電場中的相關(guān)圖像應(yīng)用

./電場中的圖象問題研究高中物理靜電場中的圖像類型可以分為如下幾種基本類型,場強隨坐標軸變化的函數(shù)圖像：即圖像；電勢隨坐標軸變化的函數(shù)圖像：圖像,電勢能隨坐標軸變化的圖像：圖像。速度隨坐標軸變化的圖像：圖像。電勢隨時間變化的圖像：圖像速度隨時間變化的圖像：圖像場強隨時間變化的圖像：圖像電容與極板之間距離變化的圖象：圖像場源可能是點電荷,也可能是電偶極子,還可能是帶電平板等,解答該類型題關(guān)鍵是要讀懂圖像的電學(xué)意義,即坐標軸,坐標原點,斜率,交點坐標等的物理意義,同時結(jié)合題意,讀懂已知條件,以及提出的問題,根據(jù)電場強度的定義式和電勢的基本公式解決問題。一、電場中的E-x圖象1．〔2009上海高考兩帶電量分別為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(guān)系的是圖〔AABCD2．〔2010XX高考空間有一沿x軸對稱分布的電場,其電場強度E隨x變化的圖象如圖所示。下列說法正確的是〔A．O點的電勢最低B．x2點的電勢最高C．x1和-x1兩點的電勢相等D．x1和x3兩點的電勢相等3．空間有一沿x軸對稱分布的電場,其電場強度E隨x變化的圖象如圖所示,下列說法正確的是<>A．O點的電勢最低B．x1和x3兩點的電勢相等C．x2和－x2兩點的電勢相等D．x2點的電勢低于x3點的電勢4．〔2012XX二模真空中有兩個等量異種點電荷,以連線中點O為坐標原點,以它們的中垂線為x軸,下圖中能正確表示x軸上電場強度情況的是〔5．〔2012XX三模兩個等量正點電荷位于x軸上,關(guān)于原點O呈對稱分布,下列能正確描述電場強度E隨位置x變化規(guī)律的圖是〔6.[2013上海高考]．<12分>半徑為R,均勻帶正電荷的球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ的電場；場強大小沿半徑分布如圖所示,圖中E0已知,E－r曲線下O－R部分的面積等于R－2R部分的面積。<1>寫出E－r曲線下面積的單位；<2>己知帶電球在r≥R處的場強E＝kQ／r2,式中k為靜電力常量,該均勻帶電球所帶的電荷量Q為多大?<3>求球心與球表面間的電勢差△U；<4>質(zhì)量為m,電荷量為q的負電荷在球面處需具有多大的速度可以剛好運動到2R處?二、電場中的φ-x圖象7．有一靜電場,其電場強度方向平行于x軸．其電勢φ隨坐標x的改變而變化,變化的圖線如圖1所示,則圖2中正確表示該靜電場的場強E隨x變化的圖線是<設(shè)場強沿x軸正方向時取正值><>圖1圖28．〔蘇錫常鎮(zhèn)2012二模某靜電場中的一條電場線與x軸重合,其電勢的變化規(guī)律如圖所示。在O點由靜止釋放一電子,電子僅受電場力的作用,則在-x0～x0區(qū)間內(nèi)〔 A．該靜電場是勻強電場 B．該靜電場是非勻強電場 C．電子將沿x軸正方向運動,加速度逐漸減小 D．電子將沿x軸正方向運動,加速度逐漸增大9．如圖甲所示,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,電子僅受電場力的作用,則<>A．電子將沿Ox方向運動B．電子的電勢能將增大C．電子運動的加速度恒定D．電子運動的加速度先減小后增大10．〔2011上海高考兩個等量異種點電荷位于x軸上,相對原點對稱分布,正確描述電勢φ隨位置x變化規(guī)律的是圖〔11．〔2009XX高考空間某一靜電場的電勢在軸上分布如圖所示,軸上兩點B、C點電場強度在方向上的分量分別是EBx、ECx,下列說法中正確的有〔A．EBx的大小大于ECx的大小B．EBx的方向沿x軸正方向C．電荷在點受到的電場力在方向上的分量最大D．負電荷沿軸從移到的過程中,電場力先做正功,后做負功12.．〔2012XX百校聯(lián)考兩電荷量分別為q1和q2的點電荷放在x軸上的O、M兩點,兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中A、N兩點的電勢為零,ND段中C點電勢最高,則〔A．C點的電場強度大小為零B．A點的電場強度大小為零C．NC間場強方向向x軸正方向D．將一負點電荷從N點移到D點,電場力先做負功后做正功13．真空中有一半徑為r0的帶電金屬球殼,通過其球心的一直線上各點的電勢φ分布如圖,r表示該直線上某點到球心的距離,r1、r2分別是該直線上A、B兩點離球心的距離.下列說法中正確的是<>A．A點的電勢低于B點的電勢B．A點的電場強度方向由A指向BC．A點的電場強度小于B點的電場強度D．正電荷沿直線從A移到B的過程中,電場力做負功14．