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  • 2021-06-02 发布

2021高考物理新高考版一轮习题:第七章 微专题51 挖掘“电场中图象”的隐藏信息 Word版含解析

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‎1.挖掘φ-x图象中的两个隐藏信息:(1)电场强度的方向:由电势高的地方指向电势低的地方,即沿x轴方向的电场方向;(2)电场强度的大小:根据E=,图象φ-x的斜率为电场强度.另注意Ep-x图象即为qφ-x图象.‎ ‎2.挖掘E-x图象中的两个隐藏信息:‎ ‎(1)电场强度的方向:场强E正负表示场强的方向;‎ ‎(2)电势差的大小:图线与x轴围成的“面积”表示电势差.‎ ‎3.挖掘v-t图象中的隐藏信息:根据速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化,确定电场的方向、电势高低及电势能变化.‎ ‎1.(2019·安徽合肥市第一次质量检测)如图1所示,真空中位于x轴上的两个等量负点电荷,关于坐标原点O对称.下列关于E随x变化的图象正确的是(  )‎ 图1‎ ‎2.(2019·安徽宣城市期末调研测试)两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点,两点电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图2所示,其中C为ND段电势最低的点,则下列说法正确的是(  )‎ 图2‎ A.q1、q2为等量异种电荷 B.N、C两点间场强方向沿x轴负方向 C.N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大 D.将一正点电荷从N点移到D点,电势能先增大后减小 ‎3.(2020·河北石家庄模拟)如图3甲所示,真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体,以球心为坐标原点,沿半径方向建立x轴.理论分析表明,x轴上各点的场强随x变化 关系如图乙所示,则(  )‎ 图3‎ A.x2处场强大小为 B.球内部的电场为匀强电场 C.x1、x2两点处的电势相同 D.假设将试探电荷沿x轴移动,则从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功相同 ‎4.(多选)(2019·江苏通州区、海门市、启东三县联考)如图4甲所示是某电场中的一条电场线,若有一质子以某一初速度仅在电场力的作用下,沿AB由A点运动到B点,所经位置的电势(φ)随距A点的距离(x)变化的规律如图乙所示.则以下关于质子的v-t图象,Ek-x图象,a-t图象,E(电势能与动能之和)-x图象,四种图象中可能正确的有(  )‎ 图4‎ ‎5.(2019·河北张家口一模)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图5所示,其中0~x2段是关于直线x=x1对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是(  )‎ 图5‎ A.x1处电场强度最小,但不为零 B.粒子在0~x2段做匀变速运动,x2~x3段做匀速直线运动 C.在0、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、 φ2、φ3的关系为φ3>φ2=φ0>φ1‎ D.x2~x3段的电场强度大小、方向均不变 ‎6.(多选)(2020·江西赣州市模拟)有一电场强度方向沿x轴方向的电场,其电势φ随x的分布如图6所示.一质量为m、带电荷量为-q的粒子只在电场力的作用下,以初速度v0从x=0‎ 处的O点进入电场并沿x轴正方向运动,则下列关于该粒子运动的说法中正确的是(  )‎ 图6‎ A.粒子从x=0处运动到x=x1处的过程中动能逐渐增大 B.粒子从x=x1处运动到x=x3处的过程中电势能逐渐减小 C.欲使粒子能够到达x=x4处,则粒子从x=0处出发时的最小速度应为2 D.若v0=2,则粒子在运动过程中的最小速度为 ‎7.(2019·山东临沂市2月质检)如图7甲所示,两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上距离为L的两点,其中Q1带正电位于原点O,a、b是它们连线延长线上的两点,其中b点与O点相距3L现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其速度随坐标x变化的图象如图乙所示,则以下判断正确的是(  )‎ 图7‎ A.Q2带负电且电荷量大于Q1‎ B.b点的场强不为零 C.a点的电势比b点的电势高 D.该粒子在a点的电势能比在b点的电势能小 ‎8.(多选)(2019·四川省综合能力提升卷(三))空间有一沿x轴分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图8所示.