2023版高考物理一轮总复习第八章专题四电场中的图像问题课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习第八章专题四电场中的图像问题课件，共40页。PPT课件主要包含了法正确的是，答案ACD，图Z4-3，图Z4-4，AO点的电势最高，电子做的总功为零，子做的总功为零，答案C，A电荷q带正电，能的增加相同等内容，欢迎下载使用。

几种常见图像的特点及规律
突破 1 电场中粒子运动的 v­t(速度-时间)图像
当带电粒子只在电场力作用下运动时，如果给出了粒子运动的速度图像，则从速度图像上能确定粒子运动的加速度方向、加速度大小变化情况，进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向、场强大小、电势高低及电势能的变化等情况判定出来.
【典题 1】(多选，2020 年天津模拟)如图 Z4-1 甲所示，两个点电荷 Q1、Q2 固定在 x 轴上距离为 L 的两点，其中Q1 带正电位于原点 O，a、b 是它们连线延长线上的两点，其中 b 点与 O 点相距 3L.现有一带正电的粒子 q 以一定的初速度沿 x 轴从 a 点开始经 b 点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过 a，b 两点时的速度分别为 va、vb，其速度随坐标 x 变化的图像如图乙所示，则以下说法正确
图 Z4-1A.Q2 一定带负电B.b 点的场强一定为零C.Q1 与 Q2 电荷量的大小之比为 4∶9D.a 点的电势比 b 点的电势高
解析：在 b 点前做减速运动，b 点后做加速运动，可见 b 点的加速度为0，则 b 点场强为零，在 b 点受到两点
从 a 点到 b 点，做减速运动，动能减小，且该电荷为正电荷，电场力做负功，所以电势能增大，电势升高，所以 b点电势较高，故 D 错误.答案：AB
个质量为 m＝10 g、电荷量 q＝－5×10－2 C的带电的小环.
【考点突破 1】(多选，2020 年吉林长春联考)如图 Z4-2甲，均匀带正电的绝缘圆盘，圆盘平面在竖直面内，一光滑绝缘细杆过圆盘中心 O 点且垂直于盘面，细杆上套有一
让小环以 v0＝6 m/s 的初速度从 A 点向右运动，到 B 点时，速度图像的切线斜率最大(图中标出了该切线)，到 C 点时速度第一次减为零，小环运动的 v-t 图像如图乙.则下列说
图 Z4-2A.由 A 到 C 的过程中，小环的电势能一直增大B.由 A 到 C 圆盘产生的电势逐渐升高C.圆盘产生的电场中，A、C 两点间的电势差为 3.6 VD.圆盘产生的电场中，B 点处场强大小为 0.2 V/m
解析：由 A 到C 的过程中，小环受电场力向左，电场力做负功，则小环的电势能一直增大，故A 正确；由 A 到C 圆盘产生的电势逐渐降低，故B 错误；由A 到 C 根据动
突破 2 电场中的 E­x(场强-位置)图像1.分析.
(1)E­x 图像反映了电场强度随位移变化的规律，E>0表示电场强度沿 x 轴正方向；E<0 表示电场强度沿 x 轴负方向.
(2)在给定了电场的 E-x 图像后，可以由图线确定电场强度的变化情况，电势的变化情况，E­x 图线与 x 轴所围图形“面积”表示电势差，两点的电势高低根据电场方向
判定.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.常见电场的 E­x(场强-位置)图像.
