高考物理二輪復(fù)習(xí)專項訓(xùn)練模型41 電場圖像信息模型（解析版）

模型41電場圖像信息模型1.（2023學(xué)業(yè)水平等級考試上海卷）空間內(nèi)有一電場，其電勢在x軸上分布如圖所示。在該電場中一負(fù)電荷的電勢能隨x變化的圖像可能正確的是【參考答案】C【名師解析】根據(jù)電勢與電勢能的關(guān)系可知，Ep=-qφ，所以則t=8T時在C、D之間的波形圖為圖像C。最新模擬題6.（2023湖北高考沖刺模擬）靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸負(fù)向為場強(qiáng)正方向，帶負(fù)電的點電荷沿x軸運動，則點電荷（）A.從x1到x4的過程中電勢能減小B.在x1處電勢能為零C.從x1到x4的過程中在x3處加速度最大D.在x2和x4處電勢能相等【參考答案】C【名師解析】x軸負(fù)向為場強(qiáng)正方向，從x1到x4的過程中，電場方向始終沿x軸正向，沿著電場線運動，電場力對負(fù)點電荷始終做負(fù)功，電勢能增加，故A錯誤；在x1處是電場強(qiáng)度為零，電勢的高低與電場強(qiáng)度大小無關(guān)，且電勢能是相對量，與零電勢的選取有關(guān)，故B錯誤；電場強(qiáng)度是矢量，大小比較絕對值，從x1到x4過程中電場強(qiáng)度先增大后減小，在x3處的場強(qiáng)最大，由SKIPIF1<0可知從x1到x4的過程中在x3處加速度最大，故C正確；從x2到x4的過程中，電場方向始終沿x軸正向，沿著電場線運動，電場力對負(fù)點電荷始終做負(fù)功，電勢能增加，故D錯誤。2.（2022河北石家莊一模）在空間O點右側(cè)存在水平方向的靜電場，以O(shè)為原點，沿電場方向建立坐標(biāo)系，電場強(qiáng)度E隨坐標(biāo)x的分布如圖所示。質(zhì)量均為m、帶電荷量分別為+q、-q的兩粒子，從x=2d處由靜止釋放，不計粒子重力及粒子之間相互作用。下列說法正確的是A.由靜止釋放后，帶正電荷的粒子電勢能減小，帶負(fù)電荷的粒子電勢能增大B.x=2d與x=4d兩點之間的電勢差為5E0dC.粒子運動到x=3d處時的加速度大小為SKIPIF1<0D.粒子運動到x=0處時的速度大小為2SKIPIF1<0【參考答案】BC【名師解析】帶電荷量分別為+q、-q的兩粒子，從x=2d處由靜止釋放后，電場力做正功，兩帶電粒子的電勢能都減小，選項A錯誤；根據(jù)電場強(qiáng)度E隨坐標(biāo)x的分布圖像面積表示電勢差可知，x=2d與x=4d兩點之間的電勢差為U=SKIPIF1<0=5E0d，選項B正確；x=3d處對應(yīng)的電場強(qiáng)度E=2.5E0，由qE=ma，解得粒子運動到x=3d處時的加速度大小為a=SKIPIF1<0，選項C正確；根據(jù)電場強(qiáng)度E隨坐標(biāo)x的分布圖像面積表示電勢差可知，x=2d與x=0兩點之間的電勢差為U=SKIPIF1<0=4E0d，由動能定理，qU=SKIPIF1<0，解得粒子運動到x=0處時的速度大小為v=2SKIPIF1<0，選項D錯誤。3.（2022湖南長沙周南中學(xué)模擬）某靜電場方向平行于x軸，x軸上各點電場強(qiáng)度隨位置的變化關(guān)系如圖所示，規(guī)定x軸正方向為電場強(qiáng)度正方向。若取x0處為電勢零點，則x軸上各點電勢隨位置的變化關(guān)系可能為（）A. B.C. D.【參考答案】C【名師解析】由圖可知，電場強(qiáng)度方向始終沿x軸正方向，故電勢沿x軸正方向一直降低，故SKIPIF1<0時，電勢SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時，電勢SKIPIF1<0，故AD錯誤；又由SKIPIF1<0知，電勢SKIPIF1<0隨x軸位置變化圖象的斜率絕對值可表示電場強(qiáng)度，故SKIPIF1<0時，SKIPIF1<0圖象的斜率絕對值逐漸變大，SKIPIF1<0時，SKIPIF1<0圖象的斜率絕對值逐漸變小，故C正確，B錯誤。4.