第1章 专题探究2 静电场中的图像问题-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

专题探究2静电场中的图像问题 黑题专题强化 限时：30min 题型1-x图像 电势传感器测出x轴上各点电势φ随坐标x 1.(2023·山东龙口期初)真空中一平面直角坐 的变化规律并描绘出p-x图像，如图所示 标系xOy内，存在着平行于x轴方向的电场， 已知©-x图线与x轴的交点坐标为x,和x2, x轴上各点的电势随位置x变化的关系图 x=3L处的图线的切线水平，取无穷远处电势 像如图所示，x=0处电势为6V.一个带负电 粒子从x=1cm处由静止释放，不计粒子重 为零时点电有的电势公式口=9，其中k为静 力，则下列说法正确的是 ( 电力常量，Q为场源点电荷的电荷量，「为某 A.x=2cm处的电势为 点距场源点电荷的距离，以下说法正确的是 8 零，电场强度大小也 为零 A.两点电荷为同种电荷 B.x=-1cm的电场强度 B.两点电荷的电荷量之比为Q,:Qg=16:1 大于x=1cm处的电场强度 C.在x轴上x>2L的区域内无初速度释放一 C.粒子沿x轴负方向运动过程中，电势能先 正电荷，该正电荷一定能到达无穷远处 变大后变小 9 9 D.粒子沿x轴负向运动到的最远位置处的坐 D.=564 4 标为x=-1.5cm 题型2E-x图像 2.(2023·湖南常德一中质检)两电荷量分别为 4.(2024·陕西西安期中)空间有一沿x轴对 ,和g2的点电荷分别固定在x轴上的A,B两 称分布的电场，其x轴上电场强度E随x变化 点，两点电荷连线上各点电势φ随坐标x变化 的图像如图所示，取x轴正方向为电场正方 的关系图像如图所示，其中P点电势最高，且 向，下列说法正确的是 xp<trB,则 A.9,和92都是正电荷 B.9,的电荷量大于92的电 荷量 C.一点电荷只在电场力作用 A.O点的电势最低，2点的电势最高 下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐 B.x,和-x,两点的电势相等 变小 C.电子在x,的电势能大于在x2的电势能 D.在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左 D.电子由x,运动到x,电场力先做正功后做 侧移到右侧，电势能先减小后增大 负功 3.(2024·陕西西安月考) 5.(2024·安微培优联盟联考) 如图所示，x轴上固定两 (多选)空间中存在沿x轴方 个点电荷A和B,电荷A 向的电场，x轴上各点的电场 固定在原点O,电荷B固定在x=2L处，通过 强度（以+x方向为正）随x的变化情况如图所 必修第三册·JK黑白题024 示，已知0-x1之间为倾斜直线，x1~x2之间为 A.x=1m处的电场强度大小为20V/m 曲线，x2=2x1·下列叙述中正确的是 ( B.滑块向右运动过程中，加速度先增大后减小 A.x=0处与x2处两点的电势相同 C.滑块运动至x=3m处时，速度大小为2m/s B.x=0与x,间的电势差大于x1与x2间的电 D.若滑块恰好到达x=5m处，则该处的电势 势差 为50V C.电子沿x轴从x=0运动到x2的过程中，电 题型4其他图像 场力先做正功后做负功 8.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受静电 D.电子在x,处的电势能小于在x2处的电 力作用，沿电场线运动到B点时，它运动的 势能 :图像如图所示，则A、B两点所在区域的电 题型3E,-x图像 场分布情况可能是图中的 ( 6.