【典题 2】某电场在 x 轴上各点的场强方向沿 x 轴方向，规定场强沿 x 轴正方向为正，若场强 E 随位移坐标 x变化规律如图 Z4-4 所示，x1 点与 x3 点的纵坐标相同，图线
关于 O 点对称，则(
B.－x2 点的电势最高
C.若电子从－x2 点运动到 x2 点，则此过程中电场力对
D.若电子从 x1 点运动到 x3 点，则此过程中电场力对电
解析：规定场强沿 x 轴正方向为正，依据场强 E 随位移坐标 x 变化规律可知，O 点左侧场强方向向右，右侧场强方向向左，根据顺着电场线电势降低，则 O 电势最低，
A 错误；由以上分析，可知，电势从高到低，即为 x3、x2、x1，由于－x2 点与 x2 点电势相等，那么－x2 点的电势不是最高，B 错误；若电子从－x2 点运动到 x2 点，越过横轴，图像与横轴所围成的面积之差为零，则它们的电势差为零，则此过程中电场力对电子做的总功为零，C 正确；若电子从x1 点运动到 x3 点，图像与横轴所围成的面积不为零，它们的电势差不为零，则此过程中电场力对电子做的总功也不为零，D 错误.
【考点突破 2】(多选)如图 Z4-5 所示，在 x 轴上电场强度 E 随 x 变化的图像如图所示(x 轴正方向为场强正方向)，其中图线在 x＝6 cm 处与 x 轴相切.把一个检验电荷 q放在 x＝2 cm 处由静止释放，电荷仅在电场力作用下向 x轴正方向运动，运动到 x＝7.2 cm 处速度减为零，运动中
只受电场力，下列说法正确的是(图 Z4-5
B.x 轴上 2 cm 到 6 cm 过程中场强减小、电势增加C.电荷 q 从 2 cm 到 4 cm 与从 4 cm 到 6 cm 过程中动
D.电荷 q 在 2 cm 处与在 7.2 cm 处电势能相等
解析：检验电荷 q 在 x＝2 cm 处由静止释放，电荷仅在电场力作用下向 x 轴正方向运动，则电场力方向沿 x 轴正向，x 轴正方向为场强正方向，所以电荷 q 带正电，A正确；由图可知，x 轴上 2 cm 到 6 cm 过程中场强减小，
方向沿 x 轴正向，电场力对电荷 q 做正功，电势能减小，B 错误；由图可知，从 2 cm 到 4 cm 与从 4 cm 到 6 cm 之间的平均场强不等，电荷受到的平均电场力不同，电场力做功不同，根据动能定理，动能的增加量不相同，C 错误；电荷 q 由静止从 2 cm 处运动到 7.2 cm 处停止，根据动能定理，电场力做功为零，根据 W＝qU，则两点之间的电势差为零，即电荷 q 在 2 cm 处与在 7.2 cm 处电势能相等，D 正确.
突破 3 电场中的φ­x(电势-位置)图像1.分析.
(1)电场强度的大小等于φ­x 图线的斜率大小，电场强度为零处，φ­x 图线存在极值，其切线的斜率为零.(2)在φ­x 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φ­x 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.
2.常见电场的φ-x(电势-位置)图像.
【典题 3】空间存在一平行于 x 轴方向的电场，x 轴上各点电势的变化规律如图 Z4­6 所示，图线为关于 y 轴对称
的抛物线.则下列说法正确的是(
图 Z4-6A.在 O～x2 电场强度依次增大，在 O～－x2 电场强度依次减小
B.x1 和－x1 两点处的电场强度大小相等、方向相同C.正粒子在 x1 和－x1 处的电势能相等
D.负粒子由－x1 沿 x 轴运动到 x1 的过程中，电势能先
解析：φ-x 图像的斜率大小等于电场强度，由于 O～x2和 O～－x2 图线的斜率均增大，因此 O～x2 和 O～－x2 电场强度均依次增大，A 错误；由于 x1 和－x1 两点关于 y 轴对称，则两点的斜率大小相等，即这两点的电场强度大小相等，又斜率的正负表示电场强度的方向，因此这两点电
场强度的方向相反，B 错误；由图像可知 x1 和－x1 两点的电势相等，则由公式Ep＝qφ得正粒子在x1 和－x1 两点的电势能相等，C 正确；由图像可知，x 轴负半轴电场方向向左，x 轴正半轴电场方向向右，则负粒子由－x1 到 O 点的过程电场力做正功，电势能减小；负粒子在 x 轴正半轴所受的电场力向左，则负粒子由 O 运动到 x1 点的过程中，电场力做负功，电势能增大，D 错误.