（2023湖南新高考聯(lián)盟第一次聯(lián)考）空間存在一平行于紙面的勻強(qiáng)電場，在電場內(nèi)取某點記為坐標(biāo)原點O，沿某一方向建立x軸，選取x軸上到O點距離為r的P點，以O(shè)為圓心、r為半徑作圓，如圖甲所示。從P點起沿圓周逆時針方向移動一周，圓上各點的電勢SKIPIF1<0會隨轉(zhuǎn)過角度SKIPIF1<0發(fā)生變化。當(dāng)半徑r分別取SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0時，其SKIPIF1<0圖像如圖乙所示，三條曲線所對應(yīng)的電勢均在SKIPIF1<0時達(dá)到最大值，最大值分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，曲線③與橫軸相切。則下列說法正確的是（）A.電場方向沿x軸負(fù)方向 B.曲線①對應(yīng)的r取值為SKIPIF1<0C.坐標(biāo)原點O的電勢為SKIPIF1<0 D.電場強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0【參考答案】BC【名師解析】三條曲線均在SKIPIF1<0時達(dá)到最大值，說明電場線不是沿著x軸，而是沿著與x軸正方向的夾角為SKIPIF1<0的直線上，且電場線方向指向左下方，A錯誤；曲線①的最大值在三條圖像中最大，只有半徑越大，P點繞原點逆時針轉(zhuǎn)過SKIPIF1<0時，逆著電場線走過的距離才越大，對應(yīng)的電勢才越高，所以曲線①對應(yīng)的r取值為SKIPIF1<0。B正確；C．由上面分析知曲線③對應(yīng)的r取值為SKIPIF1<0。由題知，曲線③對應(yīng)的最高電勢和最低電勢分別為SKIPIF1<0、0，則坐標(biāo)原點在最高電勢點和最低電勢點連線的中點。所以坐標(biāo)原點O的電勢為SKIPIF1<0，C正確；取曲線③最高電勢和最低電勢來求電場強(qiáng)度SKIPIF1<0，D錯誤。5.（2023遼寧大連金州高中三模）如圖甲，同一豎直平面內(nèi)A、B、M、N四點距O點的距離均為SKIPIF1<0，O為水平連線SKIPIF1<0的中點，M、N在SKIPIF1<0連線的中垂線上。A、B兩點分別固定有一點電荷，電荷量均為Q（SKIPIF1<0），以O(shè)為原點、豎直向下為正方向建立x軸。若取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點，則SKIPIF1<0上的電勢SKIPIF1<0隨位置x的變化關(guān)系如圖乙所示。一電荷量為Q（SKIPIF1<0）的小球以一定初動能從M點豎直下落，一段時間后經(jīng)過N點，且在N點的加速度大小為2g。g為重力加速度，k為靜電力常量，則（）A.小球在M點的加速度為零B.從O點到N點場強(qiáng)逐漸增大C.從M點到N點過程中，電場力對小球先做負(fù)功后做正功D.從O點到N點小球的動能增加了SKIPIF1<0【參考答案】ACD【名師解析】小球在N點的加速度大小為2g，說明在N點的電場力大小等于mg，方向豎直向下，根據(jù)對稱性，在M點的電場力大小也為mg，且向上，故M點的加速度為0，A正確；圖像的斜率表示電場強(qiáng)度，結(jié)合圖像來看從O點到N點場強(qiáng)先增大后減小，B錯誤；根據(jù)場強(qiáng)的疊加可知兩個點電荷在O點上方產(chǎn)生的合場強(qiáng)豎直向上，在O點下方產(chǎn)生的合場強(qiáng)豎直向下，則小球在O點上方受到的電場力豎直向上，在O點下方受到的電場力豎直向下，故從M點到N點過程中，電場力對小球先做負(fù)功后做正功，C正確；根據(jù)庫侖定律可知兩個點電荷在N點產(chǎn)生的電場力大小都為SKIPIF1<0則合成之后的合電場力大小為SKIPIF1<0在N點由牛頓第二定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0ON兩點電勢差SKIPIF1<0從O點到N點合力做功SKIPIF1<0由動能定理可知，從O點到N點小球的動能增加了SKIPIF1<0，D正確。。6.（2023河北唐山一模）在某靜電場中建立Ox軸，x軸上各點的電勢SKIPIF1<0隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像如圖所示?