教科版高中物理必修第三冊專題強化練3電場中的圖像問題含答案

專題強化練3電場中的圖像問題1.(2023福建泉州安溪期中)如圖所示,A、B為勻強電場中同一條電場線上的兩點,一個正電荷從A點由靜止釋放,僅在電場力的作用下從A點運動到B點,以下圖像中能正確描述正電荷在運動過程中各物理量隨時間變化關系的是()2.(經典題)(多選題)(2024四川內江資中二中開學考試)在x軸上坐標為-3L和3L的兩點固定電荷量不等的兩點電荷,坐標為3L處電荷帶正電,電荷量大小為Q。兩點電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關系如圖所示,其中x=L處電勢最低,x軸上M、N兩點的橫坐標分別為-2L和2L,則()A.兩點電荷為異種電荷B.同一檢驗電荷在M點受到的電場力大于在N點受到的電場力C.坐標為-3L處電荷的電荷量大小為2QD.坐標為-3L處電荷的電荷量大小為4Q3.(多選題)(2023四川涼山寧南中學期末)在靜電場中電場強度E隨x的變化關系如圖所示,在x軸上有四點:x1、x2、x3、x4,相鄰兩點間的距離相等,x軸正向為場強正方向,帶正電的點電荷沿x軸運動,則()A.x2和x4兩點處電勢相等B.點電荷由x1運動到x4的過程中加速度先增大后減小C.點電荷由x1運動到x4的過程中電勢能先增大再減小D.設電荷從x2運動到x1,電場力做功W1,電荷從x3運動到x2,電場力做功W2,則W1<W24.(2024天津三中期中)在電場中,一帶電粒子僅受電場力作用從靜止開始做直線運動。若以運動起點O為坐標原點,沿粒子運動方向建立x軸,其電勢能Ep與位移x的關系如圖所示。電場強度E、粒子速度v、加速度a、動能Ek與位移x的關系可能正確的是()5.(多選題)(2022重慶八中期末)如圖1所示,OB為電場中的一條電場線,A、B為電場線上的兩點,一帶電粒子僅在電場力作用下由靜止從O點沿電場線運動,該帶電粒子的動能Ek隨其坐標變化的關系如圖2所示。下列說法正確的是()A.帶電粒子可能帶負電B.該電場可能是正點電荷產生的電場C.A點的電場強度小于B點的電場強度D.粒子由A點運動到B點電勢能減少EkB-EkA6.(2023四川成都樹德中學三模)如圖甲所示,光滑絕緣水平面上有一帶負電荷的小滑塊,可視為質點,在x=1m處以初速度v0=3m/s沿x軸正方向運動。小滑塊的質量為m=2kg、電荷量為q=-0.1C。整個運動區(qū)域存在水平方向的電場,圖乙是滑塊電勢能Ep隨位置x變化的部分圖像,P點是圖線的最低點,虛線AB是圖像在x=1m處的切線,并且AB經過(1,2)和(2,1)兩點,重力加速度g取10m/s2。下列說法正確的是()A.在x=1m處的電場強度大小為20V/mB.滑塊向右運動的過程中,加速度先增大后減小C.滑塊運動至x=3m處時的速度大小為2.5m/sD.若滑塊恰好能到達x=5m處,則該處的電勢為-50V7.(2023廣西百色民族中學階段檢測改編)如圖甲所示,在勻強電場中,虛線為電場線,與Ox軸成θ=37°角,Ox軸上有a、b、c三點,Oa=bc=12ab=2cm,Ox軸上各點的電勢φ的變化規(guī)律如圖乙所示。取sin37°=0.6,cos37°=0.8。求(1)電場線方向和場強大小;(2)c點的電勢和電子在a點的電勢能(結果用eV表示)。8.(2023江西宜春上高二中月考)在平行于紙面的圓形區(qū)域ABCD內有勻強電場,圓心為O、半徑為R。如圖甲所示,動點P從A點沿圓周逆時針運動,θ為PO連線轉過的角度,轉動過程P所在位置的電勢φ隨角度θ的變化如圖乙所示。求:(1)電荷量為+q的帶電粒子在A點處的電勢能Ep;(2)勻強電場的場強大小E。

