内容正文:
重难强化九 静电场中图像综合问题(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
01 静电场中的φ-x图像 1
02 静电场中的E-x图像 3
03静电场中的Ep-x图像 4
重难·创新演练 5
真题·实战演练 7
模拟·基础演练
考查重点:静电场中各类图像参数的理解……
01 静电场中的φ-x图像
1.(25-26高一下·江苏南通西亭高级中学·期末)真空中两个点电荷固定在x轴上,x轴正半轴上各点的电势随x变化的图像如图所示,则( )
A.A、C点的电场强度方向相同 B.A、C点的电场强度方向相反
C.A点的电场强度比B点的小 D.C点的电场强度比B点的小
2.(25-26高一下·江苏南京金陵中学·期末) 静电场方向平行于轴,其电势随的分布可简化为如图所示的折线,其中、为已知量,一个质量为、电荷量为的粒子在处由静止释放,忽略重力,下列说法正确的是( )
A.粒子在范围内,受到电场力大小为
B.粒子在轴上先做匀加速直线运动,到点后开始做匀减速直线运动,最后静止
C.粒子在轴上运动的区间为
D.粒子在轴上往复运动,周期为
3.(25-26高一下·江苏宿迁·期末) 空间存在沿轴方向的静电场,其电势沿轴分布如图所示。一电子以初速度从点沿轴正方向进入电场,在电子沿轴运动过程中(电子质量为,电量为),则电子( )
A.在处的动能最小
B.在处的电场力为0
C.从运动到,电场力一直做正功
D.若能到达,则的最小值为
4.(25-26高一下·江苏淮安·质量检测) 在光滑绝缘的水平面上,A、M、O、N、B五点共线,且AO=OB,MO=ON。以O点为坐标原点,沿直线AB建立x轴,电荷量为Q1、Q2的两点电荷固定在A、B两点,AB间各点的电势φ随x变化的图像如图所示,取无穷远处电势为零,静电力常量为k,电荷量为q的正点电荷在M点由静止释放,下列说法正确的是( )
A.Q1、Q2为等量异种电荷
B.正点电荷q由M运动到O,所受静电力一直增大
C.正点电荷q运动到N时,速度为零
D.正点电荷q运动过程中的最大动能为qφ0
02 静电场中的E-x图像
5.(2026·北京东城区·一模) 有一沿轴对称分布的电场,其电场强度随变化的图像如图所示。的正方向与轴的正方向一致,取无穷远处电势为零。下列说法正确的是( )
A.和之间的电势差大于和之间的电势差 B.电子在点的电势能最大
C.和两点电势相等 D.点的电势小于0
6.(25-26高一上·江苏前黄高级中学·月考)(多选)某静电场在轴上的场强随的变化关系如图所示,轴正方向为场强正方向,其中、、、是间隔相等的四点,下列说法正确的是( )
A.和处电场强度方向相同
B.和处电势不相等
C.、两点之间的电势差大于、两点之间的电势差
D.由静止释放一正点电荷,仅在电场力作用下运动到的过程中,电势能先增大后减小
7.如图所示,两个都带正电的圆环平行放置,圆环的圆心A和B位于同一水平轴线上。以向右为正方向,则在水平轴线上AB两点之间的电场分布情况可能是( )
