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2025届高三一轮复习物理课件（人教版新高考新教材）第2讲 静电场中的能量
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这是一份2025届高三一轮复习物理课件（人教版新高考新教材）第2讲 静电场中的能量，共44页。PPT课件主要包含了内容索引，知识巩固，ACD，ABD等内容，欢迎下载使用。
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
1.电势能(1)静电力做功的特点:静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关。(2)电势能。①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。②静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB= -Δep 。
1.定义:电场中电势相等的各点组成的面。2.四个特点。(1)等势面一定与电场线垂直。(2)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。(3)电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。(4)等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。
1.导体内部的电场强度处处为零。2.导体是一个等势体,导体表面是等势面。3.导体表面处的电场强度方向与导体表面垂直。4.导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的外表面上。5.在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有净电荷。
追本溯源观察下图,回答图中问题并思考:零电势点改变时,各点间的电势差是否改变?
提示 若C点电势为零,A点电势为4 V,B点电势为2 V。零电势点改变时,各点间的电势差不变。
1.思考判断(1)静电力做功与重力做功相似,均与路径无关。( )(2)电势等于零的物体一定不带电。( )(3)电场强度为零的点,电势一定为零。( )(4)电场中,电场强度的方向与电势降落最快的方向相同。( )(5)沿电场线方向电场强度越来越小,电势逐渐降低。( )(6)等差等势面越密的地方,电场线越密,电场强度越大。( )
2.如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔片都张开,则( )A.此时A带正电,B带负电B.此时A电势低,B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合
解析:由静电感应可知,A带负电,B带正电,A、B的电势相等,选项A、B错误。若移去C,则两端的感应电荷消失,则贴在A、B下部的金属箔片都闭合,选项C正确。先把A和B分开,然后移去C,则A、B带的电荷仍然存在,故贴在A、B下部的金属箔片仍张开,选项D错误。
3.(多选)(2023·山东卷)如图所示,正六棱柱上下底面的中心为O和O',A、D两点分别固定等量异种的点电荷,下列说法正确的是( )A.F'点与C'点的电场强度大小相等B.B'点与E'点的电场强度方向相同C.A'点与F'点的电势差小于O'点与D'点的电势差D.将试探电荷+q由F点沿直线移动到O点,其电势能先增大后减小
解析:根据等量异种电荷电场的分布特点可知,F'点和C'点的电场强度大小相等,方向不同,选项A正确;B'点和E'点的电场强度大小相等,方向不同,选项B错误;根据对称性可知,φA'为正值,φD'为负值,φF'为正值,φO'为0,且φA'= -φD',φA'>φF',所以UA'F'=φA'-φF'<φO'-φD'= UO'D',选项C正确;从F点到O点,电势先升高再降低,正试探电荷电势能先增大再减小,选项D正确。
整合构建1.电势高低的判断
2.电势能大小的判断
3.求静电力做功的几种方法
考向1 电势、电势能的判断【典例1】 匀强电场的电场线是平行且等间距的,假如在匀强电场中放入一不带电的金属小球,电场线会发生弯曲,变成如图所示的电场,关于该电场,下列说法正确的是( ) A.由于感应起电,该金属小球放入匀强电场后总电荷量将不为零B.电场线越密的地方电场强度越小C.将一电子从P点移到Q点,电子的电势能一定减少D.P点的电势一定高于Q点的电势
思维点拨(1)如何判断P、Q两点电势的高低?(2)由于感应起电,小球两端的电荷量相等吗?
