電場(chǎng)中的相關(guān)圖像應(yīng)用

./電場(chǎng)中的圖象問(wèn)題研究高中物理靜電場(chǎng)中的圖像類(lèi)型可以分為如下幾種基本類(lèi)型,場(chǎng)強(qiáng)隨坐標(biāo)軸變化的函數(shù)圖像：即圖像；電勢(shì)隨坐標(biāo)軸變化的函數(shù)圖像：圖像,電勢(shì)能隨坐標(biāo)軸變化的圖像：圖像。速度隨坐標(biāo)軸變化的圖像：圖像。電勢(shì)隨時(shí)間變化的圖像：圖像速度隨時(shí)間變化的圖像：圖像場(chǎng)強(qiáng)隨時(shí)間變化的圖像：圖像電容與極板之間距離變化的圖象：圖像場(chǎng)源可能是點(diǎn)電荷,也可能是電偶極子,還可能是帶電平板等,解答該類(lèi)型題關(guān)鍵是要讀懂圖像的電學(xué)意義,即坐標(biāo)軸,坐標(biāo)原點(diǎn),斜率,交點(diǎn)坐標(biāo)等的物理意義,同時(shí)結(jié)合題意,讀懂已知條件,以及提出的問(wèn)題,根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式和電勢(shì)的基本公式解決問(wèn)題。一、電場(chǎng)中的E-x圖象1．〔2009上海高考兩帶電量分別為q和－q的點(diǎn)電荷放在x軸上,相距為L(zhǎng),能正確反映兩電荷連線(xiàn)上場(chǎng)強(qiáng)大小E與x關(guān)系的是圖〔AABCD2．〔2010XX高考空間有一沿x軸對(duì)稱(chēng)分布的電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖所示。下列說(shuō)法正確的是〔A．O點(diǎn)的電勢(shì)最低B．x2點(diǎn)的電勢(shì)最高C．x1和-x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等D．x1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等3．空間有一沿x軸對(duì)稱(chēng)分布的電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象如圖所示,下列說(shuō)法正確的是<>A．O點(diǎn)的電勢(shì)最低B．x1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等C．x2和－x2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等D．x2點(diǎn)的電勢(shì)低于x3點(diǎn)的電勢(shì)4．〔2012XX二模真空中有兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷,以連線(xiàn)中點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),以它們的中垂線(xiàn)為x軸,下圖中能正確表示x軸上電場(chǎng)強(qiáng)度情況的是〔5．〔2012XX三模兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷位于x軸上,關(guān)于原點(diǎn)O呈對(duì)稱(chēng)分布,下列能正確描述電場(chǎng)強(qiáng)度E隨位置x變化規(guī)律的圖是〔6.[2013上海高考]．<12分>半徑為R,均勻帶正電荷的球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ(chēng)的電場(chǎng)；場(chǎng)強(qiáng)大小沿半徑分布如圖所示,圖中E0已知,E－r曲線(xiàn)下O－R部分的面積等于R－2R部分的面積。<1>寫(xiě)出E－r曲線(xiàn)下面積的單位；<2>己知帶電球在r≥R處的場(chǎng)強(qiáng)E＝kQ／r2,式中k為靜電力常量,該均勻帶電球所帶的電荷量Q為多大?<3>求球心與球表面間的電勢(shì)差△U；<4>質(zhì)量為m,電荷量為q的負(fù)電荷在球面處需具有多大的速度可以剛好運(yùn)動(dòng)到2R處?二、電場(chǎng)中的φ-x圖象7．有一靜電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于x軸．其電勢(shì)φ隨坐標(biāo)x的改變而變化,變化的圖線(xiàn)如圖1所示,則圖2中正確表示該靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E隨x變化的圖線(xiàn)是<設(shè)場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向時(shí)取正值><>圖1圖28．〔蘇錫常鎮(zhèn)2012二模某靜電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn)與x軸重合,其電勢(shì)的變化規(guī)律如圖所示。在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子僅受電場(chǎng)力的作用,則在-x0～x0區(qū)間內(nèi)〔 A．該靜電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng) B．該靜電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng) C．電子將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),加速度逐漸減小 D．電子將沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),加速度逐漸增大9．如圖甲所示,一條電場(chǎng)線(xiàn)與Ox軸重合,取O點(diǎn)電勢(shì)為零,Ox方向上各點(diǎn)的電勢(shì)φ隨x變化的情況如圖乙所示,若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子,電子僅受電場(chǎng)力的作用,則<>A．