專題02電場中“四類”典型圖象問題的突破(精講)-2019年高考物理雙基突破(二)

1、史場中“四類”善餐圖象冏紫祐突破（精神）近幾年，高考中以電場圖象和電勢圖象切入命題的試題逐漸增多，如：E x圖象、（）-x圖象，或與粒子運動規(guī)律有關的圖象，如：v-t圖象。掌握各個圖象的特點，理解其斜率、截距、“面積”對應的物理意義，就能順利解決有關問題，此類問題一般以選擇題的形式出現(xiàn)，難度中等。一、電場中粒子運動的 vt圖象當帶電粒子只在電場力作用下運動時，如果給出了粒子運動的速度圖象，則從速度圖象上能確定粒子運動的加速度方向，根據(jù) v-1圖象的速度變化、斜率變化（加速度大小變化）情況，確定電荷所受電場力 的方向與電場力的大小變化情況，進而可將粒子運動中經(jīng)歷的各點的場強方向、場強大小、電勢高

2、低及電 勢能的變化等情況判定出來。【題1（多選）如圖甲，直線 MN表示某電場中一條電場線，a、b是線上的兩點，將一帶負電荷的粒子從a點處由靜止釋放，粒子從 a運動到b過程中的vt圖線如圖乙所示，設 a、b兩點的電勢分別為 婀、（fb,場強大小分別為Ea、Eb,粒子在a、b兩點的電勢能分別為Wa、Wb,不計重力，則有A. 也 B. Ea>Eb C. Ea< Eb D. Wa>Wb【答案】BD【解析】由圖乙可知，粒子做加速度減小，速度增大的直線運動，故可知從口到b電場強度減小,粒 子動能增大，電勢官國威小，電場力方向由指向電場線方向由b指向處由點電勢高于曰點電勢，故正 確答案為B

3、、Do【題2】電場中的三條等勢線如圖中實線a、b、c所示，,三條等勢線的電勢 必> 心。一電子以沿PQ方向的初速度，僅在電場力的作用下沿直線從P運動到Q,則這一過程中電子運動的 vt圖象大致是圖【解析】電子由P點運動到Q點的過程中，電場力所做的功為W= q （加一?。?，因為q<0,且加v心，所以W> 0,由動能定理可知，電子的動能不斷增大，即速度不斷增大，選項C、D錯誤；P點附近等勢面密集，故場強較大，電子在 P點附近所受電場力大，電子的加速度也就大，對應v-1圖象的斜率大，故由P到Q, v-t圖象的斜率不斷減小，選項 A正確，選項B錯誤。突破三電場中的4 x圖象()-x圖象

4、：(1)在力一x圖象中，圖線上任一點的斜率表示該點的電場強度沿x軸方向上的分量。電場強度為零處，4 x圖線存在極值，其切線的斜率為零。(2)在力一x圖象中可以直接判斷各點電勢的大小，并可根據(jù)電勢大小關系確定電場強度的方向。(3)在力一x圖象中分析電荷移動時電勢能的變化，可用WAB = qUAB,進而分析 Wab的正負，然后作出判斷。1 .點電荷的 小一x圖象(取無限遠處電勢為零)(1)正點電荷的小一x圖象如圖。(2)負點電荷的小一x圖象如圖。2 .兩個等量異種電荷連線上的力一x圖象如圖。3.兩個等量同種電荷的 ()-x圖象(1)兩正電荷連線上的()-x圖象如圖。(2)兩正電荷連線的中垂線上的(

5、)-y圖象如圖?！?題6】兩電荷量分別為q1和q2的點電荷 固定在x軸上的O、M兩點，兩電荷連線上各點電勢。隨x變化的關系如圖所示，其中C為ND段電勢最低的點，則下列說法正確的是A. q1、42為等量異種電荷B. N、C兩點間場強方向沿 x軸負方向C. N、D兩點間的電場強度大小沿 x軸正方向先減小后增大D.將一正點電荷從 N點移到D點，電勢能先增大后減小【答案】C【解析】根據(jù)中左側(cè)和裝右側(cè)電勢隨距離熠大而降低可判斷兩者均為正電荷，A錯.W、C間的電場方向沿x軸正方向，C點場強為0, B錯.根據(jù)N-D間圖線的斜率大小先減小后增大可知，場強先減小到零后反向增大，C正確；正電荷從 N移到D,由Ep

