2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 熱點題型 專題1.5 靜電場中常見的圖像問題（1）學(xué)案.doc

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專題1.5 靜電場中常見的圖像問題（1） 應(yīng)用圖像處理物理問題可達到化難為易、 化繁為簡的目的， 也有利于培養(yǎng)學(xué)生數(shù)形結(jié)合、形象思維、靈活處理物理問題的 能力。在高考中“靜電場”部分常常涉及φ-x 圖像、 v-t 圖像、E-t 圖像、 E-x 圖像及 Ep-x 圖像等問題，主要考查學(xué)生的受力 分析、運動過程分析，臨界條件分析等一系列基本能力，所以 這部分是高考命題的熱點，在復(fù)習(xí)該部分內(nèi)容時要足夠重視。 題型1　φ x圖像問題 (1)電場強度的大小等于φ x圖線的斜率大小，電場強度為零處，φ x圖線存在極值，其切線的斜率為零。 (2)在φ x圖像中可以直接判斷各點電勢的高低，并可根據(jù)電勢高低關(guān)系確定電場強度的方向。 (3)在φx圖像中分析電荷移動時電勢能的變化，可用WAB＝qUAB，進而分析WAB的正負，然后作出判斷。 【典例1】空間某一靜電場的電勢φ在x軸上分布如圖所示，x軸上兩點B、C電場強度在x方向上的分量分別是EBx、ECx，下列說法中正確的是(　　) A． B、C兩點的電場強度大小EBx＜ECx B． EBx的方向沿x軸正方向 C． 電荷在O點受到的電場力在x方向上的分量最大 D． 負電荷沿x軸從B移到C的過程中，電場力先做正功，后做負功 【答案】D A、在B點和C點附近分別取很小的一段d，由題圖得，B點段對應(yīng)的電勢差大于C點段對應(yīng)的電勢差，將電場看做勻強電場，有，可見EBx>ECx，A項錯誤。C、同理可知O點的斜率最小，即場強最小，電荷在該點受到的電場力最小，C項錯誤。B、沿電場線方向電勢降低，在O點左側(cè)，EBx的方向沿x軸負方向，在O點右側(cè)，ECx的方向沿x軸正方向，B項錯誤。D、負電荷沿x軸從B移到C的過程中，電場力先向右后向左，電場力先做正功，后做負功，D項正確．故選D。 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 兩電荷量分別為q1和q2的點電荷固定在x軸上的O、M兩點，兩電荷連線上各點電勢φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中C為ND段電勢最低的點，則下列說法正確的是(　　) A．q1、q2為等量異種電荷 B．N、C兩點間場強方向沿x軸負方向 C．N、D兩點間的場強大小沿x軸正方向先減小后增大 D．將一正點電荷從N點移到D點，電勢能先增大后減小 【答案】C　 2.在光滑的絕緣水平面內(nèi)有一沿x軸的靜電場，其電勢φ隨坐標x的變化圖線如圖所示(圖中φ0已知)。有一質(zhì)量為m、帶電荷量為－q(q>0)的帶電小球(可視為質(zhì)點)，從O點以某一未知速度v0沿x軸正向移動到x4。則下列敘述正確的是(　　) A．小球從O運動到x1的過程中，所受電場力逐漸增大 B．小球從x1運動到x3的過程中，電勢能一直增大 C．若小球的初速度v0＝2 ，則運動過程中的最大速度為 D．要使小球能運動到x4處，則初速度v0至少為2 【答案】BC　 【解析】由場強與電勢差的關(guān)系可知，題圖圖線的斜率表示電場強度E，小球從O運動到x1的過程中，電場強度不變，所受電場力不變，A項錯誤；從x1運動到x3的過程中，電勢不斷減小，但小球帶負電，因此小球的電勢能一直增大，B項正確；小球運動到x1處時，電場力做正功最多，速度最大，由動能定理有：－q(0－φ0)＝mvm2－mv02，將v0＝2 代入，解得小球最大速度vm＝，C項正確；小球運動到x3處時速度最小，要使其能運動到x4處，在x3處速度最小為0，由動能定理有：－q[0－(－φ0)]＝0－mv02，解得：v0＝ ，D項錯誤。 3. 在空間某區(qū)域存在一電場，x軸上各點電勢隨位置變化的情況如圖所示。－x1～x1之間為曲線，且關(guān)于縱軸對稱，其余部分均為直線，也關(guān)于縱軸對稱。下列關(guān)于該電場的說法正確的是(　　) A．圖中A點對應(yīng)的場強大于B點對應(yīng)場強 B．圖中A點對應(yīng)的電勢大于B點對應(yīng)電勢 C．一個帶正電的粒子在x1點的電勢能等于在－x1點的電勢能 D．一個帶正電的粒子在－x1點的電勢能大于在－x2點的電勢能 【答案】C　 題型2　v t圖像問題　 根據(jù)v t圖像的速度變化、斜率變化確定電荷所受合力的方向與合力大小變化，確定電場的方向、電勢的高低及電勢能的變化。 【典例2】（2018廣東省惠州市第一中學(xué)高三上期末考試） 如圖甲所示，、為兩個固定著的點電荷，a、b是它們連線的延長線上的兩點．現(xiàn)有一電子，只在電場力作用下，以一定的初速度沿直線從a點開始經(jīng)b點向遠處運動，其圖象如圖乙所示，電子經(jīng)過a、b兩點的速度分別為、，則 A． 