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2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化練六 電場中“三類”圖象的剖析及應(yīng)用 新人教版
題組一 電場中粒子運(yùn)動的v t圖象
1．(多選)如圖7甲所示，A、B是一條電場線上的兩點(diǎn)，若在A點(diǎn)釋放一初速為0的電子，電子僅受電場力作用，并沿電場線從A運(yùn)動到B，其速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．設(shè)A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度分別為EA、EB，電勢分別為φA、φB，則 ( )．
圖7
A．EA＝EB B．EA
φB，EA>EB B．φA>φB，EAEB D．φA<φB，EAEB，A對；粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)動能增加，由動能定理知電場力做正功，電勢能減小，B對；同理由動能定理可知A、C兩點(diǎn)的電勢相等，UAB＝UCB，D錯；僅受電場力作用的粒子在CD間做勻速運(yùn)動，所以CD間各點(diǎn)電場強(qiáng)度均為零，但電勢是相對于零勢點(diǎn)而言的，可以不為零，C錯．
答案 AB
4．(多選)如圖10甲所示，兩個點(diǎn)電荷Q1、Q2固定在x軸上距離為L的兩點(diǎn)，其中Q1帶正電位于原點(diǎn)O，a、b是它們連線延長線上的兩點(diǎn)，其中b點(diǎn)與O點(diǎn)相距3L.現(xiàn)有一帶正電的粒子q以一定的初速度沿x軸從a點(diǎn)開始經(jīng)b點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(粒子只受電場力作用)，設(shè)粒子經(jīng)過a，b兩點(diǎn)時的速度分別為va、vb，其速度隨坐標(biāo)x變化的圖象如圖乙所示，則以下判斷正確的是 ( )．
圖10
A．Q2帶負(fù)電且電荷量小于Q1
B．b點(diǎn)的場強(qiáng)一定為零
C．a(chǎn)點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高
D．粒子在a點(diǎn)的電勢能比b點(diǎn)的電勢能小
解析 由v－t圖象知，粒子從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動時速度減小，電場力做負(fù)功，從b點(diǎn)再向右運(yùn)動速度又變大，電場力做正功，說明b點(diǎn)左右兩側(cè)電場方向相反，b點(diǎn)處場強(qiáng)為0，B項(xiàng)正確；粒子從a點(diǎn)到b點(diǎn)電場力做負(fù)功，電勢能增加，D項(xiàng)正確．根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式和電場的疊加知識得Q2帶負(fù)電且電荷量小于Q1，A項(xiàng)正確；根據(jù)粒子受力方向知b點(diǎn)左側(cè)場強(qiáng)向左，故a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)低，C項(xiàng)錯．
答案 ABD
題組二 電場中的E x圖象問題
5．(單選)兩帶電荷量分別為q和－q的點(diǎn)電荷放在x軸上，相距為L，能正確反映兩電荷連線上場強(qiáng)大小E與x關(guān)系的圖是 ( )．
解析 越靠近兩電荷的地方場強(qiáng)越大，兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)處場強(qiáng)最小，但不是零，B、D錯；兩電荷的電荷量大小相等，場強(qiáng)大小關(guān)于中點(diǎn)對稱分布，C錯，應(yīng)選A.
答案 A
6．(單選)兩帶電荷量分別為q1(q1>0)和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上，相距為l，兩電荷連線上電場強(qiáng)度E與x的關(guān)系如圖11所示，則下列說法正確的是 ( )．
圖11
A．q2>0且q1＝q2 B．q2<0且q1＝|q2|
C．q2>0且q1>q2 D．q2<0且q1<|q2|
解析 由題圖知，當(dāng)x＝時，E＝0，則q1和q2必為同種電荷，且電荷量相等，故選項(xiàng)A正確．
答案 A
7．(多選)空間存在一沿x軸方向的靜電場，電場強(qiáng)度E隨x變化的關(guān)系如圖12所示，圖線關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對稱，A、B是x軸上關(guān)于原點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)．下列說法正確的是 ( )．
圖12
A．取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則O點(diǎn)處電勢為零
B．電子在A、B兩點(diǎn)的電勢能相等
C．電子在A、B兩點(diǎn)的加速度方向相反
D．電子從A點(diǎn)由靜止釋放后的運(yùn)動軌跡可能是曲線
解析 由E x圖象特征可以假定圖象是等量同種電荷連線上的電場強(qiáng)度的分布，取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則O點(diǎn)處電勢不為零，A錯誤；由于A、B是x軸上關(guān)于原點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)，A、B兩處電勢相等，所以電子在A、B兩點(diǎn)的電勢能相等，B正確；A、B兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等，方向相反，根據(jù)牛頓第二定律可知，電子在A、B兩點(diǎn)的加速度方向相反，C正確；電子從A點(diǎn)由靜止釋放后的運(yùn)動軌跡是直線，做往復(fù)運(yùn)動，D錯誤．
