2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題六 小專題4 電場(chǎng)中的圖象專題課件

1、小專題4電場(chǎng)中的圖象專題 突破 1 電場(chǎng)中粒子運(yùn)動(dòng)的 v-t 圖象 當(dāng)帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果給出了粒子運(yùn) 動(dòng)的速度圖象，則從速度圖象上能確定粒子運(yùn)動(dòng)的加速度方向、 加速度大小變化情況，進(jìn)而可將粒子運(yùn)動(dòng)中經(jīng)歷的各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 方向、場(chǎng)強(qiáng)大小、電勢(shì)高低及電勢(shì)能的變化等情況判定出來(lái). 【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(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)的 v-t 圖象，在 a 點(diǎn)的速 )度為 va，運(yùn)動(dòng)到 b 點(diǎn)的速度為 vb.則下列說(shuō)法中正確的是( A.電場(chǎng)中 a 點(diǎn)電勢(shì)一定比 b 點(diǎn)電勢(shì)高 B.粒子在 a 點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在 b 點(diǎn)的電 勢(shì)能大 C.在

2、 0t1 時(shí)間內(nèi)，粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的 電場(chǎng)力先減小后增大再減小圖 Z4-1 D.在 0t1 時(shí)間內(nèi)，粒子運(yùn)動(dòng)路徑與電場(chǎng)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(diǎn)電勢(shì) 的高低，A 錯(cuò)誤；由于只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和為 一定值，因?yàn)?b 點(diǎn)速度比 a 點(diǎn)速度大，所以粒子在 b 點(diǎn)的動(dòng)能 比 a 點(diǎn)動(dòng)能大，則知粒子在 a 點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在 b 點(diǎn)的電勢(shì) 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(shí)間內(nèi)，粒子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)的速度 隨時(shí)間變化的規(guī)律，因此粒子的運(yùn)動(dòng)路徑是一條直線，即粒子 受到的電場(chǎng)力一定與運(yùn)動(dòng)速度在一條直線上，D 錯(cuò)誤. 答案：BC 【考點(diǎn)突破 1】(2017 年湖南衡陽(yáng)第一次聯(lián)考)兩個(gè)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(diǎn)，如圖 Z4-2 甲所示，一個(gè)電荷量為 2 C，質(zhì)量為 1 kg 的帶 正電的小物塊從 C 點(diǎn)靜止釋放，其運(yùn)動(dòng)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(biāo)出了該 切線).則下列說(shuō)法正確的是( 甲乙 ) 圖 Z4-2 A.B 點(diǎn)為中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度最大的點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度 E0.

4、2 N/C B.由 C 到 A 的過(guò)程中物塊的電勢(shì)能先減小后增大 C.A、B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 UAB5 V D.UCB UBA 解析：據(jù) v-t 圖象可知帶電粒子在 B 點(diǎn)的加速度最大為 最大為 1 N/C，A 錯(cuò)誤.據(jù)兩個(gè)等量的同種正電荷，其連線中垂 線上電場(chǎng)強(qiáng)度方向由 O 點(diǎn)沿中垂線指向外側(cè)，故由 C 點(diǎn)到 A 點(diǎn) 的過(guò)程中電勢(shì)逐漸減小，物塊的電勢(shì)能逐漸減小，B 錯(cuò)誤.據(jù) v-t 圖象可知 A、B 兩點(diǎn)的速度，再根據(jù)動(dòng)能定理得電場(chǎng)力做的功： 答案：D 突破 2 電場(chǎng)中的 E-x 圖象 1.分析 (1)在給定了電場(chǎng)的 E-x 圖象后，可以由圖線確定場(chǎng)強(qiáng)的變 化情況，電勢(shì)的變化情況，E-x 圖

5、線與 x 軸所圍圖形“面積”表 示電勢(shì)差.在與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目中，可進(jìn)一步確定粒子的 電性、動(dòng)能變化、電勢(shì)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(chǎng)，利用這種已知電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布、等勢(shì)面分布或 場(chǎng)源電荷來(lái)處理相關(guān)問(wèn)題. 2.分類 (1)點(diǎn)電荷的 E-x 圖象： 正點(diǎn)電荷及負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 E 隨坐標(biāo) 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(gè)等量異種點(diǎn)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(gè)等量同種點(diǎn)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(chǎng)中x軸上電 場(chǎng)強(qiáng)度 E 隨 x 變化的關(guān)系如圖 Z4-9 所示，設(shè) x 軸正方向?yàn)殡妶?chǎng) 強(qiáng)度的正方向.一帶電量大小為 q 的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn) O 沿 x 軸正 方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果粒子剛好能運(yùn)動(dòng)到 x3x0 處，假設(shè)粒子僅受電 場(chǎng)力作用，E0，x0 已知，則() A.粒子一定帶負(fù)電 C.粒子沿 x 軸正方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能 先增大后減小圖 Z4-9 D.粒子沿 x 軸

7、正方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中最大動(dòng)能為2 qE0 x0 答案：BD 【考點(diǎn)突破 2】(多選)一電荷量為q 的粒子只在電場(chǎng)力作 用下沿 x 軸做直線運(yùn)動(dòng)，規(guī)定 x 軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度正方向，x 軸 上各 點(diǎn)的 電場(chǎng)強(qiáng)度 E 隨 x 坐標(biāo)的變化圖線 如圖 Z4-10 所 示.A(0，x1)、B(0，x1)為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn).下列說(shuō)法正確 的是() A.A、B 兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)均相同 B.粒子經(jīng)過(guò) A、B 兩點(diǎn)時(shí)的速度大小相同 圖 Z4-10 C.粒子經(jīng)過(guò) A、B 兩點(diǎn)時(shí)的加速度相同 D.粒子經(jīng)過(guò) A、B 兩點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能相同 解析：由圖知 A、B 兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，電勢(shì)相等， A 錯(cuò)誤；粒子從 B

