2024年高考物理二輪復習模型41 電場圖像信息模型（解析版）

2024高考物理二輪復習80熱點模型

最新高考題模擬題專項訓練

模型41電場圖像信息模型

最新高考題

1.（2023學業(yè)水平等級考試上海卷）空間內有一電場，其電勢在x軸上分布如圖所示。在

【參考答案】C

【名師解析】根據電勢與電勢能的關系可知，Ep=-q<l>,所以則t=8T時在C、D之間的波形

圖為圖像C。

最新模擬題

6.（2023湖北高考沖刺模擬）靜電場在x軸上的場強E隨x的變化關系如圖所示，x軸負向

為場強正方向，帶負電的點電荷沿x軸運動，則點電荷（）

A.從XI到X4的過程中電勢能減小

B.在曾處電勢能為零

C.從汨到X4的過程中在X3處加速度最大

D.在X2和X4處電勢能相等

【參考答案】C

【名師解析】

X軸負向為場強正方向，從箱到舄的過程中，電場方向始終沿X軸正向，沿著電場線運動,

電場力對負點電荷始終做負功，電勢能增加，故A錯誤；

在即處是電場強度為零，電勢的高低與電場強度大小無關，且電勢能是相對量，與零電勢

的選取有關，故B錯誤；電場強度是矢量，大小比較絕對值，從XI到g過程中電場強度

先增大后減小，在4處的場強最大，由“E=ma可知從xi到g的過程中在冷處加速度最大，

故C正確；

從X2到X.的過程中，電場方向始終沿X軸正向，沿著電場線運動，電場力對負點電荷始終

做負功，電勢能增加，故D錯誤。

2.（2022河北石家莊一模）在空間O點右側存在水平方向的靜電場，以O為原點，沿電場

方向建立坐標系，電場強度E隨坐標x的分布如圖所示。質量均為m、帶電荷量分別為+q、

-q的兩粒子，從x=2d處由靜止釋放，不計粒子重力及粒子之間相互作用。下列說法正確的

是

A.由靜止釋放后，帶正電荷的粒子電勢能減小，帶負電荷的粒子電勢能增大

B.x=2d與x=4d兩點之間的電勢差為5Eod

C.粒子運動到k3d處時的加速度大小為空辿

2m

D.粒子運動到x=0處時的速度大小為2

【參考答案】BC

【名師解析】帶電荷量分別為+q、-q的兩粒子，從x=2d處由靜止釋放后，電場力做正功,

兩帶電粒子的電勢能都減小，選項A錯誤：根據電場強度E隨坐標x的分布圖像面積表示

電勢差可知，x=2d與x=4d兩點之間的電勢差為2d）=5Eod,選項B正

確；k3d處對應的電場強度E=2.5Eo，由qE=ma,解得粒子運動到x=3d處時的加速度大小

為a="過，選項C正確；根據電場強度E隨坐標x的分布圖像面積表示電勢差可知，x=2d

2m

4Ei

與x=0兩點之間的電勢差為U=l-2d=4Eod,由動能定理，qU=一加解得粒子運動到

22

4（）處時的速度大小為v=2艮4,選項D錯誤。

Vm

3.（2022湖南長沙周南中學模擬）某靜電場方向平行于x軸，x軸上各點電場強度隨位置的

變化關系如圖所示，規(guī)定x軸正方向為電場強度正方向。若取迎處為電勢零點，則x軸上各

點電勢隨位置的變化關系可能為（）

【參考答案】c

【名師解析】

由圖可知，電場強度方向始終沿X軸正方向，故電勢沿X軸正方向一直降低，故。<x<x0時,

電勢。>0,x>x（）時，電勢。<0,故AD錯誤；

又由E=-包>0知，電勢尹隨x軸位置變化圖象的斜率絕對值可表示電場強度，故

Ar

0<x<x°時，0—X圖象的斜率絕對值逐漸變大，x>x0時，0—%圖象的斜率絕對值逐

漸變小，故C正確，B錯誤。

4.（2023湖南新高考聯(lián)盟第一次聯(lián)考）空間存在一平行于紙面的勻強電場，在電場內取某

點記為坐標原點。，沿某一方向建立x軸，選取x軸上到O點距離為廠的尸點，以。為圓心、

r為半徑作圓，如圖甲所示。從P點起沿圓周逆時針方向移動一周，圓上各點的電勢*會隨

轉過角度。發(fā)生變化。當半徑/?分別取為、2石、34時，其。圖像如圖乙所示，三條曲

線所對應的電勢均在時達到最大值，最大值分別為4%、3%、2%,曲線③與橫軸

相切。則下列說法正確的是（）

A.電場方向沿x軸負方向B.曲線①對應的r取值為3%

D.電場強度的大小為警

C.坐標原點O的電勢為例

3%

【參考答案】BC

【名師解析】

三條曲線均在0=%時達到最大值，說明電場線不是沿著x軸，而是沿著與x軸正方向的夾

角為縹的直線上，且電場線方向指向左下方，A錯誤：

曲線①的最大值在三條圖像中最大，只有半徑越大，P點繞原點逆時針轉過4時，逆著電場

線走過的距離才越大，對應的電勢才越高，所以曲線①對應的廠取值為3%。B正確;

c.由上面分析知曲線③對應的，?取值為石。由題知，曲線③對應的最高電勢和最低電勢分

別為2%、0,則坐標原點在最高電勢點和最低電勢點連線的中點。所以坐標原點O的電勢

為

(Po2一%,C正確;

廣U2<i?-0（p?

