(江蘇專用)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第六章靜電場(chǎng)專題突破靜電場(chǎng)中的圖象問題課件(選修3-1)

專題突破靜電場(chǎng)中的圖象問題專題突破靜電場(chǎng)中的圖象問題電場(chǎng)中粒子運(yùn)動(dòng)的v－t圖象根據(jù)v－t圖象的速度變化、斜率變化(即加速度大小的變化)，確定電荷所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)力的大小變化情況，進(jìn)而確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)能的變化。電場(chǎng)中粒子運(yùn)動(dòng)的v－t圖象根據(jù)v－t圖象的速度變化、斜率變化A.A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φB>φA>φCB.A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系為EC>EB>EAC.粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，電勢(shì)能先增加后減少D.粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【例1】

(2018·4月浙江選考)一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)開始以－v0做直線運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖1所示。粒子在t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，3t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，以下判斷正確的是(

)圖1A.A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φB>φA>φC【例1】(2解析帶電粒子的帶電性質(zhì)不確定，無法判斷電勢(shì)的高低，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖象可知帶電粒子的動(dòng)能先減小后增大，由能量轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，所以電勢(shì)能先增大后減小，電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；v－t圖象的斜率表示加速度的大小，也可間接地反映電場(chǎng)力和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，圖線的斜率先增大后減小，且方向沒有改變，所以電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)該是EB最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。答案C解析帶電粒子的帶電性質(zhì)不確定，無法判斷電勢(shì)的高低，A項(xiàng)錯(cuò)誤電場(chǎng)中的E－x圖象(1)點(diǎn)電荷的E－x圖象正點(diǎn)電荷及負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨坐標(biāo)x變化關(guān)系的圖象大致如圖2所示。(E方向向右為正)1.幾種常見的E－x圖象電場(chǎng)中的E－x圖象(1)點(diǎn)電荷的E－x圖象1.幾種常見的E－(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的E－x圖象①兩電荷連線上的E－x圖象如圖3甲所示。②兩電荷連線的中垂線上的E－y圖象如圖3乙所示。(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的E－x圖象(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的E－x圖象①兩電荷連線上的E－x圖象如圖4甲所示。②兩電荷連線的中垂線上的E－y圖象如圖4乙所示。

甲

乙圖4(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的E－x圖象 甲(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律。(2)E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；E<0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向。(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差，“面積”大小表示電勢(shì)差大小，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定。2.E－x圖象特點(diǎn)(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律。2.E－x圖象特點(diǎn)A.O點(diǎn)的電勢(shì)最低B.x1和－x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等C.電子在x1處的電勢(shì)能大于在－x1處的電勢(shì)能D.電子從x1處由靜止釋放后，若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度最大【例2】

(多選)x軸上O點(diǎn)右側(cè)各點(diǎn)的電場(chǎng)方向與x軸方向一致，O點(diǎn)左側(cè)各點(diǎn)的電場(chǎng)方向與x軸方向相反，若規(guī)定向右的方向?yàn)檎较?，x軸上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖5所示，該圖象關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，x1和－x1為x軸上的兩點(diǎn)。下列說法正確的是(

)圖5A.O點(diǎn)的電勢(shì)最低【例2】(多選)x軸上O點(diǎn)右側(cè)各點(diǎn)的電場(chǎng)解析作出電場(chǎng)線，根據(jù)順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，則O點(diǎn)電勢(shì)最高，故A錯(cuò)誤；從圖線看出，電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱，則x軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱位置的電勢(shì)相等，電子在x1和－x1兩點(diǎn)處的電勢(shì)能相等，故B正確，C錯(cuò)誤；電子從x1處由靜止釋放后，若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)O點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功最多，故動(dòng)能最大，速度最大，故D正確。答案BD解析作出電場(chǎng)線，根據(jù)順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，則O點(diǎn)電勢(shì)最高，故電場(chǎng)中的φ－x圖象1.幾種常見的φ－x圖象 (1)點(diǎn)電荷的φ－x圖象(取無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零) ①正點(diǎn)電荷的φ－x圖象如圖6甲所示。

