专题探究2 静电场中的图像问题-【经纶学霸】2026-2027学年高二物理必修第三册4星学霸黑白题（人教版）江苏专版

专题探究二静电场中的图像问题 黑题 专题强化 限时：40min 题型1p-x图像 3. 竖直面内悬吊的光滑绝缘水平杆上有A、O、B 1.如图所示为某电场中x轴方向上电势变化的 三点，以0点为坐标原点、向右为正方向建立 图像，OA=AB,下列对x轴上不同点的电场强 x轴，A点坐标为-d,B点坐标为d,如图甲所 度、电势以及在x轴上移动电荷时静电力做功 示.A、B两点间沿x轴的电势变化如图乙所 情况等的描述正确的是 示，左侧图线为一条倾斜线段，右侧为抛物 A.从O点开始，经A点到B 线，现将套在杆上的带电量大小为g的圆环从 点，场强先减小后增大 A点由静止释放（忽略带电圆环形成电场的影 B.O点电势和B点电势相等 响)后，圆环向右运动，已知圆环的质量为m, C.正电荷从O点沿直线移 可视为点电荷.则 到B点，电势能先减小后增大 D.负电荷从O点沿直线移到B点，静电力一 直做负功 甲 2.已知点电荷和无限大接地金属平板的电场分 A.圆环带正电 布（如图甲）与等量异种点电荷连线的垂直 平分线右侧的电场分布（如图乙）完全相同. B.圆环从A到B的过程中最大速度为 2qPo m 按图丙所示建立平面直角坐标系，沿y轴放置 C.圆环从O到B的过程中加速度逐渐减小 接地的无限大金属板，在(d,0)处放置一电 D.圆环向右运动的过程中，在AO段的运动时 荷量为Q的正点电荷，取无穷远处电势为零 间等于在OB段的运动时间 则x轴上的电势分布图像正确的是 题型2E-x图像 4.空间有一沿x轴 对称分布的电场， 其x轴上电场强 度E随x变化的 图像如图所示，取x轴正方向为电场正方向，下 列说法正确的是 A.0点的电势最低，x2点的电势最高 B.x,和-x两点的电势相等 C.电子在x,的电势能大于在x2的电势能 D.电子由x,到x,电场力先做正功后做负功 5.某条电场线是一条直线，沿 电场线方向依次有O、A、B、 C四个点，相邻两点间距离 0 d 2d 3d 均为d,以0点为坐标原点，沿电场强度方向 必修第三册黑白题028 建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的 A.x=1m处的电场强度大小为20V/m 变化规律如图所示.一个带电量为+q的粒子， B.滑块向右运动过程中，加速度先增大后减小 从O点由静止释放，仅受电场力作用.则下列 C.滑块运动至x=3m处时，速度大小为2m/s 说法正确的是 ( D.若滑块恰好到达x=5m处，则该处的电势 A.若0点的电势为零，则A点的电势为2Ed 为50V B.粒子从A到B做匀速直线运动 8.如图甲所示，直线AB是电 C.粒子在OA段电势能减少量小于BC段电 一条电场线，沿与直线A 势能减少量 53°角的方向建立直线坐 D.粒子运动到B点时动能为39E, Ox坐标轴上各点的电势能E。与x坐标关系 2 如图乙所示，电子电荷量大小为e=1.6× 题型3E。-x图像 6.电荷量为9，和92的两点电荷分别固定在x轴 10-19C,sin53°=0.8，cos53°=0.6，下列说法 上的0、C两点，规定无穷远处电势为零，一带 正确的是 ( 正电的试探电荷在x轴上各点具有的电势能 E./ev 随x的变化关系如图所示.其中，试探电荷在 B、D两点处的电势能均为零；在DJ段中H点 处电势能最大.则 A.q1的电荷量小于q2的电E 荷量 A.电场方向由B指向A B.G点处电场强度的方向 OAB :CDG H B.电场方向沿x轴正方向 沿x轴正方向 C.电子受到的电场力大小为4×10-1”N C.若将一带负电的试探电荷自G点释放，仅 D.该电场的场强大小为150V/m 在电场力作用下一定能到达D点 题型4其他图像 D.若将一带负电的试探电荷从D点移到J 点，电场力先做正功后做负功 9.如图所示，无限大均匀带正电 7.如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一带负电荷 薄板竖直放置，其周围空间的 小滑块，在x=1m处以初速度o=√3m/s沿 电场可认为是匀强电场.光滑 x轴正方向运动.小滑块的质量为m=2kg、带 绝缘细管垂直穿过板中间小 电量为q=-0.1C,可视为质点.整个区域存在 孔，一个视为质点的带负电小球在细管内运动 沿水平方向的电场，图乙是滑块电势能E。随 以小孔为原点建立x轴，规定x轴正方向为加 位置x变化的部分图像，P点是图线的最低 速度a和速度v的正方向，下图分别表示x轴 点，虚线AB是图像在x=1m处的切线，并且 AB经过(0,3)和(3,0)两点，重力加速度g取 上各点的电势p、小球的加速度a、速度v和动 10m/s2.