，F(xiàn)將一電荷從x1處沿x軸負(fù)方向以一定速度射出，恰好到達(dá)坐標(biāo)原點O，不計電荷重力。下列說法正確的是（）A.從x1到原點O過程中電荷的電勢能逐漸減小B.從x1到原點O過程中電荷的加速度先增大后減小C.從x1到原點O過程中電荷做勻減速直線運動D.電荷的電性為正電荷【參考答案】B【名師解析】由圖可知，從x1到O點電勢降低，電荷從x1處沿x軸負(fù)方向以一定速度射出，恰好到達(dá)坐標(biāo)原點O，則電場力做負(fù)功，電勢能變大，電荷帶負(fù)電，選項AD錯誤；因φ-x圖像的斜率等于場強(qiáng)，則從x1到原點O過程中場強(qiáng)先增加后減小，則電荷受電場力先增加后減小，則電荷的加速度先增大后減小，選項B正確；從x1到原點O過程中電荷所受的電場力不斷變化，則加速度不是恒定的，電荷不是做勻減速直線運動，選項C錯誤。7.(2023長沙名校質(zhì)檢)在SKIPIF1<0軸上放置兩個電荷量不相等的同種電荷SKIPIF1<0，位置坐標(biāo)分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，在SKIPIF1<0軸上兩電荷之間區(qū)域內(nèi)的電勢SKIPIF1<0隨位置坐標(biāo)SKIPIF1<0變化的圖線如圖所示，圖線與SKIPIF1<0軸交點的切線與SKIPIF1<0軸平行，交點處的縱坐標(biāo)為SKIPIF1<0，取無限遠(yuǎn)處電勢為零，下列說法正確的是（）A.SKIPIF1<0均帶負(fù)電B.兩電荷的電荷量之比SKIPIF1<0C.在SKIPIF1<0軸上SKIPIF1<0處，電勢為SKIPIF1<0D.在SKIPIF1<0軸上SKIPIF1<0處，電場強(qiáng)度為0【參考答案】B【名師解析】由圖像可知SKIPIF1<0處，電勢最低，則SKIPIF1<0均帶正電，A錯誤；圖線與SKIPIF1<0軸交點的切線與SKIPIF1<0軸平行，說明SKIPIF1<0處電場強(qiáng)度為0，根據(jù)，SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<0，B正確；電勢是標(biāo)量，在SKIPIF1<0軸上SKIPIF1<0處，由于兩電荷的電勢都比SKIPIF1<0點處的低，故電勢小于SKIPIF1<0，C錯誤；在SKIPIF1<0軸上SKIPIF1<0處，點電荷產(chǎn)生的電場方向相同，電場強(qiáng)度不為0，D錯誤。8.如圖所示，x軸上固定兩個點電荷A和B，電荷A固定在原點，電荷B固定在SKIPIF1<0處，通過電勢傳感器測出x軸上各點電勢φ隨坐標(biāo)x的變化規(guī)律并描繪出SKIPIF1<0圖像。已知SKIPIF1<0圖線與x軸的交點橫坐標(biāo)為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0處的切線與x軸平行。已知點電荷的電勢公式SKIPIF1<0，其中k為靜電力常量，Q為場源點電荷的電荷量，r為某點距場源點電荷的距離，取無窮遠(yuǎn)處電勢為零。以下說法正確的是（）A.電荷A帶負(fù)電，電荷B帶正電B.兩點電荷的電荷量之比為SKIPIF1<0C.橫坐標(biāo)SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的差SKIPIF1<0D.在x軸上SKIPIF1<0的任意位置無初速度釋放一正電荷，該正電荷一定能到達(dá)無窮遠(yuǎn)處【參考答案】C【名師解析】根據(jù)題圖中各點電勢φ隨坐標(biāo)x變化規(guī)律的曲線可知，在x軸上各點的電勢有正有負(fù)，根據(jù)點電荷的電勢公式可知兩點電荷帶異種電荷，由于SKIPIF1<0時電勢為正，SKIPIF1<0時電勢為負(fù)，所以點電荷A帶正電，點電荷B帶負(fù)電，故A錯誤。