A. B.
C. D.
8.(2026·江苏·高考)某电场沿x轴分布,其电场强度E与坐标x的关系如图所示,E为正值时,电场沿x轴正方向,坐标原点处的电势为零。一个质量为m、电荷量为的带负电粒子,从x轴上处由静止释放,粒子只在电场力作用下运动,则下列说法不正确的是( )
A.处的电势
B.粒子第一次运动到原点的过程中电场力的冲量为
C.粒子做振幅为a的简谐运动
D.粒子的最大动能
03静电场中的Ep-x图像
9.(25-26高一下·南京南师附中·期末) 某静电场中,一带负电粒子仅在电场力作用下沿轴正向运动,如图为其电势能随位置变化的图像。下列说法正确的是( )
A.处电场强度最大
B.处电势最低
C.粒子在处动能最大
D.粒子从到的过程中电场力做正功
10.(25-26高二上·成都三十八中·月考)如图甲所示,在某电场中建立坐标轴,一个质子仅在电场力作用下沿轴正方向运动,经过间距相等的、、三点,该质子的电势能随坐标变化的关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.点电势低于点电势
B.质子经过点的速率小于经过点的速率
C.点的电场强度小于点的电场强度
D.、两点电势差小于、两点电势差
11.(25-26高一下·无锡锡山高级中学·期中)如图甲,粗糙绝缘的水平地面上,电荷量为QA、QB的两个点电荷分别固定于相距为8L的A、B两处,O为AB中点。一质量为m、电荷量为q的带正电小滑块(可视为点电荷)从x=-L处由静止释放后,沿x轴正方向运动,在x=2L处开始反向运动。滑块与地面间的动摩擦因数为μ,滑块在不同位置所具有的电势能Ep如图乙所示,P点是图线最低点,重力加速度为g。
(1)两固定点电荷电量比=?
(2)从-L到2L,电势差U=?
重难·创新演练
设题创新:静电场中图像问题与前沿科技相结合(T1)静电场中图像类问题综合考查(T3,T4)
1.(25-26高一下·南京七校·期末) 某工厂的静电除尘装置结构如图甲所示,两板状收集器A接高压电源正极,位于两板正中央的线状电离器B接高压电源负极。该装置的俯视图如图乙,以B上某一点为坐标原点,建立与A垂直的x轴,板内沿x轴的电势随位置x的变化规律如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.板间为匀强电场
B.从O到电场强度逐渐增大
C.带负电的尘埃在处所受电场力沿x轴正方向
D.带负电的尘埃从O点附近向A运动的过程中,电势能逐渐增大
2.(25-26高一下·福建师大附中·期末) 如图所示,在原点和轴负半轴上坐标处分别固定两点电荷、。一带正电的试探电荷从坐标处以一定的初速度沿轴正方向运动,其电势能的变化情况已在图中绘出,图线与轴交点的横坐标为,图线最高点对应的横坐标为。不计试探电荷的重力,下列说法正确的是( )
A.从到,电势先减小后增大
B.点电荷、可能均带正电
C.从到,电场强度大小逐渐减小
D.试探电荷从运动至的过程中,电场力先做正功后做负功
3.(25-26高二上·北京十九中·期末)如图所示,在真空中固定两个等量负点电荷A、B,它们关于x轴上的P点对称。在坐标原点O由静止释放一个电荷量为的点电荷,不计重力及一切阻力。规定O点的电势为0,以x轴正方向作为电场强度的正方向,则x轴上的电势、电场强度E、点电荷的动能和电势能随位置x的变化曲线,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4.(26-27高三上·河南·学业素质评价(一)) 如图所示,两个固定的相同圆环同轴放置,两环带有均匀分布的等量同种电荷,两环圆心间距等于圆环的半径。以两圆环圆心连线的中点为坐标原点,向右为正方向建立坐标轴,取无穷远处电势为0。在x轴上的电场强度E、电势随x变化的、图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
真题·实战演练
高频考点:静电场中图像问题综合考查
1.(2025·海南·高考)某静电场电势在轴上分布如图所示,图线关于轴对称,、、是轴上的三点,;有一电子从点静止释放,仅受轴方向的电场力作用,则下列说法正确的是( )
A.点电场强度方向沿轴负方向
B.点的电场强度小于点的电场强度
C.电子在点的动能小于在点的动能
D.电子在点的电势能大于在点的电势能
2.(2024·湖南·高考)真空中有电荷量为和的两个点电荷,分别固定在x轴上和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势随x变化的图像正确的是( )