电荷量为9，和g2的两点电荷分别固定在x轴 上的O、C两点，规定无穷远处电势为零，一带 正电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能 随x的变化关系如图所示.其中，试探电荷在 B、D两点处的电势能均为零：在DJ段中H点 处电势能最大.则 A.q,的电荷量小于42的电 荷量 B.G点处电场强度的方向 沿x轴正方向 9.如图所示，无限大均匀带正电 C.若将一带负电的试探电荷自G点释放，仅 薄板竖直放置，其周围空间的 在电场力作用下一定能到达D点 电场可认为是匀强电场.光滑 D.若将一带负电的试探电荷从D点移到J 绝缘细管垂直穿过板中间小 点，电场力先做正功后做负功 孔，一个视为质点的带负电小球在细管内运 7.如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一带负电荷 动.以小孔为原点建立x轴，规定x轴正方向 小滑块，在x=1m处以初速度。=√3m/s沿 为加速度a和速度v的正方向，下图分别表示 x轴正方向运动.小滑块的质量为m=2kg、带 x轴上各点的电势p,小球的加速度a、速度v 电量为g=-0.1C,可视为质点.整个区域存在 和动能E,随x的变化图像，其中正确的是 沿水平方向的电场，图乙是滑块电势能E,随 位置x变化的部分图像，P点是图线的最低 点，虚线AB是图像在x=1m处的切线，并且 AB经过(0,3)和(3,0)两点，g=10m/s2.下列 说法正确的是 243 第一章黑白题025所以M=R-0= 压轴挑战 2 9.(1)75Vm,方向与AB成37斜向上(2)1,92×10」(3)2.16× 则△Dm与△Hm0全等，则∠DH=∠H01=30°， 10-18J 则D1连线垂直于AO,且平行于FO,说明D1是一条等势线， 解析：(1)由题意可知在0B上有一点E,其电势与C点电势相同.连接 所以9n=91=6V, 两点可得等势线，分别过B点和D点作CE的平行等势线，如图所示： 故AB正确： C.电场强度方向垂直于等势线F和D,根据沿电场强度方向电势 降低可知电场方向沿A,0连线方向，放C正确： 0 n=6vm.故 D.根据匀强电场中场强与电势差的关系可得E=R D错误 本题选错误的，故选D. 3 DE BD 由题意与几何关系可得CD= 20m, 4 9,妮✉ 5m,∠DCE= 37.BF=0.12m 由题意可得Ur=Pn9r=9V,E= V/n. 方向沿着BF方向，与AB成37°角. (2)若将一电子从A点由静止释放，将在电场力作用下沿电场线方 7.AB解析：A.将一负点电荷从N点移到D点，根据沿电场方向电势 向做匀加速运动，记出圆周时的点为G,由几何知识可得AG= 逐渐降低可知，电场方向先向x轴负方向，后向x轴正方向，所以电 2Rcs37°=0.16m,电场力所做的功转化为电子的动能.有E= 场力先向x轴正方向，后向x轴负方向，故电场力先做正功后微负 eE×AG=1.92×10wJ. 功，所以电势能先诚小后增大，故A正确：B.因为图像的斜率表示场 (3)如图所示，由题意可得 强，C点的斜率为零，所以C点的电扬强度为零，根据点电荷的场强 公式及场强金加照理号居知0心与c的长度北为，√会故 B正确：C.将同一试探电荷从C点分别移到A,N两点，由于电势差 相同.所以电场力做功-样多，故C错误：D.从D点到M点电势逐渐 降低根据沿电场方向电势逐渐降低可知，O、M间场强方向指向x 元… 轴正方向，故D错误故选AB, AV为等势线，A点电势与N点相同，当把电子移动到M点时，电势能 8.BC解析：一电荷量为g(q>0)的粒子从a点移动到b点或从c点移 变化量最大.由几何关系可得ON■AO%37=0.08m,AN=0.18m. 动到4点，电场力做正功，其电势能减小，但无法判断匀强电场的场 由电势能变化量与电场力做功关系可得△E.