SKIPIF1<0圖像中圖線的斜率絕對值表示電場強(qiáng)度大小，則SKIPIF1<0處的電場強(qiáng)度為零，有SKIPIF1<0由題圖可知x1、x2處的電勢為零，根據(jù)電勢公式有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0則SKIPIF1<0故B錯誤，C正確；在x軸上SKIPIF1<0的區(qū)域內(nèi)，電勢逐漸升高，電場強(qiáng)度沿x軸負(fù)方向，若在x軸上SKIPIF1<0的區(qū)域內(nèi)無初速度釋放一正電荷，正電荷受到向左的電場力，將向左做加速運動，在x軸上SKIPIF1<0的區(qū)域內(nèi)，電勢逐漸降低，電場強(qiáng)度沿x軸正方向，若在x軸上SKIPIF1<0的區(qū)域內(nèi)無初速度釋放一正電荷，正電荷受到向右的電場力，將向右加速到無窮遠(yuǎn)處，故D錯誤。9.（2023山西考前適應(yīng)性考試）紙面內(nèi)存在沿某方向的勻強(qiáng)電場，在電場中取O點為坐標(biāo)原點建立x軸。以O(shè)為圓心、R為半徑，從x軸上的a點開始沿逆時針方向作圓，a~h是圓周上的8個等分點，如圖（a）所示；測量圓上各點的電勢φ與半徑同x軸正方向的夾角θ，描繪的φ——θ圖像如圖（b）所示，下列說法正確的是A.電場強(qiáng)度的大小為SKIPIF1<0B.O點的電勢為SKIPIF1<0C.a、e兩點的電勢差為SKIPIF1<0D.從e到f，電勢一直降低，從g到h，電勢一直升高，【參考答案】.ABC【名師解析】由圖可知在圓周上電勢最高的點和最低點所在的直徑與x軸夾角為π/6，且電勢差為值φ1+φ2，根據(jù)勻強(qiáng)電場電勢分布特點可知，O點的電勢φO=SKIPIF1<0，故B正確；由勻強(qiáng)電場場強(qiáng)與電勢的關(guān)系可知E=SKIPIF1<0，方向與x軸正方向夾角為7π/6，故A選項正確；而Uae=2ERcos(π/6)，解得Uae=SKIPIF1<0(φ1+φ2)，故C選項正確；由場強(qiáng)方向可知從e到f，電勢先降低再升高，從g到h，電勢一直升高，故D選項錯誤。10．（2023重慶涪陵重點高中質(zhì)檢）如圖所示為某靜電場中x軸上各點電勢φ的分布圖，一個帶電粒子從坐標(biāo)原點O處靜止釋放，僅在靜電力作用下從坐標(biāo)原點O沿x軸正方向運動，則A．粒子一定帶負(fù)電B．粒子在x1與x3兩點的加速度相等C．粒子從x1運動到x3，電勢能先減小后增大D．粒子釋放后將在x軸正方向某一范圍內(nèi)做往復(fù)運動【參考答案】C，【名師解析】由題圖可知，從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0電勢逐漸降低，說明電場方向水平向右，粒子從靜止開始向右運動，受力與場強(qiáng)方向相同，故帶正電，故A錯誤。由SKIPIF1<0圖象的斜率大小等于電場強(qiáng)度的大小可知，在SKIPIF1<0與SKIPIF1<0處，加速度不相等，故B錯誤。從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0電勢先降低后升高，電勢能先減小后增大，故C正確。從原點到x軸正方向任意一點電勢差均不為零，電場力對粒子做正功，速度一直向右，故D錯誤。11.（2022山東淄博二模）如圖甲所示，粗糙、絕緣的水平地面上，一質(zhì)量m=2kg的帶負(fù)電小滑塊（可視為質(zhì)點）在x=1m處以v0=1.5m/s的初速度沿x軸正方向運動，滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0=0.05。整個區(qū)域存在沿水平方向的電場，滑塊在不同位置所具有的電勢能Ep如圖乙所示，P點是圖線最低點，虛線AB是圖像在x=1m處的切線，取g=10m/s2，下列說法正確的是（）A.x=3m處電勢最低 B.滑塊向右運動過程中，速度始終減小C.滑塊運動至x=3m處時，速度大小為SKIPIF1<0 D.滑塊向右一定可以經(jīng)過x=4m處的位置【參考答案】BC【名師解析】滑塊在x=3m處電勢能最小，因為滑塊帶負(fù)電，所以x=3m處的電勢最高，故A錯誤；Ep-x圖像斜率的絕對值表示滑塊所受電場力的大小，所以滑塊在x=1m處所受電場力大小為SKIPIF1<0滑塊所受滑動摩擦力大小為SKIPIF1<0在1~3m區(qū)間內(nèi)，滑塊所受電場力與滑動摩擦力方向相反，且不斷減小，則滑塊所受合外力方向與速度方向相反；在x=3m之后，滑塊所受電場力與滑動摩擦力同向，且不斷增大，則滑塊所受合外力方向也與速度方向相反。