备战2024年高考物理抢分秘籍(新高考通用)秘籍10 电场中的功能关系和图像问题(含解析)

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名称 备战2024年高考物理抢分秘籍(新高考通用)秘籍10 电场中的功能关系和图像问题(含解析)
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科目 物理
更新时间 2024-05-29 18:06:31

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秘籍10 电场中的功能关系和(φ-x、Ep-x、E-x)图像问题
一、电场中的功能关系
1.求电场力做功的方法:
(1)定义式:WAB=Flcosα=qElcosα(适用于匀强电场)。
(2)电势的变化:WAB=qUAB=q(φA-φB)。
(3)动能定理:W电+W其他=ΔEk。
(4)电势能的变化:WAB= -ΔEp=EpA-EpB。
2.电场中的功能关系
(1)若只有电场力做功,则电势能与动能之和保持不变.
(2)若只有电场力和重力做功,则电势能、重力势能、动能之和保持不变.
(3)除重力、弹力外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的增量.
(4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.
二、几种常见的图像及性质特点
1、v t图象
根据v t图象中速度变化、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
φ-x图像
(1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零。
(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。
(3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断。
3、Ep-x图像
(1)根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功:电势能增加,电场力做负功。
(2)根据ΔEp=-W=-Fx,图像Ep-x斜率的绝对值表示电场力的大小。
E-x图像
(1)E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律,E>0表示电场强度沿x轴正方向;E<0表示电场强度沿x轴负方向。
(2)在给定了电场的E-x图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况,电势的变化情况,E-x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差,两点的电势高低根据电场方向判定。在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。
(3)在这类题目中,还可以由E-x图像画出对应的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。
【题型一】电场中的功能关系
【典例1】(2024·广东韶关·二模)如图所示,空间有一正方体,a点固定电荷量为的点电荷点固定电荷量为的点电荷,O、分别为上下两个面的中心点,则(  )
A.b点与c点的电场强度相同
B.b点与点的电势相同
C.b点与c点的电势差等于点与点的电势差
D.将带正电的试探电荷由b点沿直线移动到O点,其电势能先增大后减小
【答案】CD
【详解】A.由对称性知,b点与c点的电场强度大小相等,但方向不同,故A错误;
B.b点到a点的距离等于点到a点的距离,b点到d点的距离等于点到d点的距离,则b点与点的电势相同,若取无限远处电势为零,垂直于ad且过的平面为电势为零的等势面,点与点关于该等势面对称,两点电势绝对值相等,一正一负,故b点与点的电势不同,故B错误;
C.由对称性知,b点与c点的电势差为
点与点的电势差为
由于

故C正确;
D.对试探电荷受力分析,俯视图如图所示
由图可知将带正电的试探电荷由b点沿直线移动到O点的过程中,电场力先做负功后做正功,其电势能先增大后减小,故D正确。
故选CD。