取曲線③最高電勢和最低電勢來求電場強度E=-7=Vn—=—，D錯誤。

d2%rn

5.（2023遼寧大連金州高中三模）如圖甲，同一豎直平面內A、8、N四點距O點的距

離均為0L，。為水平連線AB的中點，M、N在AB連線的中垂線上。A、B兩點分別固

定有一點電荷，電荷量均為。（。>。），以。為原點、豎直向下為正方向建立x軸。若取

無窮遠處為零電勢點，則ON上的電勢e隨位置x的變化關系如圖乙所示。一電荷量為Q

（2>0）的小球以一定初動能從M點豎直下落，一段時間后經過N點，且在N點的加速

度大小為2g。g為重力加速度，&為靜電力常量，則（）

A.小球在M點的加速度為零

B.從。點到N點場強逐漸增大

C.從M點到N點過程中，電場力對小球先做負功后做正功

（2行-1）敢

D.從。點到N點小球的動能增加了

2L

【參考答案】ACD

【名師解析】

小球在N點的加速度大小為2g,說明在N點的電場力大小等于〃?g,方向豎直向下，根據對

稱性，在M點的電場力大小也為，咫，且向上，故M點的加速度為0,A正確；

圖像的斜率表示電場強度，結合圖像來看從。點到N點場強先增大后減小，B錯誤；

根據場強的疊加可知兩個點電荷在。點上方產生的合場強豎直向上，在。

點下方產生的合場強豎直向下，則小球在。點上方受到的電場力豎直向上，在。點下方受

到的電場力豎直向下，故從M點到N點過程中，電場力對小球先做負功后做正功，C正確；

根據庫侖定律可知兩個點電荷在N點產生的電場力大小都為E=竺

4L2

則合成之后的合電場力大小為

凡.=2Fsin450=叵g

04L2

在N點由牛頓第二定律有

mg+-4^2..=mx2g

解得

y/2kQ2

mg=-----z—

4L2

ON兩點電勢差

〃一五kQkQ_4-Y)kQ

U°N-L~L-L

從。點到N點合力做功

LL乙I―/

由動能定理可知，從0點到N點小球的動能增加了（2也二1）碎,D正確。

2L

6.（2023河北唐山一模）在某靜電場中建立Ox軸，x軸上各點的電勢8隨坐標x變化的關

系圖像如圖所示?，F(xiàn)將一電荷從笛處沿x軸負方向以一定速度射出，恰好到達坐標原點。,

不計電荷重力。下列說法正確的是（）

A.從xi到原點O過程中電荷的電勢能逐漸減小

B.從為到原點。過程中電荷的加速度先增大后減小

C.從曾到原點。過程中電荷做勻減速直線運動

D.電荷的電性為正電荷

【參考答案】B

【名師解析】

由圖可知，從X］到。點電勢降低，電荷從處處沿x軸負方向以一定速度射出，恰好到達坐

