理ppt【例1】(多選)(2014·海南單科，9)如圖1甲，直線MN表示某電場中一條電場線，a、b是線上的兩點，將一帶負電荷的粒子從a點處由靜止釋放，粒子從a運動到b過程中的v－t圖線如圖乙所示，設a、b兩點的電勢分別為φa、φb，場強大小分別為Ea、Eb，粒子在a、b兩點的電勢能分別為Wa、Wb，不計重力，則有(

)圖1A.φa＞φb B.Ea＞EbC.Ea＜Eb D.Wa＞W(wǎng)b整理ppt解析由圖乙可知，粒子做加速度減小、速度增大的直線運動，故可知從a到b電場強度減小，粒子動能增大，電勢能減小，電場力方向由a指向b，電場線方向由b指向a，b點電勢高于a點電勢，故選項B、D正確。答案BD整理ppt【變式訓練】1.兩個等量同種電荷固定于光滑水平面上，其連線中垂線上有A、B、C三點，如圖2甲所示，一個電荷量為2C，質量為1kg的小物塊從C點靜止釋放，其運動的v－t圖象如圖乙所示，其中B點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(

)圖2整理pptA.B點為中垂線上電場強度最大的點，場強E＝2V/mB.由C到A的過程中物塊的電勢能先減小后變大C.由C點到A點的過程中，電勢逐漸升高D.AB兩點電勢差UAB＝－5V答案D整理ppt類型二電場中的E－x圖象1.幾種常見的E－x圖象 (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變化關系的圖象大致如圖3和圖4所示。圖3圖4整理ppt(2)兩個等量異種點電荷的E－x圖象①兩電荷連線上的E－x圖象如圖5所示。②兩電荷連線的中垂線上的E－y圖象如圖6所示。圖5圖6整理ppt(3)兩個等量同種點電荷的E－x圖象①兩電荷連線上的E－x圖象如圖7所示。②兩電荷連線的中垂線上的E－y圖象如圖8所示。圖7圖8整理ppt2.E－x圖象特點 (1)反映了電場強度隨位移變化的規(guī)律。

(2)E＞0表示場強沿x軸正方向；E＜0表示場強沿x軸負方向。 (3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差，“面積”大小表示電勢差大小，兩點的電勢高低根據(jù)電場方向判定。整理ppt【例2】在x軸上關于原點對稱的a、b兩點處固定兩個電荷量相等的點電荷，如圖9所示的E－x圖象描繪了x軸上部分區(qū)域的電場強度(以x軸正方向為電場強度的正方向)。對于該電場中x軸上關于原點對稱的c、d兩點，下列結論正確的是(

)圖9A.兩點場強相同，c點電勢更高B.兩點場強相同，d點電勢更高C.兩點場強不同，兩點電勢相等，均比O點電勢高D.兩點場強不同，兩點電勢相等，均比O點電勢低整理ppt解析題圖中a點左側、b點右側的電場都沿x軸負方向，則a點處為正電荷，b點處為負電荷，又兩點電荷的電荷量相等，則c、d兩點的場強相同，c點電勢更高，A正確，B、C、D錯誤。答案A整理ppt【變式訓練】2.(多選)(2014·上海單科，19)靜電場在x軸上的場強E隨x的變化關系如圖10所示，x軸正方向為場強正方向，帶正電的點電荷沿x軸運動，則點電荷(

)圖10A.在x2和x4處電勢能相等B.由x1運動到x3的過程中電勢能增大C.由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小D.由x1運動到x4的過程中電場力先減小后增大整理ppt解析由圖象可知，將正電荷沿x軸正向移動，從x2移動到x4的過程電場力做功不為零，兩點處的電勢能不相等，選項A錯誤；從x1移動到x3的過程電場力沿x軸負方向，電場力做負功，電勢能增大，選項B正確；由x1運動到x4的過程中，場強先增大后減小，因此電場力先增大后減小，C項正確，D項錯誤。答案BC整理ppt類型三電場中的φ－x圖象1.幾種常見的φ－x圖象 (1)點電荷的φ－x圖象(取無限遠處電勢為零) ①正點電荷的φ－x圖象如圖11所示； ②負點電荷的φ－x圖象如圖12所示。圖11圖12整理ppt(2)兩個等量異種電荷連線上的φ－x圖象，如圖13所示。圖13(3)兩個等量同種電荷的φ－x圖象①兩正電荷連線上的φ－x圖象如圖14所示。②兩正電荷連線的中垂線上的φ－y圖象如圖15所示。圖14圖15整理ppt2.φ－x圖象特點及應用(1)電場強度的大小等于φ－x圖線的斜率大小，電場強度為零處，φ－x圖線存在極值，其切線的斜率為零。(2)在φ－x圖象中可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關系確定電場強度的方向。(3)在φ－x圖象中分析電荷移動時電勢能的變化，可用WAB＝qUAB，進而分析WAB的正負，然后作出判斷。整理ppt【例3】(多選)空間某一靜電場的電勢φ在x軸上分布如圖16所示，x軸上兩點B、C的電場強度在x方向上的分量分別是EBx、ECx。下列說法正確的有(

