高中物理各章易错题归纳8电场

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1、第八章第八章 电场电场一、主要内容一、主要内容本章内容包括电荷、电场、电场力、电场强度、电场线、电势、电势差、 电场力功、电容器、电容的定义和平行板电容器电容的决定条件等基本概念， 以及库仑定律、静电感应、电场强度与电势差的关系、带电粒子在电场中的运 动规律等。二、基本方法二、基本方法本章涉及到的基本方法有，运用电场线、等势面几何方法形象化地描述电 场的分布；将运动学动力学的规律应用到电场中，分析解决带电粒子在电场中 的运动问题、解决导体静电平衡的问题。本章对能力的具体要求是概念准确， 不乱套公式懂得规律的成立条件适用的范围。从规律出发进行逻辑推理，把相 关知识融会贯通灵活处理物理问题。三、错

2、解分析三、错解分析在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：不善于运用电 场线、等势面为工具，将抽象的电场形象化后再对电场的场强、电势进行具体 分析；对静电平衡内容理解有偏差；在运用力学规律解决电场问题时操作不规 范等。例例 1 1 如图 81 所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负检验电 荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从 a 处运动到 b 处，以下判断正确的是： A电荷从 a 到 b 加速度减小Bb 处电势能大Cb 处电势高D电荷在 b 处速度小【错解错解】由图 81 可知，由 ab，速度变小，所以，加速度变小，选 A。因为检验 电荷带负电，所以电荷运动方向为电势升高方向，所

3、以 b 处电势高于 a 点，选 C。【错解原因错解原因】选 A 的同学属于加速度与速度的关系不清；选 C 的同学属于功能关系不清。【分析解答分析解答】由图 81 可知 b 处的电场线比 a 处的电场线密，说明 b 处的 场强大于 a 处的场强。根据牛顿第二定律，检验电荷在 b 处的加速度大于在 a 处的加速度，A 选项错。由图 81 可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，即 Fe0， 且 Fe 的方向应指向运动轨迹的凹向。因为检验电荷带负电，所以电场线指向是 从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断 a，b 处电势高低 关系是 UaUb，C 选项不正确。根据检验电荷的位移

4、与所受电场力的夹角大于 90，可知电场力对检验电 荷做负功。功是能量变化的量度，可判断由 ab 电势能增加，B 选项正确；又 因电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即速度 减小，D 选项正确。【评析评析】理解能力应包括对基本概念的透彻理解、对基本规律准确把握。 本题就体现高考在这方面的意图。这道小题检查了电场线的概念、牛顿第二定 律、做曲线运动物体速度与加速度的关系、电场线与等势面的关系、电场力功 （重力功）与电势能（重力势能）变化的关系。能量守恒定律等基本概念和规 律。要求考生理解概念规律的确切含义、适用条件，鉴别似是而非的说法。例例 2 2 将一电量为 q=2106

5、C 的点电荷从电场外一点移至电场中某点，电场 力做功 410-5J，求 A 点的电势。【错解错解】【错解原因错解原因】错误混淆了电势与电势差两个概念间的区别。在电场力的功的计算式 W=qU 中，U 系指电场中两点间的电势差而不是某点电势。【分析解答分析解答】解法一：设场外一点 P 电势为 UP所以 UP=0，从 PA，电场力的功 W=qUPA， 所以 W=q（UP-UA），即 410-5=210-6（0-UA） UA=20V解法二：设 A 与场外一点的电势差为 U，由 W=qU，因为电场力对正电荷做正功，必由高电势移向低电势，所以 UA= 20V【评析评析】公式 W=qU 有两种用法：（1）当

