课时梯级训练(11) 电场中的图像问题（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

课时梯级训练(11)　电场中的图像问题 1．一个点电荷仅在电场力的作用下运动，其速度—时间图像如图所示，其中ta和tb是电荷在电场中经过a、b两点的时刻，则下列说法正确的是(　 　) A．a、b两点电势φa＞φb B．a、b两点电场强度Ea＝Eb C．a、b两点电场强度Ea<Eb D．点电荷从a运动到b的过程中电场力做正功，电势能减小 D　解析：题图是速度—时间图像，图像斜率代表加速度，可判断出ta时刻的加速度大于tb时刻的加速度，由a＝可判断出a点的电场强度大，B、C错误；根据动能定理可判断出从a点运动到b点电场力做正功，所以电势能减小，D正确；因为不知道点电荷的电性，无法判断出a、b两点电势的高低，A错误。 2．在坐标－x0到x0之间有一个静电场，x轴上各点的电势φ随坐标x的变化关系如图所示，一个电荷量为e的质子从－x0处以一定初动能仅在电场力作用下沿x轴正向穿过该电场区域。则该质子(　 　) A．在－x0～0区间一直做加速运动 B．在0～x0区间受到的电场力一直减小 C．在－x0～0区间电势能一直减小 D．在－x0～0区间电势能一直增加 D　解析：从－x0到0，电势逐渐升高，意味着该区域内的场强方向向左，质子受到的电场力方向向左，与运动方向相反，所以质子做减速运动，A错误；设在x～x＋Δx区间的电势为φ～φ＋Δφ，根据场强与电势差的关系式E＝，当Δx无限趋近于零时，表示x处的场强大小(即φ-x图线的斜率)，从0到x0区间，图线的斜率先增加后减小，所以电场强度先增大后减小，根据F＝Ee，质子受到的电场力先增大后减小，B错误；在－x0～0区间质子受到的电场力方向向左，与运动方向相反，电场力做负功，电势能一直增加，C错误，D正确。 3．在光滑绝缘的水平桌面上有一个带电的小球，只在静电力的作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示。下列说法正确的是(　 　) A．小球一定带负电荷 B．x1处的电场强度一定小于x2处的电场强度 C．x1处的电势一定比x2处的电势高 D．小球在x1处的动能一定比在x2处的动能大 B　解析：根据题意知小球在运动过程中电势能逐渐减小，所以静电力做正功，由于不知道电场方向，故不知道静电力和电场线的方向的关系，故小球的带电性质不确定，A错误；Epx图像在某点的切线的斜率大小等于在该点受到的静电力大小，x1处的斜率小于x2处的斜率，所以x1处受到的静电力小于x2处受到的静电力，由F＝qE可知x1处电场强度小于x2处电场强度，B正确；根据φ＝知，小球的电势能减小，但由于小球的电性不确定，所以x1处和x2处的电势关系不确定，C错误；根据能量守恒知，小球在x1处的电势能大于在x2处的电势能，所以小球在x1处的动能小于在x2处的动能，D错误。 4．(多选)空间中存在沿x轴正方向的电场，x轴上各点的电场强度随x的变化情况如图所示，下列叙述正确的是(　 　) A．x1、x2两处的电势相同 B．电子在x1处的电势能小于在x2处的电势能 C．x＝0处与x1处两点之间的电势差为U＝ D．电子沿x轴从x1处运动到x2处，静电力一直做负功 BCD　解析：沿电场方向电势降低，因电场方向指向x轴正方向，故x轴相当于一条电场线，故φx1>φx2，A错误；电子受到的静电力方向和电场方向相反，故沿x轴从x1处运动到x2处，静电力做负功，电势能增大，电子在x1处的电势能小于在x2处的电势能，B、D正确；因为从x＝0处到x1处的电场强度是均匀增大的，所以从x＝0处到x1处的电场强度平均值为，根据公式E＝，可得x＝0处与x1处的电势差为U＝，C正确。 5．(多选)如图甲所示，某电场中的一条电场线恰好与x轴重合，A点的坐标为xA＝2.5 m，一个质子从坐标原点O运动到A点，电势能增加了50 eV，x轴上各点电势的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　 　) A．x轴上各点的电场强度都沿x轴负方向 B．质子沿x轴从O点到A点加速度越来越大 C．A点的电场强度大小为25 V/m D．质子在A点的电势能为75 eV AD　解析：由题图乙可知，从O点到A点电势逐渐升高，根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，x轴上各点的电场强度都沿x轴负方向，A正确；根据E＝＝易知题图乙中图线的斜率表示该电场的电场强度，为定值，由牛顿第二定律可得a＝，所以质子沿x轴从O点到A点加速度保持不变，B错误；根据W电＝－ΔEp，又U＝、E＝，联立可得E＝20 V/m，UOA＝－50 V，C错误；根据UOA＝φ0－3φ0可知，质子在A点的电势能为EpA＝e×3φ0，联立可得EpA＝75 eV，D正确。 6．如图所示，图甲实线为某个静电场中方向未知的三条电场线，a、b两个带电粒子均从电场中的P点无初速度释放，两粒