-x1、x1、x2、x3是x轴上的四个点,下列说法中正确的是(  )‎ 图8‎ A.-x1处的电势比x1的电势高 B.将正电荷由-x1移到x2,电势能先增大,后减小 C.将一负电荷由-x1处由静止释放,若只受电场力作用,它将在-x1和x1之间往复运动 D.负电荷在4个点中位于x2电势能最大 答案精析 ‎1.A [设x轴的正方向代表电场强度的正方向 根据等量同种负电荷电场线在沿x轴方向的分布,结合规定正方向判断如下:‎ ‎①在A点左侧电场线水平向右,场强为正,图象的横轴上方,离A点越近,场强越强;‎ ‎②在A到O之间的电场线向左,场强为负,图象在横轴下方,离A越近,场强越强;‎ ‎③在O到B之间电场线向右,场强为正,图象在横轴上方,离B越近,场强越强;‎ ‎④在B点右侧,电场线水平向左,场强为负,图象在横轴下方,离B越近,场强越强.‎ 综上所述,只有选项A符合题意.]‎ ‎2.C [由题图可知,O、M间电势先减小后增大,故两点电荷均带正电,故A错误;电势最低点C的场强应该为零,N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大,C正确;沿电场线方向电势逐渐降低,N、C两点间场强方向沿x轴正方向,B错误;OC电场线向右,MC电场线向左,将一正点电荷从N点移到D点,电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,D错误.]‎ ‎3.A [计算x2处的电场强度时,可把带电球体等效为位于原点的点电荷,则x2处场强大小为E=k,故选项A正确;由题图乙可知,球内部由O到球表面区间电场强度均匀增大,所以内部电场为非匀强电场,故选项B错误;x轴上O点右侧的电场方向始终是向右的,沿着电场的方向电势逐渐减小,可知φx1>φx2,故选项C错误;E-x 图象与x轴所围面积表示电势差,由题图乙可知两处面积不相等,所以x1处与球表面、球表面与x2处的电势差不同,则将试探电荷沿x轴从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功不相同,故选项D错误.]‎ ‎4.AD [φ-x图象的斜率大小等于电场强度大小,由几何知识得知,图象切线斜率不变,所以电场强度不变,质子做匀加速直线运动,故A正确,C错误;由动能定理得qEx=Ek-Ek0,所以动能与位移为一次函数关系,故B错误;由能量守恒可知,质子的动能和电势能之和保持不变,故D正确.]‎ ‎5.D [根据Ep=qφ,E=,得E=·,由数学知识可知Ep-x图象切线的斜率等于,x1处切线斜率为零,则x1处电场强度为零,故A错误;由题图可知,在0~x1‎ 段图象切线的斜率不断减小,电场强度减小,粒子所受的电场力减小,加速度减小,做非匀变速运动,在x1~x2段图象切线的斜率不断增大,电场强度增大,粒子所受的电场力增大,做非匀变速运动,在x2~x3段斜率不变,电场强度不变,即电场强度大小和方向均不变,是匀强电场,粒子所受的电场力不变,做匀变速直线运动,故B错误,D正确;根据Ep=qφ,粒子带负电,q<0,则知,电势能越大,粒子所在处的电势越低,所以有φ1>φ2=φ0>φ3,故C错误.]‎ ‎6.BD [粒子从0运动到x1的过程中,电势降低,场强方向沿x轴正方向,粒子所受的电场力方向沿x轴负方向,粒子做减速运动,动能逐渐减小,A错误;粒子从x1运动到x3的过程中,电势不断升高,根据负电荷在电势高处电势能小,可知粒子的电势能不断减小,B正确;根据电场力和运动的对称性可知:粒子如能运动到x1处,就能到达x4处,当粒子恰好运动到x1处时,由动能定理得:-q(φ0-0)=0-mv,解得:v0= ,则要使粒子能运动到x4处,粒子的初速度v0至少为 ,C错误;若v0=2,粒子运动到x1处电势能最大,动能最小,由动能定理得:q(-φ0-0)=mv-mv,解得: vmin= ,D正确.]‎ ‎7.D [由题图乙可知:在b点前做减速运动,b点后做加速运动,可见b点的加速度为0,则在b点受到两点电荷的电场力平衡,可知b点的场强为零,Q2带负电,且有=,所以Q1>Q2,故A、B错误;该粒子从a点到b点,做减速运动,且该粒子带正电荷,电场力做负功,所以电势能增大,再据Ep=qφ知,电势升高,所以b点电势较高,故C错误,D正确.]‎ ‎8.BC [由题图知,电场线关于O点对称分布,根据顺着电场线电势降低,则O电势最高,从图线可知,电场强度关于原点O对称,则x轴上关于O点对称位置的电势相等.则-x1处的电势与x1处的电势相等,选项A错误;将正电荷由-x1移到x2,电势能先增大,后减小,选项B正确;-x1和x1之间的电场是对称的,将一负电荷由-x1处由静止释放,负电荷先向O做加速运动,经过O点之后做减速运动,到x1处速度减为零,则它将在-x1和x1之间往复运动,选项C正确;4个点中,x3点的电势最低,则负电荷在4个点中位于x3电势能最大,选项D错误.]‎

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