下列说法正确的是 能E随x的变化图像，其中正确的是( E小 4 12340 0 第十章黑白题0294.D解析：A.由几何知识知，EB与DC平行且EB=2DC;因电 场是匀强电场，则有UEB=2Uc,即PE-PB=2(PD-Pc),解得 Pe=8V,故A错误；B.由几何知识知，AF与CD平行且相 等；因电场是匀强电场，则有Ur=Uo=Pc-PD=-4V,故 B错误；CD.由于Pg=8V、Pc=8V,电场是匀强电场，又电 场线由电势高处指向电势低处，则电场线垂直于CE,如图所 示，由几何知识可得，电场线垂直于B连线，且指向A:该匀 强电场的场强大小为E Uu_12-(-4)Vv/m=200V/m,故 dm8×102 C错误，D正确.故选D. -- B 5.C解析：A.连接AB、OC、OD、OF,交点分别为I、H、G,如图 所示，由图可知，△0IG为等边三角形，△OBG为等腰三角 形，由几何关系可得AI=IG=GB,即I、G为AB的三等分点， 由于匀强电场电势均匀变化，可得p,=3V,Pe=0V,将F与 G连接，且连线必会过O点，故FG0为0V的等势面，同理， 可知DI为3V的等势面，过A点作DI的垂直线，可知电场 线方向沿AO方向，故A错误：B.由图可知，C点的电势大于 3V,故B错误：C.D点的电势为3V,则电子在D点的电势 能为E,=-epn=-3eV,故C正确；D.O点的电势为0V,则 电场强度大小为E=V0=6VWm,故D错误故选C R 6.B解析：P-x图像，斜率表示电场强度，在x。处的图像斜率 不为零，则电场强度也不为零，故A错误：B.x=20cm处图 像斜率为零，则满足k: (40cm)2= (20cm)2,所以电 荷从，V所特电量大小之比为号千，故B正确：C.一正电 荷q自x。处由静止释放，根据电势变化情况可知，x。处右侧 场强方向先沿x轴正方向后沿x轴负方向，场强先减小为零 后反向增大再减小，根据牛顿第二定律，有Eg=ma,可知正 电荷q运动的过程中，加速度先减小为零后反向增大再减 小，故C错误；D.一正电荷q自x处由静止释放，正电荷会 向电势低的方向运动，则电荷会沿着x轴正方向运动，因 此正电荷的电势能先减小后增大，故D错误.故选B. 7.C解析：依题意，把电荷量为-2×109C的点电荷从A点移 动到B点，静电力做的功为1.6×10？J,根据公式WB=qUB, 解得0=16x107 一2x10V=-80V,依题意，再把这个点电荷从B 点移动到C点，电势能增加4.0×10J,把这个点电荷从B 参考答案与解析 点移动到C点电场力做功为-4.0×10？J,则有Wc=qUc,解 得Uc=-4.0x10-7 -2X10,V=200V,则P0两点之间的电势差 Upo=Pp-o=- +ec_9t90_。-Uc+Wn,解得Un 2 2 2 -90V,故C正确，ABD错误故选C. 压轴挑战 8.(1)见解析 (2)-503V(3)(100+503)eV 解析：(1)根据电场强度与电势差的关系UAB=EdAB,可得 B=?m,以A点为圆心以3 2m为半径作圆，过B点作该 圆的2条切线，是可能的B点电势等势线，如图1所示： --、B 1 c--o R --A 图1 根据题意可知C点电势低于B点电势，判断大圆外的切线 不符合，舍去.故B0线为B点电势的等势线，过A点作此等 势线的垂线，即为一条电场线，根据几何关系可知电场线 与AB夹角为0=30°，方向由高电势指向低电势.如图2 所示： 图2 (2)根据几何关系易知，A到C点的电场线方向距离为d4c= √3m,A、C间电势差UAc=EdAc=1003V,UAc=PA-Pc,则 Pc=-UAc=-503 V. (3)由图可知M点电势最高Ux=以w=-100x(1+)）y。 电子从C到M电场力做功最多，电子动能增加量最多为 AE=W=eUyc =(100+503)eV. 专题探究二静电场中的图像问题 黑题 专题强化 1.D解析：A.P-x图像的斜率表示场强，从0点开始，经A点 到B点，斜率不变，所以场强不变，故A错误；B.由图可知，O 点电势大于B点电势，故B错误；C.根据E。=gP,正电荷从 0点沿直线移到B点，电势减小，电势能减小，故C错误； D.负电荷从O点沿直线移到B点，电势减小，电势能增大， 所以静电力一直做负功，故D正确.故选D. 黑白题13 2.B解析：金属板接地，电势为0，则坐标原点处的电势为0， 又无穷远处的电势为0，则x轴上距坐标原点足够远处的电 势也接近0.结合题述可知，x轴上点电荷左侧位置的电场方 向沿x轴负方向，右侧位置的电场方向沿x轴正方向，正点 电荷所在位置的电势为正无穷，又沿电场方向电势降低，则 从正点电荷向两侧移动，电势均降低.故选B. 3.B解析：A由题图乙可知，A0之间电场线方向是0指向A, OB之间的电场线方向是O指向B,圆环由A点向右运动，所 以圆环带负电，故A错误；B.