6、电荷由 AB 时，写为 W=qUAB=q(UA-UB)，强 调带符号用，此时 W 的正、负直接与电场力做正功、负功对应，如“解法一”； （2）W，q，U 三者都取绝对值运算，如“解法二”，但所得 W 或 U 得正负号需 另做判断。建议初学者采用这种方法。例例 3 3 点电荷 A 和 B，分别带正电和负电，电量分别为 4Q 和 Q，在 AB 连线 上，如图 82，电场强度为零的地方在 AA 和 B 之间 BA 右侧CB 左侧 DA 的右侧及 B 的左侧【错解错解】错解一：认为 A，B 间一点离 A，B 距离分别是 2r 和 r，则 A，B错解二：认为在 A 的右侧和 B 的左侧，由电荷产生的电场

7、方向总相反，因 而都有可能抵消，选 D。【错解原因错解原因】错解一忽略了 A，B 间 EA和 EB方向都向左，不可能抵消。错解二认为在 A 的右侧和 B 的左侧，由两电荷产生的电场方向总相反，因 而都有可能抵消，却没注意到 A 的右侧 EA总大于 EB，根本无法抵消。【分析解答分析解答】因为 A 带正电，B 带负电，所以只有 A 右侧和 B 左侧电场强度方向相反， 因为 QAQB，所以只有 B 左侧，才有可能 EA与 EB等量反向，因而才可能有 EA 和 EB矢量和为零的情况。【评析评析】解这类题需要的基本知识有三点：（1）点电荷场强计算公式点电荷而来；（3）某点合场强为各场源在该点场强的矢量

8、和。例例 4 4 如图 8-3 所示，QA=310-8C，QB=-310-8C，A，B 两球相距 5cm，在 水平方向外电场作用下，A，B 保持静止，悬线竖直，求 A，B 连线中点场强。 （两带电小球可看作质点）【错解错解】以 A 为研究对象，B 对 A 的库仑力和外电场对 A 的电场力相等，所AB 中点总场强 E总=E+EA+EB=E外=1.8105（N/C），方向向左。【错解原因错解原因】在中学阶段一般不将 QB的电性符号代入公式中计算。在求合场强时，应该 对每一个场做方向分析，然后用矢量叠加来判定合场强方向，【分析解答分析解答】以 A 为研究对象，B 对 A 的库仑力和外电场对 A 的电

9、场力平衡，E外方向与 A 受到的 B 的库仑力方向相反，方向向左。在 AB 的连线中点处 EA，EB的方向均向右，设向右为正方向。则有 E总=EA+EB-E外。【评析评析】本题检查考生的空间想象能力。对于大多数同学来说，最可靠的办法是： 按照题意作出 A，B 的受力图。从 A，B 的电性判断点电荷 A，B 的场强方向，从 A 或 B 的受力判断外加匀强电场的方向。在求合场强的方向时，在 A，B 的连线中点处画出每一个场强的方向，最后再计算。这样做恰恰是在按照物理规律解 决问题。例例 5 5 在电场中有一条电场线，其上两点 a 和 b，如图 84 所示，比较 a，b 两点电势高低和电场强度的大小

10、。如规定无穷远处电势为零，则 a，b 处 电势是大于零还是小于零，为什么？【错解错解】顺电场线方向电势降低，UaUb，因为无穷远处电势为零，顺电场线方 向电势降低，UaUb0。【错解原因错解原因】由于把所给电场看成由正点电荷形成的电场，认为从正电荷出发，顺电场 线电势逐渐减小到零，从而得出 Ua，Ub均大于零。【分析解答分析解答】顺电场线方向电势降低，UaUb，由于只有一条电力线，无法看出电场 线疏密，也就无法判定场强大小。同样无法判定当无穷远处电势为零时，a，b 的电势是大于零还是小于零。若是由正电荷形成的场，则 EaEb，UaUb0， 若是由负电荷形成的场，则 EaEb，0UaUb。【评析

