2013年高考物理专项冲击波讲练测系列专题25电学图象【重点知识解读】电学图象包括静电场中电势图象和电场强度图象，恒定电流中电源伏安特性曲线、导体伏安特性曲线、电磁感应中相关图象、交变电流图象等。本专题重点是静电场中电势图象和电场强度图象。1.场强图像【解答策略】在E-x图象上取一微元，由U=Ed可知电场强度E随x变化的一小段图象与x轴所夹的面积表示对应的两点之间的电势差，据此比较两点之间电势的高低。【题型解读】E-x图象是描述电场强度随空间某一方向分布关系的图象，关于场强图像的试题题型主要有两类：一是题目以E-x图象形式给出解题信息，要求分析判断比较各点电势的高低；二是给出场源点电荷的分布，要求判断给定电场的场强图像。2.电势图象【图象解读】所谓电势图象是指静电场中电势φ随x变化情况图象，即φ-x图象。【知识解读】由E=U/d可以得出E=，所以φ-x图象图象斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小。若图象某段平行x轴，表明电势φ在该段不随x变化，电场强度沿x轴方向分量为零，空间各点场强与x轴垂直。【解答策略】根据φ-x图象斜率大小表示电场强度沿x轴方向分量的大小判断电场强度（或电场强度分量）的大小。若图象某段平行x轴，表明电势φ在该段不随x变化，电场强度沿x轴方向分量为零，空间各点场强与x轴垂直。【题型解读】电势图象是描述电势随空间分布关系的图象。涉及电势图像17\n的试题主要有两种，一是给出场源点电荷分布情况，分析判断描述电势随位置变化规律的图象；二是题目以电势随空间分布图象给出解题信息，分析判断电场强度（或电场强度分量）的大小及电荷移动电场力做的功。【高考命题动态】电学图象在高考中占有重要地位，高考对电学图象的考查涉及各种形式，难度中等。2、（2013山东泰安宁阳质检）如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象;直线C为一个电阻R的两端电压与电流关系的图象。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么()A．R接到a电源上，电源的效率较高B．R接到b电源上，电源的效率较高C．R接到a电源上，电源的输出功率较大D．R接到b电源上，电源的输出功率较大17\n3.（2013安徽无为四校联考）如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图．当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化的情况．在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是( )答案：A解析：由电容器的电容决定式，C=，C与d成反比，能正确反映C与d之间变化规律的图象是A。4.（2013河北保定八校联考）图所示，直线A为电源的路端电压与总电流关系的伏安图线，直线B为电阻R两端电压与通过该电阻电流关系的伏安图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是0123I/AU/v321A．2瓦，66．7％B．2瓦，33．3％C．4瓦，33．3％D．4瓦，66．7％答案：A解析：直线A和直线B的交点为电路工作点，该点纵横坐标的乘积等于电源的输出功率，输出电压与电源电动势的比值等于电源的效率，选项A正确。5.我国已经与2012年10月1日起禁止销售100W及以上的白炽灯，以后将逐步17\n6（2013河北保定八校联考）如图9甲所示为一灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故，参考这条曲线回答下列问题：(不计电流表和电源的内阻)图9(1)若把三个这样的灯泡串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻．(2)如图乙所示，将两个这样的灯泡并联后再与10Ω的定值电阻R0串联，接在电动势为8V的电源上，求通过电流表的电流值以及每个灯泡的实际功率．6．(8分)解析：(1)把三个这样的灯泡串联后，每个灯泡得到的实际电压为V＝4V，在图甲上可以查到每个灯泡加上4V实际电压时的工作电流为：I＝0.4A.由此可以求出此时每个灯泡的实际电阻为：17\n答案：(1)0.4A 10Ω (2)0.6A 0.6W307、（2013江苏常州期中测试）如图所示，直线A为某电源的U—I图线，直线B为电阻R的U—I图线，求：(1)电源的电动势和内阻分别是多大？(2)当用此电阻R和该电源组成的闭合电路时，该电源的输出功率为多少？(3)若接入该电源的外电阻是一个最大阻值是2Ω的滑动变阻器，则滑动变阻器的阻值多大时，其消耗的功率最大。7、解析：（11分）（1）读图，E=6V，r=0.5Ω4分（2）P=U×I=5V×2A=10W4分（3）R=r，即R的阻值是0.5Ω时，输出功率最大。