8、運(yùn)動(dòng)到 A，電場(chǎng)力做功 WqU0，根據(jù)動(dòng) 能定理知，粒子經(jīng)過(guò) A、B 兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相等，電勢(shì)能相等， 速度大小相同，B、D 正確；A、B 兩點(diǎn)電場(chǎng)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(cuò)誤. 答案：BD 突破 3 電場(chǎng)中的-x 圖象 1.分析 (1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于-x 圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)電勢(shì)的大小，并可根據(jù) 電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向. (3)在-x 圖象中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用 WABqUAB，進(jìn)而分析WAB的正、負(fù)，然后作出判斷. 2.分類 (1)點(diǎn)電荷的-

9、x 圖象(取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零)： 正點(diǎn)電荷的-x 圖象如圖 Z4-11. 負(fù)點(diǎn)電荷的-x 圖象如圖 Z4-12. 圖 Z4-11圖 Z4-12圖 Z4-13 (2)兩個(gè)等量異種電荷連線上的-x 圖象如圖 Z4-13. (3)兩個(gè)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(chǎng) 中 x 軸上電勢(shì)隨 x 變化的圖象，一個(gè)帶電粒子僅受電場(chǎng)力作用 在 x0 處由靜止釋放沿 x 軸正向運(yùn)動(dòng)，且以一定的速度通過(guò) x x2 處.則

10、下列說(shuō)法正確的是() A.x1 和 x2 處的電場(chǎng)強(qiáng)度均為零 B.x1 和 x2 之間的場(chǎng)強(qiáng)方向不變 C.粒子從 x0 到 xx2 過(guò)程中，電勢(shì)能 先增大后減小圖 Z4-16 D.粒子從 x0 到 xx2 過(guò)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(chǎng)強(qiáng)越大，因此 A 錯(cuò) 誤；由切線斜率的正負(fù)可知，x1 和 x2 之間的場(chǎng)強(qiáng)方向先沿 x 軸 負(fù)方向后沿 x 軸正方向，B 錯(cuò)誤；粒子由 x0 處由靜止沿 x 軸 正向運(yùn)動(dòng)，表明粒子運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)力方向同向，電場(chǎng)力先做 正功后做負(fù)功，電勢(shì)能先減小后增大，C 錯(cuò)誤；由圖線的切線 斜率可知，從 x0 到 xx2 過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)突破 3】(多選，2017 年新課標(biāo)卷)在一靜止點(diǎn)電 荷的電場(chǎng)中，任一點(diǎn)的電勢(shì)與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離 r 的關(guān)系如 圖 Z4-17 所示.電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn) a、b、c 和 d 的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別 Ea、Eb、Ec 和 Ed.點(diǎn) a 到點(diǎn)電荷的距離 ra 與點(diǎn) a 的電勢(shì)a 已在圖 中用坐標(biāo)(ra，a)標(biāo)出，其余類推.現(xiàn)將一帶正電的 試探電荷由 a 點(diǎn)依次經(jīng) b、c 點(diǎn)移動(dòng)到 d 點(diǎn)，在相 鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的功分別為 Wab、Wbc 和 Wcd.下列選項(xiàng)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(chǎng)中的Ep-x、Ek-x圖象 電場(chǎng)力做功量度電勢(shì)能的變化，而電場(chǎng)力做功就是力對(duì)位 移的積累，由EpEp0Fx，得EpEp0Fx，故Ep-x圖象的斜 率表示電場(chǎng)力，縱截距表示初勢(shì)能；合力做功量度了動(dòng)能的變 化，如果帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，則合力做的功就是電場(chǎng) 力做的功，由EkEk0Fx，得EkEk0Fx，故Ek-x圖象的斜 率表示電場(chǎng)力，縱截距表示初動(dòng)能.然后根據(jù)兩圖象斜率的變 化可判斷出電場(chǎng)力的變化，進(jìn)而判斷出電場(chǎng)強(qiáng)度大小的變化. 【典題 4】一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速 度為零的直線運(yùn)動(dòng).取該直線為 x 軸

13、，起始點(diǎn) O 為坐 標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)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(dòng)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(diǎn)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(chǎng)中建立 x 坐標(biāo)軸，一個(gè)電子僅在電場(chǎng)力 作用下沿 x 軸正方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò) A、B、C 三點(diǎn)，已知xCxB xBxA.該電子的電勢(shì)能Ep隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖乙所示.則下 列說(shuō)法正確的是() 甲乙 圖 Z4-19 A.A 點(diǎn)電勢(shì)高于 B 點(diǎn)電勢(shì) B.A 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于 B 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 C.C、B 兩點(diǎn)電勢(shì)差 UCB 小于 B、A 兩點(diǎn)電勢(shì)差 UBA D.電子經(jīng)過(guò) A 點(diǎn)的速率大于經(jīng)過(guò) B 點(diǎn)的速率 解析：一個(gè)電子僅在電場(chǎng)力作用下沿 x 軸正方向運(yùn)動(dòng)，由 圖乙知電勢(shì)能一直減小，則電子從 A 到 B 電場(chǎng)力做正功，電勢(shì) 升高，根