专题45 电场中的φ-x、Ep-x、E-x三类图像-2024届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练

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2024届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题45 电场中的φ-x、Ep-x、E-x三类图像
导练目标
导练内容
目标1
φ-x图像
目标2
Ep-x图像
目标3
E-x图像
【知识导学与典例导练】
一、 φ-x图像
1.电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,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。
【例1】沿电场线所在直线建立如图所示Ox轴，x轴上各点电势随x的变化规律如图所示，坐标点O、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，O点电势为零。带电量为-e的电子从O点由静止释放，仅受电场力作用，下列说法正确的是（　　）

A．在0~区间内，电场方向始终指向x轴正方向
B．电子到达B点时动能为
C．电子从A运动到C，加速度先增大后减小
D．若在B点给电子一个沿x轴方向的初速度，电子一定会在AC间做往复运动
【答案】B
【详解】A．沿电场线方向电势降低，在0~区间内，电势先升高、再降低、再升高，则电场线方向没有始终指向x轴正方向，故A错误；
B．根据动能定理电子到达B点时动能为故B正确；
C．电势随x图像的斜率大小等于电场强度，电子加速度大小为由图像可知，A、C间斜率先变小后变大，则加速度先变小后变大，故C错误；
D．若在B点电子的初速度为沿+x轴方向，BC间电势升高，电场线方向由C指向B，电场力由B指向C，电子做加速运动；若在B点电子的初速度为沿-x轴方向，同理，电子也做加速运动。故电子不会再AC间做往复运动，故D错误。故选B。
二、 Ep-x图像
1.根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功:电势能增加,电场力做负功。
2.根据ΔEp=-W=-Fx,图像Ep-x斜率的绝对值表示电场力的大小。

【例2】在静电场中，某一带负电的点电荷沿x轴的电势能Ep随位置x的变化关系如图所示，在x轴上有四点：x1、x2、x3、x4，相邻两点间的距离相等，该带负电的点电荷只在电场力作用下由静止开始沿x轴从0点向x轴正方向运动，下列说法中正确的是（　　）

A．x2和x4两点处电场强度相等
B．由x1运动到x4的过程中加速度先增大后减小
C．由x1运动到x4的过程中动能先增大再减小
D．设电荷从x1运动到x2，电场力做功W1，电荷从x1运动到x4，电场力做功W2，则W10表示电场强度沿x轴正方向;E