2021高考物理新高考版一轮习题：第七章 微专题51 挖掘“电场中图象”的隐藏信息 Word版含解析

2021高考物理新高考版一轮习题：第七章 微专题51 挖掘“电场中图象”的隐藏信息 Word版含解析

‎1．挖掘φ－x图象中的两个隐藏信息：(1)电场强度的方向：由电势高的地方指向电势低的地方，即沿x轴方向的电场方向；(2)电场强度的大小：根据E＝，图象φ－x的斜率为电场强度．另注意Ep－x图象即为qφ－x图象．‎ ‎2．挖掘E－x图象中的两个隐藏信息：‎ ‎(1)电场强度的方向：场强E正负表示场强的方向；‎ ‎(2)电势差的大小：图线与x轴围成的“面积”表示电势差．‎ ‎3．挖掘v－t图象中的隐藏信息：根据速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小变化，确定电场的方向、电势高低及电势能变化．‎ ‎1．(2019·安徽合肥市第一次质量检测)如图1所示，真空中位于x轴上的两个等量负点电荷，关于坐标原点O对称．下列关于E随x变化的图象正确的是(　　)‎ 图1‎ ‎2．(2019·安徽宣城市期末调研测试)两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两点电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图2所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是(　　)‎ 图2‎ A．q1、q2为等量异种电荷 B．N、C两点间场强方向沿x轴负方向 C．N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大 D．将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小 ‎3．(2020·河北石家庄模拟)如图3甲所示，真空中有一半径为R、电荷量为＋Q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴．理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化 关系如图乙所示，则(　　)‎ 图3‎ A．x2处场强大小为 B．球内部的电场为匀强电场 C．x1、x2两点处的电势相同 D．假设将试探电荷沿x轴移动，则从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功相同 ‎4．(多选)(2019·江苏通州区、海门市、启东三县联考)如图4甲所示是某电场中的一条电场线，若有一质子以某一初速度仅在电场力的作用下，沿AB由A点运动到B点，所经位置的电势(φ)随距A点的距离(x)变化的规律如图乙所示．则以下关于质子的v－t图象，Ek－x图象，a－t图象，E(电势能与动能之和)－x图象，四种图象中可能正确的有(　　)‎ 图4‎ ‎5．(2019·河北张家口一模)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图5所示，其中0～x2段是关于直线x＝x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A．x1处电场强度最小，但不为零 B．粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x3段做匀速直线运动 C．在0、x1、x2、x3处电势φ0、φ1、 φ2、φ3的关系为φ3>φ2＝φ0>φ1‎ D．x2～x3段的电场强度大小、方向均不变 ‎6．(多选)(2020·江西赣州市模拟)有一电场强度方向沿x轴方向的电场，其电势φ随x的分布如图6所示．一质量为m、带电荷量为－q的粒子只在电场力的作用下，以初速度v0从x＝0‎ 处的O点进入电场并沿x轴正方向运动，则下列关于该粒子运动的说法中正确的是(　　)‎ 图6‎ A．粒子从x＝0处运动到x＝x1处的过程中动能逐渐增大 B．粒子从x＝x1处运动到x＝x3处的过程中电势能逐渐减小 C．欲使粒子能够到达x＝x4处，则粒子从x＝0处出发时的最小速度应为2 D．若v0＝2，则粒子在运动过程中的最小速度为 ‎7．(2019·山东临沂市2月质检)如图7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7‎ A．Q2带负电且电荷量大于Q1‎ B．b点的场强不为零 C．a点的电势比b点的电势高 D．该粒子在a点的电势能比在b点的电势能小 ‎8．(多选)(2019·四川省综合能力提升卷(三))空间有一沿x轴分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图8所示．－x1、x1、x2、x3是x轴上的四个点，下列说法中正确的是(　　)‎ 图8‎ A．