=E×MN=2.16×108. 强方向，故选项A不符合题意：粒子从4点移动到6点，其电势能减 小哪1，故心。9=围，枚子从e点移动到d点，其电势能减小亚2， 专题探究2静电场中的图像问题 故9。一=甲，匀强电场中，沿着相同方向每前进相同距离电势的 果题 专题强化练 变化相同，故中.9w=g,即心2同理9一2、故 1,D解析：A.由图可知x=2cm处的电势为零，因-x图像的斜率等 +w ,+W: 于场强，可知该点的电场强度大小不为零，选项A错误：B.因中-x图 -0=- 2 二，所以该粒子从M到N的电场力做功为 2 像的斜率等于场强，可知x=-1m的电场强度小于x=1m处的电 故选项B符合题意：若围，=W,根据U=?可知=儿，故。 场强度，选项B错误：C.带负电的粒子沿x轴负方向运动过程中，电 9=e.y4.则中。-9，=96p4.故U=Uu.而0r=2Uaw.Uu=2Uv 势先升高后降低，可知电势能先变小后变大，选项C错误：D.h能量 关系可知，粒子沿x轴负方向运动到的最远位置处应该与初始位置 故Uw=Uw,故选项C符合题意：若cd之间的距离为L,但不一 电势相同，即坐标为x=-1.5m,选项D正确.故选D. 定平行于电场线，故W,=gEL©s8,其中9为cd与电场线的夹角，不 2.D解析：A.由A到P电势升高，从P到B电势降低.因为沿电场线 一定为零，故该电场的场强大小不一定为 ,故选项D不符合题意 电势降低，所以电场线方向为由P到A,再从P到B,则g,和是同 必修第三册·JK黑白题12 种电荷，且一定是负电荷，放A错误B.P-x图线切线斜率大小等于 所以滑块在x=Im处所受电场力大小为F=网= 电场强度大小，在P点切线斜率为零，则P点的电场强度大小为零 说明9，和2两点电荷在P点产生的场强大小相等，方向相反，由公 可得E1=10V/m,选项A错误： B,滑块向右运动过程中，电场力先减小后增加.则加速度先诚小后 式E=k号，因为<m,故，的电荷量小于92的电荷量，放B 增大，选项B错误： 误：C-x图线切线斜率为场强的大小，从P点到B点斜率越来越 大，故场强越来越大，电场力越来越大，故加速度越来越大，故C错 C滑块从x=1m的位置运动至x=3m处时，根据动能定理，m2 误：D.负电荷从P点左侧移到右侧，电场力先做正功，后做负功，电 2m6=甲，P=△E,=1】,解得速度大小为1=2ms,选项C 势能先诚小后增大，故D正确，故选D. 3.D解析：A,根据图像，电荷A周围的电势大于零.所以电荷A带正 正确： 电：电荷B周围的电势小于零，所以电荷B带负电，两点电荷为异种 D若滑块恰好到达x=5m处，则子m弓=W=尽。- 电荷，故A错误：B.x=3L处的图线的切线平行于x轴，该处的电场 其中E=2J.解得滑块的电势能E=5J, 强度等于零，由点电荷场强合成得：k3=k,解得：0，：Q。 该处的电势为单= Ee 5 9-07V=-50V,选项D错混故选C 9:1.故B错误：C.在x轴上2L<x<3的区域内.电势逐渐升高.电 8.C解析：由-1图像可知，粒子做加速度逐渐增大的加速运动，因此该 场强度沿x轴负方向，在x轴上x>3孔的区域内.电势逐渐降低，电场 电荷所受电场力越来越大，电场强度越来越大，电场线密的地方电场 强度沿x轴正方向.所以在2L~3L之间释放正电荷，将向左运动加速 强度大，且负电荷受力与电场方向相反.故ABD错误.C正确故迹C 一段时间，后开始减速，如果在3L右侧放入正电荷将向右运动，将向 右一直加速到无穷远处，故C错误：D.9一x图像中图线的斜率绝对 9.D解析：在x<0范围内，当x增大时，由U=Ed=Ex,可知，电势差均 匀增大，P一x应为向上倾斜的直线：在x>0范围内，当x增大时，由 值表示电场强度大小，则：=3红处的电场强度为零，有上 (3)2 U=E=Ex可知.