電子將沿Ox方向運(yùn)動(dòng)B．電子的電勢(shì)能將增大C．電子運(yùn)動(dòng)的加速度恒定D．電子運(yùn)動(dòng)的加速度先減小后增大10．〔2011上海高考兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷位于x軸上,相對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布,正確描述電勢(shì)φ隨位置x變化規(guī)律的是圖〔11．〔2009XX高考空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)在軸上分布如圖所示,軸上兩點(diǎn)B、C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在方向上的分量分別是EBx、ECx,下列說(shuō)法中正確的有〔A．EBx的大小大于ECx的大小B．EBx的方向沿x軸正方向C．電荷在點(diǎn)受到的電場(chǎng)力在方向上的分量最大D．負(fù)電荷沿軸從移到的過(guò)程中,電場(chǎng)力先做正功,后做負(fù)功12.．〔2012XX百校聯(lián)考兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷放在x軸上的O、M兩點(diǎn),兩電荷連線(xiàn)上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示,其中A、N兩點(diǎn)的電勢(shì)為零,ND段中C點(diǎn)電勢(shì)最高,則〔A．C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零B．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零C．NC間場(chǎng)強(qiáng)方向向x軸正方向D．將一負(fù)點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功13．真空中有一半徑為r0的帶電金屬球殼,通過(guò)其球心的一直線(xiàn)上各點(diǎn)的電勢(shì)φ分布如圖,r表示該直線(xiàn)上某點(diǎn)到球心的距離,r1、r2分別是該直線(xiàn)上A、B兩點(diǎn)離球心的距離.下列說(shuō)法中正確的是<>A．A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)B．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向由A指向BC．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D．正電荷沿直線(xiàn)從A移到B的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功14．<2012XX模擬>空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖所示,A、B、C、D是x軸上的四點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度在x軸方向上的分量大小分別是EA、EB、EC、ED,則<>A．EA＜EBB．EC＜EDC．A、D兩點(diǎn)在x軸方向上的場(chǎng)強(qiáng)方向相反D．同一負(fù)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能15．〔2011北京高考靜電場(chǎng)方向平行于x軸,其電勢(shì)φ隨x的分布可簡(jiǎn)化為如圖所示的折線(xiàn),圖中φ0和d為已知量。一個(gè)帶負(fù)電的粒子在電場(chǎng)中以x=0為中心,沿x軸方向做周期性運(yùn)動(dòng)。已知該粒子質(zhì)量為m、電量為-q,其動(dòng)能與電勢(shì)能之和為－A〔0<A<qφ0。忽略重力。求：φφφφ0-ddxO〔2粒子的運(yùn)動(dòng)區(qū)間；〔3粒子的運(yùn)動(dòng)周期。16．粗糙絕緣的水平面附近存在一個(gè)平行于水平面的電場(chǎng),其中某一區(qū)域的電場(chǎng)線(xiàn)與x軸平行,且沿x軸方向的電勢(shì)與坐標(biāo)值x的關(guān)系如下表格所示：123456789x/m0.050.100.150.200.250.300.350.400.45φ/105v9.004.503.002.251.801.501.291.131.00根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)可作出—x圖像。現(xiàn)有一質(zhì)量為0.10kg,電荷量為1.010-7C帶正電荷的滑塊〔可視作質(zhì)點(diǎn),其與水平面的動(dòng)摩擦因素為0.20。問(wèn)：〔1由數(shù)據(jù)表格和圖像給出的信息,寫(xiě)出沿x軸的電勢(shì)與x的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式?！?若將滑塊無(wú)初速地放在x=0.10m處,則滑塊最終停止在何處？〔3在上述第〔2問(wèn)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,它的加速度如何變化？當(dāng)它位于x=0.15m時(shí)它的加速度多大？三、電場(chǎng)中的v-t圖象17．如圖所示,兩個(gè)帶等量的正電荷的小球A、B<可視為點(diǎn)電荷>,被固定在光滑的絕緣的水平面上,P、N是小球A、B的連線(xiàn)的水平中垂線(xiàn)上的兩點(diǎn),且PO＝ON.