2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 熱點題型 專題1.5 靜電場中常見的圖像問題(1)學(xué)案.doc
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專題1.5 靜電場中常見的圖像問題(1) 應(yīng)用圖像處理物理問題可達到化難為易、 化繁為簡的目的, 也有利于培養(yǎng)學(xué)生數(shù)形結(jié)合、形象思維、靈活處理物理問題的 能力。在高考中“靜電場”部分常常涉及φ-x 圖像、 v-t 圖像、E-t 圖像、 E-x 圖像及 Ep-x 圖像等問題,主要考查學(xué)生的受力 分析、運動過程分析,臨界條件分析等一系列基本能力,所以 這部分是高考命題的熱點,在復(fù)習(xí)該部分內(nèi)容時要足夠重視。 題型1 φ x圖像問題 (1)電場強度的大小等于φ x圖線的斜率大小,電場強度為零處,φ x圖線存在極值,其切線的斜率為零。 (2)在φ x圖像中可以直接判斷各點電勢的高低,并可根據(jù)電勢高低關(guān)系確定電場強度的方向。 (3)在φx圖像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。 【典例1】空間某一靜電場的電勢φ在x軸上分布如圖所示,x軸上兩點B、C電場強度在x方向上的分量分別是EBx、ECx,下列說法中正確的是( ) A. B、C兩點的電場強度大小EBx<ECx B. EBx的方向沿x軸正方向 C. 電荷在O點受到的電場力在x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】D A、在B點和C點附近分別取很小的一段d,由題圖得,B點段對應(yīng)的電勢差大于C點段對應(yīng)的電勢差,將電場看做勻強電場,有,可見EBx>ECx,A項錯誤。C、同理可知O點的斜率最小,即場強最小,電荷在該點受到的電場力最小,C項錯誤。B、沿電場線方向電勢降低,在O點左側(cè),EBx的方向沿x軸負方向,在O點右側(cè),ECx的方向沿x軸正方向,B項錯誤。D、負電荷沿x軸從B移到C的過程中,電場力先向右后向左,電場力先做正功,后做負功,D項正確.故選D。 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 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φ隨x變化的關(guān)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、q2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兩點間的場強大小沿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 2.在光滑的絕緣水平面內(nèi)有一沿x軸的靜電場,其電勢φ隨坐標x的變化圖線如圖所示(圖中φ0已知)。有一質(zhì)量為m、帶電荷量為-q(q>0)的帶電小球(可視為質(zhì)點),從O點以某一未知速度v0沿x軸正向移動到x4。則下列敘述正確的是( ) A.小球從O運動到x1的過程中,所受電場力逐漸增大 B.小球從x1運動到x3的過程中,電勢能一直增大 C.若小球的初速度v0=2 ,則運動過程中的最大速度為 D.要使小球能運動到x4處,則初速度v0至少為2 【答案】BC 【解析】由場強與電勢差的關(guān)系可知,題圖圖線的斜率表示電場強度E,小球從O運動到x1的過程中,電場強度不變,所受電場力不變,A項錯誤;從x1運動到x3的過程中,電勢不斷減小,但小球帶負電,因此小球的電勢能一直增大,B項正確;小球運動到x1處時,電場力做正功最多,速度最大,由動能定理有:-q(0-φ0)=mvm2-mv02,將v0=2 代入,解得小球最大速度vm=,C項正確;小球運動到x3處時速度最小,要使其能運動到x4處,在x3處速度最小為0,由動能定理有:-q[0-(-φ0)]=0-mv02,解得:v0= ,D項錯誤。 3. 在空間某區(qū)域存在一電場,x軸上各點電勢隨位置變化的情況如圖所示。-x1~x1之間為曲線,且關(guān)于縱軸對稱,其余部分均為直線,也關(guān)于縱軸對稱。下列關(guān)于該電場的說法正確的是( ) A.圖中A點對應(yīng)的場強大于B點對應(yīng)場強 B.圖中A點對應(yīng)的電勢大于B點對應(yīng)電勢 C.一個帶正電的粒子在x1點的電勢能等于在-x1點的電勢能 D.一個帶正電的粒子在-x1點的電勢能大于在-x2點的電勢能 【答案】C 題型2 v t圖像問題 根據(jù)v t圖像的速度變化、斜率變化確定電荷所受合力的方向與合力大小變化,確定電場的方向、電勢的高低及電勢能的變化。 【典例2】(2018廣東省惠州市第一中學(xué)高三上期末考試) 如圖甲所示,、為兩個固定著的點電荷,a、b是它們連線的延長線上的兩點.現(xiàn)有一電子,只在電場力作用下,以一定的初速度沿直線從a點開始經(jīng)b點向遠處運動,其圖象如圖乙所示,電子經(jīng)過a、b兩點的速度分別為、,則 A. 