专题五 电场中的图像问题（共9种图像类型）——2024年高考物理图像题型专项训练

专题五 电场中的图像问题 知识点一、电场中的图像问题 1．φ－x图象(如图所示) (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图象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图象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． (4)在φ－x图象中可以判断电场类型，如图所示，如果图线是曲线，则表示电场强度的大小是变化的，电场为非匀强电场；如果图线是倾斜的直线，则表示电场强度的大小是不变的，电场为匀强电场． (5)在φ－x图象中可知电场强度的方向，进而可以判断电荷在电场中的受力方向． 2．E－x图象 (1)E－x图象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图象后，可以由图线确定电场强度、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(如图所示)，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图象画出对应的电场，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． 知识点二、其他图像问题 1．基本思路 (1)解读图象的坐标轴，理清横轴和纵轴代表的物理量和坐标点的意义． (2)解读图象的形状、斜率、截距和面积信息． 2．解题技巧 (1)应用解析法和排除法，两者结合提高选择题图象类题型的解题准确率和速度． (2)分析转折点、两图线的交点、与坐标轴交点等特殊点和该点前后两段图线． (3)分析图象的形状变化、斜率变化、相关性等． 类型1 电场中的v-t图 1．（2022秋•广州期末）如图甲，直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点。将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，从a运动到b过程中的v﹣t图线如图乙所示。设a、b两点的电势分别为φa、φb，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为EPa、Epb，不计重力，则有（　　） A．EPa＞Epb B．Ea＝Eb C．Ea＜Eb D．φa＞φb 2．（2022秋•遂宁期末）如图甲所示，在两平行金属板间加有一交变电场，两极板间可以认为是匀强电场，当t＝0时，一带电粒子从左侧极板附近开始运动，其速度随时间变化关系如图乙图所示。带电粒子经过4T时间恰好到达右侧极板，（带电粒子的质量m、电量q、速度最大值vm、时间T为已知量）则下列说法正确的是（　　） A．带电粒子在两板间做往复运动，周期为T B．两板间距离d＝2vmT C．两板间所加交变电场的周期为T，所加电压大小 D．若其他条件不变，该带电粒子从开始进入电场，该粒子不能到达右侧板 （多选）3．（2023•五华区校级模拟）如图甲，A，B，C为一个非匀强电场中，一条电场线上的三点，一个电荷量为+2C，质量为1kg的小物块从C点静止释放，仅在电场力的作用下，其运动的v﹣t图象如图乙所示，B点切线已标出，则下列说法正确的是（　　） A．由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大 B．由C点到A点电势逐渐升高 C．A，B两点间的电势差UAB＝﹣5V D．B点为中垂线上电场强度最大的点，场强E＝1V/m 类型2 带电粒子在两点电荷一边运动的v-t图 （多选）4．（2022秋•内江期末）如图甲所示，A、B、C三点是在等量同种正电荷连线的中垂线上的点.现有一个带电荷量为q，质量为m的点电荷从C点由静止释放，只在电场力作用下其运动的v﹣t图象如图乙所示，运动到B点处对应的图线的切线斜率最大（图中标出了该切线），其切线斜率为k，则（　　） A．A、B、C三点所在直线为等势线且和无穷远处等电势 B．在C点无初速度释放一个电子，则它将在O点两侧做往复运动 C．B点为中垂线上电场强度最大的点，大小为 D．A、B两点间的电势差 （多选）5．（2022•内江开学）如图甲所示，P、Q为真空中两固定点电荷，O为PQ连线的中点，MN为PQ连线的中垂线，从MN上的C点由静止释放一试探电荷，电荷仅在电场力作用下运动，运动过程中的速度﹣时间图像如图乙所示（已知图像关于虚线对称），下列说法正确的是（　　） A．P、Q为等量同种电荷 B．P、Q为等量异种电荷 C．t1时刻，试探电荷位于O点 D．t2时刻，试探电荷位于O点 （多选）6．（2021秋•将乐县校级月考）如图甲所示，有一绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖直平面重合。一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环，细杆上套有一个质量为m＝10g的带正电的小球，小球所带电荷量q＝5.0×10﹣4C。小球从C点由静止释放，