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 江苏专用）

心专项突破2 静电场中的图像问 题型1中-x图像 1.如图所示，带电绝缘体球的球心为O,用， 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t2「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φ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点进人 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 ,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|必修第三册 题 D.若= ,粒子运动到，时速度大小 m 为 /99a m 3.(2025·安徽宿州期中)反射式速调管是常 用的微波器件之一，其内部真空，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.一个带负电粒子（重力不计）》 从x=3cm处由静止释放，下列说法中正确 的是 ( ↑/N 8 4 6-4-2024m A.该静电场可以由两个负电荷产生 B.x=-2cm处的电场强度等于x=2cm处 的电场强度 C.该粒子在x=0处的电势能最大 D.释放时粒子沿x轴负方向运动，运动到 的最远位置为x=-4.5cm 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 0、x1x2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0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 O A B (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、 2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.T12两处的电场强度方向相反 C.12两处的电势差等于E(2-1)》 D.利用已知量可求出球体所带的电荷量 题型3E。-x图像 6.在x轴上坐标原 点0与-x,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x,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,带正电 B.坐标为x1处的电场强度为0 C.两点电荷Q,、Q2电荷量绝对值的比值 为 x好 (x1+x4)2 D.试探电荷从x4运动到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x、-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< 含 题型4其他图像 8.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"y和，电子的质量为m,电子电 荷量的绝对值为.以下说法正确的是 图 图 A.电场强度的方向由M指向N 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场方向竖直向下，所以5根带电棒的合场强为 2E,cm360-2E,om72+3迟，=B,解得E.=,则cd棒在0 点的电场大小为票，移走d棒后0点的电场大小变为， 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 整的球完，完整球壳带电荷量为Q=子？，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E,=0。-3恤，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B,=3班，②球 8R2 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，则N点的场强大小为=资2迟故选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 R行)小2m如，半径为r的圆板在 场强=2m加，(1- Q点产生的场强E,=2m如，(1-本 ),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=E,-E2=2πko。 ,则9。所受电场力的大 √P+ 小为F=网=2m如o90√层+7 一，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0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O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？9不能代表B点斜 3-72 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E。=Pg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：A.-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 速度减小的减速运动，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￡。=9，电势能先增大后减 小，放B结误，C若，=2一则粒子运动到与处时电势 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·=子m心-之，解得 参考答案与解析 ,放C正确：D.者=，一粒子沿x轴正方向做减 m 速运动，当减速为零时，根据动能定理有q(0-p)=0- 2,解得p=受，则粒子运动不到与位置速度就减为号 1 了，故D错误故选C. 3.D解析：AB.P-x图像的斜率表示电场强度大小，由图可 6 知-6m<x<0区域的电场强度大小为B,“6x10V/m 100V/m,方向沿着x轴负方向，0<x<4cm区域的电场强度 6 大小为，4x10V/m=150V/m,方向沿着x轴正方向，可 知x=-2cm的电场强度大小小于x=2cm处的电场强度大 小，且此静电场不可能由两个负电荷产生，AB错误：C.x=0 处电势最高，根据E,=q心可知带负电粒子在x=0处的电势 能最小，C错误：D.带负电粒子（重力不计）从x=3cm处由 静止释放，受到向x轴负方向的电场力，当运动到x<0区域 后，受到x轴正方向的电场力，根据动能定理qE22一gE1= 0,可得x,=4.5cm,则该粒子将先沿x轴负方向运动，运动到 的最远位置为-4.5cm,D正确.故选D. 4.C解析：A.由E-x图可知，从O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=qE=m,可知，加速度先增大后诚小， 故B错误；CD.根据IgU1=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， ,两处的电场强度方向相同，电势沿着场强方向逐渐降 低，故T。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1,2两处的电势差大于E。(2 ),故C错误：D,根据处的场强为E,有，=：号，解得 Q=华，放D正确散注D 6.C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错误：B因E。-x图像的 斜率绝对值等于电场力大小，可知坐标为x?处的电场强度 不为0，坐标为，处的电场强度为0，故B错误；C坐标为x4 Q 处的电场强度为0，可得k （x,+2=子，可得0 0. (G户，故C正确：D.试探电荷从名运动到与过程中，由 图像可得，电势能减小，电场力做正功，因此静电力沿x轴负 方向，故D错误故选C 7.C解析：A.在E,-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 黑白题57 场强的变化趋势相同，根据图像可知，由x,到0之间，斜率 的绝对值先增大后诚小，故电场强度先增大后诚小，故A错 误：B.根据上述分析可知，从x,到O之间，电场强度先增大 后诚小，电场力就先增大后减小，加速度就先增大后减小，故 B错误：C.在x,到-x,之间，由x,到O,电场力先做负功，电 势能增大，带负电粒子减速，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x1、一x,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,~B,<2m%,解 2(E-E) 得：o> ,故D错误故选C 8.C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-eUw=2m 之心解得U的，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AB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-1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aw>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C 专项突破3静电场中的功能关系 1.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库仑力大小 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厂，故小球通过最高点时速度满足≥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-g·2R=2m2一-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-Fs= 在最高点，根据牛顿第二定律可得P+mg-F m只，根据动能定理可得mg·2R=-m,联立可得 Fm一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a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e,=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 必修第三册 恒定律有-5.5eV+E=-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 场强度大小B=2m唱，故A错误：B.电场力和重力的合力大 小F合=mg,方向水平向右，所以小球从A点运动到B点合 力做功为2mgL,故B错误；C.A到B过程，由动能定理有 -子，小球在B点时有T吸=m产解得 mg·2L=1 小球在B点时轻绳的拉力大小T=7mg,故C错误；D.由能 量守恒知，小球运动到E点时电势能最大，机械能最小，故 D正确.故选D. 4.D解析：AD.带电小球由A运动到B的过程中动能的增量 为零，由功能关系可知，重力做的功与电场力做的功的总量 为零，即qUa-mglsin0=0,可得A、B间的电压U= mgsi日，若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最小值 _e.mgim9,放A错误，D正确；B.由于在此过程 为En=1 9 中电场力做正功，电势能诚小，所以小球在B点时所具有的 电势能小于在A点时所具有的电势能，故B错误：C.小球沿 着斜面向上运动时，动能没有增量，由功能关系可知，重力和 电场力做的总功必须为零，在这一过程中重力做负功，故电 场力一定是做正功而不可能做负功，若该电场是斜面中点正 上方某点的正点电荷+Q产生的，如图，可知，A、B两处的电 势关系一定是P,<中。，注意到小球是带正电的，它从A向B 运动时，电场力和重力做的都是负功，不可能保持速度不变， 故C错误故选D. +Q6 A 专项突破4 带电体在不同类型电场中的运动 leEL 1.(1)2m (2)(-2L.0)(3)见解析 解析：(1)8点坐标（任L),在电场区域1中电子被加速到 L 1 eEL ",由动能定理E·42m,解得√2品 (2)电子进入电场区域Ⅱ做类平抛运动，有 eE y=2,am m 所以y=L,即电子离开MNPQ时的坐标为(-2L,0). (3)设释放点在电场区域I的AB曲线边界，其坐标为(x1, 黑白题58