A. B. C. D.
3.(2024·重庆·高考)沿空间某直线建立x轴,该直线上的静电场方向沿x轴,其电势的φ随位置x变化的图像如图所示,一电荷量为e带负电的试探电荷,经过x2点时动能为1.5eV,速度沿x轴正方向若该电荷仅受电场力。则其将( )
A.不能通过x3点 B.在x3点两侧往复运动
C.能通过x0点 D.在x1点两侧往复运动
4.(2024·天津·高考)(多选)某静电场在x轴正半轴的电势随x变化的图像如图所示,a、b、c、d、为x轴上四个点。一负电荷仅在静电力作用下,以一定初速度从d点开始沿x轴负方向运动到a点,则该电荷( )
A.在b点电势能最小 B.在c点时速度最小
C.所受静电力始终做负功 D.在a点受静电力沿x轴负方向
1 / 19
学科网(北京)股份有限公司
$
重难强化九 静电场中图像综合问题(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
01 静电场中的φ-x图像 1
02 静电场中的E-x图像 4
03静电场中的Ep-x图像 7
重难·创新演练 9
真题·实战演练 13
模拟·基础演练
考查重点:静电场中各类图像参数的理解……
01 静电场中的φ-x图像
1.(25-26高一下·江苏南通西亭高级中学·期末)真空中两个点电荷固定在x轴上,x轴正半轴上各点的电势随x变化的图像如图所示,则( )
A.A、C点的电场强度方向相同 B.A、C点的电场强度方向相反
C.A点的电场强度比B点的小 D.C点的电场强度比B点的小
【答案】B
【详解】AB.图像切线的斜率表示电场强度,A、C点的斜率符号相反,可知A、C点的电场强度方向相反,故A错误,B正确;
C.B点切线的斜率为零,可知B点的电场强度为零,可知A点的电场强度比B点的大,故C错误;
D.同理,C点的电场强度比B点的大,故D错误。
故选B。
2.(25-26高一下·江苏南京金陵中学·期末) 静电场方向平行于轴,其电势随的分布可简化为如图所示的折线,其中、为已知量,一个质量为、电荷量为的粒子在处由静止释放,忽略重力,下列说法正确的是( )
A.粒子在范围内,受到电场力大小为
B.粒子在轴上先做匀加速直线运动,到点后开始做匀减速直线运动,最后静止
C.粒子在轴上运动的区间为
D.粒子在轴上往复运动,周期为
【答案】D
【详解】由图像可知,电场强度大小等于图像斜率的绝对值,方向沿电势降低的方向:区间电场强度大小,方向沿轴正方向;区间电场强度大小,方向沿轴负方向。
A.范围内,电场强度,电场力大小,故A错误;
B.粒子在处由静止释放,区间电场力沿负方向,粒子向左做匀加速运动,进入区间后电场力沿正方向,粒子向左做匀减速运动,只有电场力做功,动能与电势能相互转化,粒子不会静止,将做往复运动,故B错误;
C.设粒子向左最远到达处,初末动能均为0,由动能定理得
解得
即粒子最左端在处,运动区间为,故C错误;
D.从到做匀加速直线运动,加速度
根据得
到达点速度
从向左匀减速到零,加速度大小
减速时间
由运动对称性,粒子从到最左端再返回为一个周期,周期,故D正确。
故选D。
3.(25-26高一下·江苏宿迁·期末) 空间存在沿轴方向的静电场,其电势沿轴分布如图所示。一电子以初速度从点沿轴正方向进入电场,在电子沿轴运动过程中(电子质量为,电量为),则电子( )
A.在处的动能最小
B.在处的电场力为0
C.从运动到,电场力一直做正功
D.若能到达,则的最小值为
【答案】D
【详解】A.电子带负电,其电势能。由图可知,在处电势 φ 达到最大值,此时电子的电势能 最小。根据能量守恒定律,动能与电势能之和保持不变,所以在 处电子的动能最大,故A错误;