標原點O,則電場力做負功，電勢能變大，電荷帶負電，選項AD錯誤；

因圖像的斜率等于場強，則從加到原點0過程中場強先增加后減小，則電荷受電場力

先增加后減小，則電荷的加速度先增大后減小，選項B正確；

從汨到原點。過程中電荷所受的電場力不斷變化，則加速度不是恒定的，電荷不是做勻減

速直線運動，選項C錯誤。

7.（2023長沙名校質檢）在x軸上放置兩個電荷量不相等的同種電荷5、%，位置坐標分別為

-2%和石，在x軸上兩電荷之間區(qū)域內的電勢夕隨位置坐標x變化的圖線如圖所示，圖線與

。軸交點的切線與x軸平行，交點處的縱坐標為外，取無限遠處電勢為零，下列說法正確

的是（）

A.功、%均帶負電

<7.4

B.兩電荷的電荷量之比乜

%1

C.在x軸上4%處，電勢為依

D.在x軸上4%處，電場強度為0

【參考答案】B

【名師解析】

由圖像可知X=0處，電勢最低，則0、%均帶正電，A錯誤;

的=初2

圖線與*軸交點的切線與x軸平行，說明》=()處電場強度為0,根據,(2曠d’

q,4

解得一=7，B正確;電勢是標量，在x軸上4%處，由于兩電荷的電勢都比％=0點處的

%1

低，故電勢小于外,C錯誤；在％軸上4%處，點電荷產生的電場方向相同，電場強度不為

0,D錯誤。

8.如圖所示,x軸上固定兩個點電荷4和B,電荷A固定在原點，電荷8固定在x=2Z,處，

通過電勢傳感器測出x軸上各點電勢9隨坐標x的變化規(guī)律并描繪出9-x圖像。己知e-x圖

線與x軸的交點橫坐標為巧和々，x=3L處的切線與x軸平行。已知點電荷的電勢公式

(p=—,其中/為靜電力常量，。為場源點電荷的電荷量，，為某點距場源點電荷的距離,

r

取無窮遠處電勢為零。以下說法正確的是()

A.電荷4帶負電，電荷B帶正電

B.兩點電荷的電荷量之比為2.：&=1：9

9

C.橫坐標々和巧的差々-王——

D.在x軸上x＞2L的任意位置無初速度釋放一正電荷，該正電荷一定能到達無窮遠處

【參考答案】C

【名師解析】根據題圖中各點電勢9隨坐標x變化規(guī)律的曲線可知，在x軸上各點的電勢有

正有負，根據點電荷的電勢公式可知兩點電荷帶異種電荷，由于。＜工＜不時電勢為正，

再＜x＜2Z,時電勢為負，所以點電荷A帶正電，點電荷8帶負電，故A錯誤。

e-x圖像中圖線的斜率絕對值表示電場強度大小，則工=3乙處的電場強度為零，有

啜T埠

由題圖可知XI、X2處的電勢為零，根據電勢公式有

kQ±=k_Qs_

x,2L-x]

