2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)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、面积等表示的物理意义,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如图所示,在电场强度大小为E、方向竖直向上的匀强电场中,一质量为m、带电荷量为+q的物体,以某一初速度沿电场方向做匀减速直线运动,不计空气阻力,其加速度大小为3qE5m,物体运动距离s时速度变为零。则在此过程中

A.物体克服静电力做功3

B.物体的电势能增加了qEs

C.物体的重力势能增加了qEs

D.物体的动能减少了3

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例2如图所示,在水平向右的匀强电场中,质量为m的带电小球,以初速度v从M点竖直向上运动,通过N点时,速度大小为2v,方向与电场方向相反,则小球从M运动到N的过程()

A.动能增加12mv

B.机械能增加2mv2

C.重力势能增加32mv

D.电势能增加2mv2

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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E及静电力F

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3两个等量同种点电荷固定于光滑水平面上,其连线的中垂线(在水平面内)上有A、B、C三点,如图甲所示,一个电荷量为2×10-5C、质量为1g的小物块从C点由静止释放,其运动的v-t图像如图乙所示,其中B点处为整条图线的切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)。则下列说法正确的是()

A.小物块带负电

B.A、B两点间的电势差UAB=500V

C.小物块由C点到A点电势能先减小再增大

D.B点为中垂线上电场强度最大的点,电场强度E=100V/m

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角度电场中的φ-x图像

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4两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,则()

A.q1和q2带同种电荷

B.A点的电场强度为零

C.N、C之间电场强度方向沿x轴正方向

D.将电子沿x轴从N移到D,静电力先做正功,后做负功

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针对训练1(2024·重庆卷,6)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φ随位置x变化的图像如图所示,一电荷量的绝对值为e、带负电的试探电荷,经过x2点时动能为1.5eV,速度沿x轴正方向,若该电荷仅受静电力,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

角度电场中的E-x图像

1.反映了电场强度随位移变化的规律。

2.判定电场强度E的方向:E0表示电场强度沿正方向;E0表示电场强度