B.φ−x 图像切线的斜率绝对值表示电场强度的大小,在处,图像切线斜率不为零,说明电场强度不为0,则电子受到的电场力,故B错误;
C.从 O 运动到的过程中,电势 φ 升高,电子的电势能 减小,电场力做正功;从运动到 x2 的过程中,电势 φ 降低,电子的电势能 增加,电场力做负功。所以从 O 到 x2电场力先做正功后做负功,故C错误;
D.电子在运动过程中只有电场力做功,动能和电势能之和守恒。电子带负电,在电势最低处电势能最大。由图可知,在 x3处电势最低,此时电子的电势能最大,为
O 点电势为 0,电势能为 0。若电子能到达 x3,则其在 O 点的初动能必须大于等于在x3 处的电势能,即
解得,故D正确。
故选D。
4.(25-26高一下·江苏淮安·质量检测) 在光滑绝缘的水平面上,A、M、O、N、B五点共线,且AO=OB,MO=ON。以O点为坐标原点,沿直线AB建立x轴,电荷量为Q1、Q2的两点电荷固定在A、B两点,AB间各点的电势φ随x变化的图像如图所示,取无穷远处电势为零,静电力常量为k,电荷量为q的正点电荷在M点由静止释放,下列说法正确的是( )
A.Q1、Q2为等量异种电荷
B.正点电荷q由M运动到O,所受静电力一直增大
C.正点电荷q运动到N时,速度为零
D.正点电荷q运动过程中的最大动能为qφ0
【答案】C
【详解】A.图像上所有位置电势均为正值,说明 A、B 两处电荷均为正电荷;且图像关于 O 点对称,因此是等量同种正电荷,不是异种电荷,故A错误;
B.静电力,从到,图像斜率的绝对值逐渐减小,到点斜率为0,因此电场强度逐渐减小,静电力一直减小,故B错误;
C. 由图可知和电势相等,。
正点电荷从到,电场力做功,根据动能定理,初动能为0,因此末动能也为0,速度为零,故C正确;
D.从到,电势降低,正电荷电势能减少,动能增加;从到电势升高,动能减少,因此最大动能出现在点。
根据动能定理 ,不是,故D错误。
故选 C。
02 静电场中的E-x图像
5.(2026·北京东城区·一模) 有一沿轴对称分布的电场,其电场强度随变化的图像如图所示。的正方向与轴的正方向一致,取无穷远处电势为零。下列说法正确的是( )
A.和之间的电势差大于和之间的电势差 B.电子在点的电势能最大
C.和两点电势相等 D.点的电势小于0
【答案】C
【详解】A.电场强度随变化的图像面积表示电势差的大小。由图可知 区间的面积大于 区间的面积,所以和之间的电势差小于和之间的电势差,故A错误;
B.由图可知, 时,电场方向沿轴正方向;时,电场方向沿轴负方向。电场线从点向两侧发散,顺着电场线电势降低,故点电势最高。电子带负电,根据电势能公式 可知,电子在电势最高处电势能最小,故B错误;
C.电场沿 轴对称分布,且图像关于原点对称,所以从点到 的图像包围面积等于从点到 的图像包围面积,故从点到 的电势降落等于从点到的电势降落,故C正确;
D.取无穷远处电势为零,在区域,电场线指向无穷远,顺着电场线电势降低,故区域电势,由C选项分析可知 ,故D错误。
故选C。
6.(25-26高一上·江苏前黄高级中学·月考)(多选)某静电场在轴上的场强随的变化关系如图所示,轴正方向为场强正方向,其中、、、是间隔相等的四点,下列说法正确的是( )
A.和处电场强度方向相同
B.和处电势不相等
C.、两点之间的电势差大于、两点之间的电势差
D.由静止释放一正点电荷,仅在电场力作用下运动到的过程中,电势能先增大后减小
【答案】AB
【详解】A.题目规定轴正方向为场强正方向,由图可知、处场强均为正,说明场强方向都沿轴正方向,大小相等,方向相同,故A正确;
