最新高一物理电学专题提升专题06静电场中的三类典型的图象问题理解及应用1.docx

最新高一物理电学专题提升专题06静电场中的三类典型的图象问题理解及应用1.docx

《最新高一物理电学专题提升专题06静电场中的三类典型的图象问题理解及应用1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新高一物理电学专题提升专题06静电场中的三类典型的图象问题理解及应用1.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最新高一物理电学专题提升专题06静电场中的三类典型的图象问题理解及应用1

【2019最新】高一物理电学专题提升专题06静电场中的“三类”典型的图象问题理解及应用

（1）

一：

专题概述

在考查电场中的基本概念时，往往给出与电场分布有关的图象，如：

Ex图象、φx图象，或与粒子运动规律有关的图象，如：

vt图象，掌握各个图象的特点，理解其斜率、截距、“面积”对应的物理意义，就能顺利解决有关问题，此类问题一般以选择题的形式出现，难度中等．

二：

典例精讲

1．电场中粒子运动的v—t图象

典例1：

两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线中垂线上有A、B、C三点，如图所示，一个电荷量为2C，质量为1kg的小物块从C点静止释放，其运动的v-t图象如图所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）。

则下列说法中正确的是（　　）

A.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=1V/m

B.由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大

C.由C点到A点的过程中,电势逐渐升高

D.A、B两点电势差UAB=5V

【答案】A

2．电场中的E—x图象

典例2：

空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示．下列说法中正确的是（）

A.O点的电势最低B.x2点的电势最高

C.x1和－x1两点的电势相等D.x1和x3两点的电势相等

【答案】C

【解析】作出电场线，根据顺着电场线电势降低，则O电势最高，故A正确，B错误；从图线看出，电场强度关于原点O对称，则x轴上关于O点对称位置的电势相等．故C正确；和两点在电场线的不同位置，沿电场线电势降低，故两点电势不相等，故D错误；

3．电场中的φ—x图象

典例3：

两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，ND段中C点电势最高，则下列选项说法错误的是：

A.q1为正电荷，q2为负电荷

B.q1电荷量大于q2的电荷量

C.NC间场强方向沿x轴正方向

D.将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功

【答案】C

三总结提升

1.电场中粒子运动的v—t图象

当带电粒子只在电场力作用下运动时,如果给出了粒子运动的速度图象,则从速度图象上能确定粒子运动的加速度方向、加速度大小变化情况,进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向、场强大小、电势高低及电势能的变化等情况判定出来.

2．电场中的E-x图象

1.点电荷的E-x图象

正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变化关系的图象大致如图1和图2所示.

图1

图2

2.两个等量异种点电荷的E-x图象

（1）两电荷连线上的E-x图象如图3.

（2）两电荷连线的中垂线上的E-y图象如图4.

图3

图4

3.两个等量同种点电荷的E-x图象

（1）两电荷连线上的E-x图象如图5.

（2）两电荷连线的中垂线上的E-y图象如图6.

图5

图6

3．电场中的φ—x图象

1.点电荷的φ-x图象（取无限远处电势为零）

（1）正点电荷的φ-x图象如图1.

（2）负点电荷的φ-x图象如图2.

图1

图2

2.两个等量异种电荷连线上的φ-x图象如图3.

图3

3.两个等量同种电荷的φ-x图象

（1）两正电荷连线上的φ-x图象如图4.

（2）两正电荷连线的中垂线上的φ-y图象如图5.

图4

图5

四提升专练

1.如图所示，甲是某电场中的一条电场线，a、b是这条线上的两点，一负电荷只受电场力作用，沿电场线从a运动到b。

在这过程中，电荷的速度一时间图线如图乙所示，比较a、b两点的电势φ的高低和电场强度E的大小，正确的是（　　）

A.φA＞φB，Ea＜Eb

B.φA＞φB，Ea＝Eb

C.φA＞φB，Ea＞Eb

D.φA＜φB，Ea＝Eb

【答案】B

2.（多选）如图所示，a、b、c为真空中某电场的一条线上的三点，。

一带带电粒子仅在电场力的作用下由a运动到c，其速度-时间图像如图所示。

则（）

A.a、b两点的电势差等于b、c两点的电势差

B.a点的电场强度一定大于b点的电场强度

C.a点电势一定高于c点的电势

D.从a到c带电粒子的电势能增大

【答案】BD

3.（多选）一带正电粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点，其v－t图象如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A．A处的电场强度一定大于B处的电场强度

B．粒子在A处的电势能一定大于在B处的电势能

C．CD间各点电场强度和电势都为零

D．AB两点间的电势差大于CB两点间的电势差

【答案】AB

【解析】由图知粒子在A处的加速度大于在B处的加速度，因a＝，所以EA>EB，A对；粒子从A到B动能增加，由动能定理知电场力必做正功，电势能必减小，B对；同理由动能定理可知A、C两点的电势相等，UAB＝UCB，D错；仅受电场力作用的粒子在CD间做匀速运动，所以CD间各点电场强度均为零，但电势是相对于零势点而言的，可以不为零，C错。

4.两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的A、B两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图线如图所示,其中P点电势最高,且AP

A.从P点到B点,电场强度逐渐减小

B.q1的电荷量大于q2的电荷量

C.q1和q2都是正电荷

D.在A、B之间将一负试探电荷从P点左侧移到右侧,电势能先减小后增大

【答案】D

5.如图甲所示,x轴上固定两个点电荷Q1、Q2（Q2位于坐标原点O）,其上有M、N、P三点,间距MN=NP.Q1、Q2在轴上产生的电势φ随x变化关系如图乙所示.则（　　）

A.M点电场场强大小为零

B.N点电场场强大小为零

C.M、N之间电场方向沿x轴负方向

D.一正试探电荷从P移到M过程中,电场力做功|WPN|=|WNM|

【答案】B

【解析】φ-x图象的斜率大小表示电场强度,M点斜率不为零,场强不为零,A项错误;N点斜率为零,电场强度为零,B项正确;沿着电场线电势降低,从M到N电势减小说明电场方向沿x轴正方向,C项错误;由图象看出|UPN|≠|UNM|,根据W=Uq可知|WPN|≠|WNM|,D项错误.

