专题提升14 电场中功能关系及图像问题 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“电场中功能关系及图像问题”专题，依据新课标要求梳理电势能、动能变化分析及电场图像理解等核心考点，通过2025年四川卷、黑吉辽蒙卷等真题案例，明确功能关系应用（占比约55%）和图像分析（占比约45%）的高频考查方向，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题解析+思维建模”的复习策略，如例3通过v-t图像斜率分析电场强度变化，例4结合φ-x图像斜率判断电场方向，培养学生科学推理和物理观念素养。提供图像斜率解读、功能关系应用等突破方法，助力学生掌握答题技巧，教师可依托此课件实现考点精准突破，提升复习效率。

高考总复习 物理 人教版 专题提升14　电场中功能关系及图像问题 索引 提升点1 提升点2 课时跟踪练 返回导航 第九章　静电场 课程标准　1.会分析带电粒子(带电体)电势能、动能、重力势能的变化,会用功能关系分析有关问题。2.理解电场中有关图像的物理意义,并能结合图像分析电场强度、电势、电势能的变化。 返回导航 第九章　静电场 01 提升点1　电场中功能关系的综合问题 返回导航 第九章　静电场 1.几种常见的功能关系 (1)合力做功等于动能的变化,即W合=Ek2-Ek1=ΔEk(动能定理)。 (2)重力做功等于物体重力势能的变化,即WG=EpG1-EpG2=-ΔEp。 (3)静电力做功等于电势能的变化,即W电=Ep电1-Ep电2=-ΔEp电。 (4)弹簧弹力做功等于弹性势能的变化,即W弹=Ep1-Ep2=-ΔEp弹。 (5)除了重力和弹簧弹力之外其他力做的总功等于物体机械能的变化,即 W其他力=E机2-E机1=ΔE机。 返回导航 第九章　静电场 2.电场中常见功能转化关系 (1)若只有静电力做功,电势能与动能之间相互转化,二者总和保持不变,即ΔEk=-ΔEp。 (2)若只有静电力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变。 (3)除重力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化量。 (4)所有外力对物体所做的总功等于物体动能的变化量。 返回导航 第九章　静电场 (2025·四川卷) 如图所示,由长为R的直管ab和半径为R的半圆形弯管bcd、def组成的绝缘光滑管道固定于水平面内,管道间平滑连接。bcd圆心O点处固定一电荷量为Q(Q>0)的带电小球。另一个电荷量为q(q>0且q≪Q)的带电小球以一定初速度从a点进入管道,沿管道运动后从f点离开。忽略空气阻力,则(　　) 返回导航 第九章　静电场 A.小球在e点所受库仑力大于在b点所受库仑力 B.小球从c点到e点电势能先不变后减小 C.小球过f点的动能等于过d点的动能 D.小球过b点的速度大于过a点的速度 返回导航 第九章　静电场 [解析]　小球所受库仑力F=k,由于re > rb,则小球在e点所受库仑力小于在b点所受库仑力,故A错误;点电荷在距其r处的电势为φ=k,由于c点到d点r不变,d点到e点r逐渐增大,则根据Ep=φq可知,小球从c点到d点电势能不变,从d点到e点电势能逐渐减小,故B正确;由于rf >rd,根据选项B可知,小球的电势能Epd >Epf,根据能量守恒可知,小球过f点的动能大于过d点的动能,故C错误;由于ra >rb,根据选项B可知,小球的电势能Epb >Epa,根据能量守恒可知,小球过a点的动能大于过b点的动能,则小球过b点的速度小于过a点的速度,故D错误。 返回导航 第九章　静电场 (2025·黑吉辽蒙卷)如图所示,光滑绝缘水平面AB与竖直面内光滑绝缘半圆形轨道BC在B点相切,轨道半径为r,圆心为O,O、A间距离为3r。原长为2r的轻质绝缘弹簧一端固定于O点,另一端连接一带正电的物块。空间存在水平向右的匀强电场,物块所受的电场力与重力大小相等。