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2016届《创新设计》高考物理(江苏专用)大一轮复习精讲课件:第六章 静电场-5


第5课时 (小专题)电场中“三类”典型 图象问题的突破 近几年,高考中以电场图象和电势图象切入命题的试题逐渐 增多,如:E -x图象、φ -x图象,或与粒子运动规律有关 的图象,如:v -t图象,掌握各个图象的特点,理解其斜率、 截距、“面积”对应的物理意义,就能顺利解决有关问题, 此类问题一般以选择题的形式出现,难度中等。 突破一 电场中粒子运动的v-t图象 当带电

粒子只在电场力作用下运动时,如果给出了粒子运 动的速度图象,则从速度图象上能确定粒子运动的加速度 方向,加速度大小变化情况,进而可将粒子运动中经历的 各点的场强方向、场强大小、电势高低及电势能的变化等 情况判定出来。 【典例 1】 (多选)(2014· 海南卷,9)如图 1 甲,直线 MN 表示 某电场中一条电场线,a、b 是线上的两点,将一带负电 荷的粒子从 a 点处由静止释放, 粒子从 a 运动到 b 过程中 的 v-t 图线如图乙所示,设 a、b 两点的电势分别为 φa、 φb,场强大小分别为 Ea、Eb,粒子在 a、b 两点的电势能 分别为 Wa、Wb,不计重力,则有 ( ) 图1 A.φa>φb C.Ea<Eb B.Ea>Eb D.Wa>Wb 解析 由图乙可知,粒子做加速度减小,速度增大的直线运 动,故可知从a到b电场强度减小,粒子动能增大,电势能减 小,电场力方向由 a指向 b,电场线方向由 b指向 a, b 点电势 高于a点电势,故正确答案为B、D。 答案 BD 【变式训练】 1.电场中的三条等势线如图 2 中实线 a、b、c 所示,三条等势 线的电势 φa>φb>φc。一电子以沿 PQ 方向的初速度,仅在 电场力的作用下沿直线从 P 运动到 Q, 则这一过程中电子运 动的 v-t 图象大致是图线中的 ( ) 图2 解析 电子由 P 点运动到 Q 点的过程中, 电场力所做的功为 W =q(φP-φQ),因为 q<0,且 φP<φQ,所以 W>0,由动能定理 可知,电子的动能不断增大,即速度不断增大,选项 C、D 错 误;P 点附近等势面密集,故场强较大,电子在 P 点附近所受 电场力大,电子的加速度也就大,对应 v-t 图象的斜率大,故 由 P 到 Q,v-t 图象的斜率不断减小,选项 A 正确,选项 B 错误。 答案 A 突破二 电场中的E-x图象 1.点电荷的E-x图象 正点电荷及负点电荷的电场强度 E随坐标x变化关系的图 象大致如图3和图4所示。 图3 图4 2.两个等量异种点电荷的E-x图象 (1)两电荷连线上的E-x图象如图5。 (2)两电荷连线的中垂线上的E-y图象如图6。 图5 图6 3.两个等量同种点电荷的E-x图象 (1)两电荷连线上的E-x图象如图7。 (2)两电荷连线的中垂线上的E-y图象如图8。 图7 图8 【典例2】 (2013·上海卷)半径为R,均匀带正电荷的球体 在空间产生球对称的电场;场强大小沿半径分布如图 9所 示,图中E0已知,E -r曲线下O~R部分的面积等于R~ 2R部分的面积。 图9 (1)写出 E r 曲线下面积的单位; kQ (2)已知带电球在 r≥R 处的场强 E= 2 , 式中 k 为静电力常量, r 该均匀带电球所带的电荷量 Q 为多大? (3)求球心与球表面间的电势差 ΔU; (4)质量为 m, 电荷量为 q 的负电荷在球面处需具有多大的速度 可以刚好运动到 2R 处? 解析 (1)E -r 曲线下面积的单位为伏特。

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