<2012XX模擬>空間某一靜電場的電勢φ在x軸上分布如圖所示,A、B、C、D是x軸上的四點,電場強度在x軸方向上的分量大小分別是EA、EB、EC、ED,則<>A．EA＜EBB．EC＜EDC．A、D兩點在x軸方向上的場強方向相反D．同一負點電荷在A點時的電勢能小于在B點時的電勢能15．〔2011北京高考靜電場方向平行于x軸,其電勢φ隨x的分布可簡化為如圖所示的折線,圖中φ0和d為已知量。一個帶負電的粒子在電場中以x=0為中心,沿x軸方向做周期性運動。已知該粒子質(zhì)量為m、電量為-q,其動能與電勢能之和為－A〔0<A<qφ0。忽略重力。求：φφφφ0-ddxO〔2粒子的運動區(qū)間；〔3粒子的運動周期。16．粗糙絕緣的水平面附近存在一個平行于水平面的電場,其中某一區(qū)域的電場線與x軸平行,且沿x軸方向的電勢與坐標值x的關(guān)系如下表格所示：123456789x/m0.050.100.150.200.250.300.350.400.45φ/105v9.004.503.002.251.801.501.291.131.00根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)可作出—x圖像?，F(xiàn)有一質(zhì)量為0.10kg,電荷量為1.010-7C帶正電荷的滑塊〔可視作質(zhì)點,其與水平面的動摩擦因素為0.20。問：〔1由數(shù)據(jù)表格和圖像給出的信息,寫出沿x軸的電勢與x的函數(shù)關(guān)系表達式?！?若將滑塊無初速地放在x=0.10m處,則滑塊最終停止在何處？〔3在上述第〔2問的整個運動過程中,它的加速度如何變化？當它位于x=0.15m時它的加速度多大？三、電場中的v-t圖象17．如圖所示,兩個帶等量的正電荷的小球A、B<可視為點電荷>,被固定在光滑的絕緣的水平面上,P、N是小球A、B的連線的水平中垂線上的兩點,且PO＝ON.現(xiàn)將一個電荷量很小的帶負電的小球C<可視為質(zhì)點>,由P點靜止釋放,在小球C向N點的運動的過程中,下列關(guān)于小球C的速度圖象中,可能正確的是<>18．在真空中上、下兩個區(qū)域均為豎直向下的勻強電場,其電場線分布如右圖所示,有一帶負電的微粒,從上邊區(qū)域沿一條電場線以速度v0勻速下落,并進入下邊區(qū)域<該區(qū)域的電場足夠廣>,在如圖所示的速度——時間圖象中,符合粒子在電場內(nèi)運動情況的是<>19．如圖所示,點電荷＋4Q與＋Q分別固定在A、B兩點,C、D兩點將AB連線三等分,現(xiàn)使一個帶負電的粒子從C點開始以某一初速度向右運動,不計粒子的重力,則該粒子在CD之間運動的速度大小v與時間t的關(guān)系圖象可能是<>20.有一負電荷自電場中的A點自由釋放,只受電場力作用,沿電場線運動到B點,它運動的速度圖象如圖1所示,則A、B所在電場區(qū)域的電場線分布可能是圖2中的<>圖-1圖-221．如圖<1>是某一點電荷形成的電場中的一條電場線,A、B是電場線上的兩點,一負電荷q僅在電場力作用下以初速度v0從A運動到B過程中的速度圖線如圖<2>所示,則以下說法中正確的是<>A．A、B兩點的電場強度是EA<EBB．A、B兩點的電勢是φA>φBC．負電荷q在A、B兩點的電勢能大小是εA>εBD．此電場一定是負電荷形成的電場22．圖甲所示有向線段表示電場中的一根電場線,質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電粒子僅在電場力作用下沿電場線向右運動,經(jīng)過A點時速度為v0,一段時間后到達與A相距為d的B點,速度減為0,粒子運動的v-t圖象如圖乙所示,下列判斷正確的是〔A．該電場為勻強電場,可以求出電場強度大小B．A點電勢一定高于B點電勢,可以求出AB電勢差C．A點電勢一定高于B點電勢,可以求出A點電勢D．電荷在A點的電勢能一定大于B點的電勢能,可以求出A到B過程中電場力做的功23．一正電荷僅在電場力作用下,從A點運動到B點,速度大小隨時間變化的圖象如圖所示．下列關(guān)于A、B兩點電場強度E的大小和電勢φ的高低的判斷,正確的是<>A．EA＞EB,φA＞φBB．EA＝EB,φA＝φBC．EA＜EB,φA＞φBD．EA＜EB,φA＜φB24．平行板間有如圖所示的周期性變化的電壓．重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央,從t＝0時刻開始將其釋放,運動過程中無碰板情況．能正確定性描述粒子運動的速度圖象的是<>四、電場中圖象問題綜合25．