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文檔簡介

1、電場綜合復習指要陶成龍張書生電場部分的內(nèi)容本身比較抽象, 且具有一定的難度,所以在學習電場時, 很多同學感覺滿腦子都是問題: 場強的大小和方向、 電場力的大小和方向、 電勢的高低以及它們之間的聯(lián)系,同時電荷有正負之分也使問題復雜化。上述問題看似縱橫交錯,頭緒繁多,其實在復習時能把握以下幾點,掌握電場的特點和規(guī)律也并不困難。1. 把握一條線索電場中有一條線索貫穿整章始終,這就是電場線。方式, 從它的分布情況可定性地分析場強的大小和方向、等,因此把握電場線及其特點是學好靜電場的關鍵。電場線是形象、 粗略描述電場的一種電場力的大小和方向、電勢的高低電場線是一簇假想曲線,它常有以下幾個特點:從正電荷出

2、發(fā),終止于負電荷;電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向; 電場線的疏密程度表示場強的強弱; 電場線不相交也不閉合,也不是客觀存在于電場中的線。2. 掌握兩個定律電場中兩個基本定律,即電荷守恒定律和庫侖定律。電荷守恒定律是指電荷既不能被創(chuàng)造也不能被消滅, 它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體, 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,系統(tǒng)的電荷代數(shù)和保持不變。 庫侖定律是指真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量成正比,跟它們之間的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,表達式F k q1q2 。這兩個定律是解決點電荷之間相互作用力問題的依據(jù),在應用時要注意庫侖2定律的適用條件。例1.兩個可以自由

3、移動的點電荷分別放在A 、 B兩處,如圖1 所示,A處電荷帶正電Q1,B處電荷帶負電Q2,且 Q24Q1 ,另取一個可以自由移動的點電荷Q3,放在AB所在直線上,欲使整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),則:()圖 1A. Q 3 為負電荷,且放在A 左方;B. Q3 為負電荷,且放在B 右方;C. Q3 為正電荷,且放在AB 之間;D. Q3 為正電荷,且放在B 右方。解析:依題意知, Q3 所放的位置有可能在AB 直線上的三個區(qū)域, 也就是選項中涉及的“ A 左方”或“ A 、 B 之間”或“ B 右方”,因為每個電荷都受到其余兩個電荷的庫侖力作用,且已知 Q1 和 Q2 是異種電荷,對 Q3 的作用力一

4、個為引力,一個為斥力,所以Q3 要平衡就不能放在 A 、 B 之間,依照庫侖定律知,由于B 處的電荷 Q2 電量較大, Q3應放在離 Q2較遠而離 Q1 較近的地方才有可能處于平衡, 故應放在 Q1 的左側(cè),要使 Q1 和 Q2 也處于平衡, Q3 必須帶負電,故應選 A 。這類題目可以用我們前面講過的口訣“三點共線,兩同夾異,兩大夾小,近小遠大”,快速求得。3. 理解三個概念電場中的概念較多,但最基本、最重要應是電場強度(簡稱場強)、電勢和電勢能,這三個概念必須深刻理解。放入電場中某一點的電荷受到的電場力跟它的電量的比值,叫做這一點的電場強度,其定義式為 EF( q 為試探電荷)。電場強度是

5、矢量,其方向與正電q荷在該點受力方向相同。 電場中某點的電勢, 等于該點和所選零電勢點間的電勢差, 電勢是標量,具有相對性,所以與零電勢點的選取有關,一般取大地或無窮遠處電勢為零。電勢能是指電荷在電場中由它和電場的相對位置所決定的能量, 電勢能是標量, 它同樣具有相對性,即電勢能的大小與電勢能零點的選取有關。例 2. 某靜電場沿x 方向的電勢分布如圖2 所示,則:()圖 2A. 在 0x1 之間不存在x 方向的電場;B. 在 0x1 之間存在著沿x 方向的勻強電場;C. 在 x1x2 之間存在著沿x 方向的勻強電場;D. 在 x1x2 之間存在著沿x 方向的非勻強電場。解析:根據(jù)電場線垂直于等

6、勢線,沿電場線方向電勢降低,電場線的切線方向為電場強度方向等性質(zhì)和結(jié)論,由圖 2 可看出 0x1 之間電勢沒有變化, 所以不存在沿x 方向的電場,選項 A 正確, B 錯誤。由圖 2 看出 x1x2 之間在 x 方向相等距離的電勢降落相等,即該區(qū)間為勻強電場,所以選項 C 正確, D 錯誤。如果從圖象上直觀分析,要對電場方向進行分解。4. 明確四對關系電場中必須明確以下四對重要關系:( 1)電勢差與電場強度的關系:在勻強電場中,任意兩點間的電勢差等于電場強度與這兩點在場強方向上的距離的乘積,即U Ed(其中 d 是兩點沿電場線方向上的距離)。( 2)電勢差與電場力做功的關系:電荷在電場中兩點間

