第10章 专题强化 静电场中的图像问题(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第三册同步学习指导(人教版2019)

U 错误;由于匀强电场中沿着电场线,电势降低的最快,且每前 3F,故D错误。 进相同距离,电势降低相等的值,故距C点距离为2cm的所 探究点3 有点中,最高电势为4V,最低电势为-4V.故C错误,D正 确。故选D。 典题3:AB x=2a处场强为零且左侧场强向右(正值)、右侧场 强向左(负值),结合点电荷的场强特征可知.点电荷M、V一 专题强化 静电场中的图像问题 定为同种电荷,两点电荷在x=2a处的场强大小满足 探究点1 (2)} 典题1:D随:变化的关系图像的斜率表示场强,x.和x。处 #,解得-4 -4.A、B正确:由题图可知,0点右侧场强先 的斜率都是负值,说明场强方向相同,故A错误;x:处的斜率 大于x.处的斜率,说明x.处的电场强度大于x.处的电场强 减小再增大,故把一个检验电荷(假设带正电)由x.位置静止 度,故B错误;从x.处到x.处,电势逐渐降低,则从x.处到 释放,据牛顿第二定律可得gF=ma.其加速度先减小再增大 处移动正电荷,电场力一直做正功,电势能一直减小,故C错 C错误;把一个正检验电荷由x.=a的位置静止释放,向右运 误;根据E.=可知,正电荷在R处具有的电势能为零,在x 动过程静电力先做正功再做负功,其电势能先减小后增大,D 处的电势小干零,所以正电荷在此具有的电势能小于零,电势 错误。 能为标量,正负号表示大小,所以同一个带正电荷的粒子在R 跟踪训练3:BC 在E-x图像中,图像与x轴所围面积表示电 处具有的电势能大于在x:处的电势能,故D正确。故选D 势差,由图可以看出:轴上Oc段与图线所围面积大于ac段 跟踪训练1:BCD 在P点-x图像的斜率为零,P点的电场强 与图线所围面积,ac段与图线所围面积大于bc段与图线所围 度为零,则a.和a.在P点产生的场强大小相等,方向相反,由 面积,即UUV0.所以>.,故B正确 公式E-号,且有AP<BP,可知的电荷量小于.的电荷 A错误;ac段与图线所围面积大于E.d,即V. >E.d,所以将 量,故A错误;在-x图像中,图线斜率的绝对值表示电场强 质子从a点移到。点,电场力做功大于1eE。d1,故C正确;将 度的大小,从P点到B点,斜率的绝对值越来越大,电场强度 质子从a点移到;点,电场力做正功,质子的电势能减少,D 逐渐增大,故B正确;从P点到A、B两点电势都降低,则a.和 错误。 a.都是负电荷,故C正确;在A、B之间将一负试探电荷从P 探究点4 点左侧移到P点,电场力做正功,电势能减少;再从P点移到 典题4:ABD 根据物块运动的v-1图像可知,小物块带正电,A 右侧,电场力做负功,电势能增加,即电势能先减少后增加,故 D正确。 正确;从t-.图像可知,A、B两点的速度分别为v.=6m/s,vi -4 m/s,再根据动能定理得V-1-m-x1 探究点2 典题2:C 带负电粒子只在电场力作用下运动,所以动能与势 x10~x(4-6)J.解得.=-500V.B正确;从v-1图像 能之和是恒定的。则粒子在从x向x:运动的过程中,在x 可知,由C到A的过程中.物块的速度一直增大,电场力对物 处的电势能最小.速度最大,A错误:根据电场力做功与电势 块做正功,电势能一直减小,C错误;带电粒子在B点的加速 能的关系W=-AE.=E。-E.,从而解得E.=-W+E。= -Fx+E。.即图像中的斜率表示电场力大小,在x处图像的 度最大,为a.-7-45m/s}=2m/s{,所受的电场力最大为F. 斜率为零,粒子加速度为零,B错误;负电荷在电势低的地方 电势能大,在x.