高中物理二輪復(fù)習(xí)-第2課時(shí)-電學(xué)圖像問(wèn)題

第2課時(shí)電學(xué)圖像問(wèn)題專(zhuān)題復(fù)習(xí)定位解決問(wèn)題本專(zhuān)題主要復(fù)習(xí)高中物理中涉及到的電學(xué)圖像問(wèn)題，掌握?qǐng)D像的物理意義及圖像問(wèn)題的分析技巧和方法。高考重點(diǎn)電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題；電流中的圖像問(wèn)題；電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題；圖像信息提取問(wèn)題。題型難度本專(zhuān)題選擇題、實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題都可涉及，選擇題一般考查電場(chǎng)和電磁感應(yīng)圖像，有時(shí)也考查圖像信息提取問(wèn)題，難度中等；計(jì)算題主要考查圖像信息的提取問(wèn)題，題目難度較大。高考題型1電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題1.φ－x圖像(如圖1所示)(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ－x圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值，電場(chǎng)強(qiáng)度為零處φ－x圖線(xiàn)存在極值，其切線(xiàn)的斜率為零。(2)在φ－x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小，并可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。圖1(3)在φ－x圖像中分析電荷移動(dòng)時(shí)電勢(shì)能的變化，可用WAB＝qUAB，進(jìn)而分析WAB的正負(fù)，然后作出判斷。(4)在φ－x圖像中可以判斷電場(chǎng)類(lèi)型，如圖2所示，如果圖線(xiàn)是曲線(xiàn)，則表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小是變化的，電場(chǎng)為非勻強(qiáng)電場(chǎng)；如果圖線(xiàn)是傾斜的直線(xiàn)，則表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小是不變的，電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)。圖2(5)在φ－x圖像中可知電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，進(jìn)而可以判斷電荷在電場(chǎng)中的受力方向。2.E－x圖像(電場(chǎng)方向沿x軸正方向?yàn)檎?(1)E－x圖像反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律，E>0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸正方向；E<0表示電場(chǎng)強(qiáng)度沿x軸負(fù)方向。(2)在給定了電場(chǎng)的E－x圖像后，可以由圖線(xiàn)確定電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)的變化情況，E－x圖線(xiàn)與x軸所圍圖形“面積”表示電勢(shì)差(如圖3所示)，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定。在與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目中，可進(jìn)一步確定粒子的電性、動(dòng)能變化、電勢(shì)能變化等情況。圖3(3)在這類(lèi)題目中，還可以由E－x圖像畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)，利用這種已知電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布、等勢(shì)面分布或場(chǎng)源電荷來(lái)處理相關(guān)問(wèn)題?！纠?】(2021·山東省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試，6)如圖4甲所示，邊長(zhǎng)為a的正方形，四個(gè)頂點(diǎn)上分別固定一個(gè)電荷量為＋q的點(diǎn)電荷；在0≤x<eq\f(\r(2),2)a區(qū)間，x軸上電勢(shì)φ的變化曲線(xiàn)如圖乙所示?，F(xiàn)將一電荷量為－Q的點(diǎn)電荷P置于正方形的中心O點(diǎn)，此時(shí)每個(gè)點(diǎn)電荷所受庫(kù)侖力的合力均為零。若將P沿x軸向右略微移動(dòng)后，由靜止釋放，以下判斷正確的是()圖4A.Q＝eq\f(\r(2)＋1,2)q，釋放后P將向右運(yùn)動(dòng)B.Q＝eq\f(\r(2)＋1,2)q，釋放后P將向左運(yùn)動(dòng)C.Q＝eq\f(2\r(2)＋1,4)q，釋放后P將向右運(yùn)動(dòng)D.Q＝eq\f(2\r(2)＋1,4)q，釋放后P將向左運(yùn)動(dòng)答案C解析對(duì)y軸正向的點(diǎn)電荷，由平衡得eq\r(2)keq\f(q2,a2)＋keq\f(q2,（\r(2)a）2)＝keq\f(Qq,（\f(\r(2),2)a）2)，解得Q＝eq\f(2\r(2)＋1,4)q，因在0≤x＜eq\f(\r(2),2)a區(qū)間內(nèi)沿x軸正方向電勢(shì)升高，則電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿x軸負(fù)方向，將P沿x軸向右略微移動(dòng)后釋放，受到向右的電場(chǎng)力而向右運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確。