6、=q（f）知，電勢能先減小后增大，D錯。【題7】（多選）空間某一靜電場的電勢4在x軸上分布如圖所示，x軸上兩點B、C的電場強度在xC.電荷在。點受到的電場力在 x軸方向上的分量最大D.負電荷沿x軸從B移到C的過程中，電場力先做正功，后做負功【答案】AD【解析】在p-x圖象中，肆戔斜率表示場強大小。結(jié)合題中圖象特點可知EqEx Eof 故A項 正確，C錯誤，根據(jù)電場中沿著電場線的方向電勢逐漸降低可知五酸沿工軸負方向，E項錯誤曰負電荷在正 國軸上受電場內(nèi)沿,X軸負方向，在員工軸上受電場力沿工軸正方向，故可判斷負電荷從B移到C的過程中, 電場力先做正功后做負功，D項正確。【題8】兩個等量異種點電荷位

7、于 x軸上，相對原點對稱分布，正確描述電勢 。隨位置x變化規(guī)律的是 圖【答案】A【解析】本題根據(jù)電場線的性質(zhì)，沿電場線的方向電勢降低進行判斷即可。本題中應明確沿電場線的 方向電勢降低；并且異號電荷連線的中垂線上的電勢為零；因為其中垂線為等勢面，與無窮遠處電勢相 等。->-9O兩個等量異號電荷的電場線如圖，根據(jù)“沿電場線方向電勢降低”的原理，從左側(cè)無窮遠處向右電勢應升高，正電荷所在位置處最高；然后再慢慢減小，。點處電勢為零，則 。點右側(cè)電勢為負，同理到達負電荷時電勢最小，經(jīng)過負電荷后，電勢開始升高，直到無窮遠處，電勢為零；故B、C、D是錯誤的；A正確?！绢}9】有一靜電場，其電勢隨 x坐標的

8、改變而改變，變化的圖線如圖所示。若將一帶負電的粒子（重力不計）從坐標原點 O由靜止釋放，電場中 P、Q兩點的橫坐標分別為 1 mm、4 mm.則下列說法正確的是A.粒子將沿x軸正方向一直向前運動B.粒子經(jīng)過P點與Q點時，加速度大小相等、方向相反C.粒子經(jīng)過P點與Q點時，動能相等D.粒子經(jīng)過P點與Q點時，電場力做功的功率相等【答案】C【解析】根據(jù)題中的中-工圖象，畫出電場強度E隨工的變化圖象及粒子的¥-工圖象，如圖所示由圖可知A錯誤孑由牛頓第二定律知，粒子在2。兩點時的加速度滿足值=2政J則B錯誤j由v T圖象知，粒子在A。兩點時對應的時間分別是右和（3-也如其速度相等，則C正確/粒子

9、在P、 。兩點時的功率因電場強度不相同，故功率不同，則D錯誤口【題10（多選）兩電荷量分別為qi和生的點電荷放在x軸上的O、M兩點，兩電荷連線上各點電勢隨x變化的關系如圖所示，其中 A、N兩點的電勢均為零，ND段中的C點電勢最高，不計重力，則A. A、N點的電場強度大小為零B.將一正點電荷靜放在 x軸負半軸，它將一直做加速運動C. N、C間場強方向沿x軸正方向D.將一負點電荷從 N點移動到D點，電場力先做正功后做負功【答案】BD【解析】爐f圖象的斜率表示電場強度E,題中圖線在w、齊兩點處的斜率都不等于0,則知/、N兩 點的場強均不為零，選項A錯誤,根據(jù)題中圖象，結(jié)合矢量的疊加可知，x軸負半軸的

