2026版创新设计高考一轮复习物理学生用-专题强化十四　电场中的功能关系及图像问题.docxVIP

专题强化十四电场中的功能关系及图像问题

学习目标1.会分析处理电场中的功能关系。2.理解电场中有关图像的斜率、面积表示的物理意义,并能结合图像分析电场、电势和电势能的变化。

考点一电场中的功能关系

电场中常见的功能关系

(1)若只有静电力做功,则动能和电势能之间相互转化,二者之和保持不变,即ΔEk=-ΔEp。

(2)若只有静电力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变。

(3)除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化量。

(4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化量。

例1(多选)(2024·山东卷,10)如图所示,带电荷量为+q的小球被绝缘棒固定在O点,右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电荷量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放,滑到与小球等高的B点时加速度为零,滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为s,重力加速度大小为g,静电力常量为k,下列说法正确的是()

A.OB的距离l=3

B.OB的距离l=3

C.从A到C,静电力对小滑块做功W=-mgs

D.AC之间的电势差UAC=-mgs

听课笔记

跟踪训练

1.(2025·湖北黄石模拟)如图所示,竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为-q(q0)的小环,在杆的左侧O点固定一个电荷量为Q(Q0)的点电荷,杆上a、b两点与O正好构成等边三角形,c是ab的中点。将小环从O点无初速度释放,通过a点时的速率为v。若已知ab=Oa=l,静电力常量为k,重力加速度为g。则()

A.在a点,小环所受弹力大小为kQq

B.在c点,小环的动能最大

C.在c点,小环的电势能最大

D.在b点,小环的速率为v

考点二电场中的图像问题

角度电场中的v-t图像

1.由v-t图像中图线的斜率变化分析带电粒子的加速度a的大小变化。

2.根据牛顿第二定律a=Fm=qEm,判断电场强度

3.根据v-t图像分析带电粒子做加速运动还是减速运动,结合带电粒子的电性分析电场强度的方向。

4.由电场强度的大小和方向分析电场的其他性质,如电场线、等势面的分布及电势的变化等。

例2(多选)(2025·天津河西一模)如图甲中M、N是同一条电场线上的两个点,一个电子仅在静电力的作用下沿着这条电场线从M点运动到N点,其运动的v-t图像如图乙所示。电子经过M、N两点时的速度分别为vM和vN,电子的质量为m,电子电荷量的绝对值为e。以下说法正确的是()

A.电场强度的方向由N指向M

B.M、N两点之间的电势差UMN=m

C.电子运动的过程中,其电势能不断减小

D.N点的电场强度大于M点的电场强度

听课笔记

角度电场中的φ-x图像(电场方向与x轴平行)

1.电场强度的大小等于φ-x图线的切线斜率的绝对值,如果图线是曲线,电场为非匀强电场;如果图线是倾斜的直线,电场为匀强电场(如图)。切线的斜率为零时沿x轴方向电场强度为零。

2.在φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向,进而可以判断电荷在电场中的受力方向(如图)。

3.电场中常见的φ-x图像

(1)点电荷的φ-x图像(取无限远处电势为零),如图。

(2)两个等量异种点电荷连线上的φ-x图像,如图。

(3)两个等量同种点电荷的φ-x图像,如图。

例3(2025·八省联考河南卷,6)某电场的电势φ随位置x的变化关系如图所示,O点为坐标原点,a、b、c、d为x轴上的四个点。一带正电粒子从d点由静止释放,在电场力作用下沿x轴运动,不计重力,则粒子()

A.将在a、d之间做周期性运动

B.在d点的电势能大于在a点的电势能

C.在b点与c点所受电场力方向相同

D.将沿x轴负方向运动,可以到达O点

听课笔记

跟踪训练

2.(2024·湖南卷,5)真空中有电荷量为+4q和-q的两个点电荷,分别固定在x轴上-1和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是()

角度电场中的