圆环从A到B的运动过程中， 运动到O点时的速度最大，设最大速度为)，由动能定理 9=，mm2,解得=人，故B正确：C.根据p-x图像 斜率绝对值表示场强的大小，根据题图乙可知，从O到B电 场强度逐渐变大，所以电场力增大，故加速度变大，故C错 误：D.圆环向右运动的过程中，在A0段图像斜率不变，电场 强度不变，电场力不变，加速度不变，故在A0段圆环做匀加 速直线运动，同理，在OB段做加速度逐渐增大的减速运动， 速度一时间图像如图所示： 由速度一时间图像可得AO段的平均速度小于OB段，由于 两段的距离相等，所以在AO段的运动时间大于在OB段的 运动时间，故D错误.故选B. 4.B解析：A.从图像可以看出，电场强度的大小和方向都沿 着x轴对称分布，沿着电场强度的方向，电势降低，由此可知 O点电势最高，故A错误；B.由于x,和-x,两点关于y轴对 称，且电场强度的大小也相等，故从0点到x和0点到-x 电势降落相等，故x,和-x1两点电势相等，故B正确；CD.电 子带负电，沿着电场线方向，电场力做负功，电势能增大，电 子在x,的电势能小于在x2的电势能，电子由x1运动到x3电 场力一直做负功，故CD错误故选B. 5.D解析：A.E-x图像与x轴围成的面积代表电势差大小， 。1 则01间电势差大小U=之B,d,沿着电场线，电势逐渐降 低，若0点的电势为零，则U4=Po-P4,可得A点的电势为 P,=d,故A错误；B.粒子从A到B运动的过程中，电 场力一直做正功，则粒子一直做加速运动，电场力恒定不变， 加速度不变，所以粒子做匀变速直线运动，故B错误：C.根 据W=gU及E-x图像与x轴围成的面积可知，粒子在OA段 电场力做功大于BC段电场力做功，所以粒子在OA段电势 能减少量大于BC段电势能减少量，故C错误：D.根据动能 定理可知26，d+6,d=Euw-0,解得粒子运动到B点时动能 3qEod 为EB= 2,故D正确故选D. 6.D解析：由E。=qP知正电荷的电势能变化情况和电场的电 势变化情况相同.由题知无穷远处的电势为零，B点的电势 必修第三册 为零，由于沿着电场线电势降低，所以0点的电荷9，带正 电，C点电荷q2带负电，由于B点距离0比较远而距离C比 较近，所以91电荷量大于92的电荷量，故A错误由沿着电 场线电势逐渐降低可知G点的场强沿x轴负方向，故B错 误带负电的试探电荷在G点受沿x轴正方向的电场力，故 沿x轴正向做加速运动，故C错误负电荷从D点移到J点 的过程中，电场力先沿x轴正向后沿x轴负向，故电场力先 做正功后做负功，故D正确.故选D. 7.C解析：A.E。-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力 的大小，所以滑块在x=1m处所受电场力大小为F=Eg= 品-号N=1X,可得电超强度大个为10V,达 项A错误； B.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，选项B错误： C.滑块从x=1m的位置运动至x=3m处时，根据动能定理 2m21 2m6=W,W电=△E。=1J,解得速度大小为= 2m/s,选项C正确： D若滑块恰好到达=5m处，则m听=取。'=E。-尽， 其中E。1=2J,解得滑块的电势能E2=5J, 该处的电势为p= 2-5 9-0.1 V=-50V,选项D错误故选C. 8.C解析：AB.由图乙沿着x正方向电子电势能逐渐增大，则 电势逐渐降低，所以电场方向由A指向B,故AB错误；C.电 子所受电场力大小为F=,=3x1.6×109 xc0s02×10-2×0.6 N=4×10-7N, F 故C正确：D.根据电场强度的定义式可得E= e 4x10-17 1.6x10-9VWm=250V/m,故D错误故选C, 9.D解析：在x<0范围内，当x增大时，由U=Ed=Ex,可知 电势差均匀增大，P-x应为向上倾斜的直线；在x>0范围内， 当x增大时，由U=Ed=Ex可知，电势差均匀减小，p-x也应 为向下倾斜的直线，故A错误在x<0范围内，电场力向右， 加速度向右，为正值：在x>0范围内，电场力向左，加速度向 左，为负值，故B错误.在x<0范围内，根据动能定理得： gBx=2m02,x图像应是曲线；同理，在x>0范围内，图线 也应为曲线，故C错误：在x<0范围内，根据动能定理得： qEx=Ek,E-x图像应是倾斜的直线；同理，在x>0范围内， 图线也为倾斜的直线，故D正确故选D. 专题探究三静电场中的功能关系 黑题 专题强化 1.C解析：A.粒子做曲线运动，电场力指向轨迹的内侧，所以 电场力的方向向左下方；粒子带负电，场强方向向右上方，沿 电场线电势降低，所以Q点的电势高于P点的电势，故A错 黑白题14