2025秋高考物理复习第八章专题四电场中的图像问题课件

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名称 2025秋高考物理复习第八章专题四电场中的图像问题课件
格式 ppt
文件大小 992.5KB
资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2025-06-05 17:38:17

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文档简介

(共38张PPT)
专题四
电场中的图像问题
几种常见图像的特点及规律
v t
图像 根据v t图像中速度变化、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
(续表)
φ x
图像 (1)电场强度的大小等于φ x图线的斜率大小,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高低,并可根据电势高低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
E-t
图像 根据题中给出的 E-t 图像,确定 E 的方向,再在草稿纸
上画出对应电场线的方向,根据 E 的大小变化,确定电
场的强弱分布
E-x
图像 (1)反映了电场强度随位移变化的规律
(2)E>0 表示场强沿 x 轴正方向,E<0 表示场强沿 x 轴
负方向
(3)图线与 x 轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大
小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定
(续表)
(续表)
Ep x
图像 (1)反映了电势能随位移变化的规律
(2)图线的切线斜率大小等于电场力大小
(3)进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况
突破 1 电场中粒子运动的 v t(速度—时间)图像
当带电粒子只在电场力作用下运动时,如果给出了粒子运动
的速度图像,则从速度图像上能确定粒子运动的加速度方向、加
速度大小变化情况,进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向、
场强大小、电势高低及电势能的变化等情况判定出来.
【典题 1】如图甲所示,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 变化的图像如图乙所示,则以下说法正确的是(
)


A.Q2 一定带负电
B.b 点的场强一定为零
C.Q1 与 Q2 电荷量的大小之比为 4∶9
D.a 点的电势比 b 点的电势高
解析: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b点场强为零,在 b点受到两点电荷的电场力平衡,
C 错误;该电荷从 a 点到 b 点,做减速运动,动能减小,且该电
荷为正电荷,电场力做负功,所以电势能增大,电势升高,所
以 b 点电势较高, D 错误.
答案:AB
【考点突破 1】如图所示,一绝缘且粗糙程度相同的竖直
细杆处于两等量异种点电荷+Q、-Q 连线的中垂线上,细杆和
两点电荷均固定,A、O、B 分别为细杆上的三点,O 为+Q、-Q
连线的中点,AO=BO.现有电荷量为+q、质量为 m 的小球套在杆
上,从 A 点起以初速度 v0 向 B 点滑动,到达 B 点时速度恰好为零,
则下列关于小球运动的 v-t 图像可能正确的是(
)
A
B
C
D
解析:由题意知,到达 B 点时速度恰好为零,所以在 B 处小
球做减速运动,则此时加速度向上,又因为 A 与 B 点对称,则受
力情况相同,则 A 点加速度方向也向上.对小球受力分析如图所示.
B 过程中,r 先减小后增大,θ也是先减小后增大,则支持力先增
大后减小,摩擦力也先增大后减小,故加速度先增大后减小,且
加速度方向一直向上,因此小球从 A 到 B 过程中做加速度先增大
后减小的减速运动,又因为 v-t 图像的斜率表示加速度,A正确.
答案:A
突破 2 电场中的 E-x(场强—位置)图像
1.分析.
(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,如图所示,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.
电荷类型 相关位置 相关图像
点电荷 正电荷
负电荷
2.常见电场的 E-x(场强—位置)图像.
电荷类型 相关位置 相关图像
等量异种电荷 两电荷
连线上
两电荷
中垂线上
(续表)
电荷类型 相关位置 相关图像
等量同种电荷 两电荷
连线上
两电荷
中垂线上
(续表)
【典题 2】(2022年河北沧州月考)电场中有一条电场线与 x
轴重合,x 轴上各点的电场强度与位置的关系如图所示,一质子
只在电场力作用下自坐标原点由静止释放沿 x 轴正方向运动,已
知 Oa=ab=bc=d,b 点电势φb=0.则下列结论正
确的是(
)
A.质子沿 x 轴做匀速直线运动
B.质子在 a、c 两点的电势能相等
C.质子在 a、b、c 三点的动能之比为 2∶3∶4
D.坐标原点 O 的电势为 3E0d
解析:由 E-x 图像和 F=qE 可知,质子沿 x 轴先做匀加速直
线运动,后做加速度减小的加速直线运动,最后做加速度增大的
加速直线运动,A 错误;质子一直做加速直线运动,电场力做正功,
电势能一直减小,质子在 a 点的电势能大于在 c 点的电势能,B
错误;由 U=Ed 得 E-x 图线与 x 轴所围的面积表示两点间的电势差
以质子在a、b、c三点的动能之比为 2∶3∶4,C 正确;已知φb=0,
答案:C
思路导引
图线与坐标轴所围成图形的面积表示电势差,由
点电势可得其余各点电势,电场力做功与动能定理结合即可判断
B、C 选项.
【考点突破2】(多选,2024年广东深圳二模)如图所示,在倾
角为θ的足够长的绝缘光滑斜面底端,静止放置质量为 m、带电量
q(q>0)的物体.加上沿着斜面方向的电场,物体沿斜面向上运动.物
体运动过程中的机械能 E 与其位移 x 的关系图像如图所示,其中
OA 为直线,AB 为曲线,BC 为平行于横轴的直线,重力加速度为
g,不计空气阻力(
)
答案:BCD
突破 3 电场中的φ-x(电势—位置)图像
1.分析.
(1)电场强度的大小等于φ x 图线的斜率大小,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.
电荷类型 相关位置 相关图像
点电荷 正电荷
负电荷
2.常见电场的φ-x(电势—位置)图像.
电荷类型 相关位置 相关图像
等量异种电荷 两电荷
连线上
两电荷
中垂线上 电势处处为零
(续表)
电荷类型 相关位置 相关图像
等量同种电荷 两电荷
连线上
两电荷
中垂线上
(续表)
【典题3】(多选,2024 年广东广州三模)为测定纸面内匀强电
场的场强,在电场中取 O 点为坐标原点建立 x 轴,以 O 为圆心、
R 为半径作圆.如图甲,b、c、d 是半圆 ace 的等分点.从 x 轴上的
a点开始沿逆时针方向,测量圆上各点的电势及各点所在半径与 x
轴正方向的夹角,描绘图像如图乙,则(
)

