不識電場真面目只緣沒有電場線

1、山東省惠民縣第一中學(xué) 張占新電場看不到，摸不著，很抽象，人們?yōu)樾蜗蟮孛枋鲭妶龆肓穗妶鼍€，電場線使抽象的電場變的形 象、具體，然而很多關(guān)于電場的物理習(xí)題，并未畫出電場線，解答這類電場的問題時(shí)，如果能畫出電場線,就可根據(jù)的電場真面目，很方便地判定點(diǎn)電荷在電場中受力、做功、電勢能變化等情況，使問題的解答變 的形象、具體、簡潔。一、依據(jù)常見電場的電場線來畫出需要的電場線點(diǎn)電荷與帶電平的孤立點(diǎn)電荷周圍的電場線、等量異種點(diǎn)電荷的電場線、等量同種點(diǎn)電荷的電場線、 電場線，需要記住，可直接套用。0, A B是中垂線上的兩例1如圖1所示，P、Q是兩個(gè)電量相等的正的點(diǎn)電荷.它們連線的中點(diǎn)是 點(diǎn)，側(cè)0叭用E衛(wèi)做

2、理B分別表示A、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢，則（-AA. 定有比aE占，一定有咲B. 不一定有丑盤A丑3 , 定有卩八何C. 一定有豆八氏,不一定有A血D.不一定有2,電場線特點(diǎn)是先密再疏，A B是中垂線A、B所在處的電場線的疏密程度就會(huì)變化，就不一定解析：畫出兩個(gè)電量相等的正的點(diǎn)電荷的電場線分布如圖 上的兩點(diǎn)，但具體位置不確定，可上，可下，這樣有耳止A E丑,但根據(jù)沿著電場線電勢降低，一定有g(shù)Wji。答案：Bo點(diǎn)評：通過畫出兩個(gè)電量相等的正的點(diǎn)電荷的電場線分布，使無形的電場變的有形，問題的解答變形 象化、具體化。例2如圖3所示，在x軸上關(guān)于原點(diǎn) 0對稱的兩點(diǎn)固定放置等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q, x軸上

3、的P點(diǎn)位于的右側(cè)。下列判斷正確的是（）+QA. 在x軸上還有一點(diǎn)與 P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同B.在x軸上還有兩點(diǎn)與 P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同C. 若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至0點(diǎn)，電勢能增大D. 若將一試探電荷+q從P點(diǎn)移至0點(diǎn)，電勢能減小解析：畫出等量正負(fù)點(diǎn)電荷的電場線如圖4由電場分布可知，在 x軸上還有一點(diǎn)與 P點(diǎn)電場強(qiáng)度相同，即和P點(diǎn)關(guān)于0點(diǎn)對稱的C點(diǎn)，A正確。若將一試探電荷 +q從P點(diǎn)移至0點(diǎn)，電場力先做正功后做負(fù) 功，所以電勢能先減小后增大。一般規(guī)定無窮遠(yuǎn)電勢為零，過0點(diǎn)的中垂線電勢也為零，所以試探電荷+q在P點(diǎn)時(shí)電勢能為負(fù)值，移至 0點(diǎn)時(shí)電勢能為零，所以電勢能增大，C正確。答案AC點(diǎn)評：電場線可用

4、來形象地描述電場的特性，以上解析畫出了能形象描述電場分布的輔助工具一一電 場線，化抽象為形象，使問題的解答變的很容易。例3 在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正方形的abed，頂點(diǎn)a、c處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖5所示。若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn)，自由釋放，粒子將沿著對角線bd往復(fù)運(yùn)動(dòng)。粒子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)的過程中（）A. 先作勻加速運(yùn)動(dòng)，后作勻減速運(yùn)動(dòng)B. 先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢C. 電勢能與機(jī)械能之和先增大，后減小D. 電勢能先減小，后增大解析：畫出ae處等量正點(diǎn)電荷電場線如圖 6,由于不是勻強(qiáng)電場，-q受到的電場力是變力，加速度 是變化的。所以 A錯(cuò)；由電場線分

5、布圖 6,從b到0, -q逆著電場線運(yùn)動(dòng)，0到d再順著電場線運(yùn)動(dòng)，故 b 到d電勢是先增大后減小，B錯(cuò)；從b到a, -q只受到的電場力，即只有電場力做功，電勢能與動(dòng)能的相 互轉(zhuǎn)化，故電勢能與機(jī)械能的和守恒，C錯(cuò)；由b到0電場力做正功，電勢能減小，由0到d電場力做負(fù)功，電勢能增加，D對。答案：D點(diǎn)評：本題如果直接對 a、c處的正點(diǎn)電荷對-q，使用庫侖定律，受力分析，也可解答，但不如用電 場線分布圖來解，形象，簡單。二、依據(jù)等勢面畫出需要的電場線電場線總是與等勢面垂直，在不同的等勢面間，沿著電場線的方向各等勢面的電勢越來越低。據(jù)此可 以畫出電場線。例4如圖7,虛線為勻強(qiáng)電場中與場強(qiáng)方向垂直的等間距

