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

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專題1.5 靜電場(chǎng)中常見的圖像問題（1） 應(yīng)用圖像處理物理問題可達(dá)到化難為易、 化繁為簡(jiǎn)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(chǎng)”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(yùn)動(dòng)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(diǎn)，在復(fù)習(xí)該部分內(nèi)容時(shí)要足夠重視。 題型1　φ x圖像問題 (1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)電勢(shì)的高低，并可根據(jù)電勢(shì)高低關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。 (3)在φx圖像中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB＝qUAB，進(jìn)而分析WAB的正負(fù)，然后作出判斷。 【典例1】空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖所示，x軸上兩點(diǎn)B、C電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小EBx＜ECx B． EBx的方向沿x軸正方向 C． 電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)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(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功 【答案】D A、在B點(diǎn)和C點(diǎn)附近分別取很小的一段d，由題圖得，B點(diǎn)段對(duì)應(yīng)的電勢(shì)差大于C點(diǎn)段對(duì)應(yīng)的電勢(shì)差，將電場(chǎng)看做勻強(qiáng)電場(chǎng)，有，可見EBx>ECx，A項(xiàng)錯(cuò)誤。C、同理可知O點(diǎn)的斜率最小，即場(chǎng)強(qiáng)最小，電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力最小，C項(xiàng)錯(cuò)誤。B、沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，在O點(diǎn)左側(cè)，EBx的方向沿x軸負(fù)方向，在O點(diǎn)右側(cè)，ECx的方向沿x軸正方向，B項(xiàng)錯(cuò)誤。D、負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過程中，電場(chǎng)力先向右后向左，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，D項(xiàng)正確．故選D。 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中C為ND段電勢(shì)最低的點(diǎn)，則下列說法正確的是(　　) A．q1、q2為等量異種電荷 B．N、C兩點(diǎn)間場(chǎng)強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向 C．N、D兩點(diǎn)間的場(chǎng)強(qiáng)大小沿x軸正方向先減小后增大 D．將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電勢(shì)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(chǎng)，其電勢(shì)φ隨坐標(biāo)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(diǎn))，從O點(diǎn)以某一未知速度v0沿x軸正向移動(dòng)到x4。則下列敘述正確的是(　　) A．小球從O運(yùn)動(dòng)到x1的過程中，所受電場(chǎng)力逐漸增大 B．小球從x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中，電勢(shì)能一直增大 C．若小球的初速度v0＝2 ，則運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為 D．要使小球能運(yùn)動(dòng)到x4處，則初速度v0至少為2 【答案】BC　 【解析】由場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系可知，題圖圖線的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度E，小球從O運(yùn)動(dòng)到x1的過程中，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，所受電場(chǎng)力不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中，電勢(shì)不斷減小，但小球帶負(fù)電，因此小球的電勢(shì)能一直增大，B項(xiàng)正確；小球運(yùn)動(dòng)到x1處時(shí)，電場(chǎng)力做正功最多，速度最大，由動(dòng)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(xiàng)正確；小球運(yùn)動(dòng)到x3處時(shí)速度最小，要使其能運(yùn)動(dòng)到x4處，在x3處速度最小為0，由動(dòng)能定理有：－q[0－(－φ0)]＝0－mv02，解得：v0＝ ，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3. 在空間某區(qū)域存在一電場(chǎng)，x軸上各點(diǎn)電勢(shì)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(duì)稱，其余部分均為直線，也關(guān)于縱軸對(duì)稱。下列關(guān)于該電場(chǎng)的說法正確的是(　　) A．圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)對(duì)應(yīng)場(chǎng)強(qiáng) B．圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)大于B點(diǎn)對(duì)應(yīng)電勢(shì) C．一個(gè)帶正電的粒子在x1點(diǎn)的電勢(shì)能等于在－x1點(diǎn)的電勢(shì)能 D．一個(gè)帶正電的粒子在－x1點(diǎn)的電勢(shì)能大于在－x2點(diǎn)的電勢(shì)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(chǎng)的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)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(gè)固定著的點(diǎn)電荷，a、b是它們連線的延長(zhǎng)線上的兩點(diǎn)．現(xiàn)有一電子，只在電場(chǎng)力作用下，以一定的初速度沿直線從a點(diǎn)開始經(jīng)b點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)，其圖象如圖乙所示，電子經(jīng)過a、b兩點(diǎn)的速度分別為、，則 A． 一定帶負(fù)電 B． 的電量一定大于的電量 C． b點(diǎn)的電勢(shì)高于a點(diǎn)的電勢(shì) D． 