提示 (1)沿电场线的方向电势逐渐降低。(2)相等。
解析:由于电荷守恒,金属小球的总电荷量仍为零,故A错误。电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线越密的地方电场强度越大,故B错误。沿电场线方向电势逐渐降低,故P点电势低于Q点电势,又因为电子带负电,所以电子在P点的电势能高于在Q点的电势能,即从P点到Q点电子的电势能一定减少,C正确,D错误。
考向2 电场中的功能关系【典例2】如图所示,在绝缘光滑水平面上的C点固定一个正点电荷甲,另一个带负电的小球乙仅受甲的库仑力作用沿椭圆轨道Ⅰ运动(甲、乙均可视为质点),C点是椭圆轨道的一个焦点。小球乙在某一时刻经过A点时因速度大小突然发生改变(电荷量不变)而进入以C为圆心的圆形轨道Ⅱ做匀速圆周运动,以下说法不正确的是( )A.在甲电荷的电场中,轨道Ⅰ上的各点中,D点的电势最低B.乙球在轨道Ⅰ运动时,经过D点时系统的电势能最大C.乙球从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ运动时,系统的总能量不变D.乙球在两个轨道运动时,经过A点的加速度大小相等
解析:电场线从正电荷出发到无穷远终止,根据正点电荷电场的分布规律知越靠近正电荷电势越高,轨道Ⅰ上的各点中,D点的电势最低,故A正确。负电荷在电势高处电势能小,在电势低处电势能大,所以乙球在轨道Ⅰ运动时,经过D点时系统的电势能最大,故B正确。乙球从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ运动时要做近心运动,必须减速,因此系统的总能量减小,故C错误。乙球在两个轨道运动时,经过A点时所受的库仑力相等,则加速度大小相等,故D正确。
训练突破1.(多选)(2023·全国乙卷)在O点处固定一个正点电荷,P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球,小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动,其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点, OP>OM,OM=ON,则小球( )A.在运动过程中,电势能先增加后减少B.在P点的电势能大于在N点的电势能C.在M点的机械能等于在N点的机械能D.从M点运动到N点的过程中,电场力始终不做功
解析:由图可知,带电小球从P点开始,下落时电场力对其先做正功,后做负功,所以电势能先减少后增加,选项A错误。由于OM=ON,所以带电小球在N点与M点的电势能相等。因为由P到M电场力对小球做正功,电势能减少,所以小球在P点的电势能大于在M点的电势能,在P点的电势能也大于在N点的电势能,选项B正确。小球在运动过程中只有电场力和重力做功,所以只有电势能、动能和重力势能的相互转化,其中动能和重力势能之和为机械能。由于带电小球在M点和N点的电势能相等,所以在这两点的机械能也相等,选项C正确。从M点运动到N点的过程中,因为有重力作用,所以虽然M点和N点离O点距离相等,但轨迹MN不是以O为圆心的圆弧,轨迹MN不在等势面上,电场力会做功,选项D错误。
整合构建1.常见等势面比较
2.在电场中带电粒子运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲),从而分析电场方向或电荷的正负。(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向,确定静电力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等。(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。
【典例3】 如图所示,阴极射线示波管的聚焦电场由电极A1、A2形成,实线为电场线,虚线为等势线,Z轴为该电场的中心轴线, P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则( ) A.Q点的电势低于P点的电势B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度C.电子在R点处的电势能小于在Q点处的电势能D.电子从P至R的运动过程中,动能先减小后增加
解析:沿着电场线的方向,电势逐渐降低,所以Q点的电势高于P点的电势,故A错误。电场线的疏密分布反映了电场强度的强弱分布,由题图可知Q点的电场强度大于R点的电场强度,故B错误。R点处的电势高于Q点处的电势,由Ep=qφ可知,电子在R点处的电势能小于在Q点处的电势能,故C正确。电子从P至R的运动过程中,电势能一直在减小,即静电力一直在做正功,所以动能一直在增加,故D错误。
训练突破2.(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是( )A.电子一定从A向B运动B.若aA>aB,则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷,一定有EpA
方法技巧如何确定匀强电场中的电场线1.先确定等势线,根据“两点确定一条直线”,找出电场中电势相等的两个点,然后连接成一条等势线;因匀强电场的电势在一条直线上均匀变化,任一线段中点的电势为两端点电势的平均值。2.电场线跟等势线一定垂直,作出等势线的垂线即得电场线。3.比较电势的高低,即沿着电场线的方向,电势逐渐降低;根据电势高低在电场线上标出箭头,表示电场的方向。
训练突破3.如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为φA=30 V,B点的电势为φB=-10 V,则C点的电势为( )A.φC=10 VB.φC>10 VC.φC<10 VD.上述选项都不正确
整合构建1.图像类型(1)v-t图像;(2)φ-x图像;(3)E-t图像;(4)Ep-x图像。2.求解方法(1)v-t图像:根据v-t图像的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化),确定电荷所受静电力的方向与静电力的大小变化情况,进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化。
(2)φ-x图像: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图像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图像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。(3)E-t图像:根据题中给出的E-t图像,确定E的方向,再画出对应电场线的方向,根据E的大小变化,确定电场的强弱分布。(4)Ep-x图像:Ep-x图像提供了势能随距离x的变化信息,图像斜率的绝对值表示静电力,求解时充分利用功能关系。
【典例5】 两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中的C点电势最高,则( )A.N点的电场强度大小为零B.A点的电场强度大小为零C.N、C间电场强度方向沿x轴正方向D.将一负点电荷从N点移到D点,静电力先做正功后做负功
思维点拨(1)由q1、q2之间电势随x的变化图像可知q1、q2为同种电荷还是异种电荷?(2)φ-x图像的斜率表示什么?