A.a、d 两点电势相等
C.场强大小为

B.电场强度沿 aO 方向
D.Ude>Ubc
解析:根据图乙可知,a 点电势大于 0,d 点电势等于 0,则 a、d两
点电势不相等,A 错误;根据图乙可知,a、c 两点电势相等,且大于 d
点电势,则 a、c 两点连线为一条等势线,由于电场线垂直于等势线,而
沿电场线电势降低,则电场强度沿 bO 方向,B 错误;根据图乙可知,b
点电势为φ2,与 b 点关于圆心对称的点的电势为φ1,结合上述可知 E=
φ2-φ1
2R
,C 正确;电场强度方向沿 bO 方向,根据电场强度与电势差的关
系有 U=Ed,由图甲可知,b、c 两点连线在电场方向的投影长度小于
d、e 两点连线在电场方向的投影长度,则有 Ude>Ubc,D 正确.
答案:CD
【考点突破3】(2024 年重庆卷)沿空间某直线建立 x 轴,该直
线上的静电场方向沿 x 轴,其电势的φ随位置 x 变化的图像如图所
示,一电荷都为 e 带负电的试探电荷,经过 x2 点时动能为 1.5 eV,
)
速度沿 x 轴正方向若该电荷仅受电场力.则其将(
A.不能通过 x3 点
B.在 x3 点两侧往复运动
C.能通过 x0 点
D.在 x1 点两侧往复运动
解析:带负电的试探电荷在 x2 处动能为 1.5 eV,电势能为
-1 eV,总能量为0.5 eV,且试探电荷速度沿x轴正方向,在 x2~
x3 区域试探电荷受到沿 x 轴正方向的静电力,做加速运动,在 x3
处速度最大,试探电荷继续运动到 x3 右侧,做减速运动,当速度
为零时,电势能为 0.5 eV,即运动到电势为-0.5 V 处减速到零,
开始向 x 轴负方向运动,后反向回到 x2 处动能仍为 1.5 eV,继续
向左运动,在电势为-0.5 V 处减速到零又反向,不会运动到 x0、
x1 处,即试探电荷在 x3 点两侧往复运动,B 正确.
答案:B
突破 4 电场中的 Ep-x、Ek-x 图像
电场力做功量度电势能的变化,而电场力做功就是力对位移
的积累,由 Ep0-Ep=Fx,得 Ep=Ep0-Fx,故 Ep-x 图像的斜率绝
对值表示电场力大小,纵截距表示初电势能;合力做功量度了动
能的变化,如果带电粒子只受电场力的作用,则合力做的功就是
电场力做的功,由 Ek-Ek0=Fx,得 Ek=Ek0+Fx,故 Ek-x 图像的
斜率表示电场力,纵截距表示初动能.然后根据两图像斜率的变化
可判断出电场力的变化,进而判断出电场强度大小的变化.
【典题 4】(多选)电荷量大小分别为 Q 和 9Q 的两个点电荷A、
B 分别固定于 x 轴上两处,且其中一个点电荷固定于 x=0 处.在它
们形成的电场中,有一个试探电荷-q 沿 x 轴从+∞ 向坐标原点
O 运动,其电势能 Ep 随 x 的变化关系如图所示,图线最低处对
)
应的 x 轴坐标为 x0.则可以确定的是(
A.A 带正电且处于 x=0 处
B.B 带正电且处于 x=-2x0 处
C.在 x=x0 处电场强度等于零
D.在 x 轴上 x>x0 范围内,电场方向向左
解析:从图像可知在 x=0 处的电势能大于零,故在此处应有一负
电荷,即-Q,A 错误;在 x=x0 处电势能最小,此处应为平衡位置,且
Ep-x 图像的斜率表示电场力,即 x=x0 处电场力为零,则电场强度等于
零,C 正确;根据 C 项分析 x=x0 处电场强度等于零,设+9Q 的横坐标
随 x 的减小而减小,可知电场力做正功,根据负电荷所受电场力方向
与电场方向相反,则电场方向向右,D 错误.
答案:BC
【考点突破 4】在电场中,一带电粒子仅受静电力作用从静
止开始做直线运动.若以运动起点 O 为坐标原点,沿粒子运动方向
建立 x 轴,其电势能 Ep 与位移 x 的关系如图所示.电场强度 E、粒
子速度 v、加速度 a、动能 Ek 与位移 x 的关系可能正确的是(  )
A
B
C
D
解析:Ep-x 图像上某点的切线的斜率表示电场力,故电场力
定理,有 F·Δx=ΔEk,Ek-x 图线上某点切线的斜率表示电场力,由
于电场力逐渐减小,与 D 图矛盾,D 错误;题图 v-x 图像是直线,
相同位移速度增加量相等,又是加速运动,故增加相等的速度需
要的时间逐渐减小,故加速度逐渐增加.而电场力减小导致加速度
减小,与 B 图矛盾,B 错误;粒子做加速度减小的加速运动,C
正确.
答案:C
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