处的电势能最小,所以电势最高,C正确;根据 0.002 跟踪练2:AC 粒子从0运动到x:的过程中,电势能变化量 跟踪训练4:C 电场中正离子只受电场力作用从A点运动到B 为零,静电力做功为零,根据动能定理知,粒子在点的速度 点的过程中,电场力对离子做正功,速度增大,电场力提供加 为t,故A正确;从0点到x:点的过程中.电场的电势先降低 再升高,故B错误;粒子能运动到x.处,就能运动到x.处,若 速度qE=mo.场强减小.加速度减小.v-.图像中斜率表示加 粒子恰好能运动到x.处,此时初速度v。最小,根据动能定理 速度的大小,C对。 2.所以若粒 典题5:B 因为qE=ma,所以在x.和x:处,电场强度大小相 等,方向相反,A错误;根据图像可知,从x.到x。过程中,粒子 子能运动到x。处,则初速度n。至少为 先加速后减速,所以电场力先做正功,后做负功,电势能先减 小后增大,x.处,电势能最小.根据E.三x可知.粒子带负电 运动过程中,静电力所做正功的最大值为。,若o= 所以电势先升高后降低,B正确,D错误;根据运动学公式可 一231一 知r”-2ax可知,a-x图像的面积表示号,所以粒子经x,和 但比无限远处电势低,即电势小于零,故C错误;电子从5d处 无初速度释放,将在电场力作用下一直向无限远处运动,电场 1.处速度大小相等,方向相同,C错误。 力做正功,其电势能一直减小,故D错误。故选B。 跟踪训练5:D 小球速度增大到t。后,加速度变为0.速度不再 3.C 因为试探电荷仅在电场力作用下由静止开始运动,先后经 增大,故A错误;小球在加速过程中,加速度随速度变化,即不 过A、BC三点,结合题中图像可知,试探电荷离负点电荷越 是匀变速运动,故B错误;剪断细线,小球开始向下运动,由于 来越近,而固定点电荷带负电,说明试探电荷带正电,A错误; 小球不只受重力,还受向上的静电力,故此时加速度a。<g,故 沿着电场线方向电势降低,所以→.B错误;根据 C错误;由a一v图像,可得a=h+a。,由牛顿第二定律,可得 -^0-ma,并进行定性分析(F=qf),由ae=3a.=1.5a,可 -f联立可 ng-qF-F.=ma,可解出加速度为a:- 知A.B、C三点电场强度关系:E.-3E.=1.5E.,题图斜率k 知a。=g-f,还可知- _f-,即f-hnu,故D正确。 -h故C正确,D错误。 7 典题6:B 若小环带负电,重力和静电力对小环都做正功,小环 4.D 粒子仅受电场力作用,做初速度为零的加速直线运动,电 的动能一直增大,与图乙不符,所以小环带正电,故A错误;结 场力做功等于电势能的减小量,故F= 合动能随着h的变化图像可知,小环带正电,从h高处下落至 h=0的过程中,小环所受的电场力为斥力,电场力一直做负 上某点的切线的斜率表示电场力,故电场力逐渐减小,根据E 功,小环的电势能一直增大,故B正确;结合动能随着的变 E.故电场强度也逐渐减小,故A错误;根据动能定理,有F 化图像可知:从高处下落至=0的过程中,经过了加速,减 速、再加速三个阶段,故C错误;过了0点后,电场力、杆对小 ·△=AE.,故E.一x图线上某点切线的斜率表示电场力,由 环的支持力以及重力的合力向下,小环一直向下做加速运动 于电场力逐渐减小,斜率减小,故B错误;题图;-x图像是直 不会以0点为中心往复运动,故D错误。故选B 线,相同位移速度增加量相等,又是加速运动,故增加相等的 跟踪训练6:AC 由动能定理可知,0-x.物体做匀加速直线运 速度需要的时间逐渐减小,故加速度逐渐增加,而电场力减小 动,则F。=F。三qE,在x:处物体动能最大,此时物体加速度 导致加速度减小,故C错误;由以上分析可知,粒子做加速度 为零,则F=Fa.即x=k(x-x.)