圖5【拓展訓(xùn)練1】[2021·湖南株洲市統(tǒng)一檢測(cè)(一)]q1、q2為固定在x軸上的兩個(gè)點(diǎn)電荷，x軸上部分區(qū)域的電勢(shì)分布如圖5所示，則()A.q1帶負(fù)電，q2帶正電B.q1電荷量小于q2電荷量C.a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于c點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度D.若將電子從a點(diǎn)沿x軸移到c點(diǎn)，其電勢(shì)能先減小后增大答案D解析在φ－x圖像中，切線(xiàn)的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由圖可知，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，a到b到c的電勢(shì)先增大后減小，沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸降低，可知a、b之間電場(chǎng)強(qiáng)度方向向左，b、c之間電場(chǎng)強(qiáng)度方向向右，則有q1帶正電，q2帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；由于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，因?yàn)閝1到b點(diǎn)的距離大于q2到b點(diǎn)距離，由點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式可知，q1電荷量大于q2電荷量，故B錯(cuò)誤；在φ－x圖像中，切線(xiàn)的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，所以a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于c點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度，故C錯(cuò)誤；由于電子帶負(fù)電，且a到b到c的電勢(shì)先增加后減小，根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系式Ep＝qφ可知，電子從a點(diǎn)沿x軸移到c點(diǎn)，其電勢(shì)能先減小后增大，故D正確。【例2】(2021·湖南省高考模擬)平行金屬板A、B帶等量異種電荷，以過(guò)兩板中心O點(diǎn)(原點(diǎn))的某軸線(xiàn)為x軸、由A指向B的方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向，作出場(chǎng)強(qiáng)大小隨坐標(biāo)變化的圖像如圖6所示，其中aO＝Ob＝l。下列說(shuō)法正確的是()圖6A.A板帶正電B.沿x軸正方向電勢(shì)降低C.電勢(shì)差UbO＝UOa＝E0lD.將電子沿x軸由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，電子的電勢(shì)能不變答案D解析a、b間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E0且保持不變，則其為勻強(qiáng)電場(chǎng)，外側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度快速趨近于零，且都為負(fù)值，因此x軸為平行于兩板的中心軸線(xiàn)，如圖所示，電場(chǎng)強(qiáng)度為負(fù)表示電場(chǎng)強(qiáng)度方向由B指向A，則A板帶負(fù)電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；兩板間平行于兩板的中心線(xiàn)為一條等勢(shì)線(xiàn)，電勢(shì)不變，b、O之間的電勢(shì)差和O、a之間的電勢(shì)差均為零，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；由于兩板間的x軸為一條等勢(shì)線(xiàn)，所以將電子由a點(diǎn)沿x軸移動(dòng)到b點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，電勢(shì)能不變，選項(xiàng)D正確?！就卣褂?xùn)練2】真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1、Q2分別固定于x軸上x(chóng)1＝0和x2＝4a的兩點(diǎn)，在它們的連線(xiàn)上，場(chǎng)強(qiáng)E與x的關(guān)系圖像如圖7所示(取x軸正方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向)，以下判斷正確的是()圖7A.Q1帶正電、Q2帶負(fù)電B.Q1的電荷量是Q2的3倍C.x軸上a處的電勢(shì)比2a處的高D.帶負(fù)電的試探電荷從a處移到3a處，電場(chǎng)力做正功答案C解析0～3a電場(chǎng)強(qiáng)度為正，所以Q1帶正電，在3a處合電場(chǎng)強(qiáng)度為0，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加可知Q2也一定帶正電，A錯(cuò)誤；根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式，在3a處合電場(chǎng)強(qiáng)度為0，keq\f(Q1,（3a）2)＝keq\f(Q2,a2)，解得Q1＝9Q2，B錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低，所以x軸上a處的電勢(shì)比2a處的高，C正確；帶負(fù)電的試探電荷從a處移到3a處，所受電場(chǎng)力的方向沿x軸負(fù)方向，電場(chǎng)力做負(fù)功，D錯(cuò)誤?！纠?】