第9章 专题提升练16 电场中的图像问题(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

专题提升练16　电场中的图像问题 梯级Ⅰ基础练 1.图甲是电场中的一条电场线，M、N是电场线上的两点。电子仅在电场力作用下从M点运动到N点，其运动的v-t图像如图乙所示。M、N点电场强度分别为EM和EN，电子在M、N点电势能分别为EpM和EpN。下列说法正确的是(　　) A.EM>EN，EpM>EpN B.EM>EN，EpM<EpN C.EM<EN，EpM>EpN D.EM<EN，EpM<EpN 2.如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A.该电场一定是匀强电场 B.A点的电势小于B点的电势 C.电子由A点运动到B点的过程中加速度不断增大 D.电子运动过程在A点的速率大于在B点的速率 3.(多选)(2025·兰州模拟)空间中某一静电场方向平行于x轴，电势φ随x变化情况如图所示，一质量为4.0×10-20 kg、电荷量为2.0×10-10 C的带负电粒子(不计重力)从x轴上x=-2 cm处由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴做往复运动，下列说法正确的是(　　) A.在x轴正、负半轴分布着方向相反的匀强电场 B.在-2 cm<x<0区域内电场强度大小为800 V/m C.在0<x<4 cm区域内电场强度大小为600 V/m D.该粒子运动过程中经过x=0速度最大，最大速度是4×105 m/s 4.(多选)如图所示，x轴上有两个点电荷位于O、O'位置，一负试探电荷沿x轴由O向O'移动的过程中，该电荷的电势能随位移的变化规律如图所示，A、C两点的连线以及B点的切线均与x轴平行，B点的横坐标为x1=2，O'点的横坐标为x2=5。下列说法正确的是(　　) A.B点的电场强度为零 B.O、O'两点的电荷均为正电荷 C.O、O'两点的点电荷所带电荷量的绝对值之比为9∶4 D.φA-φB=φC-φB 5.(多选)(2025·武汉模拟)纸面内存在沿某方向的匀强电场，在电场中取O点为坐标原点建立x轴，以O为圆心、R为半径作圆，从x轴上的a点开始沿逆时针方向将圆八等分，a~h是圆周上的8个等分点，如图甲所示;测量圆上各点的电势φ与半径同x轴正方向的夹角θ，描绘的φ-θ图像如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A.沿着bf直径的方向电势降落最快 B.电场强度的大小为 C.O点的电势为 D.a、e两点的电势差为 6.(多选)(2025·重庆模拟)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v0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向右运动到x1运动的过程中做匀减速运动 B.从O运动到x3的过程中，电势能先增大后减小 C.若v0=2，则粒子运动到x3处时速度最大，其大小为 D.若v0=，粒子运动到x2时速度大小为 梯级Ⅱ能力练 7.(多选)(2025·丽江模拟)如图甲，光滑绝缘水平地面上有一水平绝缘轻弹簧，其左端固定，右端与一质量为m、电荷量为+q的滑块P(可视作质点)拴接，沿水平方向建立x轴，沿x轴加一水平方向电场(图中未画出)，x轴上的电势φ随位置x的变化关系如图乙所示。滑块从弹簧原长处静止释放(未超出弹性限度)，沿x轴正方向运动直至速度为零的过程中(　　) A.电场的电势越来越低，电场强度越来越小 B.滑块的加速度不断减小 C.当滑块的速度最大时，弹簧弹性势能与滑块动能之和最大 D.滑块克服弹力做的功等于电势能的减少量 8.(2025·南通模拟)真空中有一静止、半径为r0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E0、r0、r1、r2以及静电力常量k都是已知量，下列说法正确的是(　　) A.r0处电势最高 B.r1、r2两处的电场强度方向相反 C.r1、r2两处的电势差等于E0(r2-r1) D.利用已知量可求出球体所带的电荷量 梯级Ⅲ创新练 9.(多选)(2025·郑州模拟)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其动能Ek随位移x变化的关系图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A.该电场为匀强电场 B.粒子在O~x1段做加速运动，x2~x3段做减速运动 C.粒子的电势能越来越小 D.在O、x1、x2、x3处电势的关系为φO<φ1<φ2<φ3 答案 专题提升练16　电场中的图像问题 1.A　解析　根据v-t图像的切线斜率表示加速度,可知电子在M点的加速度大于在N点的加速度,则在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力,则M点的电场强度大于N点的电场强度,即有EM>EN,由题中v-t图像可知电子的动能增加,则电场力对电子做正功,电子的电势能减少,即有EpM>EpN,A项正确。 