一定帶負電 B. 的電量一定大于的電量 C. b點的電勢高于a點的電勢 D. 電子離開b點后所受靜電力一直減小 【答案】BC 【跟蹤訓(xùn)練】 1. 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φa>φb>φc。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點運動到Q點,則這一過程中電子運動的v t圖像大致是下圖中的( ) 【答案】A 【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(φP-φQ),因為q<0,且φP<φQ,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點附近等勢線密集,故場強較大,電子在P點附近所受電場力大,電子的加速度也大,對應(yīng)v t圖像的斜率大,故由P點到Q點,v t圖像的斜率不斷減小,選項A正確,B錯誤。 2. 如圖(a)所示,A、B、C三點為在等量同種正電荷連線中垂線上的點,一個帶電量為q、質(zhì)量為m的點電荷從C點由靜止釋放,只在電場力作用下運動的v t圖像如圖(b)所示,運動到B點處對應(yīng)的圖線的切線斜率最大(圖中標出了該切線),其切線斜率為k,則( ) A.A、B兩點間的電勢差為 B.由C點到A點電勢逐漸降低 C.B點為中垂線上場強最大的點,大小為 D.點電荷由C到A的過程中其電勢能先減小后變大 【答案】BC 題型3 E x圖像問題 (1)E x圖像反映了場強隨位移變化的規(guī)律。 (2)E>0表示場強沿x軸正方向,E<0表示場強沿x軸負方向。 (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,兩點的電勢高低需根據(jù)電場方向判定。 【典例3】 靜電場在x軸上的場強E隨x的變化關(guān)系如圖所示,x軸正向為場強正方向,帶正電的點電荷沿x軸運動,則點電荷( ) A.在x2和x4處電勢能相等 B.由x1運動到x3的過程中電勢能增大 C.由x1運動到x4的過程中電場力先增大后減小 D.由x1運動到x4的過程中電場力先減小后增大 【答案】BC 【解析】由題圖可知,正電荷從x2運動到x4的過程電場力做功不為零,兩點電勢能不相等,A項錯誤;從x1運動到x3的過程電場力沿x軸負方向,電場力做負功,電勢能增大,B項正確;從x1運動到x4的過程場強先增大,后減小,所以電場力先增大后減小,C項正確,D項錯誤。 【跟蹤訓(xùn)練】 1.兩個等量正點電荷位于x軸上,關(guān)于原點O呈對稱分布,下列能正確描述電場強度E隨位置x變化規(guī)律的圖是( ) 【答案】A 2. 如圖甲所示為半徑為R、均勻帶正電的球體,AB為過球心O的直線上的兩點,且OA=2R,OB=3R;球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ的電場,場強大小沿半徑方向分布情況如圖乙所示,圖中E0已知,Er曲線下O~R部分的面積等于2R~3R部分的面積。則下列說法正確的是( ) A.A點的電勢低于B點的電勢 B.A點的電場強度小于B點的電場強度 C.從球面到A點的電勢差小于AB兩點間的電勢差 D.帶電量為q的正電荷沿直線從A點移到B點的過程中,電場力做功為E0Rq 【答案】D 【解析】球體帶正電,電場線方向沿半徑向外,故A點的電勢高于B點的電勢,A錯誤;因為A距O點的距離為2R,B距O點的距離為3R,由題圖乙可知,2R處的電場強度大于3R處的電場強度,即EA>EB,B錯誤;根據(jù)U=Ed,可知Er曲線下的面積表示電勢差,由題圖乙可知,曲線下R~2R部分的面積大于2R~3R部分的面積,即從球面到A點的電勢差大于AB兩點間的電勢差,C錯誤;因為曲線下O~R部分的面積等于2R~3R部分的面積,即O~R間的電勢差等于2R~3R間的電勢差,即等于AB兩點間的電勢差,故正電荷從A點移到B點,電場力做功為W=Uq=RE0q,D正確。 題型4 Ep x圖像問題 (1)Ep x圖像反映了電勢能隨位移變化的規(guī)律。 (2)圖線的切線斜率大小等于電場力大小。 (3)可用于判斷場強、動能、加速度等隨位移的變化情況。 【典例4】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(guān)系如圖所示,其中O~x2段是對稱的曲線,x2~x3段是直線,則下列說法正確的是( ) A.x1處電場強度為零 B.x1、x2、x3處電勢φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2>φ3 C.粒子在O~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- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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