(多選)[2021·天津市東麗區(qū)等級(jí)考試模擬(三)]一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，其電勢(shì)能Ep隨位移x變化的關(guān)系如圖8所示，其中0～x2段是對(duì)稱(chēng)的曲線(xiàn)，x2～x3段是直線(xiàn)，則下列說(shuō)法正確的是()圖8A.x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.x1、x2、x3處電勢(shì)φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1＞φ2＞φ3C.粒子在x2～x3段速度v隨x均勻減小D.x2～x3段是勻強(qiáng)電場(chǎng)答案ABD解析根據(jù)電勢(shì)能與電場(chǎng)力關(guān)系qE·Δx＝ΔEp，可知Ep－x圖象切線(xiàn)的斜率表示電場(chǎng)力，在x1處切線(xiàn)斜率為零，粒子在x1處所受電場(chǎng)力為零，則x1處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，故A正確；根據(jù)電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系Ep＝qφ，粒子帶負(fù)電，q＜0，則知電勢(shì)能越大，粒子所在處的電勢(shì)越低，所以有φ1＞φ2＞φ3，故B正確；由圖可知x2～x3段斜率不變，則電場(chǎng)力不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，是勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子所受的電場(chǎng)力不變，做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；速度隨時(shí)間均勻變化，不會(huì)隨x均勻減小的，故C錯(cuò)誤，D正確?！就卣褂?xùn)練3】(多選)(2021·廣東新高考八省大聯(lián)考模擬沖刺)如圖9甲所示，在某電場(chǎng)中建立x坐標(biāo)軸，A、B為x軸上的兩點(diǎn)，xA、xB分別為A、B兩點(diǎn)在x軸上的坐標(biāo)值。一電子僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸運(yùn)動(dòng)，該電子的電勢(shì)能Ep隨其坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖乙所示，則下列說(shuō)法中正確的是()圖9A.該電場(chǎng)一定不是孤立點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.電子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)其所做的功W＝EpA－EpBD.電子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于在B點(diǎn)的動(dòng)能答案AC解析根據(jù)功能關(guān)系知，Ep＝qφ，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(Δφ,Δx)，得E＝eq\f(1,q)·eq\f(ΔEp,Δx)，即有eq\f(ΔEp,Δx)＝qE，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，圖線(xiàn)的斜率k＝qE，說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，所以該電場(chǎng)一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)，故A正確，B錯(cuò)誤；電子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，由功能關(guān)系可得，電場(chǎng)力對(duì)其所做的功W＝EpA－EpB，故C正確；根據(jù)能量守恒定律得知，電子從A到B電勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，即電子在A點(diǎn)的動(dòng)能大于在B點(diǎn)的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。高考題型2恒定電流中的圖像問(wèn)題【例4】(2021·1月湖南普通高校招生適應(yīng)性考試，4)有四個(gè)電源甲、乙、丙、丁，其路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像分別如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示。將一個(gè)6Ω的定值電阻分別與每個(gè)電源的兩極相接，使定值電阻消耗功率最大的電源是()A.甲電源 B.乙電源 C.丙電源 D.丁電源答案D解析U－I圖像的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，由題圖知丁電源內(nèi)阻r最小，再由P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))eq\s\up12(2)·R知，r越小，定值電阻消耗的功率越大，故選D?！就卣褂?xùn)練4】(多選)(2021·北京海淀區(qū)期末)圖10甲是某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出的電源E的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像，圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出的小燈泡L的I－U圖像。下列說(shuō)法中正確的是()圖10A.電源E的電動(dòng)勢(shì)約為3.0VB.電源E的內(nèi)阻約為12.5ΩC.電源E的路端電壓為2.0V時(shí)，電源效率約為50%D.