=f,解得k-qf 减小的加速运动,故D正确。 故A正确;从坐标x.处到坐标x.处,在x处F=F.所以 第4节电容器的电容 x.~x。阶段F。=F.-F,F变大,则F。变小,而从x。到 1探究点1 x.对应F。=F-F.F变大,F。变大,所以合力先减小后 过基础梳理 增大,故B错误;从坐标x处到坐标x。处,弹弹性势能变 1.绝缘 大,而电场力做功全部转化为弹的弹性势能,即有AE.=qE 过2.绝对值 (x-X),故C正确;从坐标xi处到坐标x.处,弹性势能增 3.(1)异种电荷 (2)电场能 加、动能增加,电场力做正功,电势能减小,可知弹策弹性势能 [判断正误] 增加量和动能的增加量之和大小等于电势能减少量的大小, (1)V(2)V(3)×(4)V(5)x(6)V(7)× 故D错误。故选AC 类型 课堂效果反馈 典题1:A 充电过程中,电容器两极板间的电压逐渐增大,电源 1.BD -x图像的斜率等于电场强度,可知x=2cm处的电势 电动势和电容器两极板间的电势差的差值逐渐减小,充电电 为零,电场强度大小不为零,选项A错误;x=-1cm处直线 流逐渐变小,经过电流传感器的充电电流为从上到下;放电过 的斜率小于x=1cm处直线的斜率,可知x=-1cm处的电场 强度小于x=1cm处的电场强度,选项B正确;粒子沿x轴负 程中,电容器两极板间的电压逐渐减小,放电电流逐渐减小 方向运动过程中,由于电势先升高后降低,则带负电的粒子电 且减小得越来越慢,电容器上极板带正电,经过电流传感器的 放电电流为从下到上,故图A符合要求。故选A 势能先减小后变大.选项C错误:由能量关系,粒子沿x轴负 向运动到的最远位置处的电势能等于x=1em处的电势能. 跟踪训练1:B 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,接触上极板以 则运动到的最远位置处的电势等于x=1cm处的电势,则该 后,上极板带正电,下极板带负电,故A、C错误,B正确;电势 位置坐标为x=-1.5cm,选项D正确。故选BD 零点是人为规定的,上极板电势不一定为正,下极板电势不一 2.B x轴正方向为场强的正方向,根据E-x图像可知,在0<x 定为负,故D错误。故选B <d区域,场强方向为负,在d<x<4d区域,场强方向为正,在 过探究点2 x>4d区域,场强方向为负,可知两点电荷均带负电,故A错 基础梳理 过1.电荷量 电势差 3.101012 点电荷A、B所带电荷量的绝对值之比为1:9,故B正确;沿 4.容纳电荷 电场线方向电势降低,故在0<x<4d区域x=d处电势最高,5.无关 -232一n 3. 如图,△abc中bc=4cm,acb=30。匀强电$ -4V-2V024V A'B'CD'E 场的电场线平行于△abc所在平面,且a、b、 点的电势分别为6V、-3V、6V。下列说法中 正确的是 ( ) ,_ A.电场强度的方向沿ac方向 A.该电场是匀强电场,电场强度大小E= B.电场强度的大小为450V/m 2V/m B.该电场是匀强电场,电场强度垂直于AA' C.电子从a点移动到?点,电场力做功为 且指向右下 18eV C.该电场是匀强电场,距C点距离为2cm的 D.电子从c点移动到点,电势能增加了 所有点中,最高电势为2V,最低电势为 18eV -2V 4.如图所示,平行直线AA'、BB'、CC'、DD'、EE' D.该电场是匀强电场,距C点距离为2cm的 分别表示电势-4V、-2V0.2V4V的等势 所有点中,最高电势为4V,最低电势为 面,若AB=BC=$CD=DE=2cm,且与直线$$ -4V 1 _ MN成30*角,则 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[7] 专题强化 静电场中的图像问题 探究点1-x图像 2-:图线 1.