電子離開b點(diǎn)后所受靜電力一直減小 【答案】BC 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 電場(chǎng)中的三條等勢(shì)線如圖中實(shí)線a、b、c所示，三條等勢(shì)線的電勢(shì)φa＞φb＞φc。一電子以沿PQ方向的初速度，僅在電場(chǎng)力的作用下沿直線從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，則這一過程中電子運(yùn)動(dòng)的v t圖像大致是下圖中的(　　) 【答案】A　 【解析】電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力所做的功為W＝q(φP－φQ)，因?yàn)閝＜0，且φP＜φQ，所以W＞0，由動(dòng)能定理可知，電子的動(dòng)能不斷增大，即速度不斷增大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；P點(diǎn)附近等勢(shì)線密集，故場(chǎng)強(qiáng)較大，電子在P點(diǎn)附近所受電場(chǎng)力大，電子的加速度也大，對(duì)應(yīng)v t圖像的斜率大，故由P點(diǎn)到Q點(diǎn)，v t圖像的斜率不斷減小，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤。 2. 如圖(a)所示，A、B、C三點(diǎn)為在等量同種正電荷連線中垂線上的點(diǎn)，一個(gè)帶電量為q、質(zhì)量為m的點(diǎn)電荷從C點(diǎn)由靜止釋放，只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)的v t圖像如圖(b)所示，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的圖線的切線斜率最大(圖中標(biāo)出了該切線)，其切線斜率為k，則(　　) A．A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為 B．由C點(diǎn)到A點(diǎn)電勢(shì)逐漸降低 C．B點(diǎn)為中垂線上場(chǎng)強(qiáng)最大的點(diǎn)，大小為 D．點(diǎn)電荷由C到A的過程中其電勢(shì)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(chǎng)強(qiáng)隨位移變化的規(guī)律。 (2)E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向，E<0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向。 (3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差，“面積”大小表示電勢(shì)差大小，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低需根據(jù)電場(chǎng)方向判定。 【典例3】 靜電場(chǎng)在x軸上的場(chǎng)強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷(　　) A．在x2和x4處電勢(shì)能相等 B．由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能增大 C．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先增大后減小 D．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先減小后增大 【答案】BC　 【解析】由題圖可知，正電荷從x2運(yùn)動(dòng)到x4的過程電場(chǎng)力做功不為零，兩點(diǎn)電勢(shì)能不相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程電場(chǎng)力沿x軸負(fù)方向，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，B項(xiàng)正確；從x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程場(chǎng)強(qiáng)先增大，后減小，所以電場(chǎng)力先增大后減小，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【跟蹤訓(xùn)練】 1．兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷位于x軸上，關(guān)于原點(diǎn)O呈對(duì)稱分布，下列能正確描述電場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)，且OA＝2R，OB＝3R；球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)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(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì) B．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 C．從球面到A點(diǎn)的電勢(shì)差小于AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 D．帶電量為q的正電荷沿直線從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力做功為E0Rq 【答案】D 【解析】球體帶正電，電場(chǎng)線方向沿半徑向外，故A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)，A錯(cuò)誤；因?yàn)锳距O點(diǎn)的距離為2R，B距O點(diǎn)的距離為3R，由題圖乙可知，2R處的電場(chǎng)強(qiáng)度大于3R處的電場(chǎng)強(qiáng)度，即EA>EB，B錯(cuò)誤；根據(jù)U＝Ed，可知Er曲線下的面積表示電勢(shì)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(diǎn)的電勢(shì)差大于AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，C錯(cuò)誤；因?yàn)榍€下O～R部分的面積等于2R～3R部分的面積，即O～R間的電勢(shì)差等于2R～3R間的電勢(shì)差，即等于AB兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，故正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)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(shì)能隨位移變化的規(guī)律。 (2)圖線的切線斜率大小等于電場(chǎng)力大小。 (3)可用于判斷場(chǎng)強(qiáng)、動(dòng)能、加速度等隨位移的變化情況。 【典例4】一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖所示，其中O～x2段是對(duì)稱的曲線，x2～x3段是直線，則下列說法正確的是(　　) A．x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零 B．x1、x2、x3處電勢(shì)φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2>φ3 C．粒子在O～x2段做勻變速運(yùn)動(dòng)，x2～x3段做勻速直線運(yùn)動(dòng) D．x2～x3段是勻強(qiáng)電場(chǎng) 【答案】ABD