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第 50 讲 电场中的图像
1．（安徽）一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，
起始点O为坐标原点，其电势能E 与位移x的关系如图所示，下列图象中合理的是（ ）
p
A． 电场强度与位移关系 B． 粒子动能与位移关系
C． 粒子速度与位移关系 D． 粒子加速度与位移关系
（多选）2．（江苏）空间某一静电场的电势 在x轴上分布如图所示，x轴上两点B、C点电场强
度在x方向上的分量分别是E 、E ，下列φ说法中正确的有（ ）
Bx Cx
A．E 的大小大于E 的大小
Bx Cx
B．E 的方向沿x轴正方向
Bx
C．电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大
D．负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功一.必备回顾
1.几种典型电场线分布示意图及场强电势特点表（下面均以无穷远处为零电势点）2.常见场强分布图
孤 电场线 直线，起于正电荷，终止于无穷远。
立 离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大
E
的 小相等，方向不同。
正 离场源电荷越远，电势越低；与场源电荷等距的各点组成的球面是等势
φ
点 面，每点的电势为正。
电 以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越
等势面
荷 密。
孤 电场线 直线，起于无穷远，终止于负电荷。
立 离场源电荷越远，场强越小；与场源电荷等距的各点组成的球面上场强大
E
的 小相等，方向不同。
负 离场源电荷越远，电势越高；与场源电荷等距的各点组成的球面是等势
φ
点 面，每点的电势为负。
电 以场源电荷为球心的一簇簇不等间距的球面，离场源电荷越近，等势面越
等势面
荷 密。
电场线 大部分是曲线，起于无穷远，终止于负电荷；有两条电场线是直线。
等
φ 每点电势为负值。
量
以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相
同 E
连线上 反，都是背离中点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
种
φ 由连线的一端到另一端先升高再降低，中点电势最高不为零。
负
以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相
点
E 反，都沿着中垂线指向中点；由中点至无穷远处，先增大再减小至
电 中垂线上
零，必有一个位置场强最大。
荷
φ 中点电势最低，由中点至无穷远处逐渐升高至零。
电场线 大部分是曲线，起于正电荷，终止于无穷远；有两条电场线是直线。
等
电势 每点电势为正值。
量
以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相
同 E
连线上 反，都是指向中点；由连线的一端到另一端，先减小再增大。
种
φ 由连线的一端到另一端先降低再升高，中点电势最低不为零。
正
以中点最小为零；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相
点
E 反，都沿着中垂线指向无穷远处；由中点至无穷远处，先增大再减
电 中垂线上
小至零，必有一个位置场强最大。
荷
φ 中点电势最高，由中点至无穷远处逐渐降低至零。
E 大部分是曲线，起于正电荷，终止于负电荷；有三条电场线是直线。
等
量 中垂面有正电荷的一边每一点电势为正，有负电荷的一边每一点电势为
φ
异 负。以中点最小不等于零；关于中点对称的任意两点场强大小相 2.
