2024年高考物理二轮复习模型41 电场图像信息模型（解析版）

2024高考物理二轮复习80热点模型

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模型41电场图像信息模型

最新高考题

1.（2023学业水平等级考试上海卷）空间内有一电场，其电势在x轴上分布如图所示。在

【参考答案】C

【名师解析】根据电势与电势能的关系可知，Ep=-q<l>,所以则t=8T时在C、D之间的波形

图为图像C。

最新模拟题

6.（2023湖北高考冲刺模拟）静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴负向

为场强正方向，带负电的点电荷沿x轴运动，则点电荷（）

A.从XI到X4的过程中电势能减小

B.在曾处电势能为零

C.从汨到X4的过程中在X3处加速度最大

D.在X2和X4处电势能相等

【参考答案】C

【名师解析】

X轴负向为场强正方向，从箱到舄的过程中，电场方向始终沿X轴正向，沿着电场线运动,

电场力对负点电荷始终做负功，电势能增加，故A错误；

在即处是电场强度为零，电势的高低与电场强度大小无关，且电势能是相对量，与零电势

的选取有关，故B错误；电场强度是矢量，大小比较绝对值，从XI到g过程中电场强度

先增大后减小，在4处的场强最大，由“E=ma可知从xi到g的过程中在冷处加速度最大，

故C正确；

从X2到X.的过程中，电场方向始终沿X轴正向，沿着电场线运动，电场力对负点电荷始终

做负功，电势能增加，故D错误。

2.（2022河北石家庄一模）在空间O点右侧存在水平方向的静电场，以O为原点，沿电场

方向建立坐标系，电场强度E随坐标x的分布如图所示。质量均为m、带电荷量分别为+q、

-q的两粒子，从x=2d处由静止释放，不计粒子重力及粒子之间相互作用。下列说法正确的

是

A.由静止释放后，带正电荷的粒子电势能减小，带负电荷的粒子电势能增大

B.x=2d与x=4d两点之间的电势差为5Eod

C.粒子运动到k3d处时的加速度大小为空辿

2m

D.粒子运动到x=0处时的速度大小为2

【参考答案】BC

【名师解析】带电荷量分别为+q、-q的两粒子，从x=2d处由静止释放后，电场力做正功,

两带电粒子的电势能都减小，选项A错误：根据电场强度E随坐标x的分布图像面积表示

电势差可知，x=2d与x=4d两点之间的电势差为2d）=5Eod,选项B正

确；k3d处对应的电场强度E=2.5Eo，由qE=ma,解得粒子运动到x=3d处时的加速度大小

为a="过，选项C正确；根据电场强度E随坐标x的分布图像面积表示电势差可知，x=2d

2m

4Ei

与x=0两点之间的电势差为U=l-2d=4Eod,由动能定理，qU=一加解得粒子运动到

22

4（）处时的速度大小为v=2艮4,选项D错误。

Vm

3.（2022湖南长沙周南中学模拟）某静电场方向平行于x轴，x轴上各点电场强度随位置的

变化关系如图所示，规定x轴正方向为电场强度正方向。若取迎处为电势零点，则x轴上各

点电势随位置的变化关系可能为（）

【参考答案】c

【名师解析】

由图可知，电场强度方向始终沿X轴正方向，故电势沿X轴正方向一直降低，故。<x<x0时,

电势。>0,x>x（）时，电势。<0,故AD错误；

又由E=-包>0知，电势尹随x轴位置变化图象的斜率绝对值可表示电场强度，故

Ar

0<x<x°时，0—X图象的斜率绝对值逐渐变大，x>x0时，0—%图象的斜率绝对值逐

渐变小，故C正确，B错误。

4.（2023湖南新高考联盟第一次联考）空间存在一平行于纸面的匀强电场，在电场内取某

点记为坐标原点。，沿某一方向建立x轴，选取x轴上到O点距离为厂的尸点，以。为圆心、

r为半径作圆，如图甲所示。从P点起沿圆周逆时针方向移动一周，圆上各点的电势*会随

转过角度。发生变化。当半径/•分别取为、2石、34时，其。图像如图乙所示，三条曲

线所对应的电势均在时达到最大值，最大值分别为4%、3%、2%,曲线③与横轴

相切。则下列说法正确的是（）

A.电场方向沿x轴负方向B.曲线①对应的r取值为3%

D.电场强度的大小为警

C.坐标原点O的电势为例

3%

【参考答案】BC

【名师解析】

三条曲线均在0=%时达到最大值，说明电场线不是沿着x轴，而是沿着与x轴正方向的夹

角为缥的直线上，且电场线方向指向左下方，A错误：

曲线①的最大值在三条图像中最大，只有半径越大，P点绕原点逆时针转过4时，逆着电场

线走过的距离才越大，对应的电势才越高，所以曲线①对应的厂取值为3%。B正确;

c.由上面分析知曲线③对应的，•取值为石。由题知，曲线③对应的最高电势和最低电势分

别为2%、0,则坐标原点在最高电势点和最低电势点连线的中点。所以坐标原点O的电势

为

(Po2一%,C正确;

