专项突破2 静电场中的图像问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版2019）

心专项突破2 静电场中的图像问 题型1p-x图像 1.如图所示，带电绝缘体球的球心为O,用r 表示球内、外各点到球心的距离，其中A、B、 C位置离球心的距离分别为r1、2、3,用9 表示球内、外各点电势，其p-r图像如图所 示，下列说法正确的是 () A.该绝缘体球带负电 B.A点的电场强度小于B点的电场强度 C.B点的电场强度大小为，9 r3-t2 D.负点电荷在B点的电势能比在C点的电 势能小 (第1题) (第2题) 2.(2024·四川南充调研)某静电场方向平行 于x轴，其电势p随x的分布可简化为如图 所示的曲线.一质量为m、带电荷量为+q的 粒子（不计重力），以初速度从O点进入 电场，沿x轴正方向运动.下列叙述正确的是 () A.粒子从O运动到x,的过程中做匀减速 运动 B.粒子从O运动到x的过程中，电势能先 增大后减小再增大 C.若o=2 g9 ,则粒子运动到x,处时速 度最大，其大小为 (5qPo m 02黑白题物理1必修第三册·RJ 题 D.若t= 9,粒子运动到x,时速度大小 m 为 199o 3.(多选)(2025·绵阳质检)反射式速调管是 常用的微波器件之一，其内部为真空，有一 个静电场的方向平行于x轴，其电势φ随x 的分布如图所示.现将一带负电的粒子（重 力不计)从x=2cm处由静止释放，下列说 法正确的是 () ↑9/八 4 -6-4-2024品 A.该静电场可以由两个负点电荷产生 B.x=-2cm的电场强度小于x=2cm处的 电场强度 C.该粒子在x=0处的电势能最大 D.该粒子将沿x轴负方向运动，运动到的 最远位置为x=-3cm 题型2E-x图像 4.（2024·福建泉州期中)沿电场中某条直电 场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强 度E随x的变化规律如图所示，坐标原点 01x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点 相对应，相邻两点间距相等.一个带正电的 粒子从O点由静止释放，运动到A点的动 能为E,仅考虑电场力作用，则 () A.从O点到C点，电势先升高后降低 B.粒子先做匀加速运动，后做变加速运动 C.粒子在AB段电势能变化量的绝对值大 于BC段电势能变化量的绝对值 D.粒子在AB段电势能变化量的绝对值小 于BC段电势能变化量的绝对值 04 (第4题) (第5题) 5.(2024·江苏南通期中)真空中有一静止、 半径为r。的均匀带正电的球体，场强E沿 半径r方向分布情况如图所示，图中E。o、 12以及静电力常量k都是已知量，下列 说法中正确的是 A.r。处电势最高 B.r1、2两处的电场强度方向相反 C.12两处的电势差等于E(2-T) D.利用已知量可求出球体所带的电荷量 题型3E-x图像 6.(2025·四川期中)（多选）在x轴上坐标原 点0与-x1处分别固定两点电荷Q,、Q2.将 一带正电的试探电荷从x轴正方向无穷远 处移动到坐标原点O的过程中，其电势能 随其位置变化的关系如图所示，图线与x轴 交点的横坐标为x3,最高点对应的横坐标 为x,则下列说法正确的是 A.点电荷Q,带负电 B.坐标为x,处的电场强度为0 C.两点电荷Q、Q,电荷量的比值为 x,+x) D.试探电荷从x,到x,的过程中受到的静电 力方向沿x轴正方向 7.(2024·广东广州期中) 空间存在一电场，一带负 电的粒子仅在电场力作 用下从x,处沿x轴负方向运动，初速度大 小为o,其电势能E。随坐标x变化的关系 如图所示，图线关于纵轴左右对称，以无穷 远处为零电势能点，粒子在原点O处电势 能为E。,在x,处电势能为E,则下列说法 中正确的是 ( ) A.