物块在A点左侧释放后,依次经过A、B、C三点时的动能分别为EkA、EkB、EkC,则(　　) A.EkA<EkB<EkC　　　　 B.EkB<EkA<EkC C.EkA<EkC<EkB D.EkC<EkA<EkB 返回导航 第九章　静电场 [解析]　根据题意可知物块在A、B、C三点时弹簧的弹性势能相等,从A点到B点的过程,电场力做正功,重力不做功,根据动能定理可知EkB-EkA= qE=2mgr,从B点到C点的过程,电场力不做功,重力做负功,根据动能定理可知EkC-EkB=-2mgr,则EkC-EkA=(2-2)mgr,所以有EkA<EkC< EkB,C正确。 返回导航 第九章　静电场 02 提升点2　电场中的图像问题 返回导航 第九章　静电场 1.电场中的v-t图像 (1)由v-t图像中图线的斜率变化分析带电粒子的加速度a的大小变化。 (2)根据牛顿第二定律a==,判断电场强度E的大小变化。 (3)根据v-t图像分析带电粒子做加速运动还是减速运动,结合带电粒子的电性分析电场强度的方向。 (4)由电场强度的大小和方向分析电场的其他性质,如电场线、等势面的分布及电势的变化等。 返回导航 第九章　静电场 2.电场中的φ-x图像 (1)电场强度的大小等于φ-x图线的切线斜率的绝对值,如果图线是曲线,电场为非匀强电场;如果图线是倾斜的直线,电场为匀强电场(如图所示)。切线的斜率为零时沿x轴方向电场强度为零。 返回导航 第九章　静电场 (2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势大小关系确定电场强度的方向,进而可以判断电荷在电场中的受力方向(如图所示)。 返回导航 第九章　静电场 (3)电场中常见的φ-x图像 ①点电荷的φ-x图像(取无限远处电势为零),如图所示。 返回导航 第九章　静电场 ②两个等量异种点电荷连线上的φ-x图像,如图所示。 ③两个等量同种点电荷的φ-x图像,如图所示。 返回导航 第九章　静电场 3.电场中的E-x图像 (1)反映了电场强度随位移变化的规律。 (2)判定电场强度E的方向:E>0表示电场强度沿正方向;E<0表示电场强度沿负方向。 (3)图线与x轴围成的“面积”表示两点间的电势差,“面积”的大小表示电势差的大小,两点的电势高低根据电场方向判定。 返回导航 第九章　静电场 (4)电场中常见的E-x图像 ①点电荷的E-x图像 正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变化关系的图像大致如图所示。 返回导航 第九章　静电场 ②两个等量异种点电荷的E-x图像,如图所示。 ③两个等量正点电荷的E-x图像,如图所示。 返回导航 第九章　静电场 4.电场中的Ep-x图像、Ek-x图像 (1)Ep-x图像 由静电力做功与电势能变化关系F电x=Ep1-Ep2=-ΔEp知,Ep-x图像的切线斜率k=。 ①其绝对值等于静电力大小。 ②正负代表静电力的方向:若斜率为正,说明电势能增加,静电力沿x轴正方向做负功,静电力方向沿x轴负方向;若斜率为负,说明电势能减小,静电力沿x轴正方向做正功,静电力方向沿x轴正方向。 返回导航 第九章　静电场 (2)Ek-x图像 当带电体只有静电力做功,由动能定理F电x=Ek-Ek0=ΔEk知,Ek-x图像的切线斜率k=,斜率表示静电力。 返回导航 第九章　静电场 电场中的v-t图像 (多选)(2026·重庆检测)两个等量同种点电荷固定于光滑绝缘水平面上,其连线的中垂线(在水平面内)上有A、B、C三点,如图甲所示,一个电荷量为 2×10-5 C、质量为1 g的小物块(重力不计)从C点由静止释放,其运动的v-t图像如图乙所示,其中B点处为整条图线的切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)。下列说法正确的是(　　) 返回导航 第九章　静电场 A.小物块带正电 B.A、B两点间的电势差UAB=-500 V C.小物块由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=100 V/m 返回导航 第九章　静电场 [解析]　根据小物块运动的v-t图像可知,小物块带正电,A正确;从v-t图像可知,A、B两点的速度分别为vA=6 m/s、vB=4 m/s,再根据动能定理得qUAB= m-m=×1×10-3×(42-62) J,解得UAB=-500 V,B正确;从v-t图像可知,由C到A的过程中,小物块的速度一直增大,静电力对小物块一直做正功,电势能一直减小,C错误;小物块在B点的加速度最大,为am= m/s2=2 m/s2,所受的静电力最大为Fm=mam=1×10-3×2 N=2×10-3 N,则电场强度最大值为Em== N/C=100 N/C=100 V/m,D正确。 