广U2<i?-0（p«

取曲线③最高电势和最低电势来求电场强度E=-7=Vn—=—，D错误。

d2%rn

5.（2023辽宁大连金州高中三模）如图甲，同一竖直平面内A、8、N四点距O点的距

离均为0L，。为水平连线AB的中点，M、N在AB连线的中垂线上。A、B两点分别固

定有一点电荷，电荷量均为。（。>。），以。为原点、竖直向下为正方向建立x轴。若取

无穷远处为零电势点，则ON上的电势e随位置x的变化关系如图乙所示。一电荷量为Q

（2>0）的小球以一定初动能从M点竖直下落，一段时间后经过N点，且在N点的加速

度大小为2g。g为重力加速度，&为静电力常量，则（）

A.小球在M点的加速度为零

B.从。点到N点场强逐渐增大

C.从M点到N点过程中，电场力对小球先做负功后做正功

（2行-1）敢

D.从。点到N点小球的动能增加了

2L

【参考答案】ACD

【名师解析】

小球在N点的加速度大小为2g,说明在N点的电场力大小等于〃?g,方向竖直向下，根据对

称性，在M点的电场力大小也为，咫，且向上，故M点的加速度为0,A正确；

图像的斜率表示电场强度，结合图像来看从。点到N点场强先增大后减小，B错误；

根据场强的叠加可知两个点电荷在。点上方产生的合场强竖直向上，在。

点下方产生的合场强竖直向下，则小球在。点上方受到的电场力竖直向上，在。点下方受

到的电场力竖直向下，故从M点到N点过程中，电场力对小球先做负功后做正功，C正确；

根据库仑定律可知两个点电荷在N点产生的电场力大小都为E=竺

4L2

则合成之后的合电场力大小为

凡.=2Fsin450=叵g

04L2

在N点由牛顿第二定律有

mg+-4^2..=mx2g

解得

y/2kQ2

mg=-----z—

4L2

ON两点电势差

〃一五kQkQ_4-Y)kQ

U°N-L~L-L

从。点到N点合力做功

LL乙I―/

由动能定理可知，从0点到N点小球的动能增加了（2也二1）碎,D正确。

2L

6.（2023河北唐山一模）在某静电场中建立Ox轴，x轴上各点的电势8随坐标x变化的关

系图像如图所示。现将一电荷从笛处沿x轴负方向以一定速度射出，恰好到达坐标原点。,

不计电荷重力。下列说法正确的是（）

A.从xi到原点O过程中电荷的电势能逐渐减小

B.从为到原点。过程中电荷的加速度先增大后减小

C.从曾到原点。过程中电荷做匀减速直线运动

D.电荷的电性为正电荷

【参考答案】B

【名师解析】

由图可知，从X］到。点电势降低，电荷从处处沿x轴负方向以一定速度射出，恰好到达坐

标原点O,则电场力做负功，电势能变大，电荷带负电，选项AD错误；

因图像的斜率等于场强，则从加到原点0过程中场强先增加后减小，则电荷受电场力

先增加后减小，则电荷的加速度先增大后减小，选项B正确；

从汨到原点。过程中电荷所受的电场力不断变化，则加速度不是恒定的，电荷不是做匀减

速直线运动，选项C错误。

7.（2023长沙名校质检）在x轴上放置两个电荷量不相等的同种电荷5、%，位置坐标分别为

-2%和石，在x轴上两电荷之间区域内的电势夕随位置坐标x变化的图线如图所示，图线与

。轴交点的切线与x轴平行，交点处的纵坐标为外，取无限远处电势为零，下列说法正确

的是（）

A.功、%均带负电

<7.4

B.两电荷的电荷量之比乜

%1

C.在x轴上4%处，电势为依

D.在x轴上4%处，电场强度为0

【参考答案】B

【名师解析】

由图像可知X=0处，电势最低，则0、%均带正电，A错误;

