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1、 第一章电场 垂直 1 电场强度和电势的大小判断电场强度和电势的大小判断一般借助于电场线 电场线的疏密程度反映电场的强弱 电场线在某点的切线方向表示该点的场强方向 沿着电场线的方向 电势逐渐降低 2 电势能大小的判断 1 最基本的方法是由电场力做功判断 无论正 负电荷 只要电场力做正功 电荷的电势能就减小 只要电场力做负功 电荷的电势能就增大 电场中的平衡问题 2 电场线法 正电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线的方向移动时 电势能逐渐增大 逆着电场线的方向移动时 电势能逐渐减小 3 电势高低法判断 正电荷在电势高处电势能较大 而
2、负电荷在电势低处电势能较大 双选 如图所示 在两等量异种点电荷的电场中 MN为两电荷连线的中垂线 a b c三点所在直线平行于两电荷的连线 且a和c关于MN对称 b点位于MN上 d点位于两电荷的连线上 以下判断正确的是 A b点场强大于d点场强B b点场强小于d点场强C a b两点间的电势差等于b c两点间的电势差D 试探电荷 q在a点的电势能小于在c点的电势能 BC 解析 根据等量异种点电荷的电场线和等势面的形状和对称性 b点的场强小于d点的场强 且a b两点间的电势差等于b c两点间的电势差 a c在同一电场线上 电场线方向从a到c 故试探电荷 q在a点的电势能大于在c点的电势能 故B C
3、项正确 借题发挥对于等量同种电荷在连线的中垂面上的场强的分布 切记中点场强为零 无穷远处场强也为零 由中点到无穷远处的场强必有先增大后减小的规律 假如题目中涉及的点的位置的场强并不清楚在哪一变化区域 要设想各种可能 解此类问题应掌握以下几个要点 1 带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向 2 带电粒子所受合力 往往仅为电场力 应指向轨迹曲线的凹侧 再依电场力与场强同向或反向 即可确定准确的力的方向 3 在一段运动过程中 若合力与速度方向的夹角小于90 则合力做正功 动能增大 若夹角大于90 则合力做负功 动能减小 若夹角总等于90 则动能不变 根据带电粒子的运动轨迹和电场线 或等势面 来判
4、断有关问题 双选 2012 高考山东卷 图中虚线为一组间距相等的同心圆 圆心处固定一带正电的点电荷 一带电粒子以一定初速度射入电场 实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹 a b c三点是实线与虚线的交点 则该粒子 A 带负电B 在c点受力最大C 在b点的电势能大于在c点的电势能D 由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 CD 带电粒子在电场中的运动 是一个综合电场力 电势能的力学问题 研究的方法与质点动力学相同 它同样遵循运动的合成与分解 力的独立作用原理 牛顿运动定律 动能定理 功能原理等力学规律 研究时 主要可以按以下两条线索展开 1 力和运动的关系 牛顿第二定律根据带电粒子受到
5、的电场力 用牛顿第二定律找出加速度 结合运动学公式确定带电粒子的速度 位移等 这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况 研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 2 功和能的关系 动能定理根据电场力对带电粒子所做的功 引起带电粒子的能量发生变化 利用动能定理或从全过程中能量的转化 研究带电粒子的速度变化 经历的位移等 这条线索同样也适用于不均匀的电场 说明 电场力做功与路径无关 只与初 末位置有关 计算方法有 1 由公式W Fscos 计算 此公式只适合于匀强电场中 可变形为W Eqs 式中s为电荷初末位置在电场方向上的位移 2 由电场力做功与电势能改变关系计算 W qU 对任何电场都适用
6、 当U 0 q 0或U 0 q 0时 W 0 否则W 0 3 由公式WAB EpA EpB计算 此公式适用于任何电场 双选 2012 高考全国新课标卷 如图 平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度 两极板与一直流电源相连 若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器 则在此过程中 该粒子 A 所受重力与电场力平衡B 电势能逐渐增加C 动能逐渐增加D 做匀变速直线运动 BD 解析 带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用 一是重力mg 方向竖直向下 二是电场力F Eq 方向垂直于极板向上 因二力均为恒力 已知带电粒子做直线运动 所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上 根据牛顿第二定律可知
7、 该粒子做匀减速直线运动 选项D正确 选项A C错误 从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出 电场力对粒子做负功 粒子的电势能增加 选项B正确 6分 如图所示 水平放置的两平行金属板间距为d 电压大小为U 上板中央有孔 在孔的正下方下板表面处有一质量为m 带电量为 q的微粒 将小微粒由静止释放 它将从静止被加速 然后冲出小孔 它能上升的最大高度h是多少 各种性质的场与实物 由分子和原子构成的物质 的根本区别之一是场具有叠加性 即几个场可以同时占据同一空间 从而形成叠加场 对于叠加场中的力学问题 可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果 也可以同时研究几种场力共同作用的效果 将叠加场等效为一个简单场 然后与重力场中的力学问题进行类比 利用力学的规律和方法进行分析与解答 带电粒子在等效场中的运动 思路点拨 涉及匀强电场中的圆周运动问题时 把重力和电场力用一个合力代替会使问题大为简化 至于具体计算做功值时 分别求每个分力的功往往又比求合力的功简单 应灵活应用
