高考物理一轮复习重难点逐个突破专题57静电场中的图像问题(原卷版+解析)

这是一份高考物理一轮复习重难点逐个突破专题57静电场中的图像问题(原卷版+解析)，共40页。试卷主要包含了F-q图像，v－t图像，E－x图像，φ－x图像，Ep－x图像，Ek－x图像，a-x图像，P一t图像等内容，欢迎下载使用。
2.v－t图像（3-5T）
3.E－x图像（6-10T）
4.φ－x图像（11-16T）
5.Ep－x图像（17-21T）
6.Ek－x图像（22-23T）
7.a-x图像（24T）
8.P一t图像（25T）
9.电容器充电、放电过程中的有关图像（26-27T）
10.静电场各种图像的综合（28-30T）
1 ．如图甲所示，x轴上有一固定的场源点电荷（未画出）及a、b两点，在a点放入带正电的试探电荷，规定静电力的正方向沿x轴正向，得到试探电荷受到的静电力F随其电荷量q变化的图像如图乙中的a图线所示，将该试探电荷放到b点可得图乙中的b图线。关于场源点电荷的说法正确的是（ ）
A．带正电，位于a、b两点之间
B．带负电，位于a、b两点之间
C．带正电，位于a点左边
D．带负电，位于b点右边
2 ．把试探电荷放入电场中的不同点a、b、c、d处，测得试探电荷所受的电场力F与其电荷量q之间的关系图像如图所示，则a、b、c、d四点的电场强度大小的关系为（ ）
A．Ea>Eb>Ec>EdB．Ea>Ec>Ed>EbC．Ec>Ed>Eb>EaD．Ec>Ea>Eb>Ed
3．如图（甲）所示，AB是电场中的一条电场线，一带正电粒子沿直线从A运动到B的v-t图像如图（乙）所示，则关于A、B两点的电场强度EA和EB的下列说法正确的是（ ）
A．EA>EB，电场方向从B指向AB．EA 0）的带电粒子以一定的初动能从M点沿x轴正方向运动，一定时间后经过N点。不计粒子重力，k为静电力常数。则（ ）
A．粒子在M点受到的电场力大小为2kQq4L2
B．粒子在O点的电势能为2kQqL
C．粒子从x = L2处到N点的过程中，其动能减少了kQq3L
D．要使粒子离开电场，粒子的初动能至少为kQqL
14．真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定在x轴上的A、O两点（O为坐标原点），取无穷远处电势为零，x轴正半轴上的电势随x变化规律如图所示，C为电势的最高点，OC=2OA。则下列说法正确的是（ ）
A．Q1、Q2可能为同种电荷
B．Q1、Q2的电量大小之比为9：4
C．带负电的粒子只在电场力作用下从B点沿x轴向C点移动的过程中，加速度逐渐变大
D．带负电的粒子从B点沿x轴向D点移动的过程中，电场力先做负功后做正功
15．如图，在x轴上的O、M两点固定着两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，两电荷连线上各点电势φ随x的变化关系如图所示，其中A、B两点的电势均为零，BD间的C点电势最高，则（ ）
A．q1为负电荷，q2为正电荷
B．BD段中C点电场强度最大且沿x轴正方向
C．A点电场强度小于C点电场强度
D．将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功
16．(多选)如图是电场中一直线上的电势φ随位置x变化的图线，图线关于纵轴对称。一质量为m、电荷量为-q的带电粒子只在电场力的作用下，从-x1处以v0的初速沿x轴正方向开始运动，并能到达x2位置，则粒子（ ）
A．先做加速度减小的减速运动后做加速度增大的加速运动，到达x1处的速度为v0
B．先做加速度增大的加速运动后做加速度减小的减速运动，到达x1处的速度为v0
C．在x1处的动能小于在x2处的动能，在x1处的电势能大于x2处的电势能
D．从-x1处到x2的过程中动能和电势能之和不变
17．空间中存在一静电场，一电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP 随位置x的变化关系如图所示，则电子从x1向x3运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．在x1处电子速度最大
B．在x2处电子加速度最大
C．在x3处电场强度最大
D．在x2处电势最高