6.空间有一电场，在x轴上-x0到x0间电势φ随x的变化关系图象如图所示，图线关于φ轴对称．一质量为m、电荷量为+q的粒子仅受电场力作用，以沿+x方向的初速度v0，从x轴上的-x1点向右运动，粒子的运动一直在x轴上，到达原点0右侧最远处的坐标为x2，x2点与-x1点间的电势差为U21，则（　　）

A.x2＜x1，

B.x2＞x1，

C.x2＜x1，

D.x2→+∞，

【答案】B

7.（多选）沿电场中某条直线电场线方向建立x轴,该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示,坐标原点O、x1、x2和x3分别与x轴上O'、A、B、C四点相对应,相邻两点间距相等.一个带正电的粒子从O'点附近由静止释放,运动到A点处的动能为Ek,仅考虑电场力作用.则（　　）

A.从O'点到C点,电势先升高后降低

B.粒子先做匀加速运动,后做变加速运动

C.粒子在AB段电势能变化量大于BC段的

D.粒子运动到C点时动能小于3Ek

【答案】CD

8.（多选）两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点,两者之间连线上各点电势高低如图中曲线所示（OB>BD）,取无限远处电势为零,由图可知（　　）

A.B点电场强度为零

B.Q1为负电荷,Q2为正电荷

C.Q1电荷量一定大于Q2电荷量

D.将电子沿x轴从A点移到C点,电场力一直做正功

【答案】BCD

【解析】图象上各点切线的斜率表示该位置的场强,B点的切线斜率不是零,A项错误;沿着电场线电势降低,从D到O电势一直在降低,所以电场线的方向由D指向O,所以D处是正电荷,O处是负电荷,B项正确;由图知无限远处的电势为0,B点的电势为零;由于B点距离O比较远而距离D比较近,所以Q1电荷量大于Q2的电荷量.C项正确;电子所受电场力的方向沿着x轴正方向,所以电场力做正功,D项正确.

9.（多选）两个点电荷Q1、Q2固定于x轴上，将一带正电的试探电荷从足够远处沿x轴负方向移近Q2（位于坐标原点O）的过程中，试探电荷的电势能Ep随位置变化的关系如图所示，则下列判断正确的是（　　）．

A．M点电势为零，N点场强为零

B．M点场强为零，N点电势为零

C．Q1带负电，Q2带正电，且Q2电荷量较小

D．Q1带正电，Q2带负电，且Q2电荷量较小

【答案】AC

10.（多选）（多选）图中甲是匀强电场，乙是孤立的正点电荷形成的电场，丙是等量异种点电荷形成的电场（a、b位于两点电荷连线上，且a位于连线的中点），丁是等量正点电荷形成的电场（a、b位于两点电荷连线的中垂线，且a位于连线的中点）．有一个正检验电荷仅在电场力作用下分别从电场中的a点由静止释放，动能Ek随位移x变化的关系图象如图中的①②③图线所示，其中图线①是直线．下列说法正确的是（　　）．

A．甲对应的图线是①　B．乙对应的图线是②

C．丙对应的图线是②　D．丁对应的图线是③

【答案】AC

【解析】正检验电荷仅在电场力作用下，由静止开始运动，其中甲、乙、丙中正检验电荷沿电场方向运动，丁中正检验电荷静止不动．电场力对正检验电荷做功改变其动能，有Eqx＝Ek，动能Ek随x的变化率∝E，而电场强度E随x的变化情况是：

甲中E为常数，乙图中E减小，丙图中E增大，所以A、C选项正确，B、D选项错误．

11.半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场；场强大小沿半径分布如图3所示，图中E0已知，Er曲线下O～R部分的面积等于R～2R部分的面积．

（1）写出Er曲线下面积的单位；

（2）已知带电球在r≥R处的场强E＝，式中k为静电力常量，该均匀带电球所带的电荷量Q为多大？

（3）求球心与球表面间的电势差ΔU；

（4）质量为m，电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处？

【答案】

（1）伏特　

（2）　（3）　（4）

12.图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2kg、带电荷量为q＝＋2.0×10－6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的摩擦因数μ＝0.1.从t＝0时该开始，空间上加一个如图乙所示的电场。

（取水平向右的方向为正方向，g取10m/s2）求：

（1）4秒内小物块的位移大小；

（2）4秒内电场力对小物块所做的功。

【答案】

（1）8m　

（2）1.6J

【解析】

（1）0～2s内小物块加速度

a1＝＝2m/s2

位移x1＝a1t12＝4m

2s末的速度为v2＝a1t1＝4m/s

2～4s内小物块加速度

a2＝＝－2m/s2

位移x2＝v2t2＋a2t22＝4m

4秒内的位移

x＝x1＋x2＝8m。