新教材適用2024版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題3電場與磁場第9講電場和磁場的基本性質(zhì)題型2電場中的圖像問題教師用書

題型2電場中的圖像問題電場中的三類圖像問題(1)v-t圖像：根據(jù)v-t圖像中速度的變化、斜率的絕對值的變化(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(jìn)而確定電場的方向、電勢的高低及電勢能的變化情況。(2)φ-x圖像：①電場強(qiáng)度的大小等于φ-x圖線的斜率絕對值；②在φ-x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關(guān)系大致確定電場強(qiáng)度的方向；③在φ-x圖像中分析電荷移動時做功的正負(fù)，可用WAB＝qUAB分析WAB的正負(fù)，然后做出判斷。(3)E-x圖像：①根據(jù)給出的E-x圖像，確定E的方向，根據(jù)E的大小變化，確定電場的強(qiáng)弱分布；②圖線與橫軸所圍面積在數(shù)值上表示電勢差。〔對點(diǎn)訓(xùn)練〕1.(多選)(2023·湖南平江質(zhì)檢)沿電場中某條電場線方向建立x軸，該電場線上各點(diǎn)電場強(qiáng)度E隨x的變化規(guī)律如圖所示，坐標(biāo)軸上的點(diǎn)0、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點(diǎn)相對應(yīng)，相鄰兩點(diǎn)間距相等。一個帶正電的粒子從O點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動到A點(diǎn)的動能為Ek，僅考慮電場力作用，則下列說法正確的是(CD)A．從O點(diǎn)到C點(diǎn)，電勢先升高后降低B．粒子先做勻加速運(yùn)動，后做變加速運(yùn)動C．粒子運(yùn)動到C點(diǎn)時動能大于3EkD．粒子在AB段電勢能減少量大于BC段電勢能減少量【解析】由O點(diǎn)到C點(diǎn)，沿電場方向，電勢一直降低，A錯誤；電場強(qiáng)度大小一直在變化，電場力也就在不斷變化，帶正電的粒子的加速度在不斷變化，是變加速運(yùn)動，B錯誤；根據(jù)E隨x的變化規(guī)律可知，由A到C電場強(qiáng)度平均值大于OA段電場強(qiáng)度平均值，A到C電場力做功大于2Ek，則粒子運(yùn)動到C點(diǎn)時動能大于3Ek，C正確；粒子在AB段平均電場力大于BC段平均電場力，則AB段電場力做的功大于BC段電場力做的功，所以在AB段電勢能減少量大于BC段電勢能減少量，D正確。故選CD。2.(多選)(2023·福建南平質(zhì)檢)如圖，光滑絕緣水平地面上有一水平絕緣輕彈簧左端固定，右端與一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的滑塊P(可視作質(zhì)點(diǎn))拴接，沿水平方向建立x軸，沿x軸加一水平方向電場(圖中未畫出)，x軸上的電勢φ隨位置x的變化關(guān)系如圖所示?；瑝K從彈簧原長處靜止釋放(未超出彈性限度)，沿x軸正方向運(yùn)動直至速度為零的過程中(AD)A．電場的電勢越來越低，電場強(qiáng)度越來越小B．滑塊的加速度先增大后減小C．當(dāng)滑塊的速度最大時，彈簧彈性勢能與滑塊動能之和最大D．滑塊克服彈力做的功等于電勢能的減少量【解析】由x軸上的電勢φ隨位置x的變化關(guān)系圖像，可知電場的電勢越來越低，由圖像的斜率表示電場強(qiáng)度，可知電場強(qiáng)度越來越小，A正確；由題意可知，沿x軸正方向電勢降低，即電場方向沿x軸正方向?；瑝KP沿x軸正方向運(yùn)動時，受到向右的電場力和向左的彈力，開始兩力的合力方向沿x軸正方向，且合力由大變小，當(dāng)合力是零時，加速度是零，滑塊P速度最大，隨沿x軸正方向運(yùn)動位移的增大，電場強(qiáng)度逐漸減小，彈力逐漸增大，其合力方向向左，且逐漸增大，當(dāng)滑塊P速度是零時，彈力最大，因此滑塊P的加速度先減小后增大，B錯誤；由題意可知，滑塊P運(yùn)動中，電勢能的減少量等于滑塊動能的增加量與彈簧的彈性勢能的增加量之和，因此滑塊P速度是零時，電勢能的減少量最大，則有彈簧彈性勢能與滑塊動能之和最大，C錯誤；由以上分析可知，滑塊P速度是零時，電勢能的減少量最大，且全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，即為滑塊P克服彈力所做的功，D正確。故選AD。3.(多選)(2023·安徽聯(lián)考模擬)已知試探電荷q在場源點(diǎn)電荷Q的電場中所具有電勢能表達(dá)式為Ep＝eq\f(kQq,r)，其中k為靜電力常量，r為試探電荷與場源點(diǎn)電荷間的距離，且規(guī)定無窮遠(yuǎn)處的電勢能為0。真空中有兩個點(diǎn)電荷Q1和Q2，分別固定在x坐標(biāo)軸x1＝0和x2＝15cm的位置上。一帶負(fù)電的試探電荷在x軸上各點(diǎn)具有的電勢能隨x變化關(guān)系如圖所示，其中試探電荷在A、B兩點(diǎn)的電勢能為零，A點(diǎn)的坐標(biāo)是12cm，C點(diǎn)為點(diǎn)電荷Q2右邊電勢能最小的點(diǎn)，則下列說法正確的是(AC)A．Q1為正電荷，Q2為負(fù)電荷B．點(diǎn)電荷Q1與Q2電荷量之比為21C．C點(diǎn)對應(yīng)x軸位置的坐標(biāo)是xC＝30cmD．兩點(diǎn)電荷Q1、Q2在x軸上電場強(qiáng)度相同的點(diǎn)的位置為x＝20cm【解析】由圖可知，帶負(fù)電的試探電荷在0～15cm間的電勢能逐漸增大，可知Q1為正電荷，Q2為負(fù)電荷，故A正確；由圖可知，試探電荷在A點(diǎn)的電勢能為0，則有eq\f(kQ1q,r1)－eq\f(kQ2q,r2)＝0，解得點(diǎn)電荷Q1與Q2電荷量之比為41，故B錯誤；根據(jù)電勢能的計算公式ΔEp＝F·Δx，可知圖像的斜率代表電場力，則C點(diǎn)的電場力為0，有eq\f(kQ1q,xC