3分17\n8．（10分）（2013山东济南外国语学校测试）如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1＝100Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器.当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的.求:(1)电源的电动势和内阻;(2)定值电阻R2的阻值;(3)滑动变阻器的最大阻值.17\n乙甲OT/2-UUutT3T/2QABP9．（2013沈阳二中测试）如图甲所示，A、B是一对平行放置的金属板，中心各有一个小孔P、Q，PQ连线垂直金属板，两板间距为d．现从P点处连续不断地有质量为m、带电量为＋q的带电粒子（重力不计），沿PQ方向放出，粒子的初速度可忽略不计．在t＝0时刻开始在A、B间加上如图乙所示交变电压（A板电势高于B板电势时，电压为正），其电压大小为U、周期为T．带电粒子在A、B间运动过程中，粒子间相互作用力可忽略不计．（1）进入到金属板之间的带电粒子的加速度.（2）如果只有在每个周期的0～时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出，则上述物理量d、m、q、U、T之间应满足的关系．（3）如果各物理量满足（2）中的关系，求每个周期内从小孔Q中有粒子射出的时间与周期T的比值.粒子在时刻进入A、B间电场时，先加速，后减速，由于粒子刚好离开电场，17\n【最新高考题专项检测】图11.（2010江苏物理）空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图1所示。下列说法正确的是A．O点的电势最低B．x2点的电势最高C．x1和-x1两点的电势相等D．x1和x3两点的电势相等17\n【名师点评】此题以电场强度E随x变化的图象给出解题信息，意在考查对电场强度E随x变化的图象的理解以及对场强与电势的关系的掌握。2：（2012年5月陕西宝鸡三模）EBxAO空间存在一沿x轴方向的静电场，电场强度E随x变化的关系如图所示，图线关于坐标原点旋转对称，A、B是x轴上关于原点对称的两点。电子在该电场中仅受电场力作用，则A．电子在A、B两点的电势能相等B．电子在A、B两点的加速度方向相反C．电子从A点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线D．取无穷远处电势为零，则O点处电势亦为零【解析】此题给出的电场强度E随x变化的关系图实质是沿x轴关于坐标原点O对称放置的两个等量负电荷的沿x轴方向的静电场场强E随x变化的关系图。由于A、B是x轴上关于原点对称的两点，A、B两点等电势，电子在A、B两点的电势能相等，选项A正确；A、B两点的电场强度大小相等，方向相反，电子在A、B两点所受电场力大小相等，方向相反，由牛顿第二定律可知，电子在A、B两点的加速度方向相反，选项B正确；的加速度方向相反。电子从A点由静止释放后，在AB之间在静电力的作用下将做简谐运动，其运动轨迹为直线，选项C错误；取无穷远处电势为零，则O点处电势一定大于零，选项D错误。【答案】AB【点评】此题给出电场强度E随x变化的关系图象，考查AB两点的电势关系、电场强度关系、电子在AB之间受力情况等。17\n【答案】A【名师点评】两个相距L的等量异种点电荷连线上任一点的电场强度可表示为E=kq/x2+kq/(L-x)2=kq·，在连线中点，即x=L/2，场强最小，其场强最小值为E=8kq/L2。4．（2012年5月南京、盐城三模）两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，下列能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是ABCD答案：A解析：两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，17\n位于x轴负半轴的正点电荷的电场线自此处分别沿x轴正方向和负方向；位于x轴正半轴的正点电荷的电场线自此处分别沿x轴正方向和负方向；在原点O处电场强度为零，所以能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是A。【答案】A【名师点评】此题要求考生已知的位于x轴上，相对原点对称分布的两个等量异种点电荷的电场，判断电势φ随位置变化规律的正确图象，考查考生应用知识的能力。6.（2012上海静安区一模）如图（a）所示，在x轴上的两点分别放有-Ｑ和+4Ｑ两个点电荷，位置坐标分别为0和1。图（b）是反映沿x轴电势分布情况的图线，正确是答案：B解析：由于位置坐标分别为0和1两点分别放有-Ｑ和+4Ｑ两个点电荷，位于坐标为0处电势为负无限大，位于坐标为1处电势为正无限大。