2022-2023年高考物理一轮复习 电场中的图象专题课件课件

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 电场中的图象专题课件课件，共26页。PPT课件主要包含了图Z4-1，答案BC，图Z4-2，DUCBUBA，答案D，突破2，图Z4-3，图Z4-4，图Z4-5，图Z4-6等内容，欢迎下载使用。
【典题 1】如图 Z4-1所示为带电粒子只在电场力作用下运动的 v-t 图象,在 a 点的速
度为 va,运动到 b 点的速度为 vb.则下列说法中正确的是(A.电场中 a 点电势一定比 b 点电势高B.粒子在 a 点的电势能一定比在 b 点的电势能大C.在 0～t1 时间内,粒子运动过程中受到的
电场力先减小后增大再减小
D.在 0～t1 时间内,粒子运动路径与电场力不在一条直线上
解析：由于不知粒子的电性,因此不能确定 a、b 两点电势的高低,A 错误；由于只有电场力做功,电势能与动能之和为一定值,因为 b 点速度比 a 点速度大,所以粒子在 b 点的动能比 a 点动能大,则知粒子在 a 点的电势能一定比在 b 点的电势能大,B 正确；由于 v-t 图象的斜率表示加速度,由图可知,在0～t1 时间内,粒子运动的加速度先减小后增大,再减小,由牛顿第二定律可知,粒子运动过程中受到的电场力先减小后增大
再减小,C 正确；由于 v-t 图象反映的是粒子做直线运动的速度
随时间变化的规律,因此粒子的运动路径是一条直线,即粒子受到的电场力一定与运动速度在一条直线上,D 错误.
【考点突破 1】两个等量同种电荷固定于光滑绝缘水平面上,其连线中垂线上有 A、B、C三点,如图 Z4-2 甲所示,一个电荷量为 2 C,质量为 1 kg 的带正电的小物块从 C 点静止释放,其运动的 v-t 图象如图 Z4-2 乙所示,其中 B 处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该
切线).则下列说法正确的是(甲
A.B 点为中垂线上电场强度最大的点,电场强度 E＝0.2 N/CB.由 C 到 A 的过程中物块的电势能先减小后增大C.A、B 两点间的电势差 UAB＝5 V
解析：据 v-t 图象可知带电粒子在 B 点的加速度最大为
最大为 1 N/C,A 错误.据两个等量的同种正电荷,其连线中垂线上电场强度方向由 O 点沿中垂线指向外侧,故由 C 点到 A 点的过程中电势逐渐减小,物块的电势能逐渐减小,B 错误.据 v-t
图象可知 A、B 两点的速度,再根据动能定理得电场力做的功：
电场中的 E-x 图象
1.分析(1)在给定了电场的 E-x 图象后,可以由图线确定场强的变化情况,电势的变化情况,E-x 图线与 x 轴所围图形“面积”表示电势差.在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况.(2)在这类题目中,还可以由 E-x 图象假设某一种符合 E-x图线的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题.
2.分类(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 Z4-3 和图 Z4-4 所示.
(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 Z4-5.②两电荷连线的中垂线上的 E-y 图象如图 Z4-6.
(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 Z4-7.②两电荷连线的中垂线上的 E-y 图象如图 Z4-8.
【典题 2】某静电场中x轴上电场强度 E 随 x 变化的关系如图 Z4-9 所示,设 x 轴正方向为电场强度的正方向.一带电量大小为 q 的粒子从坐标原点 O 沿 x 轴正方向运动,结果粒子刚好能运动到 x＝3x0 处,假设粒子仅受电
场力作用,E0,x0 已知,则(
A.粒子一定带负电C.粒子沿 x 轴正方向运动过程中电势能
D.粒子沿 x 轴正方向运动过程中最大动能为2 qE0x0
【考点突破 2】(多选)一电荷量为＋q 的粒子只在电场力作用下沿 x 轴做直线运动,规定 x 轴正方向为电场强度正方向,x轴 上各 点的 电场强度 E 随 x 坐标的变化图线 如图 Z4-10 所示.A(0,x1)、B(0,－x1)为粒子运动轨迹上的两点.下列说法正确
A.A、B 两点的电场强度和电势均相同B.粒子经过 A、B 两点时的速度大小相同
C.粒子经过 A、B 两点时的加速度相同D.粒子经过 A、B 两点时电势能相同
解析：由图知 A、B 两点的电场强度方向相反,电势相等,A 错误；粒子从 B 运动到 A,电场力做功 W＝qU＝0,根据动能定理知,粒子经过 A、B 两点时的动能相等,电势能相等,速度大小相同,B、D 正确；A、B 两点电场的方向相反,粒子所受合外力方向相反,所以加速度方向相反,C 错误.
