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(duì)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(duì)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(dòng)時(shí)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(duì)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(duì)應(yīng)，相鄰兩點(diǎn)間距相等。一個(gè)帶正電的粒子從O點(diǎn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的動(dòng)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(dòng)，后做變加速運(yùn)動(dòng)C．粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)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(cuò)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(dòng)，B錯(cuò)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(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)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(dòng)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(shí)，彈簧彈性勢能與滑塊動(dòng)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。滑塊P沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，加速度是零，滑塊P速度最大，隨沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)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(shí)，彈力最大，因此滑塊P的加速度先減小后增大，B錯(cuò)誤；由題意可知，滑塊P運(yùn)動(dòng)中，電勢能的減少量等于滑塊動(dòng)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(shí)，電勢能的減少量最大，則有彈簧彈性勢能與滑塊動(dòng)能之和最大，C錯(cuò)誤；由以上分析可知，滑塊P速度是零時(shí)，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(gè)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(duì)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(cuò)誤；根據(jù)電勢能的計(jì)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