人教版高中物理第2课时　电磁学图像问题.docx

第2课时　电磁学图像问题
专题
复****定位
解决问题
本专题主要复****高中物理中涉及到的电学图像问题，掌握图像的物理意义及图像问题的分析技巧和方法。
高考重点
电场中的图像问题；电流中的图像问题；电磁感应中的图像问题；图像信息提取问题。
题型难度
本专题选择题、实验题和计算题都可涉及，选择题一般考查电场和电磁感应图像，有时也考查图像信息提取问题，难度中等；计算题主要考查图像信息的提取问题，题目难度较大。
高考题型1　电场中的图像问题
1.φ－x图像(如图1所示)
(1)电场强度的大小等于φ－x图线的斜率的绝对值，电场强度为零处φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零。
(2)在φ－x图像中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向。
图1
(3)在φ－x图像中分析电荷移动时电势能的变化，可用WAB＝qUAB，进而分析WAB的正负，然后作出判断。
(4)在φ－x图像中可以判断电场类型，如图2所示，如果图线是曲线，则表示电场强度的大小是变化的，电场为非匀强电场；如果图线是倾斜的直线，则表示电场强度的大小是不变的，电场为匀强电场。
图2
(5)在φ－x图像中可知电场强度的方向，进而可以判断电荷在电场中的受力方向。
2.E－x图像(电场方向沿x轴正方向为正)
(1)E－x图像反映了电场强度随位移变化的规律，E>0表示电场强度沿x轴正方向；E<0表示电场强度沿x轴负方向。
(2)在给定了电场的E－x图像后，可以由图线确定电场强度、电势的变化情况，
E－x图线与x轴所围图形“面积”表示电势差(如图3所示)，两点的电势高低根据电场方向判定。在与粒子运动相结合的题目中，可进一步确定粒子的电性、动能变化、电势能变化等情况。
图3
(3)在这类题目中，还可以由E－x图像画出对应的电场，利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。
【例1】 (2021·山东省普通高中学业水平选择性考试，6)如图4甲所示，边长为a的正方形，四个顶点上分别固定一个电荷量为＋q的点电荷；在0≤x<a区间，x轴上电势φ的变化曲线如图乙所示。现将一电荷量为－Q的点电荷P置于正方形的中心O点，此时每个点电荷所受库仑力的合力均为零。若将P沿x轴向右略微移动后，由静止释放，以下判断正确的是(　　)
图4
A.Q＝q，释放后P将向右运动
B.Q＝q，释放后P将向左运动
C.Q＝q，释放后P将向右运动
D.Q＝q，释放后P将向左运动
答案　C
解析　对y轴正向的点电荷，由平衡得k＋k＝k，解得
Q＝q，因在0≤x＜a区间内沿x轴正方向电势升高，则电场强度方向沿x轴负方向，将P沿x轴向右略微移动后释放，受到向右的电场力而向右运动，故选项C正确。
【例2】 (2021·湖南省高考模拟)平行金属板A、B带等量异种电荷，以过两板中心O点(原点)的某轴线为x轴、由A指向B的方向为电场强度的正方向，作出场强大小随坐标变化的图像如图5所示，其中aO＝Ob＝l。下列说法正确的是(　　)
图5
A.A板带正电
B.沿x轴正方向电势降低
C.电势差UbO＝UOa＝E0l
D.将电子沿x轴由a点移动到b点，电子的电势能不变
答案　D
解析　a、b间电场强度大小为E0且保持不变，则其为匀强电场，外侧电场强度快速趋近于零，且都为负值，因此x轴为平行于两板的中心轴线，如图所示，电场强度为负表示电场强度方向由
B指向A，则A板带负电，选项A错误；两板间平行于两板的中心线为一条等势线，电势不变，b、O之间的电势差和O、a之间的电势差均为零，选项B、C错误；由于两板间的x轴为一条等势线，所以将电子由a点沿x轴移动到b点，电场力不做功，电势能不变，选项D正确。
【拓展训练1】 [2021·湖南株洲市统一检测(一)]q1、q2为固定在x轴上的两个点电荷，x轴上部分区域的电势分布如图6所示，则(　　)
图6
A.q1带负电，q2带正电
B.q1电荷量小于q2电荷量
C.a点电场强度小于c点电场强度
D.若将电子从a点沿x轴移到c点，其电势能先减小后增大
答案　D
解析　在φ－x图像中，切线的斜率表示电场强度的大小，由图可知，b点的电场强度为零，a到b到c的电势先增大后减小，沿电场线方向电势逐渐降低，可知a、b之间电场强度方向向左，b、c之间电场强度方向向右，则有q1带正电，q2带负电，故A错误；由于b点的电场强度为零，因为q1到b点的距离大于q2到b点距离，由点电荷的电场强度公式可知，q1电荷量大于q2电荷量，故B错误；在
φ－x图像中，切线的斜率表示电场强度的大小，所以a点电场强度大于c点电场强度，故C错误；由于电子带负电，且a到b到