【典例2】(2024·辽宁·一模)如图所示,xOy为竖直平面内的直角坐标系,该空间存在平行xOy平面但方向未知的匀强电场,将一质量为、带电量为的小球从O点抛出,抛出的初速度大小均为,抛出的方向可沿xOy平面内的任意方向。将小球沿某一方向抛出,一段时间后小球通过点时速度大小为;若将小球向另一方向抛出,一段时间后小球通过点时速度大小为,则下列说法正确的是(  )
A.O、B两点间的电势差
B.匀强电场强度的大小为,方向与x轴正方向夹斜向下
C.若将小球沿y轴正方向抛出,小球运动过程中的最小速度为,方向与x轴正方向成斜向上
D.若小球初速度方向与x轴正向夹斜向上抛出,到达x轴的时间为
【答案】CD
【详解】A.从O到B,据动能定理可得
解得,O、B两点间的电势差为
故A错误;
B.从O到A,据动能定理可得
解得,O、A两点间的电势差为
取OA的中点C,可知B、C为等势点,可得电场强度垂直BC连线斜向下,即与x轴正方向夹角为角斜向下,如下图所示
取从O到B的过程有
故B错误;
C.将重力与电场力合成,可得它们的合力与x轴正方向成角斜向下。将初速度沿方向和垂直方向分解,垂直合外力方向的速度即为运动过程中的最小速度,如下图所示
即有
,方向与x轴正方向成角斜向上
故C正确;
D.若小球初速度方向与x轴正向夹斜向上抛出,在竖直y轴方向上,根据牛顿第二定律有
可得,竖直方向上的加速度为
小球在竖直方向上做竖直上抛运动,根据竖直上抛运动规律可得
故D正确。
故选CD。
【典例3】(2024·黑龙江齐齐哈尔·二模)电子光学中,一种静电透镜的简化模型如图所示。以O为球心的球形边界外部各处的电势均为,内部各处的电势均为,。一束离轴很近且关于轴对称的电子束以速度沿平行于轴的方向运动,在越过球形边界“壳层”的过程中,电子运动速度将发生变化。不计电子重力及其之间的相互作用力,则下列说法正确的是( )
A.电子束按图甲“会聚” B.电子束按图乙“发散”
C.电子束在球内的速度 D.电子束在球内的速度
【答案】BD
【详解】因为球形边界外部电势为,球形边界内部电势为,且,又因为电场线由高电势指向低电势处,在球形边界处应存在一微小电场线,方向指向圆心电场,又因为粒子为电子,受力方向应与电场线方向相反,所以在进入球形边界时受到偏离圆心的电场力,此时在电场力的作用下使电子偏离圆心,电子束按图乙“发散”,电子运动过程中电场力做负功,则速度减小,即。
故选BD。
1.(2024·河北·一模)如图所示为一沿x轴方向的静电场的图像,现将一质量为m、电荷量为q的点电荷由O点沿x轴正方向发出,点电荷初速度大小为,整个运动过程中点电荷只受电场力的作用。则( )
A.在x轴上,由O点到处电场强度逐渐减小
B.正电荷在O点处的电势能等于在x轴上处的电势能
C.如果点电荷带正电,点电荷在处的电势能为
D.如果点电荷带负电,当时点电荷刚好运动到处速度减为0
【答案】D
【详解】A.根据
可知图像的斜率表示电场强度,则在x轴上,由O点到处电场强度保持不变,故A错误;
B.根据
由于O点处的电势高于处的电势,则正电荷在O点处的电势能大于在x轴上处的电势能,故B错误;
C.如果点电荷带正电,点电荷在处的电势能为
故C错误;
D.如果点电荷带负电,当时,设点电荷可以运动到处,且速度大小为,根据动能定理可得
解得
故D正确。
故选D。
2.(2024·湖南衡阳·二模)如图1所示,一质量为m、电荷量为q的正电荷从a点由静止释放,仅在电场力的作用下沿直线abc运动,其v-t图像如图2所示。已知正电荷在b点处速率为,斜率最大,最大值为k,在c点处的速率为v,斜率为0,则下列说法正确的是( )
A.该正电荷在从a到c的运动过程中,电势能先减小后增大
B.b点的电场强度大小为,方向由b指向c
C.ab之间的电势差
D.从a到c电势逐渐升高,c点的电势最大
【答案】B
【详解】A.该正电荷由到的过程中,物块速度逐渐增大,电场力对物块做正功,物块的电势能逐渐减小,故A错误;
B.由题图2可知物块在点时加速度为
所以点的电场强度大小为
电场力方向由指向,正电荷的电场强度方向跟电场力方向相同,点的电场强度方向由指向,故B正确;
C.对正电荷从到的过程,根据动能定理有
解得
故C错误;
D.沿着电场线的方向电势逐渐降低,从到电势逐渐降低,故D错误。
故选B。
3.(2024·山西·一模)观测带电粒子的碰撞试验,为确定碰撞生成物质的初始状态提供了理论依据。某次观测时,让质量为的粒子在时以的初速度向静止的粒子运动,计算机记录下两粒子的图像如图所示。已知间仅存在静电力的作用且始终未接触,则(  )
A.粒子的质量为 B.0时刻与时刻间作用力的大小相等
C.内,电场力对做的功为 D.内,系统的电势能减少了
【答案】BD
【详解】A.由图可知,t=0时刻有
=mv0
在t1时刻有