B. 从到,场强方向始终沿轴正方向,根据“沿电场方向电势逐渐降低”,可得,二者电势不相等,B正确;
C. 图像中,图像与轴围成的面积等于对应区间的电势差大小。已知、间隔与、间隔相等,且区间所有位置的场强都小于区间的场强,因此围成的面积更小,即,C错误;
D. 从到,场强方向始终沿轴正方向,正点电荷受力方向与位移方向始终一致,电场力一直做正功,电势能一直减小,D错误。
故选AB。
7.如图所示,两个都带正电的圆环平行放置,圆环的圆心A和B位于同一水平轴线上。以向右为正方向,则在水平轴线上AB两点之间的电场分布情况可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据对称性,电荷在圆心A位置的电场强度为0,可知,圆心A位置的电场强度等于电荷产生的电场强度,方向向左,大小不等于0,由于以向右为正方向,则圆心A位置的电场强度为负值,同理可知,圆心B位置的电场强度为正值,圆心AB连线的电场强度方向先向左后向右,即先为负值后为正值,连线中间某一位置的电场强度为0,只有第一个图像满足要求。
故选A。
8.(2026·江苏·高考)某电场沿x轴分布,其电场强度E与坐标x的关系如图所示,E为正值时,电场沿x轴正方向,坐标原点处的电势为零。一个质量为m、电荷量为的带负电粒子,从x轴上处由静止释放,粒子只在电场力作用下运动,则下列说法不正确的是( )
A.处的电势
B.粒子第一次运动到原点的过程中电场力的冲量为
C.粒子做振幅为a的简谐运动
D.粒子的最大动能
【答案】D
【详解】A.图像中,图线与横轴所围几何图形的面积表示电势差,则有,解得,A正确;
B.从x轴上处由静止释放第一次运动到原点的过程中,由动能定理可得,根据动量定理可得,求得粒子第一次运动到原点的过程中电场力的冲量,B正确;
C.图像对应的函数关系表达式为,由于粒子带负电则其所受电场力方向与相对于坐标原点的位移方向相反,则有,解得
可知,电场力方向始终指向坐标原点,且大小与相对于坐标原点的位移大小成正比,方向与相对于坐标原点的位移方向相反,可知带负电粒子,从x轴上处由静止释放,粒子将做振幅为的简谐运动,C正确;
D.根据简谐运动的运动规律可知,粒子在原点速度最大,动能最大,则有,结合上述可得,D错误。
故选D。
03静电场中的Ep-x图像
9.(25-26高一下·南京南师附中·期末) 某静电场中,一带负电粒子仅在电场力作用下沿轴正向运动,如图为其电势能随位置变化的图像。下列说法正确的是( )
A.处电场强度最大
B.处电势最低
C.粒子在处动能最大
D.粒子从到的过程中电场力做正功
【答案】C
【详解】A.电场强度大小与图线斜率绝对值成正比。在处图线斜率为零,故电场强度为零,并非最大,故A错误;
B.处电势能最小,由于粒子带负电,由可知,电势能最低处对应电势最高,故B错误;
C.带电粒子仅在电场力作用下运动,动能与电势能之和守恒。由图像可知,在处电势能取最小值,故动能取最大值,故C正确;
D.电场力做功与电势能变化的关系为。从到,电势能增大,故电场力做负功,故D错误。
故选C。
10.(25-26高二上·成都三十八中·月考)如图甲所示,在某电场中建立坐标轴,一个质子仅在电场力作用下沿轴正方向运动,经过间距相等的、、三点,该质子的电势能随坐标变化的关系如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.点电势低于点电势
B.质子经过点的速率小于经过点的速率
C.点的电场强度小于点的电场强度
D.、两点电势差小于、两点电势差