7、移動時,電場力所做的功跟移動電荷量的比值等于電勢差,即UW。q(3)電勢能的變化與電場力做功的關系:電場力做正功,電勢能減小;電場力做負功,電勢能增加;且電場力做多少功,電勢能就變化多少,即 W E 。(4)平行板電容器的電容與極板間距離和正對面積的關系:CS。4 kd例 3. 一平行板電容器的電容為 C,兩板間距離為 d,上板帶正電, 電量為 Q,下板帶負電,電量也為 Q,它們產(chǎn)生的電場在很遠處的電勢為零。兩個帶異號電荷的小球用一絕緣桿相連,小球的電量都為q,桿長為l,且 ld 。現(xiàn)將它們從很遠處移到電容器內(nèi)兩板之間,處于圖 3 所示的靜電狀態(tài) (桿與板面垂直),則在此過程中電場力對兩小球所

8、做的總功大小等于(設兩球移動過程中極板上電荷分布情況不變)()圖 3QlqA.CdB. 0C.QqClq( d l )D.CdQd解析:因兩電荷帶等量異種電荷, 所以可把整個過程等效為兩個過程,先把兩電荷從很遠處移到圖中 q 所在的平行于兩板的面上,該過程電場力對兩電荷做功的代數(shù)和為零;再把 q 從該處移至圖3 中所示的位置,電場力做負功,大小為:Q lqQlq。C dCd故選項為 A 。UWqElql例 4. 如圖 4 所示,在重力加速度為g 的空間,有一個帶電量為q 的場源電荷置于O點, B、 C 為以 O 為圓心,半徑為R 的豎直圓周上的兩點,A 、B 、O 在同一豎直線上,AB R,O

9、、C 在同一水平線上。現(xiàn)有質(zhì)量為m,電荷量為q 的有孔小球,沿光滑絕緣細桿AC 從 A 點由靜止開始滑下,滑至C 點時速度大小為5gR ,下列說法正確的是()圖 4A. 從 A 到 C 小球做勻加速運動;B. 從 A 到 C 小球的機械能守恒;C. B 、A 兩點間的電勢差為 mgR ;2qD. 若從 A 點自由釋放,則下落到B 點時的速度大小為3gR 。解析: 本題考查重力功、機械能、電勢差、等勢面、電場強度等知識的綜合應用。帶電小球從A 運動到 C 的過程,重力是恒力,但電場力是變力,故不可能做勻加速運動, A 錯;由于運動過程除重力做功外,電場力也要做功,故機械能不守恒,和 C 在同一等

10、勢面上,且電場力做功和重力作功與路徑無關,故根據(jù)題給到達B 錯;由于BC 點時的速度,可算出CA (也即BA )兩點之間的電勢差為mgR, C 對;有了BA兩點的電勢差,同2q樣道理,可算出到達B 點時的速度為3gR, D對。正確選項:CD 。5. 會處理帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題如圖 5 所示,質(zhì)量為 m 電荷量為 q 的帶電粒子以平行于極板的初速度v0 射入板長為 L ,板間距離為 d 的平行板電容器間,兩板間電壓為U ,則射出時的側(cè)移 y 和偏轉(zhuǎn)角為:圖 5(1)側(cè)移: y1(Uq )( L ) 2qUL2。千萬不要死記公式,要清楚物理過程。根據(jù)2dm v02mv02d不同的已知條件,結(jié)

11、論改用不同的表達形式(已知初速度、 初動能、 初動量或加速電壓等)。v yqUL,注意到 yL(2)偏角: tandmv02tan ,說明穿出時刻的末速度的反向v02延長線與初速度延長線的交點恰好在水平位移的中點。這一點和平拋運動的結(jié)論相同。例5.如圖間內(nèi),存在沿6 所示,在 x0的空間中,存在沿x 軸負方向的勻強電場,場強大小也等于x軸正方向的勻強電場E;在E。一電子(e, m)在x0的空x d 處的P 點以沿y 軸正方向的初速度v0 開始運動,不計電子重力。求:圖 6(1)電子在x 方向分運動的周期。(2)電子運動的軌跡與y 軸的各個交點中,任意兩個相鄰交點之間的距離l。解析: 電子射入電場后, y 方向的分運動一直為勻速運動; x 方向的分運動為先是 x 方向的加速運動,接著是 x 方向的減速運動,又 x 方向的加速運動,再 x 方向的減速

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