第8章 专题提升11 静电场中的图像问题(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“静电场中的图像问题”专题，依据高考评价体系梳理了电场强度、电势、电势能的图像分析核心考点，明确φ－x、E－x、Ep－x等图像斜率、面积的考查权重，归纳v-t、φ-x等四种常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“高考真题+模拟题+方法提炼”的备考策略，如2024湖南卷例3通过点电荷电势公式推导φ-x图像电势正负，培养科学推理和模型建构素养。提炼“斜率定场强、面积定电势差”等技巧，帮助学生高效突破图像类难题，教师可据此精准指导，提升复习效率。

专题提升十一　静电场中的图像问题 [复习目标] 1．理解φ－x、E－x、Ep－x图像的物理意义，特别是截距、斜率和面积表示的物理含义。 2．能够结合图像分析电场强度、电势和电势能的变化。 返回导航 内 容 索 引 题型一 1 题型二 1 2 题型三 1 3 题型四 1 4 第一部分 题型一　v－t图像的应用 4 根据v－t图像中速度的变化情况和斜率的变化确定电荷所受合力的方向与合力大小变化情况，确定电场的方向、电势高低及电势能的变化。 返回导航 例1 (2026·江苏省模拟)如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上距离为L的两点，其中Q1带正电位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点，其中b点与O点相距3L。现有一带正电的粒子Q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标x变化的图像如图乙所示，则以下判断正确的是(　　) A.Q2带负电且电荷量小于Q1 B.b点的电场强度比a点的电场强度大 C.a点的电势比b点的电势高 D.粒子在a点的电势能大于在b点的电势能 A 返回导航 该带电粒子从a点到b点，做减速运动，且该粒子带正电，电场力做负功，所以电势能增大，再根据Ep＝qφ知，电势升高，所以b点电势较高，粒子在b点的电势能较大，故C、D错误。 返回导航 例2 (2026·安徽淮北市、淮南市质检)如图甲所示，两个等量点电荷P、Q固定于光滑绝缘水平面上，其连线的中垂线上有a、b、c三点。一个质量为50 g、电荷量大小为5×10－3 C的带电小球(可视为质点)，从a点由静止释放，经过b、c两点，小球运动的v－t图像如图乙所示，其经过b点时对应的图线切线斜率最大，则下列分析正确的是(　　) A.b、c两点间电势差的大小Ubc＝12 V B.沿中垂线由a点到c点电势逐渐升高 C.由a点运动到c点的过程中，小球的电势能先增大后减小 D.b点为中垂线上电场强度最大的点，且电场强度E＝25 V/m D 返回导航 由题图乙可知，从a点到c点小球速度一直增大，电场力一直做正功，则小球的电势能逐渐减小，小球及两个点电荷的电性未知，无法判断电势高低，B、C错误； b点对应的图线切线斜率最大，即在b点时加速度最大，由qE＝ma，知b点为中垂线上电场强度最大的点，且电场强度E＝25 V/m，D正确。 返回导航 第二部分 题型二　φ－x图像的应用 10 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1)。切线的斜率为零时沿x轴方向电场强度为零。 返回导航 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，进而可以判断电荷在电场中的受力方向。(如图2) 返回导航 例3 (2024·湖南卷，T5)真空中有电荷量为＋4q和－q的两个点电荷，分别固定在x轴上－1和0处。设无限远处电势为0，x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是(　　) D 返回导航 例4 (2025·海南卷，T6)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点电场强度方向沿x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 D 返回导航 [解析]　由题图可知在x正半轴沿＋x方向电势降低，则P点电场强度方向沿x正方向，故A错误； φ－x图像斜率表示电场强度，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，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、M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，D正确。 返回导航 第三部分 题型三　E－x图像的应用 16 1．E－x图像为静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系，若规定x轴正方向为电场强度E的正方向，则E>0，电场强度E沿x轴正方向；E<0，电场强度E沿x轴负方向。 2．E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差(如图所示)，两点的电势高低根据电场方向判定。在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。 返回导航 例5 (2026·山东济宁市模拟)一半导体材料内部电场的电场强度E与位置x的关系如图所示，取O点的电势为零，则该电场中N点到P点的电势φ随位置x变化的图像可能为(　　) C 返回导航 返回导航 例6 (多选)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示，x轴正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的过程中电场力先增大后减小 D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大 BC 返回导航 [解析]　由图像可知，在0～x1之间，电场强度E是正的，是沿x轴正方向的，在x1～x4之间，电场强度E是负的，是沿x轴负方向的，故由x2到x4是逆着电场线的方向，所以x4处的电势要高于x2处的电势，正电荷在x4处的电势能大于在x2处的电势能，A错误； 由x1运动到x3的过程中，是逆着电场线方向的，所以电势能增大，B正确； 由x1运动到x4的过程中，x3处的电场强度是最大的，故电荷在该点受到的电场力也应该是最大的，故电场力先增大后减小，C正确，D错误。 返回导航 第四部分 题型四　Ep－x图像的应用 返回导航 例7 M、N是某电场中一条电场线上的两点，一个电子从M点以一定的初速度向N点运动，电子仅受电场力的作用，其电势能随位移变化的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)   A.电子的速度在不断地减小 B.电子的加速度在不断地增大 C.M点的电场强度大于N点的电场强度 D.M点的电势高于N点的电势 C 返回导航 [解析]　电子仅受电场力的作用，由图像可知电势能随位移增加而减小，电场力做正功，电子的速度也在不断地增加，故A错误； 根据动能定理有eEx＝0－Ep可知，图线的斜率反映了电场强度的变化，图线斜率逐渐减小，则电场强度逐渐减小，电子在M点受到的电场力大于N点的电场力，电子的加速度在不断地减小，故C正确，B错误； 电子的电势能逐渐减小，根据Ep＝eφ，可知M点的电势低于N点的电势，故D错误。 返回导航 例8 (多选)(2026·陕西宝鸡市模拟)一带正电的粒子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位置x的变化关系如图所示，其中O～x2段是对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列判断正确的是(　　) A.粒子从O点向x1运动过程中加速度逐渐减小 B.粒子从x2向x3运动过程电场力做正功 C.x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1＜φ2＜φ3 D.粒子在O～x1段所受电场力沿x轴负方向，x2～x3段所受电场力沿x轴正方向 AC 返回导航 粒子从x2向x3运动过程中电势能增大，故电场力做负功，故B错误。 由题图可知Ep1＜Ep2＜Ep3，根据Ep＝qφ，粒子带正电，可知φ1＜φ2＜φ3，故C正确。 返回导航 由题图可知Ep1＜EpO，根据Ep＝qφ，可得φ1＜φO，根据电场线方向由高电势指向低电势，可知粒子在O～x1段电场线方向向右，此段过程粒子所受电场力沿x轴正方向；同理，在x2～x3段有φ2＜φ3，可知粒子在x2～x3段电场线方向向左，此段过程粒子所受电场力沿x轴负方向，故D错误。 返回导航 $