)圖16A.EBx的大小大于ECx的大小B.EBx的方向沿x軸正方向C.電荷在O點受到的電場力在x軸方向上的分量最大D.負電荷沿x軸從B移到C的過程中，電場力先做正功，后做負功整理ppt解析在φ－x圖象中，圖線斜率表示場強大小。結合題中圖象特點可知EBx>ECx，EOx＝0，故A項正確，C錯誤；根據(jù)電場中沿著電場線的方向電勢逐漸降低可知EBx沿x軸負方向，B項錯誤；負電荷在正x軸上受電場力沿x軸負方向，在負x軸上受電場力沿x軸正方向，故可判斷負電荷從B移到C的過程中，電場力先做正功后做負功，D項正確。答案AD整理ppt【變式訓練】3.如圖17甲所示，一條電場線與Ox軸重合，取O點電勢為零，Ox方向上各點的電勢φ隨x變化的情況如圖乙所示。若在O點由靜止釋放一電子，電子在僅受電場力的作用下開始運動，則以下說法正確的是(

)圖17整理pptA.電子將沿x負方向運動B.電子的電勢能將變大C.電子運動的加速度先增大后減小D.電子運動的加速度一直增大解析順著x軸正方向電勢逐漸升高，故電場線跟x軸反向，則由靜止釋放的電子所受電場力沿x軸正方向，且沿x軸正方向加速運動，選項A錯誤；電場力做正功，電子的電勢能一直減小，選項B錯誤；φ－x關系圖線的切線斜率反映沿x方向各點的電場強度大小，故電場強度和電子所受電場力先增大后減小，電子運動的加速度先增大后減小，選項C正確，D錯誤。答案C整理ppt突破二帶電粒子在交變電場中的運動1.常見的交變電場

常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等。2.常見的試題類型

此類題型一般有三種情況：(1)粒子做單向直線運動(一般用牛頓運動定律求解)。(2)粒子做往返運動(一般分段研究)。(3)粒子做偏轉運動(一般根據(jù)交變電場特點分段研究)。整理ppt3.解答帶電粒子在交變電場中運動的思維方法 (1)注重全面分析(分析受力特點和運動規(guī)律)，抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運動過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關的邊界條件。 (2)分析時從兩條思路出發(fā)：一是力和運動的關系，根據(jù)牛頓第二定律及運動學規(guī)律分析；二是功能關系。 (3)注意對稱性和周期性變化關系的應用。整理ppt【例4】將如圖18所示的交變電壓加在平行板電容器A、B兩板上，開始B板電勢比A板電勢高，這時有一個原來靜止的電子正處在兩板的中間，它在電場力作用下開始運動，設A、B兩極板間的距離足夠大，下列說法正確的是(

)圖18整理pptA.電子一直向著A板運動B.電子一直向著B板運動C.電子先向A板運動，然后返回向B板運動，之后在A、B兩板間做周期性往復運動D.電子先向B板運動，然后返回向A板運動，之后在A、B兩板間做周期性往復運動整理ppt整理ppt答案D整理ppt【拓展延伸】

在【例4】中將加在電容器A、B兩極板間的交變電壓變成如圖19所示，其他條件不變，則例4中四個選項A、B、C、D哪個說法正確(

)圖19整理ppt解析由題意可知電子的a－t圖線和v－t圖線如圖甲、乙所示。電子速度始終是一個方向，開始B板電勢高，則電子是一直向B板運動，所以選項B正確。答案B整理ppt反思總結利用速度圖象分析帶電粒子的運動過程時，必須注意“五點”(1)帶電粒子進入電場的時刻；(2)速度圖象的切線斜率表示加速度；(3)圖線與坐標軸圍成的面積表示位移，且在橫軸上方所圍成的面積為正，在橫軸下方所圍成的面積為負；(4)注意對稱性和周期性變化關系的應用；(5)圖線與橫軸有交點，表示此時速度改變方向，對運動很復雜、不容易畫出速度圖象的問題，還應逐段分析求解。整理ppt【變式訓練】4.一電荷量為q(q＞0)、質量為m的帶電粒子在勻強電場的作用下，在t＝0時由靜止開始運動，場強隨時間變化的規(guī)律如圖20所示，不計重力。求在t＝0到t＝T的時間間隔內：圖20(1)粒子位移的大小和方向；(2)粒子沿初始電場反方向運動的時間。整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt突破三應用動力學知識和功能關系解決力、電綜合問題1.方法技巧