在地面附近,存在著一有界電場,邊界MN將某空間分成上下兩個區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,在區(qū)域Ⅱ中有豎直向上的勻強電場,在區(qū)域Ⅰ中離邊界某一高度由靜止釋放一質(zhì)量為m的帶電小球A,如圖甲所示,小球運動的v－t圖象如圖乙所示,已知重力加速度為g,不計空氣阻力,則<>A．在t＝2.5s時,小球經(jīng)過邊界MNB．小球受到的重力與電場力之比為3∶5C．在小球向下運動的整個過程中,重力做的功與電場力做的功大小相等D．在小球運動的整個過程中,小球的機械能與電勢能總和先變大再變小26．如圖甲所示,Q1、Q2為兩個固定點電荷,其中Q1帶正電,它們連線的延長線上有a、b兩點．一正試探電荷以一定的初速度沿直線從b點開始經(jīng)a點向遠處運動,其速度圖象如圖乙所示．則<>A．Q2帶正電B．Q2帶負電C．試探電荷從b到a的過程中電勢能增大D．試探電荷從b到a的過程中電勢能減小27．如圖所示,交變電壓加在平行板電容器A、B兩極板上,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,它在電場作用下開始運動．設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大,下列說法正確的是<>A．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(fù)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(fù)運動28．如圖所示,A、B為一對中間開有小孔的平行金屬板,相距一定距離,A板接地,現(xiàn)有一電子在t＝0時刻在A板小孔中由靜止開始向B板運動,不計重力及阻力影響,使電子一定能從B板小孔射出,則B板電勢φB與時間t的變化規(guī)律是<>29．如圖所示為一只"極距變化型電容式傳感器"的部分構(gòu)件示意圖．當動極板和定極板之間的距離d變化時,電容C便發(fā)生變化,通過測量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化的情況．在下列圖中能正確反映C與d之間變化規(guī)律的圖象是<>30．如圖<甲>所示,兩平行金屬板豎直放置,左極板接地,中間有小孔,右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖<乙>所示,電子原來靜止在左極板小孔處,不計電子的重力,下列說法正確的是<>A．從t＝0時刻釋放電子,電子始終向右運動,直到打到右極板上B．從t＝0時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動C．從t＝T/4時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動,也可能打到右極板上D．從t＝3T/8時刻釋放電子,電子必將打到左極板上31.〔2013全國卷大綱版25．〔19分一電荷量為q〔q＞0、質(zhì)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)律如圖所示。不計重力,求在t＝0到t＝T的時間間隔內(nèi)EtEt0.25T0.5T0.75TTE02E0－E0－2E00〔2粒子沿初始電場反方向運動的時間。A2.C3.C4.A5.A6．〔1V〔伏特〔2〔3〔4由動能定理7.A8.BC9.AD10.A11.AD12.A13.B14.BCD15.〔1由圖知,0與d〔或-d的電勢差為φ0電場強度的大小電場力的大小〔2設(shè)粒子在[-x0,x0]區(qū)間內(nèi)運動,速率為v,由題意得由圖可知,得因動能非負,有,得即粒子運動區(qū)間〔3考慮粒子從-x0處開始運動的四分之一周期,根據(jù)牛頓第二定律得粒子的加速度由勻加速直線運動,代入解得因此粒子運動周期16.〔1由數(shù)據(jù)表格和圖像可得,電勢與x成反比關(guān)系,即V〔2由動能定理得：WF+Wf=ΔEK=0設(shè)滑塊停止的位置為x2,有：即 代入數(shù)據(jù),解得x2=0.225m〔舍去x2=0.1m。 〔3先做加速度減小的變加速運動,后做加速度增大的變減速運動。即加速度先減小后增大。當它位于x=0.15m時,圖像上該點的切線斜率表示場強大小滑塊在該點的水平合力Fx=qE–μmg=0,故滑塊的加速度a=Fx/m=017.AB18.C19.BC20.B21.ABD22.B23.B24.A25.BC26.BC27.D28.AB29.A30.AC31．〔19分解法一：粒子