从x,到O之间，该电场的场强先减小后 增大 B.由x1运动到O过程加速度一直减小 C.粒子经过x1、-x,处速度相同 D.粒子能够一直沿x轴负方向运动，一定 2(E。-E,) 有o< m 题型4其他图像 8.(2024·天津河西一模)（多选）图(a)中M、 N是同一条电场线上的两个点，一个电子仅 在静电力的作用下沿着这条电场线从M点 运动到N点，其运动的-t图像如图(b)所 示.电子经过M、N两点时的速度分别为 和"、，电子的质量为m,电子电荷量的绝对 值为e.以下说法正确的是 图a) 图 A.电场强度的方向由N指向M m(-)》 B.M、N两点之间的电势差Uw= 2e C.电子运动的过程中，其电势能不断减小 D.N点的电场强度大于M点的电场强度 进阶突破·专项练03解折：根据A=宁议Gm=3x10m,可宛该电蓝被国 于紫外线，紫外线能量较大，皮肤被照射时轻者会出现红肿 疼痒、脱皮，重者甚至引发癌变，还会对眼睛造成极大的伤 害，会引起结膜炎、角膜炎，长期照射可能会引起白内障等， 所以电焊工人作业时，需要佩戴专业的防护头盔 第5节能量量子化 1,B解析：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 进阶突破 专项突破1带电体的电场 1.BCD解析：A.两小球分别在x轴上下两侧，电性相同，它们 在P点产生的场强方向与x轴夹角相等，方向不同.故A错 误：B.大球所带电荷均匀分布整个球体，它在外部产生的电 场可等效为所有电荷集中在球心0点在外部产生的电场， 由库仑定律得挖去两小球前，整个大球在P点产生的电场 强度E=6。号，故B正确：C.大球在P点产生的电场沿x细 方向，两小球在P点的合场强也沿x轴方向，且小于大球在 P点的场强，由场强叠加原理可知，挖去两小球后，P点场强 方向不变，故C正确：D.设两小球的球心到P点的距离为， 有儿何关系I=√+(3r)2=√10r,球体积公式为V= R,小球半径是大球半径的一半，故小球体积是大球体 4 积的人分之一，故小球所带电荷量为？=号，两小球在P点 Q 8 场强均为E=k /0r)280← 立，合场强为6，= 号=304号，剩余部分在P点的场强为B,日 ,号3100-400270k号放D正确放选Bcn 9r2400r2 3600 2C解析：根据点电荷的电场强度公式B=g,可知d棒对0 点的电场强度是其他几根棒各自对0点的电场强度的3倍， 因此设ab、bc、de、em在O点的电场强度都为E,cd棒在0点 的电场强度为3E,:ab、ea带电棒完全相同，这两根带电棒在 0点产生的电场强度大小相同，另由于两根带电棒关于O点 左右轴对称，所以这两根带正电的棒在0点的电场方向都 是沿着棒的垂直平分线从0点向下，两个电场方向互成T2 角：同理可知，bc、d带电棒在O点的电场方向沿着棒的垂直 平分线从0点向上，两个电场方向互成144°角：则根据场强 叠加原理可知，abbc、dc、ca带电棒的合场强方向竖直向下， 且有E合=2E.co836°-2E.cos72°，又因为cd棒在0点的电 场方向竖直向下，所以5根带电棒的合场强为 2E,os360-2B,om72+3泥，=B,解得=早，则ad棒在0 点的电场大小为票，移走陆棒后0点的电场大小变为 4 故C正确，ABD错误故选C. 3.C解析：将AB部分补上，使球壳变成一个均匀带正电的完 参考答案与解析 温度有关，随着温度升高，一方面，各种波长的辐射强度都有 增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 故选B 2.B解析：打断该材料分子键需要的能量为该激光器单光子 能量，则该激光的光子能量为s=加=货解得&55x 109J,故选B. 