②負(fù)點(diǎn)電荷的φ－x圖象如圖6乙所示。甲

乙圖6電場(chǎng)中的φ－x圖象1.幾種常見的φ－x圖象甲(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線上的φ－x圖象，如圖7所示。(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的φ－x圖象①兩正點(diǎn)電荷連線上的φ－x圖象如圖8甲所示。②兩正點(diǎn)電荷連線的中垂線上的φ－y圖象如圖8乙所示。圖7

甲乙圖8(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線上的φ－x圖象，如圖7所示。(3(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ－x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，φ－x圖線存在極值，其切線的斜率為零。(2)在φ－x圖象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的高低，并可根據(jù)電勢(shì)高低關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)在φ－x圖象中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB＝qUAB，進(jìn)而分析WAB的正負(fù)，然后作出判斷。2.φ－x圖象特點(diǎn)及應(yīng)用(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ－x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處A.Q1

的電荷量小于Q2

的電荷量B.G

點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿x

軸負(fù)方向C.將一帶負(fù)電的試探電荷自G

點(diǎn)靜止釋放，僅在電場(chǎng)力作用下一定能到達(dá)D

點(diǎn)D.將一帶負(fù)電的試探電荷從D

點(diǎn)移到J

點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【例3】

(2018·江蘇南京、鹽城高三第一次模擬)(多選)電荷量為Q1

和Q2的兩點(diǎn)電荷分別固定在x

軸上的O、C

兩點(diǎn)，規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，x軸上各點(diǎn)電勢(shì)隨x的變化關(guān)系如圖9所示。則(

)圖9A.Q1的電荷量小于Q2的電荷量【例3】(2018·江答案BD答案BDEp－x圖象1.反映了電勢(shì)能隨位移變化的規(guī)律；2.圖線的切線斜率大小等于電場(chǎng)力大??；3.進(jìn)一步判斷場(chǎng)強(qiáng)、動(dòng)能、加速度等隨位移的變化情況。Ep－x圖象1.反映了電勢(shì)能隨位移變化的規(guī)律；【例4】

(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市一調(diào))一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)。取該直線為x軸，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep與位移x的關(guān)系如圖10所示。下列圖象中合理的是(

)圖10【例4】(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市一調(diào))一帶電粒子在電場(chǎng)中僅答案

D

答案D1.常見的交變電場(chǎng)

常見的產(chǎn)生交變電場(chǎng)的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等。2.常見的試題有三種類型 (1)粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解)。 (2)粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究)。 (3)粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)特點(diǎn)分段研究)?？茖W(xué)思維的培養(yǎng)——帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.常見的交變電場(chǎng)科學(xué)思維的培養(yǎng)——帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)(1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱性的特征，求解粒子運(yùn)動(dòng)過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件。(2)分析時(shí)從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系。(3)注意對(duì)稱性和周期性變化關(guān)系的應(yīng)用。3.解答帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的思路(1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動(dòng)圖11圖11解析

電子在0～τ時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)在τ～2τ時(shí)間內(nèi)先做勻減速運(yùn)動(dòng)，后反向做勻加速運(yùn)動(dòng)初速度的大小v1＝a1τ解析電子在0～τ時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)在τ～2τ時(shí)間內(nèi)先做勻減(江蘇專用)2020版高考物理總復(fù)習(xí)第六章靜電場(chǎng)專題突破靜電場(chǎng)中的圖象問題課件(選修3_1)圖12【典例2】