2.D　解析　由于电场力做功等于电势能的变化量。所以Ep-x图像斜率表示电场力的大小,即=F=Ee,从题图乙中可以看出斜率发生了变化,所以该电场不是匀强电场,A项错误;从题图乙中可看出电子从A点到B点电势能增加,所以电势降低,A点的电势大于B点的电势,B项错误;从A点到B点的Ep-x图像是直线,电子所受电场力恒定,加速度恒定,C项错误;电子由A点运动到B点,电势能增加,电场力做负功,由于电子仅受电场力,所以动能减少,速度减小,电子在A点的速率大于在B点的速率,D项正确。 3.ABD　解析　由φ-x图像的斜率表示电场强度可知,在x轴正、负半轴分布着方向相反的匀强电场,A项正确;在-2 cm≤x<0区域内电场强度大小E1== V/m=800 V/m,方向沿x轴负方向,B项正确;在0<x≤4 cm区域内电场强度大小E2== V/m=400 V/m,C项错误;粒子在-2≤x<0 cm沿x轴正向做匀加速运动,则0<x≤4 cm区域内沿x轴正向做匀减速运动,可知粒子经过x=0处时速度最大,粒子从x=-2 cm运动到x=0的过程,由动能定理可得qU=m,其中U=16 V,代入数值可得vm=4×105 m/s,D项正确。 4.AD　解析　Ep-x图像中图线的斜率表示电场力,由于B点的切线与x轴平行,即斜率为零,故试探电荷在B点的电场力为零,电场强度为零,A项正确;由于负的试探电荷在两电荷产生的电场中电势能为正值,设试探电荷所带电荷量绝对值为q,则由公式Ep=-qφ可知电场中各点的电势为负值,所以两点电荷均带负电,B项错误;设O、O'两点的点电荷所带的电荷量绝对值分别为q1、q2,由于B点的电场强度为0,则由电场强度的叠加原理得k=k,解得=,C项错误;试探电荷在A、C两点的电势能相等,则A、C两点的电势相等,故φA-φB=φC-φB,D项正确。 5.BCD　解析　根据题图乙可知,圆周上电势最高点和最低点所在直径与x轴夹角为,设圆周上电势最高点为m,圆周上电势最低点为n,则mn直径方向为电场线方向,根据沿电场线方向电势降落最快,故沿着mn直径的方向电势降落最快,A项错误;电场强度的大小为E==,B项正确;O点的电势为φO==,C项正确;a、e两点的电势差为Uae=E·2Rcos=,D项正确。 6.BC　解析　φ-x图像的斜率表示电场强度,由题图可知从O到x1电场强度逐渐减小,电势升高,电场线由高电势点指向低电势点,可知场强方向沿x轴负方向,粒子带正电,粒子所受的电场力方向沿x轴负方向,当粒子以初速度v0从O点进入电场,沿x轴正方向运动,则粒子做加速度减小的减速运动,A项错误;由题图可知从O到x3电势先升高后降低,根据电势能公式Ep=qφ可知正粒子的电势能先增大后减小,B项正确;根据上述,粒子从O运动到x3的过程中的电势能先增大后减小,则动能先减小后增大,可知若初速度v0=2,当粒子运动到x3处时电势能最小,则此时动能最大,速度最大,根据动能定理有q=m-m,解得vm=,C项正确;根据上述,从O向x2运动的过程中,粒子沿x轴正方向做减速运动,若v0=减速到零,由动能定理有q(0-φ)=0-m,解得φ=<φ0,表明粒子运动到x2位置之前速度就减为0,D项错误。 7.AD　解析　根据φ-x图像可知,沿x轴正方向电场的电势越来越低,因图像的斜率等于电场强度,可知电场强度越来越小,A项正确;滑块向右运动时,受向右的电场力减小,受弹簧的弹力向左逐渐变大,由a=可知加速度先向右逐渐减小后向左不断增加,B项错误;当滑块的速度最大时,此时加速度为零,则弹簧弹力等于电场力,此后滑块仍向右运动,速度减小,电场力做正功,则电势能继续减小,弹簧弹性势能与滑块动能之和继续增加,则速度最大的位置弹簧弹性势能与滑块动能之和不是最大,C项错误;整个过程中滑块动能变化为零,则电场力做的正功等于滑块克服弹力做的功,即滑块克服弹力做的功等于电势能的减少量,D项正确。 8.D　解析　由题图可知,场强E沿半径r方向始终大于0,r1、r2两处的电场强度方向相同,电势沿着场强方向逐渐降低,故r0处不是电势最高处,可知球心处的电势最高,A、B两项错误;在E-r图像中,曲线与坐标轴所围成的面积表示电势差的大小,故可得r1、r2两处的电势差大于E0(r2-r1),C项错误;根据r2处的场强为E0,有E0=k,解得Q=,D项正确。 9.CD　解析　一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,根据动能定理Ek=qEx,题图中qE为图像的斜率,可知斜率变化场强变化,A项错误;由题图可知,动能一直增大,故粒子一直做加速运动,B项错误; 根据动能定理,动能一直增大,电场力做正功,电势能减小,粒子带负电,电场线方向与运动方向相反,沿电场线方向电势降低,故φO<φ1<φ2<φ3,C、D两项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$