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1、小專題4電場中的圖象專題突破 1電場中粒子運(yùn)動(dòng)的 v-t 圖象當(dāng)帶電粒子只在電場力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果給出了粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象，則從速度圖象上能確定粒子運(yùn)動(dòng)的加速度方向、加速度大小變化情況，進(jìn)而可將粒子運(yùn)動(dòng)中經(jīng)歷的各點(diǎn)的場強(qiáng)方向、場強(qiáng)大小、電勢高低及電勢能的變化等情況判定出來.【典題 1】(多選，2016 年山東第一次大聯(lián)考)如圖 Z4-1 甲所示，兩個(gè)點(diǎn)電荷 Q1、Q2 固定在 x 軸上，其中 Q1 位于原點(diǎn) O，a、b 是它們連線延長線上的兩點(diǎn).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(dòng)(粒子只受電場力作用)，設(shè)粒子經(jīng)過 a、b 兩點(diǎn)時(shí)的速度分別為 v
2、a、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()甲乙圖 Z4-1A.b 點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定為零B.Q2 帶負(fù)電且電荷量小于 Q1C.a 點(diǎn)的電勢比 b 點(diǎn)的電勢高D.粒子在 a 點(diǎn)的電勢能比在 b 點(diǎn)的電勢能小解析：由 v-x 圖象知，粒子從 a 點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)先加速再減速，在 b 處速度最大，則 b 點(diǎn)左右兩側(cè)電場方向相反，b 點(diǎn)的場強(qiáng)一定為零，根據(jù)從 a 點(diǎn)開始經(jīng) b 點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)先加速后減速知，Q1 帶負(fù)電，Q2 帶正電，Q2 的電荷量小于 Q1，A 項(xiàng)正確，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；a 點(diǎn)的動(dòng)能比 b 點(diǎn)的動(dòng)能小，a 點(diǎn)的電勢能比 b 點(diǎn)的電勢能大，且運(yùn)動(dòng)電荷為正電荷，所以 a
3、點(diǎn)的電勢比 b 點(diǎn)的電勢高，C 項(xiàng)正確，D 項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：AC【考點(diǎn)突破 1】(2017 年湖南衡陽高三第一次大聯(lián)考)兩個(gè)等量同種電荷固定于光滑絕緣水平面上，其連線中垂線上有 A、B、C 三點(diǎn)，如圖 Z4-2 甲所示，一個(gè)電荷量為 2 C，質(zhì)量為 1 kg的帶正電的小物塊從 C 點(diǎn)靜止釋放，其運(yùn)動(dòng)的 v-t 圖象如圖乙所示，其中 B 點(diǎn)處為整條圖線切線斜率最大的位置(圖中標(biāo)出了)該切線).則下列說法正確的是(甲乙圖 Z4-2A.B 點(diǎn)為中垂線上電場強(qiáng)度最大的點(diǎn)，電場強(qiáng)度 E0.2 N/CB.由 C 到 A 的過程中物塊的電勢能先減小后增大C.A、B 兩點(diǎn)間的電勢差 UAB5 VD. UCB U
4、BA解析：據(jù) v-t 圖象可知帶電粒子在 B 點(diǎn)的加速度最大為最大為 1 N/C，故 A 錯(cuò)誤.據(jù)兩個(gè)等量的同種正電荷，其連線中垂線上電場強(qiáng)度方向由 O 點(diǎn)沿中垂線指向外側(cè)，故由 C 點(diǎn)到 A點(diǎn)的過程中電勢逐漸減小，物塊的電勢能逐漸減小，故 B 錯(cuò)誤.答案：D突破 2電場中的 E-x 圖象1.分析(1)反映了電場強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律.(2)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(diǎn)的電勢高低根據(jù)電場方向判定.2.分類(1)點(diǎn)電荷的 E-x 圖象：正點(diǎn)電荷及負(fù)點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度 E 隨坐標(biāo) x 變化關(guān)系的圖象大致如圖 Z4-3 和圖 Z4-4 所示.圖 Z4-3圖 Z