【答案】B
【详解】A.由题图乙可知质子的电势能一直减小,所以电势一直降低,故A点电势高于B点电势,故A错误;
B.根据能量守恒,由A到B的过程中质子的电势能一直减小,所以动能一直增大,故质子经过A点的速率小于经过B点的速率,故B正确;
C.根据功能关系可得
解得
图像的斜率的绝对值表示电场力的大小,由题图乙可知,A点电场力大于B点电场力,所以A点的电场强度大于B点电场强度,故C错误;
D.由题图乙可知,质子通过相同位移时,电势能的减小量越来越小,根据电场力做功与电势能的关系
可知,A、B两点间电势差大于B、C两点间电势差,故D错误。
故选B。
11.(25-26高一下·无锡锡山高级中学·期中)如图甲,粗糙绝缘的水平地面上,电荷量为QA、QB的两个点电荷分别固定于相距为8L的A、B两处,O为AB中点。一质量为m、电荷量为q的带正电小滑块(可视为点电荷)从x=-L处由静止释放后,沿x轴正方向运动,在x=2L处开始反向运动。滑块与地面间的动摩擦因数为μ,滑块在不同位置所具有的电势能Ep如图乙所示,P点是图线最低点,重力加速度为g。
(1)两固定点电荷电量比=?
(2)从-L到2L,电势差U=?
【答案】(1)25:9
(2)
【详解】(1)根据功能关系知Ep-x图像的斜率表示静电力,可知在x=L处静电力为零,则
解得
(2)对滑块,从-L到2L,由动能定理有qU-μmg·3L=0-0
解得
重难·创新演练
设题创新:静电场中图像问题与前沿科技相结合(T1)静电场中图像类问题综合考查(T3,T4)
1.(25-26高一下·南京七校·期末) 某工厂的静电除尘装置结构如图甲所示,两板状收集器A接高压电源正极,位于两板正中央的线状电离器B接高压电源负极。该装置的俯视图如图乙,以B上某一点为坐标原点,建立与A垂直的x轴,板内沿x轴的电势随位置x的变化规律如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.板间为匀强电场
B.从O到电场强度逐渐增大
C.带负电的尘埃在处所受电场力沿x轴正方向
D.带负电的尘埃从O点附近向A运动的过程中,电势能逐渐增大
【答案】C
【详解】AB.根据,可得图像的切线斜率表示电场强度,由图丙可知,从O到电场强度逐渐减小,板间不是匀强电场,故AB错误;
C.根据沿电场方向电势逐渐降低可知,处的场强方向沿x轴负方向,则带负电的尘埃在处所受电场力沿x轴正方向,故C正确;
D.带负电的尘埃从O点附近向A运动的过程中,由于场强方向沿x轴负方向,则电场力沿x轴正方向,电场力做正功,电势能逐渐减小,故D错误。
故选C。
2.(25-26高一下·福建师大附中·期末) 如图所示,在原点和轴负半轴上坐标处分别固定两点电荷、。一带正电的试探电荷从坐标处以一定的初速度沿轴正方向运动,其电势能的变化情况已在图中绘出,图线与轴交点的横坐标为,图线最高点对应的横坐标为。不计试探电荷的重力,下列说法正确的是( )
A.从到,电势先减小后增大
B.点电荷、可能均带正电
C.从到,电场强度大小逐渐减小
D.试探电荷从运动至的过程中,电场力先做正功后做负功
【答案】C
【详解】A.从图像可知,试探电荷从运动到的过程中,电势能单调增大,试探电荷带正电,根据
可知电势也单调增大,故A错误;
B.当时,图像中,由于试探电荷带正电,可知原点处点电荷带负电;当时,电势能从正值趋近于零,根据
可知,因此带正电且,两点电荷不可能均带正电,故B错误;
C.设,,其中、。图像在处取得最大值,此处电场强度为零,根据电场叠加原理有
解得
在区域内,合电场方向沿轴负方向,电场强度大小为