現(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶負(fù)電的小球C<可視為質(zhì)點(diǎn)>,由P點(diǎn)靜止釋放,在小球C向N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列關(guān)于小球C的速度圖象中,可能正確的是<>18．在真空中上、下兩個(gè)區(qū)域均為豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),其電場(chǎng)線(xiàn)分布如右圖所示,有一帶負(fù)電的微粒,從上邊區(qū)域沿一條電場(chǎng)線(xiàn)以速度v0勻速下落,并進(jìn)入下邊區(qū)域<該區(qū)域的電場(chǎng)足夠廣>,在如圖所示的速度——時(shí)間圖象中,符合粒子在電場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)情況的是<>19．如圖所示,點(diǎn)電荷＋4Q與＋Q分別固定在A、B兩點(diǎn),C、D兩點(diǎn)將AB連線(xiàn)三等分,現(xiàn)使一個(gè)帶負(fù)電的粒子從C點(diǎn)開(kāi)始以某一初速度向右運(yùn)動(dòng),不計(jì)粒子的重力,則該粒子在CD之間運(yùn)動(dòng)的速度大小v與時(shí)間t的關(guān)系圖象可能是<>20.有一負(fù)電荷自電場(chǎng)中的A點(diǎn)自由釋放,只受電場(chǎng)力作用,沿電場(chǎng)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),它運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖1所示,則A、B所在電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線(xiàn)分布可能是圖2中的<>圖-1圖-221．如圖<1>是某一點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn),A、B是電場(chǎng)線(xiàn)上的兩點(diǎn),一負(fù)電荷q僅在電場(chǎng)力作用下以初速度v0從A運(yùn)動(dòng)到B過(guò)程中的速度圖線(xiàn)如圖<2>所示,則以下說(shuō)法中正確的是<>A．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是EA<EBB．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)是φA>φBC．負(fù)電荷q在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能大小是εA>εBD．此電場(chǎng)一定是負(fù)電荷形成的電場(chǎng)22．圖甲所示有向線(xiàn)段表示電場(chǎng)中的一根電場(chǎng)線(xiàn),質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線(xiàn)向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)速度為v0,一段時(shí)間后到達(dá)與A相距為d的B點(diǎn),速度減為0,粒子運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示,下列判斷正確的是〔A．該電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),可以求出電場(chǎng)強(qiáng)度大小B．A點(diǎn)電勢(shì)一定高于B點(diǎn)電勢(shì),可以求出AB電勢(shì)差C．A點(diǎn)電勢(shì)一定高于B點(diǎn)電勢(shì),可以求出A點(diǎn)電勢(shì)D．電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于B點(diǎn)的電勢(shì)能,可以求出A到B過(guò)程中電場(chǎng)力做的功23．一正電荷僅在電場(chǎng)力作用下,從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),速度大小隨時(shí)間變化的圖象如圖所示．下列關(guān)于A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和電勢(shì)φ的高低的判斷,正確的是<>A．EA＞EB,φA＞φBB．EA＝EB,φA＝φBC．EA＜EB,φA＞φBD．EA＜EB,φA＜φB24．平行板間有如圖所示的周期性變化的電壓．重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央,從t＝0時(shí)刻開(kāi)始將其釋放,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)碰板情況．能正確定性描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象的是<>四、電場(chǎng)中圖象問(wèn)題綜合25．在地面附近,存在著一有界電場(chǎng),邊界MN將某空間分成上下兩個(gè)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,在區(qū)域Ⅱ中有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),在區(qū)域Ⅰ中離邊界某一高度由靜止釋放一質(zhì)量為m的帶電小球A,如圖甲所示,小球運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖乙所示,已知重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則<>A．在t＝2.5s時(shí),小球經(jīng)過(guò)邊界MNB．小球受到的重力與電場(chǎng)力之比為3∶5C．在小球向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,重力做的功與電場(chǎng)力做的功大小相等D．