功能關系在電學中應用的題目，一般過程復雜且涉及多種性質不同的力。因此，通過審題，抓住受力分析和運動過程分析是關鍵，然后根據(jù)不同的運動過程中各力做功的特點來選擇相應規(guī)律求解。動能定理和能量守恒定律在處理電場中能量問題時仍是首選。2.解題流程整理ppt【例5】在如圖21所示的豎直平面內，物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接，分別靜止于傾角θ＝37°的光滑斜面上的M點和粗糙絕緣水平面上，輕繩與對應平面平行。勁度系數(shù)k＝5N/m的輕彈簧一端固定在O點，一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連。彈簧處于原長，輕繩恰好拉直，DM垂直于斜面。水平面處于場強E＝5×104N/C、方向水平向右的勻強電場中。已知A、B的質量分別為mA＝0.1kg和mB＝0.2kg，B所帶電荷量q＝＋4×10－6C。設兩物體均視為質點，不計滑輪質量和摩擦，繩不可伸長，彈簧始終在彈性限度內，B電荷量不變。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。整理ppt圖21(1)求B所受靜摩擦力的大?。?2)現(xiàn)對A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a＝0.6m/s2開始做勻加速直線運動。A從M到N的過程中，B的電勢能增加了ΔEp＝0.06J。已知DN沿豎直方向，B與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4。求A到達N點時拉力F的瞬時功率。整理ppt將解題過程問題化―→大題小做(1)畫出A、B靜止時的受力圖。答案(1)整理ppt(2)求B所受靜摩擦力的大??？對A：由平衡條件得：FT0＝mAgsin__θ__①對B：由平衡條件得：FT0＝qE＋Ff0__②聯(lián)立①②得：Ff0＝0.4__N(3)求物體A從M點到N點的過程中，A、B兩物體的位移x?對B：qEx＝ΔEp__x＝0.3__m(4)物體A到N點時，求拉力F?對B：FT－μmBg－qE＝mBa對A：F＋mAgsin__θ－k·Δxsin__θ－FT＝mAa聯(lián)立以上各式得F＝0.88__N整理ppt(5)求A到達N點時的速度及拉力F的瞬時功率？v2＝2ax__P＝Fv代入數(shù)據(jù)得：v＝0.6__m/s__P＝0.528__W規(guī)范解答(1)F作用之前，A、B均處于靜止狀態(tài)。設B所受靜摩擦力大小為Ff0，A、B間繩中張力為FT0，有對A：FT0＝mAgsinθ①對B：FT0＝qE＋Ff0②聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得Ff0＝0.4N③(2)物體A從M點到N點的過程中，A、B兩物體的位移均為x，A、B間繩子張力為FT，有qEx＝ΔEp④FT－μmBg－qE＝mBa⑤整理ppt答案(1)0.4N

(2)0.528W整理ppt【變式訓練】5.(2016·遼寧撫順六校聯(lián)合體期中)一絕緣“?”形桿由兩段相互平行的足夠長的水平直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)MAP組成，固定在豎直平面內，其中MN桿是光滑的，PQ桿是粗糙的?，F(xiàn)將一質量為m的帶正電荷的小環(huán)套在MN桿上，小環(huán)所受的電場力為重力的圖22整理ppt(1)若將小環(huán)由D點靜止釋放，則剛好能到達P點，求DM間的距離；(2)若將小環(huán)由M點右側5R處靜止釋放，設小環(huán)與PQ桿間的動摩擦因數(shù)為μ，小環(huán)所受最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，求小環(huán)在整個運動過程中克服摩擦力所做的功。解析(1)小環(huán)剛好到達P點時，速度為零，對小環(huán)從D點到P點過程，由動能定理得qEx－2mgR＝0－0，整理ppt整理ppt1.兩帶電荷量分別為q和－q的點電荷放在x軸上，相距為L，能正確反映兩電荷連線上場強大小E與x關系的圖是(

)整理ppt解析越靠近兩電荷的地方場強越大，兩等量異種點電荷連線的中點處場強最小，但不是零，B、D錯誤；兩電荷的電荷量大小相等，場強大小關于中點對稱分布，A正確，C錯誤。答案A整理ppt2.(多選)如圖23甲所示，兩個點電荷Q1、Q2固定在x軸上距離為L的兩點，其中Q1帶正電荷位于原點O，a、b是它們連線延長線上的兩點，其中b點與O點相距3L?，F(xiàn)有一帶正電的粒子q以一定的初速度沿x軸從a點開始經(jīng)b點向遠處運動(粒子只受電場力作用)，設粒子經(jīng)過a、b兩點時的速度分別為va、vb，其速度隨坐標x變化的圖象如圖乙所示，則以下判斷正確的是(

)圖23整理pptA.Q2帶負電且電荷量小于Q1B.b點的場強一定為零C.a點的電勢比b點的電勢高D.粒子在a點的電勢能比b點的電勢能小解析由v－x圖象知，粒子從a點向遠處運動先減速再加速，在b處速度最小，則b點左右兩側電場方向相反，b點處電場強度為0，B正確；根據(jù)點電荷場強公式和電場的疊加知識得Q2帶負電且電荷量小于Q1，A正確；根據(jù)粒子受力方向知b點左側場強向左，故a點電勢較b點低，C錯誤；粒子從a點到b點動能減小，