綜上所述可知滑塊向右運動過程中，在x=1m處速度最大，速度始終減小，故B正確；滑塊x=1m處所具有的機(jī)械能為SKIPIF1<0在1~3m區(qū)間內(nèi)，摩擦力做功使機(jī)械能減小，則有SKIPIF1<0x=3m處的電勢能等于1J，故此刻動能為1.25J。根據(jù)動能表達(dá)式可能此刻的速度為SKIPIF1<0，C正確；滑塊在x=1m處的電勢能與在x=4m處的電勢能相等，根據(jù)能量守恒定律，若滑塊能夠經(jīng)過x=4m處，則應(yīng)滿足SKIPIF1<0根據(jù)題中數(shù)據(jù)可知實際情況并不滿足上式，所以滑塊一定無法經(jīng)過x=4m處的位置，故D錯誤。故選BC。12.（2022山東濟(jì)南5月模擬）一帶負(fù)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的變化如圖所示，其中O－x2段是拋物線，x1處是頂點，x2－x3段是直線，且與拋物線相切。粒子由O－x3運動過程中，下列判斷正確的是（）A.x3處電勢最高 B.O－x1段粒子動能增大C.x1－x2段粒子加速度增大 D.x2－x3段粒子做勻速直線運動【參考答案】AC【名師解析】.由電勢能SKIPIF1<0隨位移SKIPIF1<0的變化圖像可知：O－SKIPIF1<0運動過程中，粒子的電勢能先增大后減小，同時SKIPIF1<0，由于粒子帶負(fù)電，由SKIPIF1<0可知：O－SKIPIF1<0運動過程中，電勢先減小后增大，且SKIPIF1<0，因此SKIPIF1<0處的電勢最高，A正確；O－SKIPIF1<0段，粒子的電勢能逐漸增大，由于粒子只受電場力，電場力做負(fù)功，動能轉(zhuǎn)化為電勢能，動能減少，B錯誤；粒子在SKIPIF1<0－SKIPIF1<0段圖像斜率逐漸增大，說明粒子受到的電場力逐漸增大，則粒子加速度增大，C正確；粒子在SKIPIF1<0－SKIPIF1<0段圖像斜率不變，說明粒子所受電場力不變，粒子的加速度不變，因此粒子做勻加速直線運動，D錯誤。13..(2022·吉林六校聯(lián)考)如圖甲所示，在某電場中建立x坐標(biāo)軸，一個電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運動，經(jīng)過A、B、C三點，已知xC－xB＝xB－xA。該電子的電勢能Ep隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖乙所示。則下列說法中正確的是()A．A點電勢高于B點電勢B．A點的電場強(qiáng)度小于B點的電場強(qiáng)度C．A、B兩點電勢差|UAB|等于B、C兩點電勢差|UBC|D．電子經(jīng)過A點的速率小于經(jīng)過B點的速率【參考答案】D【名師解析】一個電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運動，由題圖知電子電勢能一直減小，則電子從A到B電場力做正功，即W＝UABq＝UAB·(－e)>0，所以UAB<0，A點電勢低于B點電勢，故A錯誤；根據(jù)電勢能Ep隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系Ep＝qφx＝eφx，則ΔEp＝eΔφx＝eExΔx，可知Epx圖像的斜率絕對值越大，電場強(qiáng)度越強(qiáng)，由題圖可知A點的斜率絕對值比B點的大，A點的電場強(qiáng)度大于B點的電場強(qiáng)度，故B錯誤；由題圖可知，電子通過相同位移時，電勢能的減小量越來越小，根據(jù)功能關(guān)系：WAB＝－ΔEpAB，WBC＝－ΔEpBC，電場力做功WAB＝UABq，WBC＝UBCq，故|UAB|>|UBC|，A、B兩點電勢差|UAB|大于B、C兩點電勢差|UBC|，故C錯誤；一個電子僅在電場力作用下沿x軸正方向運動，根據(jù)動能定理WAB＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2>0，電子經(jīng)過A點的速