E 等，方向相同，都是由正电荷指向负电荷；由连线的一端到另 常
连线
一端，先减小再增大。 见
φ 由正电荷到负电荷逐渐降低，中点电势为零。 场
种 以中点最大；关于中点对称的任意两点场强大小相等，方向相 强
点 E 同，都是与中垂线垂直，由正电荷指向负电荷；由中点至无穷 分
中垂线上
电 远处，逐渐减小。 布
荷 φ 中垂面是一个等势面，电势为零 图
3.常见电势分布图
4. 常见电场电场、电势图像
正电荷电势负电荷电势
E
Y
5.图像的物理意义及应用
（1）vt图像：
根据电荷在电场中运动的 vt图像的速度变化、斜率变化(即加速度变化)，确定电荷
所受静电力的方向与静电力的大小变化情况，进而确定电场强度的方向、电势的高低
及电势能的变化。
（2）φx图像：
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图象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．③在φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用W ＝qU ，进而分析W 的正负，然后作出
AB AB AB
判断．
④在φ－x图象中可以判断电场类型，如下图所示，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8
⑤在φ－x图象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．
（3）Ex图像：
①E－x图象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图象后，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，两点的电势高低根据电场方向判定．图线与x轴围成的“面
积”表示电势差，“面积”大小表示电势差大小，“面积”的正负表示始末两点电势
的高低。
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．
③在这类题目中，还可以由E－x图象画出对应的电场，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．
（4）E x图像：
p
①由E x图像可以判断某一位置电势能的大小，进而确定电势能的变化情况，根据
p
电势能的变化可以判断静电力做功情况，结合带电粒子的运动可以确定静电力的方向。
②E x图像的斜率k＝＝＝＝－F ，即图像的斜率绝对值和正负分别表示静电力
p 静电
的大小和方向。二.典型例题：
题型1 v－t图象
（多选）例1．如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一沿水平方向的电场，MN是其中的一条直线，
线上有A、B、C三点。一带电量为+2×10﹣3C、质量为1×10﹣3kg的小物块从A点静止释放，沿
MN做直线运动，其运动的v﹣t图象如图乙所示，其中B点处的切线斜率最大（图中标出了该
切线），C点处的切线平行于t轴，运动过程中小物块电量保持不变，则下列说法中正确的是（
）
A．AB两点电势差U ＝4V
AB
B．B点为AC间电场强度最大的点，场强大小E＝2V/m
C．由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大
D．小物块从B点到C点电场力做的功W＝10﹣2J
题型2 φ－x图象
例2．两电荷量分别为q 和q 的点电荷分别固定在x轴上的A、B两点，两点电荷连线上各点电势
1 2
ϕ随坐标x变化的关系图象如图所示，其中P点电势最高，且x ＜x ，则（ ）
AP PB
A．q 和q 都是正电荷
1 2
B．q 的电荷量大于q 的电荷量
1 2
C．一点电荷只在电场力作用下沿x轴从P点运动到B点，加速度逐渐变小
D．在A、B之间将一负点电荷沿x轴从P点左侧移到右侧，电势能先减小后增大
题型3 E－x图象
（多选）例3．空间内有一沿x轴分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示。﹣x 、x 、
1 1
x 、x 是x轴上的四个点，图象关于坐标原点O中心对称，规定沿x轴的正方向为场强E的正方
2 3
向，下列说法中正确的是（ ）A．﹣x 处的电势与x 的电势相等
1 1
B．将一负电荷由﹣x 移到x ，电势能先增大后减小
1 2
C．将一负电荷由﹣x 处由静止释放，若只受电场力作用，则运动到O点时电势能最小
1
D．将一正电荷由x 处由静止释放，若只受电场力作用，则先做加速再做减速运动
1
题型4 E －x图象
p