答案 BC
題組三 電場中的φ－x圖象
8．(單選)真空中有一半徑為r0的帶電金屬球殼，通過其球心的一直線上各點(diǎn)的電勢φ分布如圖13所示，r表示該直線上某點(diǎn)到球心的距離，r1、r2分別是該直線上A、B兩點(diǎn)離球心的距離．下列說法中正確的是 ( )．
圖13
A．A點(diǎn)的電勢低于B點(diǎn)的電勢
B．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度
C．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度
D．正電荷沿直線從A移到B的過程中，電場力做負(fù)功
解析 A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)A錯誤；A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度，選項(xiàng)B錯誤、C正確；正電荷沿直線從A移到B的過程中，電場力做正功，選項(xiàng)D錯誤．
答案 C
9．(多選)空間某一靜電場的電勢φ在x軸上分布如圖14所示，x軸上兩點(diǎn)B、C的電場強(qiáng)度在x方向上的分量分別是EBx、ECx.下列說法正確的有 ( )．
圖14
A．EBx的大小大于ECx的大小
B．EBx的方向沿x軸正方向
C．電荷在O點(diǎn)受到的電場力在x方向上的分量最大
D．負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過程中，電場力先做正功，后做負(fù)功
解析 在φ x圖象中，圖線斜率表示場強(qiáng)大?。Y(jié)合題中圖象特點(diǎn)可知EBx>ECx，EOx＝0，故A項(xiàng)正確，C錯誤．根據(jù)電場中沿著電場線的方向電勢逐漸降低可知EBx沿x軸負(fù)方向，B項(xiàng)錯誤．負(fù)電荷在正x軸上受電場力沿x軸負(fù)方向，在負(fù)x軸上受電場力沿x軸正方向，故可判斷負(fù)電荷從B移到C的過程中，電場力先做正功后做負(fù)功，D項(xiàng)正確．
答案 AD
10．(單選)某空間存在一靜電場，其沿x軸方向的電勢φ隨x變化的情況如圖15所示，圖形關(guān)于過x3垂直x軸的直線對稱，圖中Ox1＝x1x2＝x2x3＝x3x4，則下列說法中正確的是 ( )．
圖15
A．0～x1區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度一定為零
B．正電荷沿x軸從x1移到x2的過程中，電勢能逐漸增大
C．沿x軸方向上，x3處的電場強(qiáng)度最大
D．沿x軸方向上，正電荷從x2移到x4電場力做功不為零
解析 在φ－x圖象中，圖線的斜率表示電場強(qiáng)度，在0～x1區(qū)域內(nèi)，沿x軸方向上不存在電場，x3處的電場強(qiáng)度不是最大，C錯；而在0～x1區(qū)域內(nèi)，可能存在垂直于x軸方向上的電場，A錯；由電勢能Ep＝qφ及圖知B對；由電場力做功W＝qU知沿x軸方向，正電荷從x2移到x4電場力做功為零，D錯．
答案 B
B 深化訓(xùn)練——提高能力技巧
11．(xx山東泰安質(zhì)檢，19)(多選)圖16中甲是勻強(qiáng)電場，乙是孤立的正點(diǎn)電荷形成的電場，丙是等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(a、b位于兩點(diǎn)電荷連線上，且a位于連線的中點(diǎn))，丁是等量正點(diǎn)電荷形成的電場(a、b位于兩點(diǎn)電荷連線的中垂線，且a位于連線的中點(diǎn))．有一個正檢驗(yàn)電荷僅在電場力作用下分別從電場中的a點(diǎn)由靜止釋放，動能Ek隨位移x變化的關(guān)系圖象如圖17中的①②③圖線所示，其中圖線①是直線．下列說法正確的是 ( )．
圖17
圖16
A．甲對應(yīng)的圖線是① B．乙對應(yīng)的圖線是 ②
C．丙對應(yīng)的圖線是② D．丁對應(yīng)的圖線是 ③
解析 正檢驗(yàn)電荷僅在電場力作用下，由靜止開始運(yùn)動，其中甲、乙、丙中正檢驗(yàn)電荷沿電場方向運(yùn)動，丁中正檢驗(yàn)電荷靜止不動．電場力對正檢驗(yàn)電荷做功改變其動能，有Eqx＝Ek，動能Ek隨x的變化率∝E，而電場強(qiáng)度E隨x的變化情況是：甲中E為常數(shù)，乙圖中E減小，丙圖中E增大，所以A、C選項(xiàng)正確，B、D選項(xiàng)錯誤．
答案 AC
12．(xx哈爾濱二模)(多選)兩個點(diǎn)電荷Q1、Q2固定于x軸上，將一帶正電的試探電荷從足夠遠(yuǎn)處沿x軸負(fù)方向移近Q2(位于坐標(biāo)原點(diǎn)O)的過程中，試探電荷的電勢能Ep隨位置變化的關(guān)系如圖18所示，則下列判斷正確的是 ( )．
圖18
A．M點(diǎn)電勢為零，N點(diǎn)場強(qiáng)為零
B．M點(diǎn)場強(qiáng)為零，N點(diǎn)電勢為零
C．Q1帶負(fù)電，Q2帶正電，且Q2電荷量較小
D．Q1帶正電，Q2帶負(fù)電，且Q2電荷量較小
解析 由Ep x圖象可知，由無窮遠(yuǎn)到N的過程中，電勢能減小，電場力做正功，試探電荷為正，N點(diǎn)右側(cè)場強(qiáng)方向向左，同理MN間場強(qiáng)方向向右，所以EN＝0，而EpM＝φMq＝0，所以φM＝0，故A正確，B錯誤．根據(jù)場強(qiáng)分布可知Q1帶負(fù)電，Q2帶正電，且|Q2|<|Q1|，故C正確，D錯誤．
答案 AC
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