两粒子运动过程动量守恒,由动量守恒定律得

故A错误;
B.由图可知0时刻与t3时刻A、B的加速度都为0,说明此时A、B间的作用力都为0,故B正确;
C.时刻B的速度为0,设A速度为,由动量守恒定律有

由动能定理有0~t2内,电场力对A做的功为
故C错误;
D.设时刻B的速度为,由动量守恒定律有

t1 t3内,A、B系统增加的动能为
即A、B系统的电势能减少了,故D正确。
故选BD。
【题型二】电场中的(φ-x、Ep-x、E-x)图像问题
【典例1】(2024·江西·一模)如图所示,电荷量为的电荷均匀地分布在半径为的绝缘环上,为圆环的圆心、在过点垂直于圆环平面的轴上有一点,它与点的距离,在点也有一带电荷量为的点电荷,A点为的中点,随着的改变,下列图像中,A点的场强与相关物理量之间关系正确的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据题意,对于圆环,设每个微元电荷的电荷量为,由几何关系可知,微元电荷到点的距离为,微元电荷与点连线与水平方向的夹角为,根据对称性和点电荷场强公式可得,圆环在点产生的电场为
点的点电荷在点产生的电场为
则点的电场强度为
可知,A点的场强与相关物理量之间关系为与成正比。
故选A。
【典例2】(2024·广东东莞·模拟预测)在 x 轴方向存在一静电场,其φ-x 图像如图所示,一电子以一定的初速度沿 x 轴从 O 点运动到 x4,电子仅受电场力,则该电子( )

A.在 x1 处电势能最小
B.从 x2到 x3受到的电场力和从 x3到 x4受到的电场力方向相反
C.在 x1处受到的电场力最大
D.在 x3处电势为零,电场强度也为零
【答案】A
【详解】A.电荷在某点的电势能为
由公式可知,负点电荷在电势越大的地方,电势能越小,所以该电子在x1处的电势能最小,故A正确;
B. x2到 x3的场强方向向右, x3到 x4的场强方向向右,所以电子在x2到 x3和x3到 x4受到的电场力方向都是向左,方向相同,故B错误;
C.φ-x图像中斜率表示电场强度,可知电子在 x1处受到的电场力为0,故C错误;
D.φ-x图像中斜率表示电场强度, x3处的斜率不为0,所以 x3处的电场强度不为0,故D错误;
故选A。
【典例3】(2024·全国·模拟预测)在轴上的和点固定有电荷量分别为、的不等量异种点电荷,以轴正方向为电场强度的正向,得到图示中两点电荷沿连线方向上的图像,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.将一电子在轴上的点由静止释放,电子将能够经过轴上的点
D.将一电子在轴上的点由静止释放,电子将无法到达轴上的点
【答案】AC
【详解】AB.轴上B点的电场强度为零,即有
可得
故A正确,B错误;
CD.之间的电场强度方向为负向,之间的电场强度方向为正向,根据图像的面积表示电势差,可知,则
则电子将能够经过轴上的点,故C正确,D错误。
故选AC。
1.(2024·四川南充·一模)电容器储能已经广泛应用于电动汽车,风光发电储能,电力系统中电能质量调节。电容器储能的原理是,当电容器充电后,所带电荷量为Q,两极板间的电势差为U,则板间储存了电能。如图是电容为C的电容器两极板间电势差u和所带电荷量q的图像,则(  )
A.该电容器的电容C随电荷量q增大而增大
B.图像中直线的斜率等于该电容器电容C
C.电源对该电容器充电为Q时,电源对该电容器做的功为QU
D.电源对该电容器充电为Q时,该电容器储存的电能为
【答案】D
【详解】A.电容器的电容由电容器本身来决定,与所带电荷量及两端所加电压无关,故A错误;
B.根据电容的定义式可得
即图像的斜率为电容器电容的倒数,故B错误;
CD.根据电功的计算公式
图像的面积表示电功,即储存的电能
解得
故C错误,D正确。
故选D。
2.(2024·山西朔州·二模)空间存在着沿x轴方向的电场,取x轴正方向为电场的正方向。将一个质量为m、电荷量为的粒子从坐标原点O由静止释放,其加速度a随位置x变化的图像如图所示,不计粒子重力,则下列说法正确的是(  )
A.该电场为匀强电场
B.粒子运动到位置时的速度大小为
C.粒子运动到位置时,电场力对粒子做功的功率为
D.从O到的过程,粒子的电势能减小
【答案】BD
【详解】A.不计粒子重力,粒子仅受电场力,由牛顿第二定律
由图可知,粒子运动到位置的过程中,粒子的加速度不断增大,则场强不断增大,故该电场为非匀强电场,故A错误;
B.粒子运动到位置的过程中由动能定理
由图像的图线与坐标轴围成的面积意义可知
联立解得,此时粒子的速度为
故B正确;