荷量 q＝2.0×10－9 C的带负电的粒子从(－1, 0)点由静止开
【考点突破 3】(多选)反射式速调管是常用微波器之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似.已知静电场的方向平行于 x 轴，其电势φ随 x 的分布如图 Z4­7 所示.一质量 m＝2.0×10－20 kg，电
始，仅在电场力作用下在 x 轴上往返运动.则(图 Z4-7
A.x 轴左侧电场强度 E1 和右侧电场强度 E2 的大小之比
B.粒子在 0～0.5 cm 区间运动过程中的电势能减小C.该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为 4.0×解析：根据 U＝Ed 可知，左侧电场强度：E1＝2.0×
故A 正确.粒子带负电，故在0～0.5 cm 区间运动过程中的
D.该粒子运动的周期 T＝3.0×10－8 s
大值为ΔEp＝ΔUq＝4.0×10－8 J，C正确.粒子运动到原点
10－2 m，联立得：Ekm＝4.0×10－8 J，设粒子在原点左右两
电势能增加，B 错误.该粒子运动过程中电势能变化量的最
时速度最大，根据动能定理有：qE1x＝Ekm，其中 x＝1.0×
侧运动的时间分别为 t1、t2，在原点时的速度为 vm，由运
突破 4 电场中的 Ep­x、Ek­x 图像
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 Ep0－Ep＝Fx，得 Ep＝Ep0－Fx，故 Ep­x图像的斜率绝对值表示电场力大小，纵截距表示初电势能；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 图像的斜率表示电场力，纵截距表示初动能.然后根据两图像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】(多选)电荷量大小分别为 Q 和 9Q 的两个点电荷 A、B 分别固定于 x 轴上两处，且其中一个点电荷固定于 x＝0 处.在它们形成的电场中，有一个试探电荷－q 沿x 轴从＋∞ 向坐标原点 O 运动，其电势能 Ep 随 x 的变化关系如图 Z4­8 所示，图线最低处对应的 x 轴坐标为 x0.则
A.A 带正电且处于 x＝0 处
B.B 带正电且处于 x＝－2x0 处C.在 x＝x0 处电场强度等于零
D.在 x 轴上 x＞x0 范围内，电场方向向左
解析：从图像可知在 x＝0 处的电势能大于零，故在此处应有一负电荷，即－Q，A 错误；在 x＝x0 处电势能最小，此处应为平衡位置，且 Ep­x 图像的斜率表示电场力，即 x＝x0 处电场力为零，则电场强度等于零，C 正确；根据 C
项分析 x＝x0 处电场强度等于零，设＋9Q 的横坐标为－x，
轴上 x>x0 的区域，试探电荷－q 沿 x 轴从＋∞向坐标原点功，根据负电荷所受电场力方向与电场方向相反，则电场方向向右，D 错误.答案：BC
O运动，其电势能Ep随x的减小而减小，可知电场力做正
【考点突破 4】如图 Z4-9 甲所示，A 和 B 两点在 x 轴上的坐标值为 xA 和 xB，一质子仅在电场力作用下沿 x 轴运动，该质子的电势能 Ep 随其坐标 x 变化的关系如图乙所示，
则下列说法中正确的是(甲
A.该电场可能是孤立点电荷形成的电场B.A 点的电场强度小于 B 点的电场强度C.质子在 A 点的动能大于在 B 点的动能
D.质子由 A 点运动到 B 点的过程中电场力对其所做的
功 W＝EpB－EpA
解析：Ep­x 图像的斜率表示电场力，由图像可知斜率恒定，所以质子在该电场中受到恒定的电场力，所以该电场为匀强电场，不可能是孤立点电荷产生的，A 错误；在