专项练 3 整的球壳，完整球壳带电荷量为Q=29,为保证电荷量不 变，球面AB带负电荷量为q,则该球壳带正电的部分在M点 产生的场强为B,=03地，根据对称性可知：①带正电 (2R)28R2 的部分完整球壳在N点产生的场强大小E, 39,②球 8R21 面AB带负电荷量为g,在N点产生的场强大小为2E,两者 方向相反：测N点的场强大小为=2正，散选C 4.A解析：无限大均匀带电平板R取无限大，在Q点产生的 场强E,=2mk,（1- =2r和。，半径为r的圆板在 R+ Q点产生的场强6=2m如，(1- ,无限大均匀带电 平板，从其中间挖去一半径为的圆板后的场强是两个场强 的差，所以E=B-8,=2m如0P 一，则%所受电场力的大 小为F==2m如4故选A 专项突破2静电场中的图像问题 1.D解析：A.根据p-r图像可知，从O点向外电势逐渐降低， 而顺着电场线方向电势是降低的，说明电场线是从0点向 外的，而电场线也是从正电荷出发，终止于负电荷或者无限 远的，可以判断该绝缘体球带正电，故A错误；B.根据电场 强度与电势差的关系可知，©-图像在某点的斜率表示那一 点电场强度，本题A点的斜率大于B点的斜率，所以A点的 电场强度大于B点的电场强度，故B错误；C.p-r图像在某 点的斜率表示那一点电场强度，而：巴不能代表B点斜 T3-T2 率，故C错误：D.根据p-r图像可知，B点的电势比在C点 的电势高，而根据电势能与电势的关系公式￡，=g可知，若 是负点电荷，电势高的地方电势能小，故D正确故选D. 2.C解析：AP-x图像的斜率表示电场强度，由图像可知粒 子从0向右运动到x,的过程中电场强度减小，方向沿x轴 负方向，粒子所受的电场力方向也沿x轴负方向，粒子做加 速度减小的诚速运动，故A错误；B.粒子从O运动到x,的过 程中，电势先增大后减小，根据E,=g驷，电势能先增大后减 小，故B错误：C若%=2√m ,则粒子运动到处时电势 能最小，电势能减少量最大，动能的增加量最大，速度最大， 根据动能定理有g·方，=子-了叫，解得 1 黑白题57 ,故C正确；D.若√m m ，粒子沿x轴正方向做减 速运动，当减速为零时，根据动能定理有9(0-中)=0- 子m,解得口=，则粒子运动不到与位登速度就减为零 了，故D错误故选C 3.BD解析：AB.根据p-x图像的斜率表示电场强度，由图可 6 知-6cm<x<0区域的电场强度大小为B,“6x10V/m= 100V/m,方向沿若x轴负方向：0<x<4cm区域的电场强度 大小为=0Vm=150V/a,方向沿者：轴正方向，可 知x=-2cm的电场强度小于x=2cm处的电场强度，且此静 电场不可能由两个负电荷产生，故A错误，B正确：Cx=0 处电势最高，根据E。=q9可知该带负电的粒子在x=0处的 电势能最小，故C错误；D.带负电粒子（重力不计）从 x=2cm处由静止释放，受到沿x轴负方向的电场力，当运动 到x<0区域后，受到沿x轴正方向的电场力，根据动能定理 可得gE2x2-gE1x1=0,其中=2cm,联立可得名1=3cm,则 该粒子将沿x轴负方向运动，运动到的最远位置为x= -x,=-3cm,故D正确.故选BD. 4.C解析：A.由E-x图可知，从0点到C点，场强方向不变， 且正电荷受到电场力方向与场强方向相同，则电场线方向为 从O点到C点，沿电场线方向电势降低，故A错误：B.根据 牛顿第二定律可得：F=gE=ma,可知，加速度先增大后减小， 故B错误；CD.根据IgU川=I△E,I,E-x图像面积表示电势 差，由图可知在AB段面积较大，故电势差较大，电场力做功 较大，故粒子在AB段电势能变化量的绝对值大于BC段电 势能变化量的绝对值，故C正确，D错误故选C. 5.D解析：AB.由图可知.场强E沿半径r方向始终大于0. 「1、，两处的电场强度方向相同，电势沿着场强方向逐渐降 低，故「。处不是电势最高处，可知球心处的电势最高， 故AB错误：C.在E-r图像中，图线与坐标轴所围成的面积 表示电势差的大小，故可得13两处的电势差大于E(2 ),故C错误D.