C.粒子运动到位置时,电场力对粒子做功的功率为
故C错误;
D.从O到的过程,电场力做的功为
根据电场力做功与电势能的关系
可得粒子的电势能减小,故D正确。
故选BD。
3.(2024·四川德阳·二模)纸面内存在沿某方向的匀强电场,在电场中取O点为坐标原点建立x轴,以O点为圆心、以R为半径作圆,从x轴上的a点开始沿逆时针方向将圆四等分,a、b、c、d是圆周上的4个等分点,实线ef为一带电粒子在电场中从e点运动到f点的运动轨迹,如图(a)所示;测量出圆上各点的电势、半径同x轴正方向的夹角θ,描绘出一θ图像如图(b)所示,下列说法正确的是(  )
A.粒子带负电 B.粒子从e点运动到f点的过程中电势能逐渐增大
C.O点的电势为 D.电场强度的大小为
【答案】CD
【详解】A.根据图(b)可知,圆周上电势最高点和最低点所在直径与轴夹角为,设圆周上电势最高点为,圆周上电势最低点为,则直径方向为电场线方向,实线ef为一带电粒子在电场中从e点运动到f点的运动轨迹,粒子受力方向与电场方向一致,带正电,故A错误;
B.粒子受力方向与电场方向一致,粒子从e点运动到f点的过程中电场力做正功,电势能逐渐减小,故B错误;
C.O点的电势为
故C正确;
D.电场强度的大小为
故D正确。
故选CD。
4.(23-24高二下·河北保定·开学考试)在轴上关于原点对称的、b两点处固定两个电荷量相等的点电荷,如图所示的图像描绘了轴上部分区域的电场强度(以轴正方向为电场强度的正方向)。在电场中、为轴上关于原点对称的两点,为坐标原点,下列结论正确的是( )
A.,处为同种点电荷
B.,两点的电场强度相同
C.若将一电子从点移到点,其电场力做负功
D.点的电场强度等于零
【答案】BC
【详解】设电荷带电量为Q,ab间距离为2r。
A.根据给出的图像可知,在a处为正电荷,在b处为负电荷。故A错误;
B.根据点电荷产生的场
及电场的叠加可知,cd两处场强相同,电场方向由c指向d,故B正确;
C.已知c点电势高于d点电势,故将一负电子从c点移到d点电场力做负功,故C正确;
D.等量异种电荷中间点电势为0,但场强不为0,故D错误
故选BC。
5.(2024·安徽黄山·一模)如图所示,在某电场中建立x坐标轴,一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动,经过a,b,c三点,已知。该电子的电势能随坐标x变化的关系如图像所示。则下列说法中正确的是(  )
A.自a到c电场力对电子做正功
B.a点电势高于b点电势
C.电子在a点加速度大于在c点加速度
D.电子经过a点的动能小于经过b点的动能
【答案】ACD
【详解】A.根据题意,由图可知,从到的过程中,电子的电势能减小,则电场力对电子做正功,故A正确;
B.由图可知,电子在a点电势能高于在b点电势能,由可知,a点电势低于b点电势,故B错误;
C.根据图像的斜率表示电场力,由图可知,电子在a点所受电场力大于在c点所受电场力,则电子在a点加速度大于在c点加速度,故C正确;
D.电子仅在电场力作用下运动,电子的电势能和动能之和保持不变,由于电子在a点电势能高于在b点电势能,则电子经过a点的动能小于经过b点的动能,故D正确。
故选ACD。
6.(2024·四川巴中·模拟预测)有一电场在x轴上各点的电场强度分布如图所示。现将一带正电的粒子(不计重力)从O点静止释放,仅在电场力的作用下,带电粒子沿x轴运动,则关于该电场在x轴上各点的电势φ、带电粒子的动能、电势能以及动能与电势能之和随x变化的图像,正确的是(  )

A. B. C. D.
【答案】BD
【详解】A.带正电的粒子(不计重力)从O点静止释放,仅在电场力的作用下,带电粒子沿x轴运动,则电场力方向沿x轴正方向,电场线方向沿x轴正方向。沿电场线方向电势降低,A错误;
C.电场力做正功,动能增加,电势能减小,C错误;
B.由图像斜率大小代表电场力大小,斜率正负代表电场力方向,由图可知,场强先减小后增大,方向一直为正方向,电场力
先减小后增大,一直为正方向,与题中电场强度沿x轴变化一致,B正确;
D.由能量守恒
动能与电势能之和不变,D正确。
故选BD。秘籍10 电场中的功能关系和(φ-x、Ep-x、E-x)图像问题
一、电场中的功能关系
1.求电场力做功的方法:
(1)定义式:WAB=Flcosα=qElcosα(适用于匀强电场)。
(2)电势的变化:WAB=qUAB=q(φA-φB)。
(3)动能定理:W电+W其他=ΔEk。
(4)电势能的变化:WAB= -ΔEp=EpA-EpB。
2.电场中的功能关系
(1)若只有电场力做功,则电势能与动能之和保持不变.