5、4-4圖 Z4-5(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的 E-x 圖象：兩電荷連線上的 E-x 圖象如圖 Z4-5.兩電荷連線的中垂線上的 E-y 圖象如圖 Z4-6.圖 Z4-6圖 Z4-7圖 Z4-8(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的 E-x 圖象：兩電荷連線上的 E-x 圖象如圖 Z4-7.兩電荷連線的中垂線上的 E-y 圖象如圖 Z4-8.【典題 2】(2016 年山東高三統(tǒng)考)x 軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度如圖 Z4-9 所示，場強(qiáng)方向與 x 軸平行，規(guī)定沿 x 軸正方向?yàn)檎?一負(fù)點(diǎn)電荷從坐標(biāo)原點(diǎn) O 以一定的初速度沿 x 軸正方向運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)電荷到達(dá) x2 位置時(shí)速度第一次為零，在 x3 位置第二次速度為)零，不
6、計(jì)粒子的重力.下列說法正確的是(圖 Z4-9A.點(diǎn)電荷從 O 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 x2，再運(yùn)動(dòng)到 x3 的過程中，速度先均勻減小再均勻增大，然后減小再增大B.點(diǎn)電荷從 O 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 x2，再運(yùn)動(dòng)到 x3 的過程中，加速度先減小再增大，然后保持不變C.O 點(diǎn)與 x2 和 O 點(diǎn)與 x3 電勢差 UOx2ECx，EOx0，故 A 項(xiàng)正確，C 項(xiàng)錯(cuò)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(cuò)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【考點(diǎn)突
7、破 3】(多選，2017 年新課標(biāo)卷)在一靜止點(diǎn)電荷的電場中，任一點(diǎn)的電勢與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離 r 的關(guān)系如圖 Z4-17 所示.電場中四個(gè)點(diǎn) a、b、c 和 d 的電場強(qiáng)度大小分別Ea、Eb、Ec 和 Ed.點(diǎn) a 到點(diǎn)電荷的距離 ra 與點(diǎn) a 的電勢a 已在圖中用坐標(biāo)(ra，a)標(biāo)出，其余類推.現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由 a 點(diǎn)依次經(jīng) b、c 點(diǎn)移動(dòng)到 d 點(diǎn)，在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過程中，電場力所做的功分別為 Wab、Wbc 和 Wcd.下列選項(xiàng)正確的是()圖 Z4-17A.EaEb4 1C.WabWbc3 1B.EcEd2 1D.WbcWcd1 3答案：AC突破 4電場中的Ep-x、Ek-
8、x圖象電場力做功量度電勢能的變化，而電場力做功就是力對位移的積累，由EpEp0Fx，得EpEp0Fx，故Ep-x圖象的斜率表示電場力，縱截距表示初勢能；合力做功量度了動(dòng)能的變化，如果帶電粒子只受電場力的作用，則合力做的功就是電場力做的功，由EkEk0Fx，得EkEk0Fx，故Ek-x圖象的斜率表示電場力，縱截距表示初動(dòng)能.然后根據(jù)兩圖象斜率的變化可判斷出電場力的變化，進(jìn)而判斷出電場強(qiáng)度大小的變化.【典題 4】一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng).取該直線為 x 軸，起始點(diǎn) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢能 Ep 與位移 x 的關(guān)系如圖 Z4-18 所示，下列圖象中合理的是()圖 Z4-18A.電場強(qiáng)度與位移的關(guān)系C.粒子速度與位移的關(guān)系B.粒子動(dòng)能與位移的關(guān)系D.粒子加速度與位移的關(guān)系答案：D【考點(diǎn)突破 4】(多選，2017 年江西南昌二模)M、N 是某電場中一條電場線上的兩點(diǎn)，若在 M 點(diǎn)釋放一個(gè)初速度為零的電子，電子僅受電場力作用，并沿電場線由 M 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 N 點(diǎn)，其電勢能隨位移變化的關(guān)系如圖 Z4-19 所示，則下列說法正確的是()A.電子運(yùn)動(dòng)的軌跡為直線B.該電場是勻強(qiáng)電場圖 Z4-19C.電子在 N 點(diǎn)的加速度小于在 M 點(diǎn)的加速度D.電子在 N 點(diǎn)的動(dòng)能大于在 M 點(diǎn)的動(dòng)能答案：ACD
高考物理一輪復(fù)習(xí) 小專題4 電場中的圖象專題課件
