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广东十分开奖直播:高中物理电场中三类图象的剖析及应用练习

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电场中三类图象的剖析及应用练习(附解析2015高考物理复习一轮)
A 对点训练——练熟基础知识
题组一 电场中粒子运动的v ­t图象
1.(多选)如图7甲所示,A、B是一条电场线上的两点,若在A点释放一初速为0的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线从A运动到B,其速度随时间变化的规律如图乙所示.设A、B两点的电场强度分别为EA、EB,电势分别为φA、φB,则  (  ).

图7
A.EA=EB  B.EA<EB
C.φA=φB  D.φA<φB
解析 由图乙可知,电子做匀加速直线运动,故该电场为匀强电场,即EA=EB.电子受力方向与电场线的方向相反,故电场线的方向由B指向A,根据沿着电场线的方向是电势降低的方向,故φA<φB,选项A、D正确.
答案 AD
2.(单选)如图8(a)所示,AB是某电场中的一条电场线,若将一负电荷从A点处自由释放,负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图(b)所示,则A、B两点的电势高低和场强大小关系是 (  ).

图8
A.φA>φB,EA>EB B.φA>φB,EA<EB
C.φA<φB,EA>EB D.φA<φB,EA<EB
解析 由图(b)可知,负电荷从A向B加速运动且加速度逐渐减小,故其所受外力qE=ma逐渐减小,所经历各点的场强减小,即EB<EA,B、D错误.关于电势高低的判定有如下几种方法:
法一:由电场线方向判定.因负电荷从A向B加速运动,其所受电场力由A指向B,则电场线方向是由B指向A的.沿电场线方向电势是降低的,故φA<φB,A错误,C正确.
法二:由电场力做功来判定.负电荷是在电场力作用下移动的,电场力做正功,则其是由低电势向高电势运动,故φA<φB,A错误,C正确.
法三:根据电势能判定.电荷在运动中只有电场力做功,其动能与电势能之和保持不变,由A到B其动能增加,故其电势能减少,而电荷带负电,负电荷在电势高处电势能小,故φA <φB,A错误,C正确.
答案 C
3.(多选)一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点,其v ­t图象如图9所示,则下列说法中正确的是 (  ).

图9
A.A点的电场强度一定大于B点的电场强度
B.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能
C.CD间各点电场强度和电势都为零
D.AB两点间的电势差大于CB两点间的电势差
解析 由题图可知粒子在A点的加速度大于在B点的加速度,因a=qEm,所以EA>EB,A对;粒子从A点到B点动能增加,由动能定理知电场力做正功,电势能减小,B对;同理由动能定理可知A、C两点的电势相等,UAB=UCB,D错;仅受电场力作用的粒子在CD间做匀速运动,所以CD间各点电场强度均为零,但电势是相对于零势点而言的,可以不为零,C错.
答案 AB
4.(多选)如图10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变化的图象如图乙所示,则以下判断正确的是 (  ).

图10
A.Q2带负电且电荷量小于Q1
B.b点的场强一定为零
C.a点的电势比b点的电势高
D.粒子在a点的电势能比b点的电势能小
解析 由v-t图象知,粒子从a点向b点运动时速度减小,电场力做负功,从b点再向右运动速度又变大,电场力做正功,说明b点左右两侧电场方向相反,b点处场强为0,B项正确;粒子从a点到b点电场力做负功,电势能增加,D项正确.根据点电荷场强公式和电场的叠加知识得Q2带负电且电荷量小于Q1,A项正确;根据粒子受力方向知b点左侧场强向左,故a点电势比b点低,C项错.
答案 ABD
题组二 电场中的E ­x图象问题
5.(单选)两带电荷量分别为q和-q的点电荷放在x轴上,相距为L,能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的图是 (  ).

解析 越靠近两电荷的地方场强越大,两等量异种点电荷连线的中点处场强最小,但不是零,B、D错;两电荷的电荷量大小相等,场强大小关于中点对称分布,C错,应选A.
答案 A
6.(单选)两带电荷量分别为q1(q1>0)和q2的点电荷放在x轴上,相距为l,两电荷连线上电场强度E与x的关系如图11所示,则下列说法正确的是   (  ).

图11
A.q2>0且q1=q2 B.q2<0且q1=|q2|
C.q2>0且q1>q2 D.q2<0且q1<|q2|
解析 由题图知,当x=l2时,E=0,则q1和q2必为同种电荷,且电荷量相等,故选项A正确.
答案 A
7.(多选)空间存在一沿x轴方向的静电场,电场强度E随x变化的关系如图12所示,图线关于坐标原点对称,A、B是x轴上关于原点对称的两点.下列说法正确的是  (  ).