正负点电荷的-x图像(取无限远处电势为零),如图1所示 2.两个等量同种点电荷的一x图像,如图2所示; 3.两个等量同种点电荷中垂线上的-x图像,如图3所示 ###分### 正点电荷 负点电荷 两正点出荷连线上 两正点出荷连线的 中重线上: 图1 图2 图3 特点:两正点电荷连线上,中点电势最低;在两正点电荷连线的中垂线上, 中点电势最高。关于中点左右对称或上下对称的点电势相等。 4. 两个等量异种点电荷的-x图像,如右图所示 特点:两点电荷连线的中垂面上的电势为零。 0u 典题1:某静电场在x轴正半轴上的电势随x变化的关系如图所示,则 [思维点拨] __ 知道电势的正复。 一x图像的料奉,面 A.x.处跟x.处的电场强度方向不同 积的物理意义,最好 B.x.处跟x.处的电场强度大小相等 找出对应的电荷分布 模型。 C.若把带正电的粒子从x处移到x.处,电场力先做正功 [规律方法] 再做负功 在一x图像中可以 D.同一个带正电的粒子在R处具有的电势能大于在x.处的电势能 判断电场类型,如图 所示,如果图线是曲 [思维点拨] [规律方法] 线,则表示电场强度 跟踪训练1:(多选)两电荷量分别为y 和q。的点电荷 的大小是变化的,电 场为非勺强电场;如 固定在x轴上的A、B两点,两电荷连线上各点电势随x变 果图线是倾斜的直 化的关系图像如图所示,其中P点电势最高,且AP<BP,则 线,则表示电场强度 的大小是不变的,电 ( ) 场为匀强电场。 A.q. 的电荷量大于y。的电荷量 *电场强度的大小 B.从P点到B点,电场强度逐渐增大 # C..和y。都是负电荷 D.在A、B之间将一负试探电荷从P点左侧移到右侧,电势能先减少后 -x图像的斜率的大 增加 小表示电场强虔的大 小,斜奉的正贺表示 探究点2 E.-x图像 场强的方向:正电荷 从高电势向低电势移 动,电场力做正功; 典题2:一带负电粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运 电势能是标量,对正 动,其电势能E.随位移x的变化关系如图所示,则粒子 电荷来说,电势越高 在从&向x&运动的过程中,下列说法中正确的是 电势能越大。 [思维点拨] ) 电荷只受电场力时。 A.在x处粒子速度最大 其动能和电势能之和 是常量,由电势能E。 B.在x,处粒子加速度最大 和电势的关系式 C.在x.处电势最高 E知E。一因 [规律方法] 乙三 [思维点拨] D.在x,处电势为零 像中,知道电荷的正 跟踪训练2:(多选)如图所示,空间中存在沿; E 负去判定的正复和 轴的静电场,x、、、x是x轴上的四个点,质量 大小。 [规律方法] 为n、带电荷量为一y的粒子(不计重力),以初速 电荷只在电场力作用 度v从0点沿x轴正方向进入电场,在粒子沿x轴 下达动,其动能与电 运动的过程中,其电势能E.沿x轴的变化如图所示,下列说法正确的是 势能之和是桓定的. E.一x图像中的斜奉 _ __ 表示电场力的大小和 A.粒子在x点的速度为v 方向,由公式三 B.从0点到x.点的过程中,电场的电势先升高再降低再升高 . 可知E-:图像中的 C.若粒子能到达x.处,则v。的大小至少应为. E.和的大小和正贺 与电荷?有关系,参 考-x图线就能找 到E.-x图像有关图 像。 050 [思维点拨] 探究点3 $E-x图像 E是矢量,注意正贺 号表示方向,认识图 典题3:(多选)真空中相距为3a的两个点电荷M、V,分别固定于x轴上x= 线与:交点的意义和 0和x、=3a的两点上,在它们连线上各点场强随x变化关系如图所示,沿x 两条渐近线的物理 辅正方向电场强度E为正,以下判断中正确的是 意义。 