高中物理電場常見問題及解題方法

1、.高中物理解題方法指導(dǎo)物理題解常用的兩種方法：分析法的特點是從待求量出發(fā)，追尋待求量公式中每一個量的表達(dá)式，(當(dāng)然結(jié)合題目所給的已知量追尋)，直至求出未知量。這樣一種思維方式“目標(biāo)明確”，是一種很好的方法應(yīng)當(dāng)熟練掌握。 綜合法，就是“集零為整”的思維方法，它是將各個局部（簡單的部分）的關(guān)系明確以后，將各局部綜合在一起，以得整體的解決。綜合法的特點是從已知量入手，將各已知量聯(lián)系到的量（據(jù)題目所給條件尋找）綜合在一起。實際上“分析法”和“綜合法”是密不可分的，分析的目的是綜合，綜合應(yīng)以分析為基礎(chǔ)，二者相輔相成。正確解答物理題應(yīng)遵循一定的步驟 第一步：看懂題。所謂看懂題是指該題中所敘述的現(xiàn)象是否明白

2、?不可能都不明白，不懂之處是哪？哪個關(guān)鍵之處不懂？這就要集中思考“難點”，注意挖掘“隱含條件?！币B(yǎng)成這樣一個習(xí)慣：不懂題，就不要動手解題。 若習(xí)題涉及的現(xiàn)象復(fù)雜，對象很多，須用的規(guī)律較多，關(guān)系復(fù)雜且隱蔽，這時就應(yīng)當(dāng)將習(xí)題“化整為零”，將習(xí)題化成幾個過程，就每一過程進(jìn)行分析。 第二步：在看懂題的基礎(chǔ)上，就每一過程寫出該過程應(yīng)遵循的規(guī)律，而后對各個過程組成的方程組求解。 第三步：對習(xí)題的答案進(jìn)行討論討論不僅可以檢驗答案是否合理，還能使讀者獲得進(jìn)一步的認(rèn)識，擴(kuò)大知識面。四、電場解題的基本方法 本章的主要問題是電場性質(zhì)的描述和電場對電荷的作用，解題時必須搞清描述電場性質(zhì)的幾個物理量和研究電場的各個規(guī)

3、律。 1、如何分析電場中的場強、電勢、電場力和電勢能 （1）先分析所研究的電場是由那些場電荷形成的電場。 （2）搞清電場中各物理量的符號的含義。 （3）正確運用疊加原理(是矢量和還是標(biāo)量和)。 下面簡述各量符號的含義： 電量的正負(fù)只表示電性的不同，而不表示電量的大小。 電場強度和電場力是矢量，應(yīng)用庫侖定律和場強公式時，不要代入電量的符號，通過運算求出大小，方向應(yīng)另行判定。（在空間各點場強和電場力的方向不能簡單用、來表示。） 電勢和電勢能都是標(biāo)量，正負(fù)表示大小用進(jìn)行計算時，可以把它們的符號代入，如U為正，q為負(fù)，則也為負(fù)如U1U20，q為負(fù)，則。 電場力做功的正負(fù)與電荷電勢能的增減相對應(yīng)，WAB

4、為正（即電場力做正功）時，電荷的電勢能減小，；WAB為負(fù)時，電荷的電勢能增加。所以，應(yīng)用時可以代人各量的符號，來判定電場力做功的正負(fù)。當(dāng)然也可以用求功的大小，再由電場力與運動方向來判定功的正負(fù)。但前者可直接求比較簡便。2、如何分析電場中電荷的平衡和運動電荷在電場中的平衡與運動是綜合電場；川力學(xué)的有關(guān)知識習(xí)能解決的綜合性問題，對加深有關(guān)概念、規(guī)律的理解，提高分析，綜合問題的能力有很大的作用。這類問題的分析方法與力學(xué)的分析方法相同，解題步驟如下：(1)確定研究對象(某個帶電體)。 (2)分析帶電體所受的外力。 (3)根據(jù)題意分析物理過程，應(yīng)注意討論各種情況，分析題中的隱含條件，這是解題的關(guān)鍵。(4

5、)根據(jù)物理過程，已知和所求的物理量，選擇恰當(dāng)?shù)牧W(xué)規(guī)律求解。(5)對所得結(jié)果進(jìn)行討論?！纠}4】 如圖73所示，如果 (氚核)和(氦核)垂直電場強度方向進(jìn)入同偏轉(zhuǎn)電場，求在下述情況時，它們的橫向位移大小的比。（1）以相同的初速度進(jìn)入，（2）以相同的初動能進(jìn)入； （3）以相同的初動量進(jìn)入； （4）先經(jīng)過同一加速電場以后再進(jìn)入。分析和解 帶電粒子在電場中所受電場力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所受的重力，所以重力可以忽略。帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場受到電場力的作用，做類似于平拋的運動，在原速度方向作勻速運動，在橫向作初速為零的勻加速運動。利用牛頓第二定律和勻加速運動公式可得（1）以相同的初速度v0進(jìn)入電場， 因E、l、v0都相

6、同，所以（2）以相同的初動能Ek0進(jìn)入電場，因為E、l、mv2都相同，所以（3）以相同的初動量p0進(jìn)入電場，因為E、l、mv0都相同，由（4）先經(jīng)過同一加速電場加速后進(jìn)入電場，在加速電場加速后，粒子的動能 （U1為加速電壓）由 因E、l、U1是相同的，y的大小與粒子質(zhì)量、電量無關(guān)，所以： 注意 在求橫向位移y的比值時，應(yīng)先求出y的表達(dá)式，由題設(shè)條件，找出y與粒子的質(zhì)量m、電量q的比例關(guān)系，再列出比式求解，這是求比值的一般方法。3、如何分析有關(guān)平行板電容器的問題在分析這類問題時應(yīng)當(dāng)注意 （1）平行板電容器在直流電路中是斷路，它兩板間的電壓與它相并聯(lián)的用電器（或支路）的電壓相同。（2）如將電容器與