在小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,小球的機(jī)械能與電勢(shì)能總和先變大再變小26．如圖甲所示,Q1、Q2為兩個(gè)固定點(diǎn)電荷,其中Q1帶正電,它們連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上有a、b兩點(diǎn)．一正試探電荷以一定的初速度沿直線(xiàn)從b點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)a點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖乙所示．則<>A．Q2帶正電B．Q2帶負(fù)電C．試探電荷從b到a的過(guò)程中電勢(shì)能增大D．試探電荷從b到a的過(guò)程中電勢(shì)能減小27．如圖所示,交變電壓加在平行板電容器A、B兩極板上,開(kāi)始B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高,這時(shí)有一個(gè)原來(lái)靜止的電子正處在兩板的中間,它在電場(chǎng)作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大,下列說(shuō)法正確的是<>A．電子一直向著A板運(yùn)動(dòng)B．電子一直向著B(niǎo)板運(yùn)動(dòng)C．電子先向A板運(yùn)動(dòng),然后返回向B板運(yùn)動(dòng),之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)D．電子先向B板運(yùn)動(dòng),然后返回向A板運(yùn)動(dòng),之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)28．如圖所示,A、B為一對(duì)中間開(kāi)有小孔的平行金屬板,相距一定距離,A板接地,現(xiàn)有一電子在t＝0時(shí)刻在A板小孔中由靜止開(kāi)始向B板運(yùn)動(dòng),不計(jì)重力及阻力影響,使電子一定能從B板小孔射出,則B板電勢(shì)φB與時(shí)間t的變化規(guī)律是<>29．如圖所示為一只"極距變化型電容式傳感器"的部分構(gòu)件示意圖．當(dāng)動(dòng)極板和定極板之間的距離d變化時(shí),電容C便發(fā)生變化,通過(guò)測(cè)量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化的情況．在下列圖中能正確反映C與d之間變化規(guī)律的圖象是<>30．如圖<甲>所示,兩平行金屬板豎直放置,左極板接地,中間有小孔,右極板電勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖<乙>所示,電子原來(lái)靜止在左極板小孔處,不計(jì)電子的重力,下列說(shuō)法正確的是<>A．從t＝0時(shí)刻釋放電子,電子始終向右運(yùn)動(dòng),直到打到右極板上B．從t＝0時(shí)刻釋放電子,電子可能在兩板間振動(dòng)C．從t＝T/4時(shí)刻釋放電子,電子可能在兩板間振動(dòng),也可能打到右極板上D．從t＝3T/8時(shí)刻釋放電子,電子必將打到左極板上31.〔2013全國(guó)卷大綱版25．〔19分一電荷量為q〔q＞0、質(zhì)量為m的帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用下,在t＝0時(shí)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),場(chǎng)強(qiáng)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。不計(jì)重力,求在t＝0到t＝T的時(shí)間間隔內(nèi)EtEt0.25T0.5T0.75TTE02E0－E0－2E00〔2粒子沿初始電場(chǎng)反方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。A2.C3.C4.A5.A6．〔1V〔伏特〔2〔3〔4由動(dòng)能定理7.A8.BC9.AD10.A11.AD12.A13.B14.BCD15.〔1由圖知,0與d〔或-d的電勢(shì)差為φ0電場(chǎng)強(qiáng)度的大小電場(chǎng)力的大小〔2設(shè)粒子在[-x0,x0]區(qū)間內(nèi)運(yùn)動(dòng),速率為v,由題意得由圖可知,得因動(dòng)能非負(fù),有,得即粒子運(yùn)動(dòng)區(qū)間〔3考慮粒子從-x0處開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的四分之一周期,根據(jù)牛頓第二定律得粒子的加速度由勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),代入解得因此粒子運(yùn)動(dòng)周期16.〔1由數(shù)據(jù)表格和圖像可得,電勢(shì)與x成反比關(guān)系,即V〔2由動(dòng)能定理得：WF+Wf=ΔEK=0設(shè)滑塊停止的位置為x2,有：即 代入數(shù)據(jù),解得x2=0.225m〔舍去x2=0.1m。 〔3先做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng),后做加速度增大的變減速運(yùn)動(dòng)。即加速度先減小后增大。當(dāng)它位于x=0.15m時(shí),圖像上該點(diǎn)的切線(xiàn)斜率表示場(chǎng)強(qiáng)大小滑塊在該點(diǎn)的水平合力Fx=qE–μmg=0,故滑塊的加速度a=Fx/m=017.AB18.C19.BC20.B21.ABD22.B23.B24.A25.BC26.BC27.D28.AB29.A30.AC31．〔19分解法一：粒子