1.分析(1)电场强度的大小等于φ-x 图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x 图线存在极值,其切线的斜率为零.(2)在φ-x 图象中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向.(3)在φ-x 图象中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB＝qUAB,进而分析WAB的正、负,然后作出判断.
2.分类(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 Z4-11.②负点电荷的φ-x 图象如图 Z4-12.
(2)两个等量异种电荷连线上的φ-x 图象如图 Z4-13.(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 Z4-14.②两正电荷连线的中垂线上的φ-y 图象如图 Z4-15.
【典题 3】如图 Z4-16 所示为某电场中 x 轴上电势φ随 x 变化的图象,一个带电粒子仅受电场力作用在 x＝0 处由静止释放沿 x 轴正向运动,且以一定的速度通过 x
＝x2 处.则下列说法正确的是(
A.x1 和 x2 处的电场强度均为零B.x1 和 x2 之间的场强方向不变C.粒子从 x＝0 到 x＝x2 过程中,电势能
D.粒子从 x＝0 到 x＝x2 过程中,加速度先减小后增大
解析：φ-x 图象的切线斜率越大,则场强越大,因此 A 错误；由切线斜率的正负可知,x1 和 x2 之间的场强方向先沿 x 轴负方向后沿 x 轴正方向,B 错误；粒子由 x＝0 处由静止沿 x 轴正向运动,表明粒子运动方向与电场力方向同向,电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,C 错误；由图线的切线斜率可知,从 x＝0 到 x＝x2 过程中电场强度先减小后增大,因此粒子的加速度先减小后增大,D 正确.
【考点突破 3】在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离 r 的关系如图 Z4-17 所示.电场中四个点 a、b、c 和 d 的电场强度大小分别Ea、Eb、Ec 和 Ed.点 a 到点电荷的距离 ra 与点 a 的电势φa 已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推.现将一带正电的试探电荷由 a 点依次经 b、c 点移动到 d 点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为
Wab、Wbc 和 Wcd.下列选项正确的是(
A.Ea∶Eb＝4∶1C.Wab∶Wbc＝3∶1
B.Ec∶Ed＝2∶1D.Wbc∶Wcd＝1∶3
电场中的Ep­x、Ek­x图象
电场力做功量度电势能的变化,而电场力做功就是力对位移的积累,由Ep－Ep0＝Fx,得Ep＝Ep0＋Fx,故Ep­x图象的斜率表示电场力,纵截距表示初势能；合力做功量度了动能的变化,如果带电粒子只受电场力的作用,则合力做的功就是电场力做的功,由Ek－Ek0＝Fx,得Ek＝Ek0＋Fx,故Ek­x图象的斜率表示电场力,纵截距表示初动能.然后根据两图象斜率的变化可判断出电场力的变化,进而判断出电场强度大小的变化.
【典题 4】一带电粒子在电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动.取该直线为 x 轴,起始点 O 为坐标原点,其电势能 Ep 与位移 x 的关系如图 Z4-18 所
示,下列图象中合理的是(A.电场强度与位移的关系C.粒子速度与位移的关系
图 Z4-18B.粒子动能与位移的关系D.粒子加速度与位移的关系
【考点突破 4】如图Z4-19 甲所示,在某电场中建立 x 坐标轴,一个电子仅在电场力作用下沿 x 轴正方向运动,经过 A、B、C 三点,已知xC－xB＝xB－xA.该电子的电势能Ep随坐标x变化的关系如图乙所示.则下
A.A 点电势高于 B 点电势
B.A 点的电场强度大于 B 点的电场强度
C.C、B 两点电势差 UCB 小于 B、A 两点电势差 UBAD.电子经过 A 点的速率大于经过 B 点的速率