返回导航 第九章　静电场 电场中的φ-x图像 (2025·海南卷) 某静电场电势φ在x轴上分布如图所示,图线关于φ轴对称,M、P、N是x轴上的三点,OM=ON;有一电子从M点静止释放,仅受x方向的电场力作用,则下列说法正确的是(　　) A.P点的电场强度方向沿x轴负方向 B.M点的电场强度小于N点的电场强度 C.电子在P点的动能小于在N点的动能 D.电子在M点的电势能大于在P点的电势能 返回导航 第九章　静电场 [解析]　由题图可知在x正半轴沿+x方向电势降低,则电场强度方向沿x轴正方向,故A错误;φ-x图像的斜率表示电场强度,由题图可知M点的电场强度大小等于N点的电场强度大小,方向相反,故B错误;电子在电势低处电势能大,故电子在P点的电势能小于在N点的电势能,根据能量守恒可知,电子在P点的动能大于在N点的动能,故C错误;电子在电势低处电势能大,故电子在M点的电势能大于在P点的电势能,故D正确。 返回导航 第九章　静电场 电场中的E-x图像 (多选)(2025·广东广州模拟)空间内有一沿x轴分布的电场,其电场强度E随x变化的图像如图所示。-x1、x1、x2、x3是x轴上的四个点,图像关于坐标原点O中心对称,下列说法正确的是(　　) 返回导航 第九章　静电场 A.-x1处的电势比x1处的电势高 B.将正电荷由-x1移到x2,电势能先增大,后减小 C.将一负电荷在-x1处由静止释放,若只受电场力作用,它将在-x1和x1之间往复运动 D.负电荷在这四个点中位于x2处时电势能最大 返回导航 第九章　静电场 [解析]　根据题意,电场关于x轴对称分布,作出电场线如图所示。根据沿着电场线方向电势降低,则x轴上O点电势最高,由题意可知,电场强度关于原点O对称,则x轴上关于O点对称位置的电势相等,则-x1处的电势与x1处的电势相等,选项A错误;将正电荷由-x1移到x2,电势能先增大,后减小,选项B正确;-x1和x1之间的电场是对称的,将一负电荷在-x1处由静止 释放,负电荷先向右做加速运动,经过O点之后做减速运动, 到x1处速度减为零,则它将在-x1和x1之间往复运动,选项C正 确;在这四个点中,x3处的电势最低,则负电荷在这四个点中 位于x3处时电势能最大,选项D错误。 返回导航 第九章　静电场 电场中的Ep-x图像 如图甲所示,光滑绝缘水平面上有一带负电荷小滑块,在x=1 m处以初速度v0= m/s沿x轴正方向运动。小滑块的质量为m=2 kg、带电荷量为q=0.1 C,可视为质点。整个区域存在沿水平方向的电场,图乙是滑块电势能Ep随位置x变化的部分图像,P点是图线的最低点,虚线AB是图像在x= 1 m处的切线,并且AB经过(0,3)和(3,0)两点,g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) 返回导航 第九章　静电场 A.x=1 m处的电场强度大小为20 V/m B.滑块向右运动过程中,加速度先增大后减小 C.滑块运动至x=3 m处时,速度大小为2 m/s D.若滑块恰好到达x=5 m处,则该处的电势为50 V 返回导航 第九章　静电场 [解析]　Ep-x图像的斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小,所以滑块在x=1 m处所受电场力大小为F=E1q== N=1 N,可得E1=10 V/m,A错误;滑块向右运动过程中,电场力先减小后增大,则加速度先减小后增大,B错误;滑块从x=1 m的位置运动至x=3 m处时,根据动能定理有mv2-m= W电,W电=-ΔEp=1 J,解得速度大小为v=2 m/s,C正确;若滑块恰好到达x=5 m处,则m=-W电'=Ep2-Ep1,其中Ep1=2 J,解得滑块的电势能Ep2=5 J,该处的电势为φ== V=-50 V,D错误。 返回导航 第九章　静电场 课时跟踪练 温馨提示 返回导航 第九章　静电场 $