提示 (1)异种电荷,且q1为正,q2为负。(2)表示电场强度。
解析:根据题给的两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图像,可知O点的点电荷为正电荷,M点的点电荷为负电荷。题中φ-x图像斜率的绝对值表示电场强度的大小,由此可知,N点和A点的电势为零,但电场强度大小都不为零,C点的电场强度大小为零,A、B错误。从N点到C点电势逐渐增大,说明从N点到C点逆着电场线方向,故N、C间电场强度方向沿x轴负方向,C错误。将一负点电荷从N点移到D点,其电势能先减小后增大,则静电力先做正功后做负功,D正确。
归纳总结解决电场相关图像问题的要点同解决力学中的图像类问题相似,解决电场相关图像问题,关键是弄清图像坐标轴的物理意义,坐标正负代表什么,斜率、“面积”表示什么物理量,然后结合粒子的运动进一步分析静电力、电势能、动能等变化情况。电场图像中的几个隐含物理量如下所示。E-x图像:图像与坐标轴围成的面积表示电势差。φ-x图像:某点切线的斜率表示该点对应位置的电场强度。Ep-x图像:某点切线的斜率表示该点对应位置的静电力。
训练突破4.一带负电的粒子只在静电力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中O~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是( )A.x1处电场强度最小,且为零;电势也最小,但不为零B.粒子在x2~x3段做匀减速直线运动C.O、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ3>φ2=φ0>φ1D.x2~x3段的电场强度方向不变,大小均匀增加
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
1.电势能(1)静电力做功的特点:静电力做功与路径无关,只与初、末位置有关。(2)电势能。①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。②静电力做功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB= -Δep 。
1.定义:电场中电势相等的各点组成的面。2.四个特点。(1)等势面一定与电场线垂直。(2)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。(3)电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。(4)等差等势面越密的地方电场强度越大,反之越小。
1.导体内部的电场强度处处为零。2.导体是一个等势体,导体表面是等势面。3.导体表面处的电场强度方向与导体表面垂直。4.导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的外表面上。5.在导体外表面越尖锐的位置,净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有净电荷。
追本溯源观察下图,回答图中问题并思考:零电势点改变时,各点间的电势差是否改变?
提示 若C点电势为零,A点电势为4 V,B点电势为2 V。零电势点改变时,各点间的电势差不变。
1.思考判断(1)静电力做功与重力做功相似,均与路径无关。( )(2)电势等于零的物体一定不带电。( )(3)电场强度为零的点,电势一定为零。( )(4)电场中,电场强度的方向与电势降落最快的方向相同。( )(5)沿电场线方向电场强度越来越小,电势逐渐降低。( )(6)等差等势面越密的地方,电场线越密,电场强度越大。( )
2.如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔片都张开,则( )A.此时A带正电,B带负电B.此时A电势低,B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔片都闭合
解析:由静电感应可知,A带负电,B带正电,A、B的电势相等,选项A、B错误。若移去C,则两端的感应电荷消失,则贴在A、B下部的金属箔片都闭合,选项C正确。先把A和B分开,然后移去C,则A、B带的电荷仍然存在,故贴在A、B下部的金属箔片仍张开,选项D错误。
3.(多选)(2023·山东卷)如图所示,正六棱柱上下底面的中心为O和O',A、D两点分别固定等量异种的点电荷,下列说法正确的是( )A.F'点与C'点的电场强度大小相等B.B'点与E'点的电场强度方向相同C.A'点与F'点的电势差小于O'点与D'点的电势差D.将试探电荷+q由F点沿直线移动到O点,其电势能先增大后减小
解析:根据等量异种电荷电场的分布特点可知,F'点和C'点的电场强度大小相等,方向不同,选项A正确;B'点和E'点的电场强度大小相等,方向不同,选项B错误;根据对称性可知,φA'为正值,φD'为负值,φF'为正值,φO'为0,且φA'= -φD',φA'>φF',所以UA'F'=φA'-φF'<φO'-φD'= UO'D',选项C正确;从F点到O点,电势先升高再降低,正试探电荷电势能先增大再减小,选项D正确。
整合构建1.电势高低的判断
2.电势能大小的判断
3.求静电力做功的几种方法
考向1 电势、电势能的判断【典例1】 匀强电场的电场线是平行且等间距的,假如在匀强电场中放入一不带电的金属小球,电场线会发生弯曲,变成如图所示的电场,关于该电场,下列说法正确的是( ) A.由于感应起电,该金属小球放入匀强电场后总电荷量将不为零B.电场线越密的地方电场强度越小C.将一电子从P点移到Q点,电子的电势能一定减少D.P点的电势一定高于Q点的电势
思维点拨(1)如何判断P、Q两点电势的高低?(2)由于感应起电,小球两端的电荷量相等吗?