图12
A.取无穷远处电势为零,则O点处电势为零
B.电子在A、B两点的电势能相等
C.电子在A、B两点的加速度方向相反
D.电子从A点由静止释放后的运动轨??赡苁乔?br /> 解析 由E ­x图象特征可以假定图象是等量同种电荷连线上的电场强度的分布,取无穷远处电势为零,则O点处电势不为零,A错误;由于A、B是x轴上关于原点对称的两点,A、B两处电势相等,所以电子在A、B两点的电势能相等,B正确;A、B两点电场强度大小相等,方向相反,根据牛顿第二定律可知,电子在A、B两点的加速度方向相反,C正确;电子从A点由静止释放后的运动轨迹是直线,做往复运动,D错误.
答案 BC
题组三 电场中的φ-x图象
8.(单选)真空中有一半径为r0的带电金属球壳,通过其球心的一直线上各点的电势φ分布如图13所示,r表示该直线上某点到球心的距离,r1、r2分别是该直线上A、B两点离球心的距离.下列说法中正确的是 (  ).

图13
A.A点的电势低于B点的电势
B.A点的电场强度小于B点的电场强度
C.A点的电场强度大于B点的电场强度
D.正电荷沿直线从A移到B的过程中,电场力做负功
解析 A点的电势高于B点的电势,选项A错误;A点的电场强度大于B点的电场强度,选项B错误、C正确;正电荷沿直线从A移到B的过程中,电场力做正功,选项D错误.
答案 C
9.(多选)空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图14所示,x轴上两点B、C的电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx.下列说法正确的有 (  ).

图14
A.EBx的大小大于ECx的大小
B.EBx的方向沿x轴正方向
C.电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大
D.负电荷沿x轴从B移到C的过程中,电场力先做正功,后做负功
解析 在φ ­x图象中,图线斜率表示场强大?。岷咸庵型枷筇氐憧芍狤Bx>ECx,EOx=0,故A项正确,C错误.根据电场中沿着电场线的方向电势逐渐降低可知EBx沿x轴负方向,B项错误.负电荷在正x轴上受电场力沿x轴负方向,在负x轴上受电场力沿x轴正方向,故可判断负电荷从B移到C的过程中,电场力先做正功后做负功,D项正确.
答案 AD
10.(单选)某空间存在一静电场,其沿x轴方向的电势φ随x变化的情况如图15所示,图形关于过x3垂直x轴的直线对称,图中Ox1=x1x2=x2x3=x3x4,则下列说法中正确的是 (  ).

图15
A.0~x1区域内电场强度一定为零
B.正电荷沿x轴从x1移到x2的过程中,电势能逐渐增大
C.沿x轴方向上,x3处的电场强度最大
D.沿x轴方向上,正电荷从x2移到x4电场力做功不为零
解析 在φ-x图象中,图线的斜率表示电场强度,在0~x1区域内,沿x轴方向上不存在电场,x3处的电场强度不是最大,C错;而在0~x1区域内,可能存在垂直于x轴方向上的电场,A错;由电势能Ep=qφ及图知B对;由电场力做功W=qU知沿x轴方向,正电荷从x2移到x4电场力做功为零,D错.
答案 B
B 深化训练——提高能力技巧
11.(2013•山东泰安质检,19)(多选)图16中甲是匀强电场,乙是孤立的正点电荷形成的电场,丙是等量异种点电荷形成的电场(a、b位于两点电荷连线上,且a位于连线的中点),丁是等量正点电荷形成的电场(a、b位于两点电荷连线的中垂线,且a位于连线的中点).有一个正检验电荷仅在电场力作用下分别从电场中的a点由静止释放,动能Ek随位移x变化的关系图象如图17中的①②③图线所示,其中图线①是直线.下列说法正确的是 (  ).

图17

图16
A.甲对应的图线是①  B.乙对应的图线是 ②
C.丙对应的图线是②  D.丁对应的图线是 ③
解析 正检验电荷仅在电场力作用下,由静止开始运动,其中甲、乙、丙中正检验电荷沿电场方向运动,丁中正检验电荷静止不动.电场力对正检验电荷做功改变其动能,有Eqx=Ek,动能Ek随x的变化率Ekx∝E,而电场强度E随x的变化情况是:甲中E为常数,乙图中E减小,丙图中E增大,所以A、C选项正确,B、D选项错误.
答案 AC
12.(2013•哈尔滨二模)(多选)两个点电荷Q1、Q2固定于x轴上,将一带正电的试探电荷从足够远处沿x轴负方向移近Q2(位于坐标原点O)的过程中,试探电荷的电势能Ep随位置变化的关系如图18所示,则下列判断正确的是   (  ).

图18
A.M点电势为零,N点场强为零
B.M点场强为零,N点电势为零
C.Q1带负电,Q2带正电,且Q2电荷量较小
D.Q1带正电,Q2带负电,且Q2电荷量较小
解析 由Ep ­x图象可知,由无穷远到N的过程中,电势能减小,电场力做正功,试探电荷为正,N点右侧场强方向向左,同理MN间场强方向向右,所以EN=0,而EpM=φMq=0,所以φM=0,故A正确,B错误.根据场强分布可知Q1带负电,Q2带正电,且|Q2|<|Q1|,故C正确,D错误.
答案 AC

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