11、评析】只有一条电场线，可以判定各点电势高低，但无法判定场强大小及电势是 否大于零。例例 6 6 如图 85 所示，把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球，由于 静电感应，在 a，b 端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是：A闭合 K1，有电子从枕型导体流向地B闭合 K2，有电子从枕型导体流向地C闭合 K1，有电子从地流向枕型导体D闭合 K2，没有电子通过 K2【错解错解】枕型导体电荷总是守恒的，没有电子流过 K2。选 D。【错解原因错解原因】由于对没有正确理解电荷守恒的相对性，所以在本题中认为枕型导体的电 荷总是守恒的，便错选答案 D。【分析解答分析解答】在 K1，K2都闭合前，对于枕型导体

12、它的电荷是守恒的，a，b 出现的负、正 电荷等量。当闭合 K1，K2中的任何一个以后，便把导体与大地连通，使大地也 参与了电荷转移。因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系 统中电荷守恒。由于静电感应，a 端仍为负电荷，大地远处感应出等量正电荷， 因此无论闭 K1还是 K2，都是有电子从地流向导体，应选答案 C。【评析评析】在解决此类静电平衡问题时，对电荷守恒的理解应为：电荷守恒定律有相对性，一个物理过程中，某个物体或某些物体的电荷并 不守恒，有增或有减，而这一过程中必有另一些物体的电荷有减或有增，其中 的增量和减量必定相等，满足全范围内的守恒。即电荷是否守恒要看是相对于 哪一个研

13、究对象而言。电荷守恒是永恒的，是不需要条件的。电荷守恒定律也是自然界最基本的 规律之一。在应用这个定律时，只要能够全面地考察参与电荷转移的物体，就 有了正确地解决问题的基础。例例 7 7 如图 8-6 所示，两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 与 b，其壳 层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为 l， 为球半径的 3 倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电量的绝对值均为 Q，那 么，a、b 两球之间的万有引力 F引库仑力 F库分别为：【错解错解】（1）因为 a，b 两带电球壳质量分布均匀，可将它们看作质量集中在球心 的质点，也可看作点电荷，因此，万有引力定律和库

14、仑定律对它们都适用，故 其正确答案应选 A。（2）依题意，a，b 两球中心间的距离只有球半径的 3 倍，它们不能看作 质点，也不能看作点电荷，因此，既不能用万有引力定律计算它们之间的万有 引力，也不能用库仑定律计算它们之间的静电力，故其正确答案应选 B。【错解原因错解原因】由于一些同学对万有引力定律和库仑定律的适用条件理解不深刻，产生了 上述两种典型错解，因库仑定律只适用于可看作点电荷的带电体，而本题中由 于 a，b 两球所带异种电荷的相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互 靠近的一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离 l 只有其半径 r 的 3 倍， 不满足 lr 的要求，故不能将两

15、带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定 律。万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离 l 只有 其半径 r 的 3 倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集 中于球心的质点。因此，可以应用万有引力定律。综上所述，对于 a，b 两带电球壳的整体来说，满足万有引力的适用条件， 不满足库仑定律的适用条件，故只有选项 D 正确。【评析评析】用数学公式表述的物理规律，有它的成立条件和适用范围。也可以说物理 公式是对应着一定的物理模型的。应用物理公式前，一定要看一看能不能在此 条件下使用该公式。例例 8 8 如图 8-7 中接地的金属球 A 的半径为 R，A 点电荷的电量

16、 Q，到球心 距离为 r，该点电荷的电场在球心 O 处的场强等于： 【错解错解】根据静电平衡时的导体内部场强处处为零的特点，Q 在 O 处场强为零，选 C。【错解原因错解原因】有些学生将“处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零”误认为是指 Q 电荷电场在球体内部处处为零。实际上，静电平衡时 O 处场强相等，方向相反，合场强为零。【分析解答分析解答】静电感应的过程，是导体 A（含大地）中自由电荷在电荷 Q 所形成的外电 场下重新分布的过程，当处于静电平衡状态时，在导体内部电荷 Q 所形成的外 电场 E 与感应电荷产生的“附加电场 E”同时存在的，且在导体内部任何一点， 外电场电场场强 E 与附加电场的场强 E大小相等，方向相反，