將小燈泡L接在電源E兩端組成閉合回路，此時(shí)小燈泡消耗的功率約為0.23W答案AD解析由閉合電路的歐姆定律U＝E－Ir，結(jié)合電源的U－I圖像可知，圖像的縱截距表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻，可得E＝3.0V，r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(3.0－1.0,0.24)Ω＝eq\f(25,3)Ω，故A正確，B錯(cuò)誤；由電源的路端電壓U＝2.0V時(shí)，電源的效率為η＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(2,3)×100%＝66.7%，故C錯(cuò)誤；在小燈泡的I－U圖像上作出電源的I－U圖像，如圖所示，兩圖像的交點(diǎn)即為工作點(diǎn)，則燈泡的實(shí)際功率為P＝UI＝0.9×0.26W≈0.23W，故D正確。高考題型3電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題1.三點(diǎn)關(guān)注(1)關(guān)注初始時(shí)刻，如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零，是正方向還是負(fù)方向。(2)關(guān)注變化過(guò)程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過(guò)程分為幾個(gè)階段，這幾個(gè)階段是否和圖像變化相對(duì)應(yīng)。(3)關(guān)注大小、方向的變化趨勢(shì)，看圖線(xiàn)斜率的大小、圖線(xiàn)的曲直是否和物理過(guò)程對(duì)應(yīng)。2.兩個(gè)方法(1)排除法；(2)函數(shù)法。【例5】(2021·1月遼寧普通高校招生適應(yīng)性測(cè)試，6)如圖11所示，“凹”字形金屬線(xiàn)框右側(cè)有一寬度為3L的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。線(xiàn)框在紙面內(nèi)向右勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，t＝0時(shí)，線(xiàn)框開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)。設(shè)逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，則線(xiàn)框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是()圖11答案A解析設(shè)線(xiàn)框向右運(yùn)動(dòng)的速度為v，線(xiàn)框總電阻為R，當(dāng)t<eq\f(L,v)時(shí)，最右側(cè)兩個(gè)短邊切割磁感線(xiàn)，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，大小I＝eq\f(2BLv,R)；當(dāng)eq\f(L,v)≤t<eq\f(3L,v)時(shí)，感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较?，大小為I＝eq\f(3BLv,R)；當(dāng)eq\f(3L,v)≤t<eq\f(4L,v)時(shí)，感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，大小為I＝eq\f(2BLv,R)；當(dāng)eq\f(4L,v)≤t<eq\f(6L,v)時(shí)，感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，大小為I＝eq\f(3BLv,R)。故A正確。【拓展訓(xùn)練5】(多選)(2021·1月廣東學(xué)業(yè)水平選擇考適應(yīng)性測(cè)試，10)如圖12所示，絕緣的水平面上固定有兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，兩相同金屬棒a、b垂直導(dǎo)軌放置，其右側(cè)矩形區(qū)域內(nèi)存在恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向上?，F(xiàn)兩金屬棒分別以初速度2v0和v0同時(shí)沿導(dǎo)軌自由運(yùn)動(dòng)，先后進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。已知a棒離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)b棒已經(jīng)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，則a棒從進(jìn)入到離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，電流i隨時(shí)間t的變化圖像可能正確的有()圖12答案AB解析a棒以初速度2v0先進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流為i0＝eq\f(Bl·2v0,R)，a棒受安培力做變減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流i＝eq\f(Blv,R)也隨之減小，即i－t圖像的斜率逐漸變??；設(shè)當(dāng)b棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)a棒的速度為v1，此時(shí)的瞬時(shí)電流為i1＝eq\f(Blv1,R)；若v1＝v0，即i1＝eq\f(Blv0,R)＝eq\f(i0,2)，此時(shí)a、b棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，方向相反，回路中電流為零，不受安培力，兩棒均勻速運(yùn)動(dòng)，故A正確，C錯(cuò)誤；若v1<v0，即i1＝eq\f(Blv1,R)<eq\f(i0,2)，此時(shí)a、b棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不等要抵消一部分，因b棒的速度大，感應(yīng)電流方向與之前的感應(yīng)電流方向相反即為負(fù)，大小為i＝eq\f(Bl（v0－v1）,R)，b棒通電受安培力要減速，a棒受安培力而加速，則電流逐漸減小，故B正確，D錯(cuò)誤?！