将其分解可得
其中
当逐渐增大到时,上式两个正因子均逐渐减小,因此电场强度大小逐渐减小,故C正确;
D.从到,试探电荷的电势能始终增大,根据电场力做功与电势能变化的关系有
因此电场力始终做负功,故D错误。
故选C。
3.(25-26高二上·北京十九中·期末)如图所示,在真空中固定两个等量负点电荷A、B,它们关于x轴上的P点对称。在坐标原点O由静止释放一个电荷量为的点电荷,不计重力及一切阻力。规定O点的电势为0,以x轴正方向作为电场强度的正方向,则x轴上的电势、电场强度E、点电荷的动能和电势能随位置x的变化曲线,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.根据等量负点电荷电场分布特点可知,在P点左侧电场强度的方向是沿x轴正方向,在P点右侧电场强度的方向是沿x轴负方向,沿电场线方向电势逐渐降低,所以从O到P点的电势是从零逐渐降低,从P向右电势是逐渐升高的,一直运动到O关于P的对称点电势为零,故A错误;
B.在等量负电荷连线中点的电场强度为零,即P点的电场强度为零,从P点向左右两侧到无限远处,电场强度都是先增大后减小到零,故B正确;
C.正电荷在P点左侧受电场力方向向右,电场力对正电荷做正功,动能增大,到P点动能最大,过了P点继续向右,受到向左的电场力,做减速运动,一直运动到O关于P点的对称点速度减为零,然后再向左运动,所以正电荷的动能在P点最大,在P点左右两侧对称,故C错误;
D.因为规定原点O的电势为零,OP之间的电势小于零,所以正电荷在电场中运动时的电势能都小于零,且因为P点的电势最低,所以正电荷在P点具有的电势能最小,故D错误。
故选B。
4.(26-27高三上·河南·学业素质评价(一)) 如图所示,两个固定的相同圆环同轴放置,两环带有均匀分布的等量同种电荷,两环圆心间距等于圆环的半径。以两圆环圆心连线的中点为坐标原点,向右为正方向建立坐标轴,取无穷远处电势为0。在x轴上的电场强度E、电势随x变化的、图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【详解】AB.由题知,两圆环圆心连线的中点为坐标原点,设为点;根据电场强度叠加原理,左边圆环在点产生的电场向右,右边圆环在点产生的电场向左,即方向相反;又点到两个圆环的距离相等,所以两个圆环在点产生的电场强度大小相等,故点的合场强为零;在区域,靠近时,右侧圆环产生向左的电场,左侧圆环产生向右的电场,越过继续向右,两个圆环的电场都向右,所以从原点向右,合场强先向右增大,到达一个正的峰值后,再慢慢减小;同理,在区域,合场强先向左增大,到达一个负的峰值后,再慢慢减小,故A错误,B正确;
CD.由题知无穷远电势为零,因两个圆环都为等量同种正电荷,则电势处处大于零;电势为标量,直接叠加,故原点O的电势最高,然后向左、向右依次减小,直到无穷远处,电势为零,故C错误,D正确。
故选BD。
真题·实战演练
高频考点:静电场中图像问题综合考查
1.(2025·海南·高考)某静电场电势在轴上分布如图所示,图线关于轴对称,、、是轴上的三点,;有一电子从点静止释放,仅受轴方向的电场力作用,则下列说法正确的是( )
A.点电场强度方向沿轴负方向
B.点的电场强度小于点的电场强度
C.电子在点的动能小于在点的动能
D.电子在点的电势能大于在点的电势能
【答案】D
【详解】A.由图可知在x正半轴沿+x方向电势降低,则电场强度方向沿正方向,故A错误;
B.图像斜率表示电场强度,,由图可知点的电场强度大小等于点的电场强度,方向相反,故B错误;