(2018·徐州、宿遷、連云港、淮安高三模擬)如圖12甲所示，極板A、B間電壓為U0，極板C、D間距為d，熒光屏到C、D板右端的距離等于C、D板的板長。A板O處的放射源連續(xù)無初速度地釋放質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子，經(jīng)電場(chǎng)加速后，沿極板C、D的中心線射向熒光屏(熒光屏足夠大且與中心線垂直)，當(dāng)C、D板間未加電壓時(shí)，粒子通過兩板間的時(shí)間為t0；當(dāng)C、D板間加上圖乙所示電壓(圖中電壓U1已知)時(shí)，粒子均能從C、D板間飛出，不計(jì)粒子的重力及相互間的作用。求：圖12【典例2】(2018·徐州、宿遷、連云港、淮安高三模(1)C、D板的長度L；(2)粒子從C、D板間飛出時(shí)垂直于極板方向偏移的最大距離；(3)粒子打在熒光屏上區(qū)域的長度。在C、D板間有L＝v0t0(1)C、D板的長度L；在C、D板間有L＝v0t0(2)粒子從nt0(n＝0，2，4，…)時(shí)刻進(jìn)入C、D板間，偏移距離最大，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)(2)粒子從nt0(n＝0，2，4，…)時(shí)刻進(jìn)入C、D板間，專題突破靜電場(chǎng)中的圖象問題專題突破靜電場(chǎng)中的圖象問題電場(chǎng)中粒子運(yùn)動(dòng)的v－t圖象根據(jù)v－t圖象的速度變化、斜率變化(即加速度大小的變化)，確定電荷所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)力的大小變化情況，進(jìn)而確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)能的變化。電場(chǎng)中粒子運(yùn)動(dòng)的v－t圖象根據(jù)v－t圖象的速度變化、斜率變化A.A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φB>φA>φCB.A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系為EC>EB>EAC.粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，電勢(shì)能先增加后減少D.粒子從A點(diǎn)經(jīng)B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【例1】

(2018·4月浙江選考)一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下從A點(diǎn)開始以－v0做直線運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖1所示。粒子在t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，3t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，以下判斷正確的是(

)圖1A.A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φB>φA>φC【例1】(2解析帶電粒子的帶電性質(zhì)不確定，無法判斷電勢(shì)的高低，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖象可知帶電粒子的動(dòng)能先減小后增大，由能量轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，所以電勢(shì)能先增大后減小，電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；v－t圖象的斜率表示加速度的大小，也可間接地反映電場(chǎng)力和電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，圖線的斜率先增大后減小，且方向沒有改變，所以電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)該是EB最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。答案C解析帶電粒子的帶電性質(zhì)不確定，無法判斷電勢(shì)的高低，A項(xiàng)錯(cuò)誤電場(chǎng)中的E－x圖象(1)點(diǎn)電荷的E－x圖象正點(diǎn)電荷及負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨坐標(biāo)x變化關(guān)系的圖象大致如圖2所示。(E方向向右為正)1.幾種常見的E－x圖象電場(chǎng)中的E－x圖象(1)點(diǎn)電荷的E－x圖象1.幾種常見的E－(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的E－x圖象①兩電荷連線上的E－x圖象如圖3甲所示。②兩電荷連線的中垂線上的E－y圖象如圖3乙所示。(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷的E－x圖象(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的E－x圖象①兩電荷連線上的E－x圖象如圖4甲所示。②兩電荷連線的中垂線上的E－y圖象如圖4乙所示。

甲

乙圖4(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的E－x圖象 甲(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律。(2)E>0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；E<0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向。(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢(shì)差，“面積”大小表示電勢(shì)差大小，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定。2.E－x圖象特點(diǎn)(1)反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律。2.E－x圖象特點(diǎn)A.O點(diǎn)的電勢(shì)最低B.x1和－x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等C.電子在x1處的電勢(shì)能大于在－x1處的電勢(shì)能D.電子從x1處由靜止釋放后，若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速度最大【例2】

(多選)x軸上O點(diǎn)右側(cè)各點(diǎn)的電場(chǎng)方向與x軸方向一致，O點(diǎn)左側(cè)各點(diǎn)的電場(chǎng)方向與x軸方向相反，若規(guī)定向右的方向?yàn)檎较?，x軸上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖5所示，該圖象關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，x1和－x1為x軸上的兩點(diǎn)。下列說法正確的是(