根据2处的场强为E,有B。=k号，解得 ≥，故D正确故选D. 0=- 6.AC解析：A.由图像可知，正试探电荷在Q,附近的电势能 为负值，可知点电荷Q,带负电，故A正确：B.因E.-x图像 的斜率表示电场力，可知坐标为x,处的电场强度不为0，坐 标为x,处的电场强度为0，故B错误：C.坐标为x,处的电场 强童为0可得=是可号 0(+P,故C正 确；D.将试探电荷从x,到x过程中，由图像可得，电势能诚 小，电场力做正功，因此静电力沿x轴负方向，故D错误故 选AC. 7.C解析：A.在E一x图像中，图像斜率的绝对值反映电场力 的大小，在电荷量保持不变的情况下，电场力的变化趋势和 场强的变化趋势相同，根据图像可知，由x,到0之间，斜率 的绝对值先增大后减小，故电场强度先增大后减小，故A错 误；B.根据上述分析可知，从，到O之间，电场强度先增大 后减小，电场力就先增大后减小，加速度就先增大后减小，故 必修第三册·RJ B错误；C.在x1到-x1之间，由x到0，电场力先做负功，电 势能增大，带负电粒子诚速，再由0到-x1,电场力做正功，电 势能减小，带负电粒子加速，图线关于纵轴左右对称，故电场 力做的正功与负功一样多，故粒子在经过1、一无1处速度相 同，故C正确：D.粒子要能够一直沿x轴的负方向运动.就 一定要能冲过0点，根据动能定理可得：，-B<分m,解 得：> 2(E。-B,故D错误故选C 8.AC解析：AB.由图(b)可知负电荷的速度在增大，根据动 能定理可知电场力对负电荷做了正功，即-Uw=2m 2mm,解得Uw m(M-) ，电场力对负电荷做正功，所以 2e 电场力向右，则电场线方向由N指向M,故A正确，B错误： C.根据电场力做功与电势能变化的关系可知，电场力做正 功，电势能减小，故C正确：D.根据-t图像的变化特点可 知，负电荷在M、N两点的加速度大小关系为ar>aw,负电荷 仅受电场力的作用，则gE=ma,所以N点的电场强度小于M 点的电场强度，故D错误故选AC 专项突破3静电场中的功能关系 】.D解析：A.带电小球静止在轨道最低点，此时轨道对小球 的支持力为2mg,可知小球在最低点受到的岸仑力大小 为mg,方向竖直向下：则小球在最高点受到的库仑力与重力 刚好平衡，轨道的支持力提供小球在最高点所需的向心力， 即R,=m反，故小球通过最高点时速度清足≥0，故A错 误：B.小球由最低点到最高点过程，由于库仑力总是不做 功，根据动能定理可得-mg·2R=m2-了m,解得，≥ 2√gR,故B错误：C.若，=√3gR,小球不能到达最高点， 但由于库仑力的作用，小球在运动过程中始终与轨道之间存 在弹力，不会脱离轨道，故C错误；D.小球能做完整的圆周 运动，在最低点，根据牛顿第二定律可得F。-mg-F,= m,在最高点，根据牛顿第二定律可得F。+mg一P华 1 m,根据动能定理可得mg·2R=子-2m吃，联立可得 F-Fm=6mg,可知小球对轨道的最大压力与最小压力之 差与。无关，故D正确.故选D. 2.D解析：A.根据电子的受力和运动情况可知，电子从4点 到©点电场力做负功，电势能增大，根据电场力做功与电势 差的关系可知，b点电势比a点电势低5V,则相邻两等势面 间的电势差为2.5V,则a点电势为p.=7.5V+3V=10.5V, 故A错误：B.b点电势为5.5V,电子在b、c两点，由能量守 恒定律有-5.5eV+Eu=-3eV+E,由于电子在c点动能 为2eV,因此在b点的动能为4.5eV,故B错误：C.c点处等 差等势面比b点处密集，则b点比℃点电场强度小，因此加 速度小，故C错误；D.从a到c,电势逐渐降低，电子电势能 升高，由能量守恒定律可知，动能一直减小，即一直减速，故 D正确.故选D. 3.D解析：A.小球运动到A点时速度最小，则电场力和重力 的合力水平向右，电场力F=Eg=√2mg,解得匀强电场的电 黑白题58