C.电子在电势低处电势能大,故电子在点的电势能小于在点的电势能,根据能量守恒可知,电子在点的动能大于在点的动能,故C错误;
D.电子在电势低处电势能大,故电子在点的电势能大于在点的电势能,故D正确。
故选D 。
2.(2024·湖南·高考)真空中有电荷量为和的两个点电荷,分别固定在x轴上和0处。设无限远处电势为0,x正半轴上各点电势随x变化的图像正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据点电荷周围的电势公式,设处 (>0)的电势为0,得
解得
故可知当时,;当时,。
故选D。
3.(2024·重庆·高考)沿空间某直线建立x轴,该直线上的静电场方向沿x轴,其电势的φ随位置x变化的图像如图所示,一电荷量为e带负电的试探电荷,经过x2点时动能为1.5eV,速度沿x轴正方向若该电荷仅受电场力。则其将( )
A.不能通过x3点 B.在x3点两侧往复运动
C.能通过x0点 D.在x1点两侧往复运动
【答案】B
【详解】带负电的试探电荷在x2处动能为1.5eV,电势能为-1eV,总能量为0.5eV,且试探电荷速度沿x轴正方向,在x2 ~ x3区域试探电荷受到沿x轴正方向的静电力,做加速运动,在x3处速度最大,试探电荷继续运动到x3右侧,做减速运动,当速度为零时,电势能为0.5eV,即运动到电势为-0.5V处减速到零,开始向x轴负方向运动,后反向回到x2处动能仍为1.5eV,继续向左运动,在电势为-0.5V处减速到零又反向,不会运动到x0、x1处,即试探电荷在x3点两侧往复运动。
故选B。
4.(2024·天津·高考)(多选)某静电场在x轴正半轴的电势随x变化的图像如图所示,a、b、c、d、为x轴上四个点。一负电荷仅在静电力作用下,以一定初速度从d点开始沿x轴负方向运动到a点,则该电荷( )
A.在b点电势能最小 B.在c点时速度最小
C.所受静电力始终做负功 D.在a点受静电力沿x轴负方向
【答案】BD
【详解】AB.根据题意,由公式可知,负电荷在高电势位置的电势能较小,由图可知,点的电势最大,则在点电势能最小,同理可知,c点的电势最小,则在c点时电势能最大,电荷仅在电场力作用下,电荷的电势能和动能之和不变,可知,电势能最大时,动能最小,则在c点时,电荷的动能最小,即速度最小,故A错误,B正确;
CD.根据沿电场线方向电势逐渐降低,结合题图可知,点左侧电场方向沿轴正方向,点右侧电场方向沿轴负方向,可知,点右侧负电荷受沿轴正方向的电场力,点左侧负电荷受沿轴负方向的电场力,可知,在a点受静电力沿x轴负方向,从d点开始沿x轴负方向运动到a点,电场力先做负功再做正功,故C错误,D正确。
故选BD。
1 / 19
学科网(北京)股份有限公司
$函学科网·上好课
www.zxxk.com
上好每一堂课
重难强化九静电场中图像综合问题(专项训练)
题型01
静电场中的P×图像
题号
3
答案
B
D
D
C
题型02
静电场中的E图像
题号
5
6
7
8
答案
AB
A
D
题型03静电场中的E印-x图像
题号
9
10
答案
C
B
11.
【答案】1)25:9
23umgL
9
【详解】(I)根据功能关系知E。-x图像的斜率表示静电力,可知在x=L处静电力为零,则
=k-1Qol
(5L2
“(3L
Qa-25
解得
QB
9
(2)对滑块,从-L到2L,由动能定理有qU4g·3L=0-0
解得U=3μmgL
q
112
函学科网·上好课
www.zxxk.com
上好每一堂课
重难·创新演练
题号
1
3
答案
C
C
B
BD
真题实战演练
题号
1
2
3
4
答案
D
可
B
BD
212