由点电荷电17\n【答案】D【名师点评】此题给出空间某一静电场的电势φ随x变化情况作为解题信息，意在考查根据φ-x图象应用相关知识判断电场强度及其相关的电场力、电场力做功、电势能变化等的能力。8（2012安徽安庆二模）如图，在x轴上的0、M两点固定着两个电荷量着两个电荷量分别为q1和q2的点电荷，两电荷连线上各点电势φ随x的变化关系如图所示，其中A、B两点的电势均为零，BD段中的C点离x轴最远，则A.q1为负电荷、q2为正电荷B.BD段中C点场强最大且沿x轴正方向C.A点场强小于C点场强D.将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功.答案：D解析：由两电荷连线上各点电势φ随x的变化关系可知，q1为正电荷、q2为负电荷，选项A错误；根据电势φ随x的变化关系曲线的斜率表示电场强度，BD段中C点场强最小，为零，A点场强大于C点场强，选项BC错误；将一负点电荷从B点移到D点，电场力先做正功后做负功，选项D正确。17\n9．（2012年5月山东泰安二模）有一静电场，其电势φ随x坐标的改变而改变，变化的图线如右图所示，若将一带负电粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，粒子沿x轴运动，电场中P、Q两点的坐标分别为1mm、4mm。则下列说法正确的是A．粒子经过P点和Q点加速度大小相等、方向相反B．粒子经过P点与Q点时，动能相等C．粒子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等D．粒子在P点的电势能为正值答案：B【名师点评】此题给出的空间静电场的电势φ随x变化情况为两段直线，直线说明这两段电场分别为两个匀强电场。从题给电势φ随x坐标的改变的图像中提取解题信息，应用相关知识，对各个选项逐一分析。10.（2012年5月江西宜春模拟）有一静电场，其电势随x坐标的改变而改变，变化的图线如右图所示。若将一带负电粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，电场中P、Q两点的坐标分别为1mm、4mm。则下列说法正确的是：（）A．粒子将沿x轴正方向一直向前运动B．粒子在P点与Q点加速度大小相等、方向相反C．粒子经过P点与Q点时，动能相等D．粒子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等17\n11（2011·北京理综）静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心，沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为-q，其动能与电势能之和为-A（0<A<qφ0）,忽略重力。求：（1）粒子所受电场力的大小；（2）粒子的运动区间；（3）粒子的运动周期。解析：（1）由图可知，0与d（或-d）两点之间的电势差为φ0电场强度的大小E=φ0/d电场力的大小F=qE=qφ0/d。①(2)设粒子在[-x，x]区间内运动，速度为v，由题意得mv2-qφ=-A，②由图可知，φ=φ0(1-)，③17\n【名师点评】此题给出的电场可视为在坐标原点垂直x轴放一带正电的金属板，在x=-d和x=d各放一接地的金属板所形成电场的电势图像。此题以电势图像切入，意在考查电场强度、电势、电势差、电势随x分布图象、动能定理、牛顿运动定律等知识点。12.（2012年2月河北省衡水中学下学期一调考试）粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，且沿x轴方向的电势j与坐标值x的关系如下表格所示：123456789x/m0.050.100.150.200.250.300.350.400.45φ/105V9.004.503.002.251.801.501.291.131.0017\n根据上述表格中的数据可作出如右的j—x图像。现有一质量为0.10kg，电荷量为1.0´10-7C带正电荷的滑块（可视作质点），其与水平面的动摩擦因数为0.20。问：（1）由数据表格和图像给出的信息，写出沿x轴的电势j与x的函数关系表达式。（2）若将滑块无初速地放在x=0.10m处，则滑块最终停止在何处？（3）在上述第（2）问的整个运动过程中，它的加速度如何变化？当它位于x=0.15m时它的加速度多大？（电场中某点场强为j—x图线上某点对应的斜率）（4）若滑块从x=0.60m处以初速度v0沿-x方向运动，要使滑块恰能回到出发点，其初速度v0应为多大？（3）先做加速度减小的变加速运动，后做加速度增大的减速运动。即加速度先减小后增大。当它位于x=0.15m时，图像上该点的切线斜率表示场强大小E=△j/△x=2.0×106N/C。滑块在该点的水平合力Fx=qE-μmg=2.0×106×1.0×10-7N-0.20×0.10×10N=0，故滑块的加速度a=Fx/m=0。17\n17