答案與分層梯度式解析專題強化練3電場中的圖像問題1.C2.BD3.BD4.C5.BD6.D1.C勻強電場中,正電荷受到的電場力大小和方向都不變,根據(jù)牛頓第二定律可知加速度也保持不變,故C正確,D錯誤;正電荷從靜止開始做勻加速直線運動,速度v與時間t成正比,位移x與時間t的二次方成正比,故A、B錯誤。2.BD正電荷周圍的電勢為正,負電荷周圍的電勢為負,因此由題圖可知,兩點電荷均為正電荷,故A錯誤。在x=L處電勢最低,此處圖線的斜率為0,即該點的合場強為0,設坐標為-3L處電荷的電荷量大小為Q',則有kQ'(4L)2-kQ(2L)2=0,解得Q'=4Q,故C錯誤,D正確。在x軸上坐標為-3L和3L兩點固定的電荷均為正電荷,在M點處的合場強大小為E1=4kQL2-kQ(5L)2=99kQ25L2,在3.BD由題圖知x2~x4電場沿x軸負方向,根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低,可知x2處的電勢比x4處的低,故A錯誤;正點電荷由x1運動到x4的過程中,由題圖可知電場強度的絕對值先增大后減小,所以電場力先增大后減小,加速度也先增大后減小,故B正確;x1~x4電場沿x軸負方向,則正電荷從x1運動到x4處電場力做負功,電勢能逐漸增大,故C錯誤;E-x圖像圍成的面積表示電勢差,由于相鄰兩點間的距離相等,由題圖可知,U32>U21,根據(jù)W=qU可知,W2>W1,故D正確。4.CEp-x圖線上某點的切線的斜率表示電場力,由題圖可知電場力逐漸減小,根據(jù)E=Fq可知,電場強度也逐漸減小,故A錯誤;根據(jù)動能定理有F·Δx=ΔEk,故Ek-x圖線上某點切線的斜率表示電場力,電場力逐漸減小,與D圖矛盾,故D錯誤;題圖中v-x圖線是直線,表示經過相同位移速度增加量相等,又是加速運動,故增加相同的速度需要的時間逐漸減小,即加速度逐漸增加,而實際上電場力減小,導致加速度減小,與B圖矛盾,故B錯誤;粒子做加速度減小的加速運動,故C可能正確5.BD帶電粒子從A點到B點動能變大,電場力做正功,則電場力向右,則粒子帶正電,選項A錯誤;Ek-x圖線的斜率表示電場力,可知從A點到B點電場力減小,場強減小,則該電場可能是正點電荷產生的電場,A點的電場強度大于B點的電場強度,選項B正確,C錯誤;粒子由A點運動到B點動能增加了EkB-EkA,則電勢能減少了EkB-EkA,選項D正確。6.DEp-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=1m處所受電場力大小為F=E|q|=ΔEpΔx=1N,解得電場強度大小E=10V/m,故A錯誤;滑塊向右運動時,電場力先減小后增大,所以加速度先減小后增大,故B錯誤;滑塊從x=1m到x=3m過程中電勢能減小,電場力做功W電=-ΔEp=-(1-2)J=1J,由動能定理得W電=12mv2-12mv02,解得滑塊運動至x=3m處時的速度大小為v=2m/s,故C錯誤;若滑塊恰好到達x=5m處,則滑塊到達x=5m處時速度v'=0,滑塊從x=1m到x=5m過程中W電'=-(Ep2-Ep1)=0-12mv02,將Ep1=2J代入解得滑塊到達x=5m處的電勢能Ep2=5J,x=5m處的電勢為φ=7.答案(1)電場線方向斜向下,場強大小為1000V/m(2)-16V-32eV解析(1)由題圖乙可知沿x正方向電勢降低,所以電場線方向斜向下;φ-x圖線的斜率表示電場強度沿x方向的分量,由題圖乙可知Ex=800V/m,所以E=Excos37°=1(2)由題意得O點的電勢為48V,O、c間的距離為Oc=8cm=0.08m,所以O、c間的電勢差為UOc=E·Oc·cos37°=1000×0.08×0.8V=64V由于UOc=φO-φc,將UOc=64V、φO=48V代入得φc=-16VO、a間的電勢差為UOa=E·Oa·cos37°=1000×0.02×0.8V=16V由于UOa=φO-φa,將UOa=16V、φO=48V代入得φa=3