A.点电荷M、V一定为同种电荷 [规律方法] (1)图像中纵方向 B. 点电荷M、N所带电荷量的绝对值之比为4:1 的渐近线表示对应的 C.把一个检验电荷由x.位置静止释放,其加速度一直减小 x轴的坐标点有点电 荷,图线与:轴的交 D.把一个正检验电荷由x.三a的位置静止释放,其电势能一直减小 点表示该点的合场强 [思维点拨] [规律方法] 为零。 (2)F一:图像反映 跟踪训练3:(多选)在x轴上电场强度E与x的 了电场强度随位移变 关系如图所示,0为坐标原点,a、b、c为x轴上的点 化的现律,E>0表示 a、c之间的距离为d.a、c两点的电场强度大小均为 电场强度沿:轴正方 o ) ( 向:E<0表示电场强 E.,则下列说法中正确的是 度沿:轴负方向。 #A.>。=>。 (3)E一x 1_ B.。>。>→ #0 C.将质子从a点移到c点,电场力做功大于leEd D.将质子从a点移到c点,质子的电势能增加 图战与:轴所围图形 “面积”表示电势差 探究点4 其他图像问题 (如图所示),两点的 电势高低根据电场方 典题4:(多选)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上,其连线的中垂线(在 向判定。在与粒子 水平面内)上有A、B、C三点,如图甲所示,一个电荷量为2x10*C、质量为 运动相结合的题目 1g的小物块从C点静止释放,其运动的;-7图像如图乙所示,其中B点处 中,可进一步确定粒 子的电性,动能变 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 化、电势能变化等 确的是 ( 情况。 .1. 1ms) ......- _.--- -_-2 0 57101215ts 乙 A.小物块带正电 B.A、B两点间的电势差V.三-500V C.小物体由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 □5 跟踪训练4:如图,电场中一正离子只受电场力作用从A点运动到B点。离 子在A点的速度大小为v,速度方向与电场方向相同。能定性反映该离子从A点 到B点运动情况的速度-时间(v-7)图像是 {#### B 典题5:一个带负电的粒子从x=0处由静止释放,仅受电场力作用,沿x轴正方向 运动,加速度a随位置变化的关系如图所示,x。-x.=x。-x可以得出( A.在x和x处,电场强度相同 B.从x.到x过程中,电势先升高后降低 C.粒子经x.和x。处速度等大反向 D.粒子在x。处电势能最大 跟踪训练5:如图甲所示,一带正电的小球用绝缘细线悬挂 {起# 在竖直向上的、范围足够大的匀强电场中,某时刻剪断细线,小球 开始向下运动,通过传感器得到小球的加速度随下行速度变化的 图像如图乙所示。已知小球质量为m,重力加速度为g,空气阻 力不能忽略。下列说法正确的是 ( 乙 A.小球运动的速度一直增大 B.小球先做匀加速运动后做匀速运动 C.小球刚开始运动时的加速度大小a。三g D.小球运动过程中受到的空气阻力与速度大小成正比 典题6:如图甲所示,光滑绝缘细杆竖直放置,距细杆右侧d的A点处有一固定的正点电荷,细杆上 套有一带电小环,设小环与点电荷的竖直高度差为h,将小环无初速度地从h高处释放后,在下落 . 至h=0的过程中,其动能E.随1的变化曲线如图乙所示,则下列判断中正确的是 _ ,/ 0 _ ,& A.小环带负电 B.从h高处下落至h=0的过程中,小环电势能一直增大 C.从h高处下落至h=0的过程中,小环先后经过了减速、加速、再减速三个阶段 D.小环将做以0点为中心的往复运动 052 跟踪训练6:(多选)如图甲所示,绝缘、光滑水平面上方,有水平向右的匀强电场,电场强度大 小为E。