提示 (1)沿电场线的方向电势逐渐降低。(2)相等。
解析:由于电荷守恒,金属小球的总电荷量仍为零,故A错误。电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线越密的地方电场强度越大,故B错误。沿电场线方向电势逐渐降低,故P点电势低于Q点电势,又因为电子带负电,所以电子在P点的电势能高于在Q点的电势能,即从P点到Q点电子的电势能一定减少,C正确,D错误。
考向2 电场中的功能关系【典例2】如图所示,在绝缘光滑水平面上的C点固定一个正点电荷甲,另一个带负电的小球乙仅受甲的库仑力作用沿椭圆轨道Ⅰ运动(甲、乙均可视为质点),C点是椭圆轨道的一个焦点。小球乙在某一时刻经过A点时因速度大小突然发生改变(电荷量不变)而进入以C为圆心的圆形轨道Ⅱ做匀速圆周运动,以下说法不正确的是( )A.在甲电荷的电场中,轨道Ⅰ上的各点中,D点的电势最低B.乙球在轨道Ⅰ运动时,经过D点时系统的电势能最大C.乙球从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ运动时,系统的总能量不变D.乙球在两个轨道运动时,经过A点的加速度大小相等
解析:电场线从正电荷出发到无穷远终止,根据正点电荷电场的分布规律知越靠近正电荷电势越高,轨道Ⅰ上的各点中,D点的电势最低,故A正确。负电荷在电势高处电势能小,在电势低处电势能大,所以乙球在轨道Ⅰ运动时,经过D点时系统的电势能最大,故B正确。乙球从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ运动时要做近心运动,必须减速,因此系统的总能量减小,故C错误。乙球在两个轨道运动时,经过A点时所受的库仑力相等,则加速度大小相等,故D正确。
训练突破1.(多选)(2023·全国乙卷)在O点处固定一个正点电荷,P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球,小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动,其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点, OP>OM,OM=ON,则小球( )A.在运动过程中,电势能先增加后减少B.在P点的电势能大于在N点的电势能C.在M点的机械能等于在N点的机械能D.从M点运动到N点的过程中,电场力始终不做功
解析:由图可知,带电小球从P点开始,下落时电场力对其先做正功,后做负功,所以电势能先减少后增加,选项A错误。由于OM=ON,所以带电小球在N点与M点的电势能相等。因为由P到M电场力对小球做正功,电势能减少,所以小球在P点的电势能大于在M点的电势能,在P点的电势能也大于在N点的电势能,选项B正确。小球在运动过程中只有电场力和重力做功,所以只有电势能、动能和重力势能的相互转化,其中动能和重力势能之和为机械能。由于带电小球在M点和N点的电势能相等,所以在这两点的机械能也相等,选项C正确。从M点运动到N点的过程中,因为有重力作用,所以虽然M点和N点离O点距离相等,但轨迹MN不是以O为圆心的圆弧,轨迹MN不在等势面上,电场力会做功,选项D错误。
整合构建1.常见等势面比较
2.在电场中带电粒子运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲),从而分析电场方向或电荷的正负。(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向,确定静电力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等。(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况。
【典例3】 如图所示,阴极射线示波管的聚焦电场由电极A1、A2形成,实线为电场线,虚线为等势线,Z轴为该电场的中心轴线, P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则( ) A.Q点的电势低于P点的电势B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度C.电子在R点处的电势能小于在Q点处的电势能D.电子从P至R的运动过程中,动能先减小后增加
解析:沿着电场线的方向,电势逐渐降低,所以Q点的电势高于P点的电势,故A错误。电场线的疏密分布反映了电场强度的强弱分布,由题图可知Q点的电场强度大于R点的电场强度,故B错误。R点处的电势高于Q点处的电势,由Ep=qφ可知,电子在R点处的电势能小于在Q点处的电势能,故C正确。电子从P至R的运动过程中,电势能一直在减小,即静电力一直在做正功,所以动能一直在增加,故D错误。
