2023届江苏省南京汉开书院高三物理二轮复习学案：专题03 第1讲　电场 第2课时

HKA 　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号ER－023 专题03 第1讲　电场 题型二　电场中的图像问题 2023 .02. 22 1. 理解电场中E－x、φ－x等图像的物理意义； 2. 学会利用图像解决有关问题。 考向1 E－x图 [例1] (2021·江苏南京高三学情调研)两个等量点电荷M、N固定在x轴上，其产生的电场在两者连线之间的电场强度E随x的变化关系如图所示，规定x轴正方向为电场强度的正方向。下列判断正确的是(　　) A．M、N为异种电荷，两者连线上x2处电势最低 B．M、N为异种电荷，两者连线上从M到N的电势一直降低 C．M、N为同种电荷，两者连线上x2处电势最低 D．M、N为同种电荷，两者连线上从M到N的电势先降低后升高 解析：B　如果M、N为等量同种电荷，则两者连线中点的电场强度为零，所以M、N不可能为同种电荷，C、D错误；由题图可知两者连线之间的电场强度E的大小均为正，所以E的方向均为x轴正方向，沿着电场方向电势逐渐降低，A错误，B正确。 考向2 φ－x图 [例2] (2022·江苏扬州市调研)点电荷Q1固定在原点O，Q2是位于x轴上的另一个点电荷，x正半轴上的电势φ随x的分布情况如图所示，一带负电的试探电荷q仅在静电力作用下沿x轴以一定的初速度从x1运动经过x2，则(　　) A．Q2的电荷量小于Q1的电荷量 B．Q2位于O点的左侧 C．q从x1到x2加速度先增大后减小 D．q从x1到x2电势能先减小后增大 答案　B 解析　正点电荷处的电势为正无穷，负点电荷处的电势为负无穷，结合图像可知Q1带正电，Q2带负电，由φ－x图像的斜率表示电场强度可知，从O到x1，电场强度方向向左，可知Q2的电荷量大于Q1的电荷量，且Q2位于O点的左侧，故B正确，A错误；φ－x图像的斜率的绝对值表示电场强度大小可知从x1到x2电场强度大小先减小后增大，则试探电荷q所受静电力先减小后增大，由牛顿第二定律知q从x1到x2加速度先减小后增大，故C错误；由φ－x图像可知，从x1到x2电势先减小后增大，试探电荷带负电，则q从x1到x2电势能先增大后减小，故D错误． 考向3 图像的综合应用 [例3] 如图所示，光滑斜面上等高处固定着两个等量正电荷，两电荷连线的中垂线上有一带正电的小球．现将小球由静止释放，取两电荷连线中点为坐标原点O，沿中垂线向下为正方向，取无限远处电势为零，设小球在O点重力势能为零，则小球运动过程中加速度a、重力势能Ep1、机械能E、电势能Ep2随位置x变化的关系图像可能正确的是(　　) 答案　A 解析　小球在O点以上向下运动时mgsin θ－qE＝ma，因从开始下滑到O点的过程中电场强度可能先增加后减小，则加速度先减小后增加；在O点时加速度为a＝gsin θ，在O点以下运动时 mgsin θ＋qE＝ma，随电场强度先增加后减小，则加速度先增加后减小，选项A正确；因O点重力势能为零，则重力势能Ep1＝－mgxsin θ，因O点上方重力势能为正，O点下方重力势能为负，选项B错误；因从开始到O点，静电力做负功，则机械能减小；在O点以下向下运动时，静电力做正功，机械能增加，可知O点的机械能最小，选项C错误；因O点电势最高，则小球在O点的电势能最大，根据ΔEp2＝－EqΔx，可知图像斜率的绝对值反映静电力的大小，静电力的大小等于电荷量的绝对值乘以电场强度的大小，因在O点的电场强度为零，则切线的斜率为零，选项D错误． 电场中几种常见的图像 φ－x 图像 (1)从φ－x图像中可以直接判断各点电势的高低，进而确定电场强度的方向及试探电荷电势能的变化 (2)φ－x图线切线的斜率大小表示沿x轴方向电场强度E的大小 E－x 图像 以电场强度沿x轴方向为例： (1)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)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，两点的电势高低需根据电场方向判定 Ep－x 图像 (1)图像的切线斜率大小表示静电力大小 (2)可用于判断电场强度、动能、加速度等随位移的变化情况 1．如图所示的电路中，t＝0时刻闭合S，则A、B两点的电势φA、φB随时间t的变化规律描述正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】 C 【解析】 AB．由电路可知，A点的电势等于电源正极的电势，因负极电势为零，则 因开始充电电流不是无穷大，则A点的电势不为零，最终电流为零时，则选项AB错误； CD．因B点电势等于电阻两端电压的大小，则 则随充电电流逐渐减小，φB随时间t逐渐减小到零，选项C正确，D错误； 故选C。 2．(2022·江苏南通月考)如图7甲所示，在平行于纸面的匀强电场中，有一