kQ±=k_Q^_

x2x2-2L

9

解得以2=9:1,

4

則=-L--L=-L

-14520

故B錯誤，C正確：

在x軸上2L<x<3L的區(qū)域內，電勢逐漸升高，電場強度沿x軸負方向，若在x軸上

2L<x<3L的區(qū)域內無初速度釋放一正電荷，正電荷受到向左的電場力，將向左做加速運

動，在x軸上x>3L的區(qū)域內，電勢逐漸降低，電場強度沿x軸正方向，若在x軸上x>3乙

的區(qū)域內無初速度釋放一正電荷，正電荷受到向右的電場力，將向右加速到無窮遠處，故D

錯誤。

9.（2023山西考前適應性考試）紙面內存在沿某方向的勻強電場，在電場中取O點為坐標

原點建立x軸。以O為圓心、R為半徑，從x軸上的a點開始沿逆時針方向作圓，a~h是圓

周上的8個等分點，如圖（a）所示；測量圓上各點的電勢（p與半徑同x軸正方向的夾角0,

描繪的（p——。圖像如圖（b）所示，下列說法正確的是

檔

圖（a）

A.電場強度的大小為”也

2R

B.0點的電勢為純女

2

C.a、e兩點的電勢差為盧（綃心）

2

D.從e到f,電勢一直降低，從g到h,電勢一直升高，

【參考答案】.ABC

【名師解析】由圖可知在圓周上電勢最高的點和最低點所在的直徑與X軸夾角為7C/6,且

電勢差為值股+叩，根據勻強電場電勢分布特點可知，O點的電勢物=反段，故B正

確；由勻強電場場強與電勢的關系可知E=怔"，方向與x軸正方向夾角為7n16,

2R

故A選項正確；而U”=2ERcos（兀/6）,解得U”=（（pi+（pO,故C選項正確；

由場強方向可知從e到f,電勢先降低再升高，從g到h,電勢一直升高，故D選項錯誤。

10.（2023重慶涪陵重點高中質檢）如圖所示為某靜電場中x軸上各點電勢（p的分布圖，

一個帶電粒子從坐標原點O處靜止釋放，僅在靜電力作用下從坐標原點O沿x軸正方向運

動，則

A.粒子一定帶負電

B.粒子在XI與X3兩點的加速度相等

C.粒子從XI運動到X3,電勢能先減小后增大

D.粒子釋放后將在x軸正方向某一范圍內做往復運動

【參考答案】C,

【名師解析】由題圖可知，從用到與電勢逐漸降低，說明電場方向水平向右，粒子從靜

止開始向右運動，受力與場強方向相同，故帶正電，故A錯誤。由*-X圖象的斜率大

小等于電場強度的大小可知，在X與超處，加速度不相等，故B錯誤。從西到七電勢

先降低后升高，電勢能先減小后增大，故C正確。從原點到x

軸正方向任意一點電勢差均不為零，電場力對粒子做正功，速度一直向右，故D錯誤。

11.（2022山東淄博二模）如圖甲所示，粗糙、絕緣的水平地面上，一質量〃?=2kg的帶負

電小滑塊（可視為質點）在41m處以％=L5m/s的初速度沿x軸正方向運動，滑塊與地面

間的動摩擦因數(shù)〃=0.05。整個區(qū)域存在沿水平方向的電場，滑塊在不同位置所具有的電勢

能Ep如圖乙所示，P點是圖線最低點，虛線4B是圖像在41m處的切線，取g=10m/s2,下

列說法正確的是（）

A.43m處電勢最低

B.滑塊向右運動過程中，速度始終減小

C.滑塊運動至k3m處時，速度大小為逝m/s

2

D.滑塊向右一定可以經過44m處的位置

【參考答案】BC

【名師解析】

滑塊在廣3m處電勢能最小，因為滑塊帶負電，所以廣3m處的電勢最高，故A錯誤;