一定帶負電 B． 的電量一定大于的電量 C． b點的電勢高于a點的電勢 D． 電子離開b點后所受靜電力一直減小 【答案】BC 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 電場中的三條等勢線如圖中實線a、b、c所示，三條等勢線的電勢φa＞φb＞φc。一電子以沿PQ方向的初速度，僅在電場力的作用下沿直線從P點運動到Q點，則這一過程中電子運動的v t圖像大致是下圖中的(　　) 【答案】A　 【解析】電子由P點運動到Q點的過程中，電場力所做的功為W＝q(φP－φQ)，因為q＜0，且φP＜φQ，所以W＞0，由動能定理可知，電子的動能不斷增大，即速度不斷增大，選項C、D錯誤；P點附近等勢線密集，故場強較大，電子在P點附近所受電場力大，電子的加速度也大，對應(yīng)v t圖像的斜率大，故由P點到Q點，v t圖像的斜率不斷減小，選項A正確，B錯誤。 2. 如圖(a)所示，A、B、C三點為在等量同種正電荷連線中垂線上的點，一個帶電量為q、質(zhì)量為m的點電荷從C點由靜止釋放，只在電場力作用下運動的v t圖像如圖(b)所示，運動到B點處對應(yīng)的圖線的切線斜率最大(圖中標出了該切線)，其切線斜率為k，則(　　) A．A、B兩點間的電勢差為 B．由C點到A點電勢逐漸降低 C．B點為中垂線上場強最大的點，大小為 D．點電荷由C到A的過程中其電勢能先減小后變大 【答案】BC 題型3　E x圖像問題 (1)E x圖像反映了場強隨位移變化的規(guī)律。 (2)E>0表示場強沿x軸正方向，E<0表示場強沿x軸負方向。 (3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差，“面積”大小表示電勢差大小，兩點的電勢高低需根據(jù)電場方向判定。 【典例3】 靜電場在x軸上的場強E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向為場強正方向，帶正電的點電荷沿x軸運動，則點電荷(　　) A．在x2和x4處電勢能相等 B．由x1運動到x3的過程中電勢能增大 C．由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小 D．由x1運動到x4的過程中電場力先減小后增大 【答案】BC　 【解析】由題圖可知，正電荷從x2運動到x4的過程電場力做功不為零，兩點電勢能不相等，A項錯誤；從x1運動到x3的過程電場力沿x軸負方向，電場力做負功，電勢能增大，B項正確；從x1運動到x4的過程場強先增大，后減小，所以電場力先增大后減小，C項正確，D項錯誤。 【跟蹤訓(xùn)練】 1．兩個等量正點電荷位于x軸上，關(guān)于原點O呈對稱分布，下列能正確描述電場強度E隨位置x變化規(guī)律的圖是(　　) 【答案】A　 2. 如圖甲所示為半徑為R、均勻帶正電的球體，AB為過球心O的直線上的兩點，且OA＝2R，OB＝3R；球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ的電場，場強大小沿半徑方向分布情況如圖乙所示，圖中E0已知，Er曲線下O～R部分的面積等于2R～3R部分的面積。則下列說法正確的是(　　) A．A點的電勢低于B點的電勢 B．A點的電場強度小于B點的電場強度 C．從球面到A點的電勢差小于AB兩點間的電勢差 D．帶電量為q的正電荷沿直線從A點移到B點的過程中，電場力做功為E0Rq 【答案】D 【解析】球體帶正電，電場線方向沿半徑向外，故A點的電勢高于B點的電勢，A錯誤；因為A距O點的距離為2R，B距O點的距離為3R，由題圖乙可知，2R處的電場強度大于3R處的電場強度，即EA>EB，B錯誤；根據(jù)U＝Ed，可知Er曲線下的面積表示電勢差，由題圖乙可知，曲線下R～2R部分的面積大于2R～3R部分的面積，即從球面到A點的電勢差大于AB兩點間的電勢差，C錯誤；因為曲線下O～R部分的面積等于2R～3R部分的面積，即O～R間的電勢差等于2R～3R間的電勢差，即等于AB兩點間的電勢差，故正電荷從A點移到B點，電場力做功為W＝Uq＝RE0q，D正確。 題型4　Ep x圖像問題 (1)Ep x圖像反映了電勢能隨位移變化的規(guī)律。 (2)圖線的切線斜率大小等于電場力大小。 (3)可用于判斷場強、動能、加速度等隨位移的變化情況。 【典例4】一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動，其電勢能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中O～x2段是對稱的曲線，x2～x3段是直線，則下列說法正確的是(　　) A．x1處電場強度為零 B．x1、x2、x3處電勢φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2>φ3 C．粒子在O～x2段做勻變速運動，x2～x3段做勻速直線運動 D．x2～x3段是勻強電場 【答案】ABD