就卣褂?xùn)練6】(2021·遼寧葫蘆島市高考一模)如圖13所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的單匝均勻金屬線(xiàn)框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通過(guò)寬度為D、方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線(xiàn)框的邊長(zhǎng)L小于有界磁場(chǎng)的寬度D，在整個(gè)過(guò)程中線(xiàn)框的ab邊始終與磁場(chǎng)的邊界平行，若以F表示拉力、以Uab表示線(xiàn)框ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差、I表示通過(guò)線(xiàn)框的電流(規(guī)定沿逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?、P表示拉力的功率，則下列反映這些物理量隨時(shí)間變化的圖像中正確的是()圖13答案B解析設(shè)線(xiàn)框每條邊的電阻為R，線(xiàn)框的速度為v。①線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv，線(xiàn)框中的電流為I＝eq\f(BLv,4R)，方向沿逆時(shí)針?lè)较?正方向)，拉力F大小為F＝F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,4R)，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為Uab＝I·3R＝eq\f(3,4)BLv，拉力的功率為P＝Fv＝eq\f(B2L2v2,4R)；②線(xiàn)框完全進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程Uab＝E＝BLv，F(xiàn)＝0，I＝0，P＝0；③線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv，線(xiàn)框中的電流為I＝eq\f(BLv,4R)，方向沿順時(shí)針?lè)较?負(fù)方向)，拉力F大小為F＝F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,4R)，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為Uab＝I·R＝eq\f(1,4)BLv，拉力的功率為P＝Fv＝eq\f(B2L2v2,4R)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。專(zhuān)題限時(shí)訓(xùn)練(限時(shí)：20分鐘)1.(多選)(2021·重慶市重點(diǎn)中學(xué)開(kāi)學(xué)考)在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2，其靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖1所示。下列說(shuō)法正確有()圖1A.q1和q2帶有異種電荷B.x1處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零C.負(fù)電荷從x1移到x2，電勢(shì)能減小D.負(fù)電荷從x1移到x2，受到的電場(chǎng)力增大答案AC解析由圖知x1處的電勢(shì)等于零，空間的電勢(shì)分布有正有負(fù)，所以q1和q2帶有異種電荷，A正確；圖像的斜率描述該處的電場(chǎng)強(qiáng)度，故x1處電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，x2處電場(chǎng)強(qiáng)度大小為零，B錯(cuò)誤；負(fù)電荷從x1移到x2，由低電勢(shì)向高電勢(shì)移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故C正確；由圖知，負(fù)電荷從x1移到x2，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小，故電荷受到的電場(chǎng)力減小，D錯(cuò)誤。2.(2021·重慶市巴蜀中學(xué)高考適應(yīng)性考試)如圖2所示為某靜電場(chǎng)中x軸上各點(diǎn)電勢(shì)φ的分布圖，一個(gè)帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處?kù)o止釋放，僅在靜電力作用下從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，則()圖2A.粒子一定帶負(fù)電B.粒子在x1與x3兩點(diǎn)的加速度相等C.粒子從x1運(yùn)動(dòng)到x3，電勢(shì)能先減小后增大D.粒子釋放后將在x軸正方向某一范圍內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)答案C解析由題圖可知，從x1到x2電勢(shì)逐漸降低，說(shuō)明電場(chǎng)方向水平向右，粒子從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，受力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，帶正電，故A錯(cuò)誤；由φ－x圖像斜率的絕對(duì)值等于電場(chǎng)強(qiáng)度的大小可知，在x1與x3處，切線(xiàn)斜率不同，則電場(chǎng)強(qiáng)度大小不相等，加速度不相等，故B錯(cuò)誤；從x1到x3電勢(shì)先降低后升高，粒子的電勢(shì)能先減小后增大，故C正確；從原點(diǎn)到x軸正方向任意一點(diǎn)電勢(shì)差均不為零，電場(chǎng)力對(duì)粒子做正功，速度方向一直向右，故D錯(cuò)誤。3.如圖3甲所示，在某電場(chǎng)中建立x坐標(biāo)軸，一個(gè)電子僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)A、B、C三點(diǎn)，已知xC－xB＝xB－xA。