6、平行直線，兩粒子M N質(zhì)量相等，所帶電荷的絕對值也相等，現(xiàn)將 M N從虛線上的 0點(diǎn)以相同速率射出，兩粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的軌跡分別如圖 中兩條實(shí)線所示。點(diǎn) A. B. c為實(shí)線與虛線的交點(diǎn)，已知 0點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)。若不計(jì)重力，則（A. M帶負(fù)電荷，N帶正電荷B. N在a點(diǎn)的速度與 M在c點(diǎn)的速度大小相同C. N在從0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至a點(diǎn)的過程中克服電場力做功D. M在從0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)的過程中，電場力對它做的功等于零解析：由圖中等勢線的特點(diǎn)，0點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)，沿著電場線電勢降低，該勻強(qiáng)電場的電場線向下，如圖8，根據(jù)MN粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知 N受到的電場力向上， M受到的電場力向下， M粒子帶正電荷， 子帶負(fù)

7、電荷，a、c都錯(cuò)。0到a的電勢差等于 0到c的電勢差，且電荷和質(zhì)量大小相等，而且電場力都做 的是正功，根據(jù)動(dòng)能定理得 a與c兩點(diǎn)的速度大小相同，但方向不同，B對。又圖中0點(diǎn)與b點(diǎn)在同一等勢線上，所以 M點(diǎn)從0點(diǎn)到b點(diǎn)的過程中電場力對粒子做功等于零，D正確。答案BD點(diǎn)評：本題中告訴了 O點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)，由沿著電場線電勢降低，可以畫出電場線，粒子受力方向一 眼就能看出，接著做功問題也很容易得出了。例5如圖9勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點(diǎn)，在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中，/a= 30。、/ c = 90°，電場方向與三角形所在平面平行。已知a、b和C點(diǎn)的電勢分別為（2 V、+ J分V和2V,該三角形

8、的外接圓上最低、最高電勢分別為（A.（2-前）V、（"苗）VV、D . 0 V、語 V解析：根據(jù)勻強(qiáng)電場的電場線與等勢面是平行等間距排列，且電場線與等勢面處處垂直，沿著電場線 方向電勢均勻降落，取 ab的中點(diǎn)O即為三角形的外接圓的圓心，且該點(diǎn)電勢為2V,故Oc為等勢面，MN為一條電場線，方向?yàn)?MN方向，畫出電場線分布如圖10, UO= UofV, UOn： UOp=2:，故UOn =2V, N點(diǎn)電勢為0，為最小電勢點(diǎn)，同理 M點(diǎn)電勢為4V,為最大電勢點(diǎn)。答案：B點(diǎn)評：解答本題的關(guān)鍵是外接圓上哪里電勢最低和最高，通過繪制出分布直觀的電場線，以電場線為 輔助工具，很方便的找出了外接圓上

9、最低、最高電勢。銜接練習(xí)1圖打11中，a、b、c、d、e五點(diǎn)在一直線上，b、c兩點(diǎn)間的距離等于 d、e兩點(diǎn)間的距離。在 a點(diǎn) 固定放置一個(gè)點(diǎn)電荷，帶電量為+ Q,已知在+ Q的電場中b、c兩點(diǎn)間的電勢差為 U。將另一個(gè) 點(diǎn)電荷+ q從d點(diǎn)移動(dòng)到e點(diǎn)的過程中（）H 12A.電場力做功qUC.電場力做功大于qUB .克服電場力做功 qU D .電場力做功小于 qU答案：2 .勻強(qiáng)電場中的三點(diǎn) A、B C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn), 所示。已知電場線的方向平行于 小為E,A.B.C.AB的長度為1 m, D為AB的中點(diǎn)，如圖12 ABC所在平面，A B、C三點(diǎn)的電勢分別為 14 V、6 V和2 V。設(shè)場

10、強(qiáng)大 一電量為1X 10-6 C的正電荷從D點(diǎn)移到C點(diǎn)電場力所做的功為 W,則（ ）,E> 8 V/m,E> 6 V/m,E< 8 V/m,E< 6 V/mW= 8 X 10-6 JW= 6 X 10-6 JW= 8 X 10-6 JW= 6 X 10-6 JD.答案：A3.如圖13所示，三條虛線表示電場中的等勢面，0 i=10v, 0 2=20v, 0 3=30v實(shí)線為一帶電的粒子僅在電場力作用下由A到B通過該區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，據(jù)此可知（）3圖13A. 粒子帶負(fù)電B. 帶電質(zhì)點(diǎn)在 A點(diǎn)時(shí)電勢能大于在 B點(diǎn)的電勢能C. 帶電質(zhì)點(diǎn)在 A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能大于在 B點(diǎn)的動(dòng)能D. 帶電