训练突破2.(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是( )A.电子一定从A向B运动B.若aA>aB,则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷,一定有EpA
方法技巧如何确定匀强电场中的电场线1.先确定等势线,根据“两点确定一条直线”,找出电场中电势相等的两个点,然后连接成一条等势线;因匀强电场的电势在一条直线上均匀变化,任一线段中点的电势为两端点电势的平均值。2.电场线跟等势线一定垂直,作出等势线的垂线即得电场线。3.比较电势的高低,即沿着电场线的方向,电势逐渐降低;根据电势高低在电场线上标出箭头,表示电场的方向。
训练突破3.如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。已知A点的电势为φA=30 V,B点的电势为φB=-10 V,则C点的电势为( )A.φC=10 VB.φC>10 VC.φC<10 VD.上述选项都不正确
整合构建1.图像类型(1)v-t图像;(2)φ-x图像;(3)E-t图像;(4)Ep-x图像。2.求解方法(1)v-t图像:根据v-t图像的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化),确定电荷所受静电力的方向与静电力的大小变化情况,进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化。
(2)φ-x图像: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图像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图像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。(3)E-t图像:根据题中给出的E-t图像,确定E的方向,再画出对应电场线的方向,根据E的大小变化,确定电场的强弱分布。(4)Ep-x图像:Ep-x图像提供了势能随距离x的变化信息,图像斜率的绝对值表示静电力,求解时充分利用功能关系。
【典例5】 两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中的C点电势最高,则( )A.N点的电场强度大小为零B.A点的电场强度大小为零C.N、C间电场强度方向沿x轴正方向D.将一负点电荷从N点移到D点,静电力先做正功后做负功
思维点拨(1)由q1、q2之间电势随x的变化图像可知q1、q2为同种电荷还是异种电荷?(2)φ-x图像的斜率表示什么?
提示 (1)异种电荷,且q1为正,q2为负。(2)表示电场强度。
解析:根据题给的两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图像,可知O点的点电荷为正电荷,M点的点电荷为负电荷。题中φ-x图像斜率的绝对值表示电场强度的大小,由此可知,N点和A点的电势为零,但电场强度大小都不为零,C点的电场强度大小为零,A、B错误。从N点到C点电势逐渐增大,说明从N点到C点逆着电场线方向,故N、C间电场强度方向沿x轴负方向,C错误。将一负点电荷从N点移到D点,其电势能先减小后增大,则静电力先做正功后做负功,D正确。
归纳总结解决电场相关图像问题的要点同解决力学中的图像类问题相似,解决电场相关图像问题,关键是弄清图像坐标轴的物理意义,坐标正负代表什么,斜率、“面积”表示什么物理量,然后结合粒子的运动进一步分析静电力、电势能、动能等变化情况。电场图像中的几个隐含物理量如下所示。E-x图像:图像与坐标轴围成的面积表示电势差。φ-x图像:某点切线的斜率表示该点对应位置的电场强度。Ep-x图像:某点切线的斜率表示该点对应位置的静电力。
训练突破4.一带负电的粒子只在静电力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中O~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是( )A.x1处电场强度最小,且为零;电势也最小,但不为零B.粒子在x2~x3段做匀减速直线运动C.O、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、φ2、φ3的关系为φ3>φ2=φ0>φ1D.x2~x3段的电场强度方向不变,大小均匀增加
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