(2)若只有电场力和重力做功,则电势能、重力势能、动能之和保持不变.
(3)除重力、弹力外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的增量.
(4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.
二、几种常见的图像及性质特点
1、v t图象
根据v t图象中速度变化、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
φ-x图像
(1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率的绝对值,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零。
(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的大小,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。
(3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断。
3、Ep-x图像
(1)根据电势能的变化可以判断电场力做功的正负,电势能减少,电场力做正功:电势能增加,电场力做负功。
(2)根据ΔEp=-W=-Fx,图像Ep-x斜率的绝对值表示电场力的大小。
E-x图像
(1)E-x图像反映了电场强度随位移变化的规律,E>0表示电场强度沿x轴正方向;E<0表示电场强度沿x轴负方向。
(2)在给定了电场的E-x图像后,可以由图线确定电场强度的变化情况,电势的变化情况,E-x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差,两点的电势高低根据电场方向判定。在与粒子运动相结合的题目中,可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。
(3)在这类题目中,还可以由E-x图像画出对应的电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。
【题型一】电场中的功能关系
【典例1】(2024·广东韶关·二模)如图所示,空间有一正方体,a点固定电荷量为的点电荷点固定电荷量为的点电荷,O、分别为上下两个面的中心点,则(  )
A.b点与c点的电场强度相同
B.b点与点的电势相同
C.b点与c点的电势差等于点与点的电势差
D.将带正电的试探电荷由b点沿直线移动到O点,其电势能先增大后减小
【典例2】(2024·辽宁·一模)如图所示,xOy为竖直平面内的直角坐标系,该空间存在平行xOy平面但方向未知的匀强电场,将一质量为、带电量为的小球从O点抛出,抛出的初速度大小均为,抛出的方向可沿xOy平面内的任意方向。将小球沿某一方向抛出,一段时间后小球通过点时速度大小为;若将小球向另一方向抛出,一段时间后小球通过点时速度大小为,则下列说法正确的是(  )
A.O、B两点间的电势差
B.匀强电场强度的大小为,方向与x轴正方向夹斜向下
C.若将小球沿y轴正方向抛出,小球运动过程中的最小速度为,方向与x轴正方向成斜向上
D.若小球初速度方向与x轴正向夹斜向上抛出,到达x轴的时间为
【典例3】(2024·黑龙江齐齐哈尔·二模)电子光学中,一种静电透镜的简化模型如图所示。以O为球心的球形边界外部各处的电势均为,内部各处的电势均为,。一束离轴很近且关于轴对称的电子束以速度沿平行于轴的方向运动,在越过球形边界“壳层”的过程中,电子运动速度将发生变化。不计电子重力及其之间的相互作用力,则下列说法正确的是( )
A.电子束按图甲“会聚” B.电子束按图乙“发散”
C.电子束在球内的速度 D.电子束在球内的速度
1.(2024·河北·一模)如图所示为一沿x轴方向的静电场的图像,现将一质量为m、电荷量为q的点电荷由O点沿x轴正方向发出,点电荷初速度大小为,整个运动过程中点电荷只受电场力的作用。则( )
A.在x轴上,由O点到处电场强度逐渐减小
B.正电荷在O点处的电势能等于在x轴上处的电势能
C.如果点电荷带正电,点电荷在处的电势能为
D.如果点电荷带负电,当时点电荷刚好运动到处速度减为0
2.(2024·湖南衡阳·二模)如图1所示,一质量为m、电荷量为q的正电荷从a点由静止释放,仅在电场力的作用下沿直线abc运动,其v-t图像如图2所示。已知正电荷在b点处速率为,斜率最大,最大值为k,在c点处的速率为v,斜率为0,则下列说法正确的是( )
A.该正电荷在从a到c的运动过程中,电势能先减小后增大
B.b点的电场强度大小为,方向由b指向c
C.ab之间的电势差
D.从a到c电势逐渐升高,c点的电势最大
3.(2024·山西·一模)观测带电粒子的碰撞试验,为确定碰撞生成物质的初始状态提供了理论依据。某次观测时,让质量为的粒子在时以的初速度向静止的粒子运动,计算机记录下两粒子的图像如图所示。已知间仅存在静电力的作用且始终未接触,则(  )
A.粒子的质量为 B.0时刻与时刻间作用力的大小相等
C.内,电场力对做的功为 D.内,系统的电势能减少了
【题型二】电场中的(φ-x、Ep-x、E-x)图像问题
【典例1】(2024·江西·一模)如图所示,电荷量为的电荷均匀地分布在半径为的绝缘环上,为圆环的圆心、在过点垂直于圆环平面的轴上有一点,它与点的距离,在点也有一带电荷量为的点电荷,A点为的中点,随着的改变,下列图像中,A点的场强与相关物理量之间关系正确的是(  )
