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熱點(diǎn)專題系列四攻克電場類圖像的應(yīng)用電場中常考的三類圖像
圖像特點(diǎn)φ-x圖像E-x圖像(1)反映了電場強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律(2)E>0表示場強(qiáng)沿x軸正方向,E<0表示場強(qiáng)沿x軸負(fù)方向(3)圖線與x軸圍成的“面積”表示電勢差,“面積”大小表示電勢差大小,兩點(diǎn)的電勢高低根據(jù)電場方向判定Ep-x圖像類型一
φ-x圖像
類型二
E-x圖像
例2水平放置、完全相同的平行金屬板A、B帶等量異種電荷,兩板正中心記為O點(diǎn),以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立x軸,規(guī)定由A板垂直指向B板的方向?yàn)閳鰪?qiáng)的正方向,得出了x軸上的場強(qiáng)E隨坐標(biāo)x變化的圖像,如圖所示.根據(jù)圖像判斷下列說法正確的是(
)
A.沿x軸正方向電勢降低B.A、B兩板的電勢差一定為2x0E0C.將電子由O點(diǎn)靜止釋放,電勢能增加D.使電子沿x軸在板間移動,電勢能不變【答案】D
【解析】由題意可知,沿x軸方向電勢不變,故A錯(cuò)誤;x軸方向即為沿板長方向,由于不知道板間距離,則無法確定兩板間的電勢差,故B錯(cuò)誤;將電子由O點(diǎn)靜止釋放,電場力做正功,電勢能減小,故C錯(cuò)誤;x軸方向即為沿板長方向,則使電子沿x軸在板間移動,即在同一等勢面上移動,其電勢能不變,故D正確.變式2
(2022年湖南模擬)如圖甲所示,某電場中的一條電場線恰好與直線AB重合,以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),向右為正方向建立直線坐標(biāo)系,B點(diǎn)的坐標(biāo)為xB=0.06m,若一α粒子僅在電場力的作用下由A點(diǎn)運(yùn)動至B點(diǎn),其電勢能增加60eV,該電場線上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小E隨位移x的變化規(guī)律如圖乙所示,若A點(diǎn)電勢為15V,下列說法正確的是(
)
A.x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向都沿x軸正方向B.該α粒子沿x軸正方向做勻減速直線運(yùn)動C.B點(diǎn)電勢是A點(diǎn)電勢的2倍D.圖乙中E0應(yīng)為2.5×102V·m-1【答案】D
類型三
Ep-x圖像例3
(多選)空間中存在一靜電場,一電子從x=0處以一定的初速度沿+x軸方向射出,僅在電場力作用下在x軸上做直線運(yùn)動,其電勢能Ep隨位置x變化的關(guān)系圖像如圖所示.則下列判斷正確的是(
)
A.x1處電場強(qiáng)度比x3處電場強(qiáng)度大B.x2處電勢最大、電場強(qiáng)度最小C.x3處的電場強(qiáng)度方向沿x軸正方向D.電子在x=0處的速度大于x3處的速度【答案】AD
變式3空間中存在一靜電場,一電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運(yùn)動,其電勢能Ep隨位置x的變化關(guān)系如圖所示,則電子從x1向x3運(yùn)動的過程中,下列說法正確的是(
)
A.在x1處電子速度最大B.在x2處電子加速度最大C.在x3處電場強(qiáng)度最大D.在x2處電勢最高【答案】C
【解析】電子僅在電場力作用下運(yùn)動,動能與電勢能之和是恒定的,則電子從x1向x3運(yùn)動的過程中,在x3處的電勢能最小,則動能最大,速度最大,A錯(cuò)誤;Ep-x圖像的斜率絕對值表示電子受到的電場力大小,在x2處圖像的斜率為0,則電場力為0,故電子的加速度為0,B錯(cuò)誤;電子從x1向x3運(yùn)動的過程中,x3處的圖像斜率絕對值最大,則電場力最大,電場
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