适用于新教材2025届高考物理一轮复习学案第九章静电场专题强化十三电场中功能关系及图像问题粤教版

专题强化十三电场中功能关系及图像问题目标要求1.学会处理电场中的功能关系.2.能解决电场中各种图像问题，理解图像斜率、面积等表示的物理意义并能解决相关问题．题型一电场中功能关系的综合问题电场中常见的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变．(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变．(3)除重力之外，其他力对物体做的功等于物体机械能的变更量．(4)全部外力对物体所做的总功等于物体动能的变更量．例1(2024·天津卷·3)如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程()A．动能增加eq\f(1,2)mv2 B．机械能增加2mv2C．重力势能增加eq\f(3,2)mv2 D．电势能增加2mv2听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2如图所示，在空间中存在竖直向上的匀强电场，质量为m、电荷量为＋q的物块从A点由静止起先下落，加速度为eq\f(1,3)g，下落高度H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C，整个过程中不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则带电物块在由A点运动到C点过程中，下列说法正确的是()A．该匀强电场的电场强度为eq\f(mg,3q)B．带电物块和弹簧组成的系统机械能削减量为eq\f(mgH＋h,3)C．带电物块电势能的增加量为mg(H＋h)D．弹簧的弹性势能的增加量为eq\f(mgH＋h,3)听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________题型二电场中的图像问题考向1电场中的v－t图像依据v－t图像的速度变更、斜率变更(即加速度大小的变更)，可确定电荷所受电场力的方向与电场力的大小变更状况，进而确定电场的方向、电势的凹凸及电势能的变更．例3(多选)(2024·重庆市八中检测)两个等量同种点电荷固定于光滑水平面上，其连线的中垂线(在水平面内)上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为2×10－5C、质量为1g的小物块从C点由静止释放，其运动的v－t图像如图乙所示，其中B点处为整条图线的切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)．则下列说法正确的是()A．小物块带正电B．A、B两点间的电势差UAB＝－500VC．小物块由C点到A点电势能先减小再增大D．B点为中垂线上电场强度最大的点，电场强度E＝100V/m听课记录：_______________________________________________________________________________________________________________________________________考向2φ－x图像(电场方向与x轴平行)1．电场强度的大小等于φ－x图线的切线斜率的确定值，假如图线是曲线，电场为非匀强电场；假如图线是倾斜的直线，电场为匀强电场(如图)．切线的斜率为零时沿x轴方向电场强度为零．2．在φ－x图像中可以干脆推断各点电势的凹凸，并可依据电势大小关系确定电场强度的方向，进而可以推断电荷在电场中的受力方向．(如图)3．电场中常见的φ－x图像(1)点电荷的φ－x图像(取无限远处电势为零)，如图．(2)两个等量异种点电荷连线上的φ－x图像，如图．(3)两个等量同种点电荷的φ－x图像，如图．例4(多选)如图所示，在x轴上的O点(x＝0)和b点(x＝15cm)分别固定放置两点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示，取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是()A．a、c两点的电场强度相同B．q1所带电荷量是q2所带电荷量的4倍C．将一负电荷从a点移到c点，电场力做功为零D．将一负电荷从c点移到d点，电势能增大听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________考向3E－x图像(电场方向与x轴平行)1．E－x图像为静电场在x轴上的电场强度E随x的变更关系，若规定x轴正方向为电场强度E的正方向，则E>0，电场强度E沿x轴正方向；E<0，电场强度E沿x轴负方向．2．E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差(如图所示)，两点的电势凹凸依据电场方向判定．在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变更、电势能变更等状况．3．电场中常见的E－x图像(1)点电荷的E－x图像正点电荷及负点电荷的电场强度E随坐标x变更关系的图像大致如图所示．(2)两个等量异种点电荷的E－x图像，如图．(3)两个等量正点电荷的E－x图像，如图．例5x轴上固定着两个点电荷A、B，两点电荷分别位于xA＝0，xB＝4d处，两者所在区域为真空，在两者连线上某点的电场强度E与该点位置的关系如图所示．选取x轴正方向为电场强度的正方向，无限远处电势为零．以下说法正确的是()A．点电荷A、B分别带正电和负电B．A、B所带电荷量的确定值之比为1∶3C．x＝d处电势最高且为零D．将电子从x＝5d处无初速度释放，其电势能始终减小听课记录：_______________________________________________________________________________________________________________________________________考向4Ep－x图像、Ek－x图像1．Ep－x图像由电场力做功与电势能变更关系F电x＝Ep1－Ep2＝－ΔEp知Ep－x图像的切线斜率k＝eq\f(ΔEp,Δx)，其确定值等于电场力大小，正负代表电场力的方向．2．Ek－x图像当带电体只有电场力做功，由动能定理F电x＝Ek－Ek0＝ΔEk知Ek－x图像的切线斜率k＝eq\f(ΔEk,Δx)，斜率表示电场力．例6一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变更的关系如图所示，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()A