－x1处的电势比x1的电势高 B．将正电荷由－x1移到x2，电势能先增大，后减小 C．将一负电荷由－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4个点中位于x2电势能最大 答案精析 ‎1．A　[设x轴的正方向代表电场强度的正方向 根据等量同种负电荷电场线在沿x轴方向的分布，结合规定正方向判断如下：‎ ‎①在A点左侧电场线水平向右，场强为正，图象的横轴上方，离A点越近，场强越强；‎ ‎②在A到O之间的电场线向左，场强为负，图象在横轴下方，离A越近，场强越强；‎ ‎③在O到B之间电场线向右，场强为正，图象在横轴上方，离B越近，场强越强；‎ ‎④在B点右侧，电场线水平向左，场强为负，图象在横轴下方，离B越近，场强越强．‎ 综上所述，只有选项A符合题意．]‎ ‎2．C　[由题图可知，O、M间电势先减小后增大，故两点电荷均带正电，故A错误；电势最低点C的场强应该为零，N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大，C正确；沿电场线方向电势逐渐降低，N、C两点间场强方向沿x轴正方向，B错误；OC电场线向右，MC电场线向左，将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，D错误．]‎ ‎3．A　[计算x2处的电场强度时，可把带电球体等效为位于原点的点电荷，则x2处场强大小为E＝k，故选项A正确；由题图乙可知，球内部由O到球表面区间电场强度均匀增大，所以内部电场为非匀强电场，故选项B错误；x轴上O点右侧的电场方向始终是向右的，沿着电场的方向电势逐渐减小，可知φx1>φx2，故选项C错误；E－x 图象与x轴所围面积表示电势差，由题图乙可知两处面积不相等，所以x1处与球表面、球表面与x2处的电势差不同，则将试探电荷沿x轴从x1移到R处和从R移到x2处电场力做功不相同，故选项D错误．]‎ ‎4．AD　[φ－x图象的斜率大小等于电场强度大小，由几何知识得知，图象切线斜率不变，所以电场强度不变，质子做匀加速直线运动，故A正确，C错误；由动能定理得qEx＝Ek－Ek0，所以动能与位移为一次函数关系，故B错误；由能量守恒可知，质子的动能和电势能之和保持不变，故D正确．]‎ ‎5．D　[根据Ep＝qφ，E＝，得E＝·，由数学知识可知Ep－x图象切线的斜率等于，x1处切线斜率为零，则x1处电场强度为零，故A错误；由题图可知，在0～x1‎ 段图象切线的斜率不断减小，电场强度减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动，在x1～x2段图象切线的斜率不断增大，电场强度增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动，在x2～x3段斜率不变，电场强度不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故B错误，D正确；根据Ep＝qφ，粒子带负电，q<0，则知，电势能越大，粒子所在处的电势越低，所以有φ1>φ2＝φ0>φ3，故C错误．]‎ ‎6．BD　[粒子从0运动到x1的过程中，电势降低，场强方向沿x轴正方向，粒子所受的电场力方向沿x轴负方向，粒子做减速运动，动能逐渐减小，A错误；粒子从x1运动到x3的过程中，电势不断升高，根据负电荷在电势高处电势能小，可知粒子的电势能不断减小，B正确；根据电场力和运动的对称性可知：粒子如能运动到x1处，就能到达x4处，当粒子恰好运动到x1处时，由动能定理得：－q(φ0－0)＝0－mv，解得：v0＝ ，则要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为 ，C错误；若v0＝2，粒子运动到x1处电势能最大，动能最小，由动能定理得：q(－φ0－0)＝mv－mv，解得： vmin＝ ，D正确．]‎ ‎7．D　[由题图乙可知：在b点前做减速运动，b点后做加速运动，可见b点的加速度为0，则在b点受到两点电荷的电场力平衡，可知b点的场强为零，Q2带负电，且有＝，所以Q1＞Q2，故A、B错误；该粒子从a点到b点，做减速运动，且该粒子带正电荷，电场力做负功，所以电势能增大，再据Ep＝qφ知，电势升高，所以b点电势较高，故C错误，D正确．]‎ ‎8．BC　[由题图知，电场线关于O点对称分布，根据顺着电场线电势降低，则O电势最高，从图线可知，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，将一负电荷由－x1处由静止释放，负电荷先向O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；4个点中，x3点的电势最低，则负电荷在4个点中位于x3电势能最大，选项D错误．]‎