的=初2

图线与*轴交点的切线与x轴平行，说明》=()处电场强度为0,根据,(2旷d’

q,4

解得一=7，B正确;电势是标量，在x轴上4%处，由于两电荷的电势都比％=0点处的

%1

低，故电势小于外,C错误；在％轴上4%处，点电荷产生的电场方向相同，电场强度不为

0,D错误。

8.如图所示,x轴上固定两个点电荷4和B,电荷A固定在原点，电荷8固定在x=2Z,处，

通过电势传感器测出x轴上各点电势9随坐标x的变化规律并描绘出9-x图像。己知e-x图

线与x轴的交点横坐标为巧和々，x=3L处的切线与x轴平行。已知点电荷的电势公式

(p=—,其中/为静电力常量，。为场源点电荷的电荷量，，为某点距场源点电荷的距离,

r

取无穷远处电势为零。以下说法正确的是()

A.电荷4带负电，电荷B带正电

B.两点电荷的电荷量之比为2.：&=1：9

9

C.横坐标々和巧的差々-王——

D.在x轴上x＞2L的任意位置无初速度释放一正电荷，该正电荷一定能到达无穷远处

【参考答案】C

【名师解析】根据题图中各点电势9随坐标x变化规律的曲线可知，在x轴上各点的电势有

正有负，根据点电荷的电势公式可知两点电荷带异种电荷，由于。＜工＜不时电势为正，

再＜x＜2Z,时电势为负，所以点电荷A带正电，点电荷8带负电，故A错误。

e-x图像中图线的斜率绝对值表示电场强度大小，则工=3乙处的电场强度为零，有

啜T埠

由题图可知XI、X2处的电势为零，根据电势公式有

kQ±=k_Qs_

x,2L-x]

