第45讲　专题强化十二　电场中功能关系及图像问题——2027届高三物理一轮复习讲义（含答案）

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(能力考点·深度研析)
1．电场力做功的求解方法
2．几种常见的功能关系
(1)合外力做功等于动能的变化，即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk(动能定理)。
(2)重力做功等于物体重力势能的变化，即WG＝EpG1－EpG2＝－ΔEp。
(3)静电力做功等于电势能的变化，即W电＝Ep电1－Ep电2＝－ΔEp电。
(4)弹簧弹力做功等于弹性势能的变化，即W弹＝Ep弹1－Ep弹2＝－ΔEp弹。
(5)除了重力和弹簧弹力之外其他力做的总功等于物体机械能的变化，即W其他力＝E机2－E机1＝ΔE机。
3．电场中的能量守恒
(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。
(多选)如图所示，倾角为37°的绝缘粗糙斜面固定在水平面上，斜面上方有平行斜面向上的匀强电场。一质量为m＝1 kg的带正电小物块(视为质点)自斜面底端以v0＝6 m/s的初速度沿斜面向上运动，加速度大小为3 m/s2，方向沿斜面向下，小物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2，则在小物块沿斜面向上滑行到最大距离的过程中，小物块的( )
A．重力势能增加36 J B．电势能增加42 J
C．机械能增加18 J D．机械能减少24 J
【跟踪训练】
(只有电场力做功)(多选)图中虚线A、B、C、D、E代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知一电子经过A平面时的动能为7 eV，电子在A平面时的电势能为－4 eV，电子从A到D的过程中克服静电力所做的功为6 eV。下列说法正确的是( )
A．平面A上的电势为4 V
B．电场强度的方向由E指向A
C．该电子在电场内运动轨迹可能与平面E相切
D．该电子经过B平面时的速率是经过D平面时的eq \r(5)倍
(重力和电场力做功)(多选)(2024·山东卷)如图所示，电荷量为＋q的小球被绝缘棒固定在O点，右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、电荷量为＋q的小滑块从斜面上A点由静止释放，滑到与小球等高的B点时加速度为零，滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为S，重力加速度大小为g，静电力常量为k，下列说法正确的是( )
A．OB的距离l＝eq \r(\f(\r(3)kq2,mg))
B．OB的距离l＝eq \r(\f(\r(3)kq2,3mg))
C．从A到C，静电力对小滑块做功W＝－mgS
D．AC之间的电势差UAC＝－eq \f(mgS,2q)
(含弹簧系统电场中的功能关系)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点由静止开始下落，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减少量为eq \f(mgH＋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(mgH＋h,3)
电场中的图像问题
(能力考点·深度研析)
►考向1 v－t图像
(1)由v－t图像中图线的斜率变化分析带电粒子的加速度a的大小变化。
(2)根据牛顿第二定律a＝eq \f(F,m)＝eq \f(qE,m)，判断电场强度E的大小变化。
(3)根据v－t图像分析带电粒子做加速运动还是减速运动，结合带电粒子的电性分析电场强度的方向。
(4)由电场强度的大小和方向分析电场的其他性质，如电场线、等势面的分布及电势的变化等。
(2025·浙江五校联考)如图(a)所示，Q1、Q2为两个被固定的点电荷，其中Q1带负电，a、b、c三点在它们连线的延长线上。现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动经过b、c两点(粒子只受电场力作用)，粒子经过a、b、c三点时的速度分别为va、vb、vc，其v－t图像如图(b)所示。以下说法中正确的是( )
A．Q2一定带负电
B．Q2的电荷量一定大于Q1的电荷量
C．b点的电场强度最大
D．粒子由a点运动到c点过程中，粒子的电势能先增大后减小
►考向2 E－x图像
(1)反映了电场强度随位移变化的规律。
(2)E>0表示场强沿正方向；E