18．(多选)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化关系如图所示，其中0~x2段是关于直线x=x1对称的直线，x2~x3段是曲线，则下列说法正确的是（ ）
A．x1处电场强度最小
B．在O、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ3＜φ2=φ0＜φ1
C．0~x2段带电粒子做匀变速直线运动
D．0~x1段电场强度方向不变，大小不变，x2~x3段的电场强度大小减小、方向均不变
19．(多选)一带正电的粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位置x的变化关系如图所示，其中0～x2段是对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列判断正确的是（ ）
A．x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1Ec>EdB．Ea>Ec>Ed>EbC．Ec>Ed>Eb>EaD．Ec>Ea>Eb>Ed
【答案】B
【解析】F−q图像的斜率的绝对值表示电场强度大小，a图线斜率的绝对值最大，所以a点的电场强度最大，b图线斜率的绝对值最小，电场强度的最小。所以四点场强的大小关系是Ea>Ec>Ed>Eb，故ACD错误，B正确。
故选B。
3．如图（甲）所示，AB是电场中的一条电场线，一带正电粒子沿直线从A运动到B的v-t图像如图（乙）所示，则关于A、B两点的电场强度EA和EB的下列说法正确的是（ ）
A．EA>EB，电场方向从B指向AB．EA 0）的带电粒子以一定的初动能从M点沿x轴正方向运动，一定时间后经过N点。不计粒子重力，k为静电力常数。则（ ）
A．粒子在M点受到的电场力大小为2kQq4L2
B．粒子在O点的电势能为2kQqL
C．粒子从x = L2处到N点的过程中，其动能减少了kQq3L
D．要使粒子离开电场，粒子的初动能至少为kQqL
【答案】ACD
【解析】A．设A到M点的距离为RM，由几何关系可得RM=2Lsin45°
A点的电荷对带电粒子的库仑力大小为FA，由库仑定律有FA=kQqRM2
设带电粒子在M点所受电场力大小为FM，由力的合成有FM=2FAsin45°
解得FM=2kQq4L2 故A正确；
B．由电势能公式得O点的电势能EpO=−qφO=−2kQqL故B错误；
C．带电粒子从x=L2处到N点的过程中，由能量守恒定律得动能的减少量∆Ek=−kQqL−（−4kQq3L）=kQq3L
故C正确；
D．要使粒子离开电场，由能量守恒定律得Ek0−kQqL=0
解得Ek0=kQqL故D正确。
故选ACD。
14．真空中两个点电荷Q1、Q2分别固定在x轴上的A、O两点（O为坐标原点），取无穷远处电势为零，x轴正半轴上的电势随x变化规律如图所示，C为电势的最高点，OC=2OA。则下列说法正确的是（ ）
A．Q1、Q2可能为同种电荷
B．Q1、Q2的电量大小之比为9：4
C．带负电的粒子只在电场力作用下从B点沿x轴向C点移动的过程中，加速度逐渐变大
D．带负电的粒子从B点沿x轴向D点移动的过程中，电场力先做负功后做正功
【答案】B
【解析】在φ−x图像中，斜率表示电场强度。
A．由图像可知，C点的电场强度为零，即点电荷Q1、Q2在C点的电场强度等大反向，因此Q1、Q2一定为异种电荷，A错误；
B．由于C点场强为零可知kQ1rAC2=kQ2rOC2
代入数据可得Q1Q2=94B正确；
C．从B到C场强逐渐减小，带负电的粒子只在电场力作用下从B点沿x轴向C点移动的过程中，加速度逐渐变小，C错误；
D．由于从B到D过程中，电势先升高后降低，带负电的粒子从B点沿x轴向D点移动的过程中电势能先减小后增加，因此电场力先做正功后做负功，D错误。
故选B。
15．如图，在x轴上的O、M两点固定着两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，两电荷连线上各点电势φ随x的变化关系如图所示，其中A、B两点的电势均为零，BD间的C点电势最高，则（ ）
A．q1为负电荷，q2为正电荷
B．BD段中C点电场强度最大且沿x轴正方向
C．A点电场强度小于C点电场强度
D．将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功
【答案】D