EP-x圖像斜率的絕對值表示滑塊所受電場力的大小，所以滑塊在x=lm處所受電場力大小為

3-1

F.=--N=1N

12

滑塊所受滑動摩擦力大小為/="mg=IN

在b3m區(qū)間內，滑塊所受電場力與滑動摩擦力方向相反，且不斷減小，則滑塊所受合外力

方向與速度方向相反；在43m之后，滑塊所受電場力與滑動摩擦力同向，且不斷增大，則

滑塊所受合外力方向也與速度方向相反。綜上所述可知滑塊向右運動過程中，在41m處速

度最大，速度始終減小，故B正確；

滑塊產1m處所具有的機械能為

2

￡=Ep+Ek=2+1X2X（1.5）=4.25J

在卜3m區(qū)間內，摩擦力做功使機械能減小，則有E'=E—%=4.25—lx2=2.25J

A3m處的電勢能等于1J,故此刻動能為1.25J。根據動能表達式可能此刻的速度為好m/s，

2

C正確；

滑塊在41m處的電勢能與在戶4m處的電勢能相等，根據能量守恒定律，若滑塊能夠經過

1,

x=4m處，則應滿足5mv~>/Ax

根據題中數(shù)據可知實際情況并不滿足上式，所以滑塊一定無法經過戶4m處的位置，故D錯

誤。

故選BC。

12.（2022山東濟南5月模擬）一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動，其電勢

能Ep隨位移X的變化如圖所示，其中0一及段是拋物線，XI處是頂點，及一口段是直線，

且與拋物線相切。粒子由O—X3運動過程中，下列判斷正確的是（）

A.X3處電勢最高

B.。一加段粒子動能增大

C.笛一X2段粒子加速度增大

D.X2—X3段粒子做勻速直線運動

【參考答案】AC

【名師解析】

.由電勢能Ep隨位移X的變化圖像可知：。一七

運動過程中，粒子的電勢能先增大后減小，同時耳|＞耳2＞耳＞3,由于粒子帶負電，由

可知：0-七運動過程中，電勢先減小后增大，且例＜仍〈夕3，因此*3處的電勢最高，A

正確；。一天段，粒子的電勢能逐漸增大，由于粒子只受電場力，電場力做負功，動能轉

化為電勢能，動能減少，B錯誤；粒子在七一演段圖像斜率逐漸增大，說明粒子受到的電

場力逐漸增大，則粒子加速度增大，C正確；粒子在演一七段圖像斜率不變，說明粒子所

受電場力不變，粒子的加速度不變，因此粒子做勻加速直線運動，D錯誤。

13..（2022?吉林六校聯(lián)考）如圖甲所示，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，經過A、B、C三點，已知該電子的電勢能耳隨坐

標x變化的關系如圖乙所示。則下列說法中正確的是（）

A.A點電勢高于B點電勢

B.A點的電場強度小于B點的電場強度

C.A、8兩點電勢差|U“BI等于8、C兩點電勢差|UBCI

D.電子經過A點的速率小于經過B點的速率

【參考答案】D

【名師解析】

一個電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運動，由題圖知電子電勢能一直減小，則電

子從A到B電場力做正功，即W=UABq=UAB＜-e'）＞0,所以UAB＜0,A點電勢低于B點電

勢，故A錯誤；根據電勢能Ep隨坐標x變化的關系Ep=40*=e的，則△Ep=eA3N=e&Ax,

可知E/圖像的斜率絕對值越大，電場強度越強，由題圖可知A點的斜率絕對值比8點的

大，A點的電場強度大于8點的電場強度，故B錯誤；由題圖可知，電子通過相同位移時，

電勢能的減小量越來越小，根據功能關系：WAB=~\EVAB,WBC=-\EVBC,電場力做功MB

=UABq,WBc=UBCci，故|心游＞|。8&A、8兩點電勢差|%從大于8、C兩點電勢差|UBCI,故

C錯誤：一個電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運動，根據動能定理

電子經過A點的速率小于經過B點的速率，故D正確。

［微點撥I

(1)描述電勢能隨位移變化的規(guī)