A. B.
C. D.
【典例2】(2024·广东东莞·模拟预测)在 x 轴方向存在一静电场,其φ-x 图像如图所示,一电子以一定的初速度沿 x 轴从 O 点运动到 x4,电子仅受电场力,则该电子( )

A.在 x1 处电势能最小
B.从 x2到 x3受到的电场力和从 x3到 x4受到的电场力方向相反
C.在 x1处受到的电场力最大
D.在 x3处电势为零,电场强度也为零
【典例3】(2024·全国·模拟预测)在轴上的和点固定有电荷量分别为、的不等量异种点电荷,以轴正方向为电场强度的正向,得到图示中两点电荷沿连线方向上的图像,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.将一电子在轴上的点由静止释放,电子将能够经过轴上的点
D.将一电子在轴上的点由静止释放,电子将无法到达轴上的点
1.(2024·四川南充·一模)电容器储能已经广泛应用于电动汽车,风光发电储能,电力系统中电能质量调节。电容器储能的原理是,当电容器充电后,所带电荷量为Q,两极板间的电势差为U,则板间储存了电能。如图是电容为C的电容器两极板间电势差u和所带电荷量q的图像,则(  )
A.该电容器的电容C随电荷量q增大而增大
B.图像中直线的斜率等于该电容器电容C
C.电源对该电容器充电为Q时,电源对该电容器做的功为QU
D.电源对该电容器充电为Q时,该电容器储存的电能为
2.(2024·山西朔州·二模)空间存在着沿x轴方向的电场,取x轴正方向为电场的正方向。将一个质量为m、电荷量为的粒子从坐标原点O由静止释放,其加速度a随位置x变化的图像如图所示,不计粒子重力,则下列说法正确的是(  )
A.该电场为匀强电场
B.粒子运动到位置时的速度大小为
C.粒子运动到位置时,电场力对粒子做功的功率为
D.从O到的过程,粒子的电势能减小
3.(2024·四川德阳·二模)纸面内存在沿某方向的匀强电场,在电场中取O点为坐标原点建立x轴,以O点为圆心、以R为半径作圆,从x轴上的a点开始沿逆时针方向将圆四等分,a、b、c、d是圆周上的4个等分点,实线ef为一带电粒子在电场中从e点运动到f点的运动轨迹,如图(a)所示;测量出圆上各点的电势、半径同x轴正方向的夹角θ,描绘出一θ图像如图(b)所示,下列说法正确的是(  )
A.粒子带负电 B.粒子从e点运动到f点的过程中电势能逐渐增大
C.O点的电势为 D.电场强度的大小为
4.(23-24高二下·河北保定·开学考试)在轴上关于原点对称的、b两点处固定两个电荷量相等的点电荷,如图所示的图像描绘了轴上部分区域的电场强度(以轴正方向为电场强度的正方向)。在电场中、为轴上关于原点对称的两点,为坐标原点,下列结论正确的是( )
A.,处为同种点电荷
B.,两点的电场强度相同
C.若将一电子从点移到点,其电场力做负功
D.点的电场强度等于零
5.(2024·安徽黄山·一模)如图所示,在某电场中建立x坐标轴,一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动,经过a,b,c三点,已知。该电子的电势能随坐标x变化的关系如图像所示。则下列说法中正确的是(  )
A.自a到c电场力对电子做正功
B.a点电势高于b点电势
C.电子在a点加速度大于在c点加速度
D.电子经过a点的动能小于经过b点的动能
6.(2024·四川巴中·模拟预测)有一电场在x轴上各点的电场强度分布如图所示。现将一带正电的粒子(不计重力)从O点静止释放,仅在电场力的作用下,带电粒子沿x轴运动,则关于该电场在x轴上各点的电势φ、带电粒子的动能、电势能以及动能与电势能之和随x变化的图像,正确的是(  )

A. B. C. D.
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