該電子的電勢(shì)能Ep隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖乙所示。則下列說(shuō)法中正確的是()圖3A.A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差大小等于B、C兩點(diǎn)電勢(shì)差大小D.電子經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速率小于經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速率答案D解析一個(gè)電子僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，由題圖乙知電子電勢(shì)能一直減小，則電子從A到B電場(chǎng)力做正功，即W＝UABq＝UAB·(－e)>0，所以UAB<0，A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電勢(shì)能Ep隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系Ep＝qφx＝－eφx，則ΔEp＝－eΔφx＝－eExΔx，可知Ep－x圖像的斜率絕對(duì)值越大，電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，由題圖乙可知A點(diǎn)的斜率絕對(duì)值比B點(diǎn)的大，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，電子通過(guò)相同位移時(shí)，電勢(shì)能的減小量越來(lái)越小，根據(jù)功能關(guān)系WAB＝－ΔEpAB，WBC＝－ΔEpBC，電場(chǎng)力做功WAB＝UABq＝UAB·(－e)，WBC＝UBCq＝UBC·(－e)，故|UAB|>|UBC|，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)差大小|UAB|大于B、C兩點(diǎn)電勢(shì)差大小|UBC|，故C錯(cuò)誤；電子僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得WAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)>0，可知電子經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速率小于經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速率，故D正確。4.(多選)(2021·湖北省武漢市武昌區(qū)質(zhì)量檢測(cè))電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊靜置于x＝0處的絕緣水平面上，所在空間存在沿x軸正方向的水平電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E與位移x的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖4所示，若重力加速度g取10m/s2，則下列結(jié)論正確的是()圖4A.物塊的質(zhì)量為1kgB.0到4s內(nèi)電場(chǎng)力做功為14JC.x＝0與x＝4m兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為8×104VD.0到4s內(nèi)物塊與水平面之間因摩擦產(chǎn)生的熱量為16J答案AB解析在0到2s內(nèi)，對(duì)小物塊有E1q－f＝ma，a＝eq\f(Δv,Δt)＝1m/s2，在2s到4s內(nèi)，E2q＝f，解得m＝1kg，f＝2N，選項(xiàng)A正確；v－t圖像與時(shí)間軸所圍的面積表示位移，通過(guò)計(jì)算，在0到2s內(nèi)的位移x1＝2m，在2s到4s內(nèi)的位移x2＝4m，則0到4s內(nèi)電場(chǎng)力做功W＝E1qx1＋E2qx2＝14J，選項(xiàng)B正確；E－x圖像與x軸所圍的面積表示電勢(shì)差，通過(guò)計(jì)算，x＝0與x＝4m兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為1.0×105V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；0到4s內(nèi)物塊與水平面之間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝fx＝12J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.(多選)(2021·北京海淀區(qū)期末練習(xí)反饋)圖5甲是某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出的電源E的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像，圖乙是該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)作出的小燈泡L的I－U圖像。下列說(shuō)法中正確的是()圖5A.電源E的短路電流約為0.24AB.由小燈泡L的I－U圖像可知，隨燈泡兩端電壓的增大，燈絲電阻逐漸減小C.將兩個(gè)完全相同的小燈泡L并聯(lián)接在電源E兩端組成閉合回路，可求得此時(shí)每個(gè)小燈泡消耗的功率D.將兩個(gè)完全相同的小燈泡L串聯(lián)接在電源E兩端組成閉合回路，可求得此時(shí)每個(gè)小燈泡消耗的功率答案CD解析圖甲中電流為0.24A時(shí)，路端電壓為1.0V，電源短路時(shí)路端電壓為0，故A錯(cuò)誤；由小燈泡L的I－U圖像可知，隨燈泡兩端電壓的增大，燈絲電阻逐漸增大，故B錯(cuò)誤；將兩個(gè)完全相同的小燈泡并聯(lián)接在電源E兩端組成閉合回路，設(shè)每盞燈的電流為I，由閉合電路的歐姆定律可得U＝E－2Ir