【解析】A．由两电荷连线上各点电势φ随x的变化关系可知，q1为正电荷、q2为负电荷，选项A错误；
BC．根据电势φ随x的变化关系曲线的斜率的大小表示电场强度大小知，BD段中C点电场强度最小，且为零，A点电场强度大于C点电场强度，选项BC错误；
D．将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功，选项D正确。
故选D。
16．(多选)如图是电场中一直线上的电势φ随位置x变化的图线，图线关于纵轴对称。一质量为m、电荷量为-q的带电粒子只在电场力的作用下，从-x1处以v0的初速沿x轴正方向开始运动，并能到达x2位置，则粒子（ ）
A．先做加速度减小的减速运动后做加速度增大的加速运动，到达x1处的速度为v0
B．先做加速度增大的加速运动后做加速度减小的减速运动，到达x1处的速度为v0
C．在x1处的动能小于在x2处的动能，在x1处的电势能大于x2处的电势能
D．从-x1处到x2的过程中动能和电势能之和不变
【答案】ACD
【解析】从φ-x图可得，从-x1处到x2处场强先减小后增大，方向先沿+x方向后沿-x方向，粒子先做加速度减小的减速运动后做加速度增大的加速运动，到达x1处的速度为v0，动能先减小后增大，电势能先增大后减小，动能和电势能总和不变。从x1处到x2处做加速运动，动能增大，电势能减小，即在x1处的动能小于在x2处的动能，在x1处的电势能大于x2处的电势能。故选ACD。
17．空间中存在一静电场，一电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能EP 随位置x的变化关系如图所示，则电子从x1向x3运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．在x1处电子速度最大
B．在x2处电子加速度最大
C．在x3处电场强度最大
D．在x2处电势最高
【答案】C
【解析】A. 电子仅在电场力作用下运动，动能与电势能之和是恒定的，则电子从x1向x3运动的过程中，在x3处的电势能最小，则动能最大，速度最大，A错误；
B. EP−x图象的斜率绝对值表示电子受到的电场力大小，在x2处图象的斜率为0，则电场力为0，故电子的加速度为0，B错误；
C. 电子从x1向x3运动的过程中，x3处的图象斜率绝对值最大，则电场力最大，电场强度最大，C正确；
D. 电子从x1向x3运动的过程中，电子在x2处电势能最大，但由于电子带负电，故在x2处电势最低，D错误；
故选C。
18．(多选)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化关系如图所示，其中0~x2段是关于直线x=x1对称的直线，x2~x3段是曲线，则下列说法正确的是（ ）
A．x1处电场强度最小
B．在O、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ3＜φ2=φ0＜φ1
C．0~x2段带电粒子做匀变速直线运动
D．0~x1段电场强度方向不变，大小不变，x2~x3段的电场强度大小减小、方向均不变
【答案】BD
【解析】A．根据电势能与电势的关系Ep=qφ
场强与电势的关系E=ΔφΔx
得E=1q·ΔEpΔx
由数学知识可知Ep－x图象切线的斜率等于qE，x1处的斜率可以认为与0～x1段相等，故此位置电场强度并不是最小的，A错误；
B．根据电势能与电势的关系Ep=qφ
粒子带负电，q＜0，则知电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有φ3＜φ2=φ0＜φ1
B正确；
C．由图可知，0～x1段和0～x2段电场方向相反，故加速度并不相同，不是一直做匀变速运动，C错误；
D．0～x1段电场强度方向不变，大小不变，x2～x3段图象的斜率减小，故电场强度大小减小，方向不变，D正确。
故选BD。
19．(多选)一带正电的粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位置x的变化关系如图所示，其中0～x2段是对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列判断正确的是（ ）
A．x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1