7、電源相接、開關(guān)閉合時，改變兩板距離或兩板正對面積時，兩板電正不變，極板的帶電量發(fā)生變化。如開關(guān)斷開后，再改變兩極距離或兩板正對面積時，兩極帶電量不變，電壓將相應(yīng)改變。（3）平行板電容器內(nèi)是勻強電場，可由求兩板間的電場強度，從而進(jìn)步討論，兩極板問電荷的叫平衡和運。 4、利用電力線和等勢面的特性分析場強和電勢電力線和等勢面可以形象的描述場強和電勢。電荷周圍所畫的電力線數(shù)正比于電荷所帶電量。電力線的疏密，方向表示電場強度的大小和方向，順電力線電勢降低，等勢面垂直電力線等可以幫助我們?nèi)シ治鰣鰪姾碗妱?【例題】 有一球形不帶電的空腔導(dǎo)體將一個負(fù)電荷Q放入空腔中，如圖所示。問：（1）由于靜電感應(yīng)，空腔導(dǎo)體

8、內(nèi)、外壁各帶什么電？空腔內(nèi)、導(dǎo)體內(nèi)、導(dǎo)體外的電場強度，電勢的大小有何特點，電場強度的方向如何？（2）如將空腔導(dǎo)體內(nèi)壁接地；空腔導(dǎo)體內(nèi)外壁各帶什么電?空腔內(nèi)、導(dǎo)體內(nèi)、導(dǎo)體外的場強，電勢有何變比？（3）去掉接地線，再將場電荷Q拿走遠(yuǎn)離空腔導(dǎo)體后，空腔導(dǎo)體內(nèi)、外壁各帶什么電？空腔內(nèi)、導(dǎo)體內(nèi)、導(dǎo)體外部的場強、電勢又有什么變化？分析和解 本題利用電力線進(jìn)行分析比較清楚（1）把負(fù)電荷放人空腔中，負(fù)電荷周圍將產(chǎn)生電場，（畫出電力線其方向是指向負(fù)電荷）自由電子由低電勢到高電勢(電子逆電力線運動)發(fā)生靜電感應(yīng)，使導(dǎo)體內(nèi)壁帶有電量為Q的正電荷，導(dǎo)體外壁帶有電量為Q的負(fù)電荷，如圖所示。空腔導(dǎo)體里外電力線數(shù)一樣多（因

9、電力線數(shù)正比于電量）空膠外電力線指向金屬導(dǎo)體（電力線止于負(fù)電荷）。越靠近空腔導(dǎo)體場強越大。導(dǎo)體中無電力線小，電場強度為零，空腔內(nèi)越靠近負(fù)電荷Q電力線越密，電場強度也越大。順電力線電勢降低，如規(guī)定無窮遠(yuǎn)電勢為零，越靠近空腔導(dǎo)體電勢越低，導(dǎo)體內(nèi)部電勢相等，空腔內(nèi)越靠近負(fù)電荷Q電勢越低。各處的電勢均小于零。（2）如把空腔導(dǎo)體內(nèi)壁接地，電子由低電勢到高電勢，導(dǎo)體上的自由電子將通過接地線進(jìn)入大地，靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)壁仍帶正電，導(dǎo)體外壁不帶電。由于電力線數(shù)正比于場電荷，場電荷Q未變所以空腔內(nèi)的電力線分布未變，空腔內(nèi)的電場強度也不變。導(dǎo)體內(nèi)部場強仍為零。由于導(dǎo)體外壁不帶電，導(dǎo)體外部無電力線，導(dǎo)體外部場強也變?yōu)?/p>

10、零。（要使導(dǎo)體外部空間不受空腔內(nèi)場電荷的影響，必須把空腔導(dǎo)體接地。）在靜電平衡后，導(dǎo)體與地電勢相等都等于零，導(dǎo)體內(nèi)部空腔中電勢仍為負(fù)，越靠近場電荷電勢越低，各處電勢都比 導(dǎo)體按地以前高。 （3）如去掉接地線，再把場電荷拿走遠(yuǎn)離空腔導(dǎo)體時，由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體外表面自由電子向內(nèi)表面運動到靜電平衡時，導(dǎo)體內(nèi)表面不帶電，外表面帶正電，帶電量為Q。這時導(dǎo)體內(nèi)部和空腔內(nèi)無電力線，場強都變?yōu)榱?，?dǎo)體外表面場強垂直導(dǎo)體表面指向?qū)w外，離導(dǎo)體越遠(yuǎn)，電力線越疏，場強越小。順電力線電勢減小，無窮遠(yuǎn)電勢為零，越靠近導(dǎo)體電勢越高。導(dǎo)體上和空腔內(nèi)電勢相等，各點電勢均大于零。 當(dāng)導(dǎo)體接地時，導(dǎo)體外表面不帶電，也可用電力線進(jìn)行分析。如果外表面帶負(fù)電，就有電力線由無窮遠(yuǎn)指向?qū)w，導(dǎo)體的電勢將小于零，與導(dǎo)體電勢為零相矛盾。如果導(dǎo)體外表面最后帶正電，則有電力線由導(dǎo)體外表面指向無窮遠(yuǎn)，則導(dǎo)體電勢將大于零，也與地等電勢相矛盾所以，本題中將導(dǎo)體接地時，導(dǎo)體外表面不再帶電。