kQ±=k_Q^_

x2x2-2L

9

解得以2=9:1,

4

则=-L--L=-L

-14520

故B错误，C正确：

在x轴上2L<x<3L的区域内，电势逐渐升高，电场强度沿x轴负方向，若在x轴上

2L<x<3L的区域内无初速度释放一正电荷，正电荷受到向左的电场力，将向左做加速运

动，在x轴上x>3L的区域内，电势逐渐降低，电场强度沿x轴正方向，若在x轴上x>3乙

的区域内无初速度释放一正电荷，正电荷受到向右的电场力，将向右加速到无穷远处，故D

错误。

9.（2023山西考前适应性考试）纸面内存在沿某方向的匀强电场，在电场中取O点为坐标

原点建立x轴。以O为圆心、R为半径，从x轴上的a点开始沿逆时针方向作圆，a~h是圆

周上的8个等分点，如图（a）所示；测量圆上各点的电势（p与半径同x轴正方向的夹角0,

描绘的（p——。图像如图（b）所示，下列说法正确的是

档

图（a）

A.电场强度的大小为”也

2R

B.0点的电势为纯女

2

C.a、e两点的电势差为卢（绡心）

2

D.从e到f,电势一直降低，从g到h,电势一直升高，

【参考答案】.ABC

【名师解析】由图可知在圆周上电势最高的点和最低点所在的直径与X轴夹角为7C/6,且

电势差为值股+叩，根据匀强电场电势分布特点可知，O点的电势物=反段，故B正

确；由匀强电场场强与电势的关系可知E=怔"，方向与x轴正方向夹角为7n16,

2R

故A选项正确；而U”=2ERcos（兀/6）,解得U”=（（pi+（pO,故C选项正确；

由场强方向可知从e到f,电势先降低再升高，从g到h,电势一直升高，故D选项错误。

10.（2023重庆涪陵重点高中质检）如图所示为某静电场中x轴上各点电势（p的分布图，

一个带电粒子从坐标原点O处静止释放，仅在静电力作用下从坐标原点O沿x轴正方向运

动，则

A.粒子一定带负电

B.粒子在XI与X3两点的加速度相等

C.粒子从XI运动到X3,电势能先减小后增大

D.粒子释放后将在x轴正方向某一范围内做往复运动

【参考答案】C,

【名师解析】由题图可知，从用到与电势逐渐降低，说明电场方向水平向右，粒子从静

止开始向右运动，受力与场强方向相同，故带正电，故A错误。由*-X图象的斜率大

小等于电场强度的大小可知，在X与超处，加速度不相等，故B错误。从西到七电势

先降低后升高，电势能先减小后增大，故C正确。从原点到x

轴正方向任意一点电势差均不为零，电场力对粒子做正功，速度一直向右，故D错误。

11.（2022山东淄博二模）如图甲所示，粗糙、绝缘的水平地面上，一质量〃?=2kg的带负

电小滑块（可视为质点）在41m处以％=L5m/s的初速度沿x轴正方向运动，滑块与地面

间的动摩擦因数〃=0.05。整个区域存在沿水平方向的电场，滑块在不同位置所具有的电势

能Ep如图乙所示，P点是图线最低点，虚线4B是图像在41m处的切线，取g=10m/s2,下

列说法正确的是（）

A.43m处电势最低

B.滑块向右运动过程中，速度始终减小

C.滑块运动至k3m处时，速度大小为逝m/s

2

D.滑块向右一定可以经过44m处的位置

【参考答案】BC

【名师解析】

滑块在广3m处电势能最小，因为滑块带负电，所以广3m处的电势最高，故A错误;

EP-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x=lm处所受电场力大小为

3-1

F.=--N=1N

12

滑块所受滑动摩擦力大小为/="mg=IN

在b3m区间内，滑块所受电场力与滑动摩擦力方向相反，且不断减小，则滑块所受合外力

方向与速度方向相反；在43m之后，滑块所受电场力与滑动摩擦力同向，且不断增大，则

滑块所受合外力方向也与速度方向相反。综上所述可知滑块向右运动过程中，在41m处速

度最大，速度始终减小，故B正确；

滑块产1m处所具有的机械能为

2

£=Ep+Ek=2+1X2X（1.5）=4.25J

在卜3m区间内，摩擦力做功使机械能减小，则有E'=E—%=4.25—lx2=2.25J

A3m处的电势能等于1J,故此刻动能为1.25J。根据动能表达式可能此刻的速度为好m/s，

2

C正确；

滑块在41m处的电势能与在户4m处的电势能相等，根据能量守恒定律，若滑块能够经过

1,

x=4m处，则应满足5mv~>/Ax

根据题中数据可知实际情况并不满足上式，所以滑块一定无法经过户4m处的位置，故D错

误。

故选BC。

12.（2022山东济南5月模拟）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的变化如图所示，其中0一及段是抛物线，XI处是顶点，及一口段是直线，

且与抛物线相切。粒子由O—X3运动过程中，下列判断正确的是（）

A.X3处电势最高

B.。一加段粒子动能增大

C.笛一X2段粒子加速度增大

D.X2—X3段粒子做匀速直线运动

【参考答案】AC

【名师解析】

.由电势能Ep随位移X的变化图像可知：。一七

运动过程中，粒子的电势能先增大后减小，同时耳|＞耳2＞耳＞3,由于粒子带负电，由

可知：0-七运动过程中，电势先减小后增大，且例＜仍〈夕3，因此*3处的电势最高，A

正确；。一天段，粒子的电势能逐渐增大，由于粒子只受电场力，电场力做负功，动能转

化为电势能，动能减少，B错误；粒子在七一演段图像斜率逐渐增大，说明粒子受到的电

场力逐渐增大，则粒子加速度增大，C正确；粒子在演一七段图像斜率不变，说明粒子所

受电场力不变，粒子的加速度不变，因此粒子做匀加速直线运动，D错误。

13..（2022・吉林六校联考）如图甲所示，在某电场中建立x坐标轴，一个电子仅在电场力作用

下沿x轴正方向运动，经过A、B、C三点，已知该电子的电势能耳随坐

标x变化的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（）

A.A点电势高于B点电势

B.A点的电场强度小于B点的电场强度

C.A、8两点电势差|U“BI等于8、C两点电势差|UBCI

D.电子经过A点的速率小于经过B点的速率

【参考答案】D

【名师解析】

一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，由题图知电子电势能一直减小，则电

子从A到B电场力做正功，即W=UABq=UAB＜-e'）＞0,所以UAB＜0,A点电势低于B点电

势，故A错误；根据电势能Ep随坐标x变化的关系Ep=40*=e的，则△Ep=eA3N=e&Ax,

可知E/图像的斜率绝对值越大，电场强度越强，由题图可知A点的斜率绝对值比8点的

大，A点的电场强度大于8点的电场强度，故B错误；由题图可知，电子通过相同位移时，

电势能的减小量越来越小，根据功能关系：WAB=~\EVAB,WBC=-\EVBC,电场力做功MB

=UABq,WBc=UBCci，故|心游＞|。8&A、8两点电势差|%从大于8、C两点电势差|UBCI,故

C错误：一个电子仅在电场力作用下沿x轴正方向运动，根据动能定理

电子经过A点的速率小于经过B点的速率，故D正确。

［微点拨I

(1)描述电势能随位移变化的规