10、電場強度方向指向 x軸的負方向，所以若將一正點電荷放在x軸負半軸，則電場力指向 x軸負方向，因此電場力與速度方向相同，導致一直做加速運動，選項B正確；由題圖可知，從 N到C電勢升高，根據(jù)順著電場線方向電勢降低可知，N、C間電場強度方向沿 x軸負方向，選項C錯誤；N-D段中，電勢先升高后降低，所以場強方向先沿x軸負方向，后沿 x軸正方向，將一負點電荷從 N點移到D點，電場力先做正功后做負功，選項 D正確。突破四 電場中的Epx圖象在電勢能Ep與位移x的圖象中，與x軸的交點是電勢為零的點，圖象斜率反映靜電力的大小，也間接反映了電場強度 E的大小。電場中圖象問題的處理方法解決圖象問題時首先根據(jù)圖象的

11、意義，寫出有關的數(shù)學表達式，其次需要巧妙地利用圖象的截距、斜率、極值點、變化趨勢、面積等信息分析處理物理問題?！绢}11】一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運動。取該直線為x軸，起始點O為坐標原點，其電,勢能Ep與位移x的關系如圖所示。下列圖像中合理的是中腐強度U值移美鬃粒子動能與位移關寮【答案】D依速度。慵移美系中餐X.n/加逑度與仰移美系【解析】由于粒子只受電場力作用，因此由 5電=與可知，Epx圖像的斜率大小即為粒子所受電場力大小，從圖像可知，圖像的斜率隨位移的增大而越來越小，因此粒子運動后所受的電場力隨位移的增大而越來越小，因此電場強度越來越小，A項錯誤；由于只受電場力

12、作用，因此動能與電勢能的和是定值，但從B項和題圖可以看出，不同位置的電勢能與動能的和不是定值，B項錯誤；粒子受到的電場力隨位移的增大而越來越小，因此加速度隨位移的增大而越來越小，D項正確；若粒子的速度隨位移的增大而均勻增大，則粒子的動能 Ekx2,結(jié)合題圖和B項分析可知C錯誤。【題12（多選）M、N是某電場中一條電場線上的兩點，若在 M點釋放一個初速度為零的電子，電 子僅受電場力作用，并沿電場線由M點運動到N點，其電勢能隨位移變化的關系如圖所示，則下列說法正確的是A.電子運動的軌跡為直線B.該電場是勻強電場C.電子在N點的加速度小于在M點的加速度D.電子在N點的動能小于在 M點的動能【答案】C

13、【解析】A電子從M運動到N過程中，只受電場力J電勢能減小，電場力做正功，則動能增加，因 此N點的動能大于必點的動能，故A錯誤卞B、電子通過相同位移時，電勢能的減小量越來越小，說明電場力做功越來越小，由W=Fs可知，電子所受的電場力越來越小，場強減小，不可能是勻強電場，故 B錯誤。C、電子所受的電場力減小，則知電子的加速度逐漸減小，故C正確。D、帶電粒子初速度為零，且沿著電場線運動，其軌跡一定為直線，故D錯誤。故選：C【題13】一帶負電的粒子只在電場力作用下沿x軸正向運動，其電勢能 Ep隨位移x變化的關系如圖所示，其中0X2段是關于直線x=xi對稱的曲線，X2X3段是直線，則下列說法正確的是A. xi處電場強度為零B. xi、x2、x3處電勢（樸旭、也的關系為前 也 也）C.粒子在0? x2段做勻變速運動，x2? x3段做勻速直線運動D, x2? x3段是勻強電場【答案】ABD【解析】A、根據(jù)電勢能與電勢的關系：Ef 場強與電勢的關系：得：由數(shù)學 Axq Ax知識可知EP r圖象切線的斜率等于三.xi處切線斜率為零,則工1處電場強度為零,故A正確口B、根據(jù)電勢能與電勢的關系