例4．将两个点电荷A、B分别固定在水平面上x轴的两个不同位置上，将一正试探电荷在水平面
内由A点的附近沿x轴的正方向移动到B点附近的过程中，该试探电荷的电势能随位置变化的
图象如图所示，已知x ＞x ，图中的水平虚线在C点与图线相切，两固定点电荷的电荷量分
AC CB
别用q 、q 表示。则下列分析正确的是（ ）
A B
A．两固定点电荷都带负电，且q ＞q
A B
B．C点的电场强度最小但不等于零
C．如果将试探电荷改为负电荷，则该电荷在C点的电势能最大
D．A、B两点间沿x轴方向的电场强度始终向右
三.举一反三，巩固练习
1. 如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间的 P点固定一个
带正电的检验电荷。用C表示电容器的电容，E表示两板间的电场强度的大小， 表示P点的
电势，W表示正电荷在P点的电势能。若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离
φ
l ，上述各物理量与负极板移动距离x（x≤l ）的关系图像中正确的是（ ）
0 0A． B．
C． D．
2. 空间有一沿x轴对称分布的电场，其x轴上电场强度E随x变化的图像如图所示，取
x轴正向为电场正方向，下列说法正确的是（ ）
A．O点的电势最低，x 点的电势最高
2
B．x 和﹣x 两点的电势相等
1 1
C．电子在 x 的电势能大于在x 的电势能
1 2
D．电子由x 运动到x 电场力先做正功后做负功
1 3
3. （多选）如图甲所示，在x轴上有O、A、B、C、D五点，坐标分别为0、x 、2x 、
0 0
3x 、4x ，静电场的电场强度方向与x轴平行，电势 随x的分布如图乙所示。一质量为m、
0 0
带电荷量为+q的粒子，以初速度v
0
甲从0点沿x轴正
φ
方向进入电场，不计粒子重力，下列说
法正确的是（ ）
√qφ
A．若粒子能运动到A处，v 至少为 0
0
m
B．若粒子能运动到A处，粒子一定能运动到D处
C．若粒子能运动到B处，粒子在A、B间做匀速直线运动√ qφ
D．若粒子能运动到C处，粒子在C处的速度为 v2- 0
0 m
4. （多选）如图所示，曲线表示固定在x轴上a、b两点的两个点电荷产生的电势与位
置之间的对应关系，两个点电荷所带电荷量分别为q 和q ，a、p间距离大于p、b间距离。从
1 2
图可知以下正确的是（ ）
A．两点电荷带异种电荷
B．电势最低的p点的电场强度为零
C．p、b两点之间电场方向都指向p点
D．将一负电荷从p点移到a点电势能增加
5. （多选）一带负电的微粒（电荷量不变，所受重力不计）只在电场力作用下沿 x轴正
方向运动，其电势能E 随位移x变化的关系如图所示，其中0～x 段是曲线，x ～x 段是平行
p 1 1 2
于x轴的直线，x ～x 段是倾斜直线，则下列说法正确的是（ ）
2 3
A．0～x 段电场强度逐渐增大
1
B．0～x 段电势逐渐升高
1
C．x ～x 段电场强度为零
1 2
D．x ～x 段微粒做匀加速直线运动
2 3
6. 图甲中AB是某电场中的一条电场线。若将一负电荷从 A点处由静止释放，负电荷沿
电场线从A到B运动过程中的速度图象如图乙所示。关于A、B两点的电势高低和场强大小关
系，下列说法中正确的是（ ）
A． ＞ ，E ＞E B． ＞ ，E ＜E
A B A B A B A B
φ φ φ φC． ＜ ，E ＜E D． ＜ ，E ＞E
A B A B A B A B
φ 7. φ （多选）如图所示为带电粒子在某电场 φ 中沿 φ x轴正方向运动时，其电势能随位移的变
化规律，其中两段均为直线。则下列叙述正确的是（ ）
A．该粒子带正电
B．2m～4m内电势逐渐升高
C．0m～2m和2m～6m的过程中粒子的加速度大小相等方向相反
D．2m～4m电场力做的功和4m～6m电场力对该粒子做的功相等
8. （多选）如图甲所示，在一条电场线上有A、B两点，若从某点由静止释放一电子，
假设电子仅受电场力作用，电子从A点运动到B点的速度时间图象如图乙所示．则（ ）
A．A、B两点的电势 ＜
A B
B．A、B两点的电场强
φ
度EφA ＞E
B
C．电子在A、B两点受的电场力F ＜F
A B
D．电子在A、B两点具有的电势能 E ＜E
PA PB
9. 静电场方向平行于x轴，其电势 随x的分布可简化为如图所示的折线。一质量为
m、带电量为+q的粒子（不计重力），以初
φ
速度v
0
从O点（x＝0）进入电场，沿x轴正方向
运动。下列叙述正确的是（ ）
A．粒子从O运动到x 的过程中加速度逐渐增加
1
B．粒子从x 运动到x 的过程中，电势能先减小后增大
1 3
√2qϕ
C．要使粒子能运动到x 处，粒子的初速度v 至少为 0
4 0
mD．若v √qϕ ，粒子在运动过程中的最大速度为√3qϕ
0= 0 0
m 2m