)圖5A.O點(diǎn)的電勢(shì)最低【例2】(多選)x軸上O點(diǎn)右側(cè)各點(diǎn)的電場(chǎng)解析作出電場(chǎng)線，根據(jù)順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，則O點(diǎn)電勢(shì)最高，故A錯(cuò)誤；從圖線看出，電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱，則x軸上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱位置的電勢(shì)相等，電子在x1和－x1兩點(diǎn)處的電勢(shì)能相等，故B正確，C錯(cuò)誤；電子從x1處由靜止釋放后，若向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)O點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功最多，故動(dòng)能最大，速度最大，故D正確。答案BD解析作出電場(chǎng)線，根據(jù)順著電場(chǎng)線電勢(shì)降低，則O點(diǎn)電勢(shì)最高，故電場(chǎng)中的φ－x圖象1.幾種常見的φ－x圖象 (1)點(diǎn)電荷的φ－x圖象(取無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零) ①正點(diǎn)電荷的φ－x圖象如圖6甲所示。

②負(fù)點(diǎn)電荷的φ－x圖象如圖6乙所示。甲

乙圖6電場(chǎng)中的φ－x圖象1.幾種常見的φ－x圖象甲(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線上的φ－x圖象，如圖7所示。(3)兩個(gè)等量同種點(diǎn)電荷的φ－x圖象①兩正點(diǎn)電荷連線上的φ－x圖象如圖8甲所示。②兩正點(diǎn)電荷連線的中垂線上的φ－y圖象如圖8乙所示。圖7

甲乙圖8(2)兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷連線上的φ－x圖象，如圖7所示。(3(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ－x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處，φ－x圖線存在極值，其切線的斜率為零。(2)在φ－x圖象中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的高低，并可根據(jù)電勢(shì)高低關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。(3)在φ－x圖象中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB＝qUAB，進(jìn)而分析WAB的正負(fù)，然后作出判斷。2.φ－x圖象特點(diǎn)及應(yīng)用(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ－x圖線的斜率大小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處A.Q1

的電荷量小于Q2

的電荷量B.G

點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿x

軸負(fù)方向C.將一帶負(fù)電的試探電荷自G

點(diǎn)靜止釋放，僅在電場(chǎng)力作用下一定能到達(dá)D

點(diǎn)D.將一帶負(fù)電的試探電荷從D

點(diǎn)移到J

點(diǎn)，電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功【例3】

(2018·江蘇南京、鹽城高三第一次模擬)(多選)電荷量為Q1

和Q2的兩點(diǎn)電荷分別固定在x

軸上的O、C

兩點(diǎn)，規(guī)定無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，x軸上各點(diǎn)電勢(shì)隨x的變化關(guān)系如圖9所示。則(

)圖9A.Q1的電荷量小于Q2的電荷量【例3】(2018·江答案BD答案BDEp－x圖象1.反映了電勢(shì)能隨位移變化的規(guī)律；2.圖線的切線斜率大小等于電場(chǎng)力大小；3.進(jìn)一步判斷場(chǎng)強(qiáng)、動(dòng)能、加速度等隨位移的變化情況。Ep－x圖象1.反映了電勢(shì)能隨位移變化的規(guī)律；【例4】

(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市一調(diào))一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)。取該直線為x軸，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能Ep與位移x的關(guān)系如圖10所示。下列圖象中合理的是(

)圖10【例4】(2018·蘇錫常鎮(zhèn)四市一調(diào))一帶電粒子在電場(chǎng)中僅答案

D

答案D1.常見的交變電場(chǎng)

常見的產(chǎn)生交變電場(chǎng)的電壓波形有方形波、鋸齒波、正弦波等。2.常見的試題有三種類型 (1)粒子做單向直線運(yùn)動(dòng)(一般用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解)。 (2)粒子做往返運(yùn)動(dòng)(一般分段研究)。 (3)粒子做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(一般根據(jù)交變電場(chǎng)特點(diǎn)分段研究)。科學(xué)思維的培養(yǎng)——帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.常見的交變電場(chǎng)科學(xué)思維的培養(yǎng)——帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)(1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱性的特征，求解粒子運(yùn)動(dòng)過程中的速度、位移、做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件。(2)分析時(shí)從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，根