电势差均匀或小，一x也应为向下倾斜的直线， 户，由图像可知处的电势为零，根据电势公式有。 故A错误在x<0范围内.电场力向右，加速度向右，为正值：在x>0 1 范围内，电场力向左，加速度向左，为负值：故B错误在x<0范围内. 根据动能定理得：Ex= 2m2,一x图像应是曲线：同理，在x>0范围 选D. 内，图线也应为曲线，放C错误：在x<0范围内，根据动能定理得： 4.B解析：A。从图像可以看出，电场强度的大小和方向都沿着x轴对 Ex=E、,￡1x图像应是候斜的直线：同理，在x>0范图内.图线也为 称分布，沿者电场强度的方向，电势降低，由此可知0点电势最高，沿 领斜的直线.故D正确.故选D. 着x轴降低，做A错误：B.由于x,和-x,两点关于y轴对称，且电场 专题探究3电场力做功与能量的转化 强度的大小也相等，故从0点到x,和0点到-x,电势降落相等，放x 和-x两点电势相等，故B正确：CD.电予带负电.沿着电场线方向， 黑题 专题强化练 电势能增大.电子在x,的电势能小于在x1的电势能，故CD错误故 选B. 1.C解析：粒子PQ从A,B两点分别到O点.由于A)点间的电势 5.BD解析：A.沿电场方向电势降低，因为电场方向指向x轴正方向， 差小于B0点间的电势差，所以粒子P的动能增加量小于粒子Q的 故x轴相当于一条电场线，故Po>9,A错误；B,因为从0到1间的 动能增加量，所以，<1，故A错误，B正确：过A点画出等势面，根据 平均电场强度大于从x,到间的平均电场强度，根据公式U=d,d 沿着电场线方向电势降低，所以A点电势低于B点电势，由于带电粒 相等，可得x=0与x1间的电势差大于x1与间的电势差，B正确： 子带正电，所以E<E,故C正确，D错误故选BC CD.电子受到的电场力方向和电场方向相反，放从x=0运动到x2的 2.C解析：A.从粒子运动轨迹看出.轨迹向上弯曲，可知带负电粒子 过程中电场力一直做负功，电势能增大：电子在x,处的电势能小于 受到了向上的力的作用，可知场强方向大致向下，A错误：B.:,两 在x2处的电势能，C错误，D正确，故选BD, 点电势相等，同一粒子在两点电势能相等，B错误：G带负电粒子从 6.D解析：由E。=刚知正电荷的电势能变化情况和电场的电势变化 ?点运动到：点的过程中电场力先做负功后做正功，则动能先减小后 情况相同.由图知无穷远处的电势为零，B点的电势为零，由于沿着 增大，C正确：D由于粒子运动过程中只有电场力做功，能量只在动 电场线电势降低，所以0点的电荷9，带正电，C点电荷？带负电， 能与电势能之间转化.则粒子从a点运动到d点的过程中减小的动 由于B点距离O比较远面距离C比较近，所以4：电荷量大于：的 能等于增加的电势能，D错误故选C. 电荷量，故A错误.沿着电场线电势逐渐降低可知G点的场强沿x轴3.B解析：A,做曲线运动的物体，受力的方向总是指向凹侧，可知甲 负方向，选项B情误带负电的试探电荷在G点受x轴正方向的电场 与场源电荷带异种电荷，乙与场源电荷带同种电荷，因此甲，乙两粒 力，故沿x轴正向做加速运动.选项C错误负电荷从D点到J点的 子带异种电荷，A正确：B.甲从a到，电场力做正功，动能增加，乙 过程中，电场力先沿x轴正向后沿x轴负向，故电场力先做正功后做 从a到d,电场力做负功，动能减小，因此甲粒子经过c点时动能比乙 负功，选项D正确.故选D 粒子经过d点时的动能大，B不正确：C.由于a,处于同一等势面 7.C解析：A.E。-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小， 上，甲、乙两粒子从：到，电场力做功为零，动能不变，因此两粒子经 参考答案与解析黑白题13