在水平面右端固定一轻弹策,一带电物块(可视为质点)质量为m.电量为+o.将带电物块 由静止释放,以物块出发点为坐标原点,水平向右为x轴正方向,建立坐标系,物块动能E,与它通 过的距离x之间的关系如图乙,其中坐标x.处为弹原长位置,0~x.段为直线,坐标x.处动能最 大,坐标x处动能为零。下列说法正确的是 ) .E 1 乙 A.弹的劲度系数为r-&E 一x: B.从坐标x.处到坐标x处,物块所受力的合力先增加后减小 C.从坐标x.处到坐标x.处弹箭弹性势能增加了qE(x-x.) D. 从坐标x.处到坐标x.处,弹策弹性势能增加量的大小等于电势能减少量的大小 课堂效果反馈 内化知识·对点验收 1.(多选)真空中一平面直 { 向为场强的正方向,无限远处电势为零。以下 ( 角坐标系xOv内,存在着 说法正确的是 ) 平行:轴方向的电场, A.点电荷A、B均带正电 2n 轴上各点的电势随位 B.点电荷A、B所带电荷量的绝对值之比为 置x变化的关系图像如图所示,x=0处电势为 1:9 6V。一个带负电粒子从x=1cm处由静止释 C.x三d处电势为零 放,不计粒子重力,则下列说法正确的是 D.将电子从x=5d处无初速度释放,其电势能 __ 一直增加 3.真空中固定一电荷量为0 A.x三2cm处的电势为零,电场强度大小也 。 为零 的负点电荷,一电荷量为q、 B.x=-1cm的电场强度小于x=1cm处的电 质量为m的试探电荷仅在 场强度 电场力作用下由静止开始 C.粒子沿x轴负方向运动过程中,电势能先变 运动,先后经过A、B、C三 大后变小 点,其a-图像如图所示,图中a为试探电荷 D.粒子沿x轴负向运动到的最远位置处的坐 标为x=-1.5cm 的加速度,7代表试探电荷与负点电荷间的距 2.x轴上固定着两个点电荷 离,已知a.=3a.=1.5a,则下列说法正确的 是 A.B,两点电荷分别位于 ( ) x.=0、x:三4d处,两者所 o /2345d) A.试探电荷带负电 在区域为真空,在两者连 B.A、B、C三点的电势关系:<<c 线上某点的电场强度E C.A.B、C三点的电场强度关系:E.=3E.= 与该点位置的关系如图所示。选取x轴正方 1.5E 053 D.该图线的斜率代表负点电荷的电荷量与试 探电荷质量的比值 4.一带电粒子在电场中仅受电场力作用,做初速 度为零的直线运动。取该直线为x轴,起始点 A.电场强度与位移关系 B.粒子动能与位移关系 0为坐标原点,其电势能E.与位移x的关系 ( 如图所示。下列图像中合理的是 ) C.粒子速度与位移关系 D.粒子加速度与位移关系 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[8] 第4节 电容器的电容 核心素养 学习重点 物理观念 (1)理解电容的概念,知道电容的单位。 (2)了解电容器的类型、特性及作用。 1. 了解电容器充 (1)通过实验,观察电容器在充、放电过程中电流与电压的变化, 电和放电现象 科学思维 分析电荷量变化及能量变化情况。 及能量转换。 (2)了解影响平行板电容器电容大小的因素。 2.会应用平行板 通过实验探究电容器两极板间电势差与所带电荷量关系和用物理 电容器的电容 科学探究 量之比定义电容的过程。 公式分析有关 问题。 科学态度 养成观察、比较、归纳、分析的良好习惯。 与责任 探究点1 电容器 新知导学 水可以用容器储存起来,电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容 器”__-电容器。 电电容器 乙 可变电器 基础梳理 1.组成:由两个彼此 又相距很近的导体组成。 2.带电荷量:一个极板所带电荷量的