10.3 专题 电场中图像问题 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 第十章 静电场中的能量 专题强化4　 电场中的图像问题 目标 理解E－x、φ－x、Ep－x图像的意义，并会分析有关问题 2 1.φ－x图像 任务一、尝试画出以下点电荷电势随位置变化的图像。 1、孤立点电荷 x φ 2、等量同种电荷 3、等量异种电荷 φ-x图像归纳 (1)根据φ-x图像可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向。 (2)φ－x图像切线斜率的绝对值 ，表示E的大小， (3)根据φ-x图像结合Ep=qφ分析电荷移动时电势能的变化,再结合功能关系可确定电场力做功情况。 (2021·杭州二中期中)两点电荷q1、q2固定在x轴上的A、B两点，两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系图像如图所示，其中P点电势最高，且xAP<xPB，则 A.q1和q2都是正电荷 B.q1的电荷量大于q2的电荷量 C.在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧移到右侧，电势能先减小后 增大 D.一点电荷只在静电力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小 例1 √ 由题图知，越靠近两电荷，电势越低，则q1和q2都是负电荷，选项A错误； φ－x图线的斜率绝对值等于电场强度的大小，则P点电场强度为零，根据电场强度的叠加原理知识两电 由题图知，在A、B之间沿x轴从P点左侧移到右侧，电势先升高后降低，则负点电荷的电势能先减小后增大，选项C正确； φ－x图线的斜率绝对值等于电场强度的大小，则沿x轴从P点到B点电场强度逐渐增大，据a＝ 可知，一点电荷只在静电力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐增大，选项D错误. 2.E-x图像　 任务二、尝试画出以下点电荷场强随位置变化的图像 1、匀强电场 2、孤立点电荷 3、等量同种电荷 4、等量异种电荷 E-x图像归纳　 (1)根据E-x图像可直接判断电场强度,电场强度为正值,说明电场强度方向与规定的正方向相同,电场为负值,说明电场强度方向与规定的正方向相反。 (2)根据E-x图像可判断电势的高低,由图像确定电场线方向后,根据沿电场线方向电势逐渐降低,从而确定电势的高低。 (3)将x轴上一段距离x分成很多微小单元Δx,由公式U=EΔx知,E-x图像中曲线与x轴所围成的“面积”表示电势差U。 (多选)(2021·南安市高二月考)静电场在x轴上的电场强度E随x变化的关系图像如图所示，x轴正方向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷 A.在x2和x4处电势能相等 B.由x1运动到x3的过程中电势能增大 C.由x1运动到x4的过程中静电力先增大后减小 D.由x1运动到x4的过程中静电力先减小后增大 例2 √ √ 由题图可知，x1到x4电场强度先变大再变小，则点电荷受到的静电力先增大后减小，C正确，D错误； 由x1到x3及由x2到x4过程中，静电力均做负功，电势能均增大，A错误，B正确.   Ep-x图像描述的是静电场中某点电荷在某一方向上各点的电势能随位移变化的规律。由ΔEp=-qEx可知Ep-x图线的切线斜率的绝对值等于电场力大小,结合动力学规律可判断加速度、动能等随位移的变化情况。 3.Ep－x图像 在光滑绝缘的水平桌面上有一带电的小球，只在静电力的作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示.下列说法正确的是 A.小球一定带负电荷 B.x1处的电场强度一定小于x2处的电场强度 C.x1处的电势一定比x2处的电势高 D.小球在x1处的动能一定比在x2处的动能大 例3 B 根据题意知小球在运动过程中电势能逐渐减小， 所以静电力做正功，由于不知道电场方向，故 不知道静电力和电场线的方向的关系，故小球 的带电性质不确定，故A错误； Ep－x图像在某点的切线的斜率大小等于在该点受到的静电力大小，x1处的斜率小于x2处的，所以x1处受到的静电力小于x2处受到的静电力，由F＝qE可知x1处电场强度小于x2处电场强度，故B正确； 根据φ＝ 知，小球的电势能减小，但由于小球的 电性不确定，所以x1和x2的电势关系不确定，故 C错误； 根据能量守恒知，小球在x1处的电势能大于x2处的电势能，所以小球在x1处的动能小于x2处的动能，故D错误. 返回 v-t图像 根据v-t图像中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化,确定电场的方向、电势高低及电势能变化 φ-x图像 (1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零 (2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向 (3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断 E-x图像 (1)反映了电场强度随位移变化的规律 (2)E>0表示场强与规定正方向相同,E<0表示场强与规定正方向相反 (3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定 Ep-x 图像 (1)反映了电势能随位移变化的规律 (2)图线的切线斜率大小等于电场力大小 (3)进一步判断场强、动能、加速度等随位移的变化情况 汇总：几种常见图像的特点及规律 仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 课堂练习 课堂训练 A 【例题1】两个点电荷Q1和Q2固定在x轴上O、D两点,两者连线上各点电势高低如图中曲线所示(OB>BD),取无穷远处电势为零,由图可知,下列说法错误的是 (　    ) A.B点的电场强度为零 B.Q1为负电荷,Q2为正电荷 C.Q1的电荷量一定大于Q2的电荷量 D.将电子沿x轴从A点移到C点,电场力一直做正功 AD 【例题2】（多选）某条电场线是一条直线，上边依次有<m>、</m> <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 四个点，相邻两点间距离均为 <m></m> ，以 <m></m> 点为坐标原点，沿电场强度方向建立 <m></m> 轴，该电场线上各点电场强度 <m></m> 随 <m></m> 的变化规律如图所示， <m></m> 轴正方向为场强正方向.一个带电荷量为 <m></m> 的粒子，从 <m></m> 点由静止释放，仅受电场力作用.则( ) A.若 <m></m> 点的电势为零，则 <m></m> 点的电势为 <m></m> B.粒子从 <m></m> 到 <m></m> 做匀速直线运动 C.粒子在 <m></m> 段电势能变化量小于在 <m></m> 段电势能变化量 D.粒子运动到 <m></m> 点时动能为 <m></m> AC 【例题3】（多选）两个点电荷 <m></m> 、 <m></m> 固定于 <m></m> 轴上， <m></m> 位于坐标原点 <m></m> ,将一带正电的试探电荷从足够远处沿 <m></m> 轴负方向移近 <m></m> ，在移动过程中，试探电荷的电势能随位置的变化关系如图所示.则下列判断正确的是( ) A. <m></m> 点电势为零， <m></m> 点场强为零 B. <m></m> 点场强为零， <m></m> 点电势为零 C. <m></m> 带负电， <m></m> 带正电，且 <m></m> 电荷量较小 D. <m></m> 带正电， <m></m> 带负电，且 <m></m> 电荷量较小 BD 【例题4】(多选)(2020·山东泰安市4月多校联考)如图所示，A、B两点有等量同种正点电荷，AB连线的中垂线上C、D两点关于AB对称，t＝0时刻，一带正电的点电荷从C点以初速度v0沿CD方向射入，点电荷只受电场力。则点电荷由C到D运动的v－t 图像，以下可能正确的是(　　) 仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而 谢君一赏 k＝||＝|| 荷在P处产生的电场强度大小相等，方向相反，即k＝k.又xAP<xPB.所以q1的电荷量小于q2的电荷量，选项B错误； $$