在近幾年的高考中對(duì)場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)關(guān)系的考查稍有變化,題目往往給出考生比較陌生的某一電場(chǎng)的φ-x或E-x圖象,讓考生通過圖象和所學(xué)知識(shí)來做出判斷。這既考查了考生對(duì)圖象的識(shí)別能力和對(duì)物理量之間的關(guān)系的理解,又考查了考生對(duì)所學(xué)知識(shí)的分析遷移能力。
考生對(duì)x-t和v-t圖象比較熟悉,知道在x-t圖象中,圖象斜率表示速度,而在v-t圖象中面積表示位移。如果把這種對(duì)應(yīng)關(guān)系用在φ-x或E-x圖象中,則這類圖象問題就迎刃而解了。
例如(09年江蘇物理)8.空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖所示,x軸上兩點(diǎn)B、C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在x方向上的分量分別是EBx、ECx,下列說法中正確的有()
A.EBx的大小大于ECx的大小
B.EBx的方向沿x軸正方向
C.電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力在x方向上的分量最大
D.負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過程中,電場(chǎng)力先做正功,后做負(fù)功
學(xué)生初次接觸這類題目會(huì)感覺無從下手,不知在圖象上怎樣找場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)的關(guān)系,其實(shí),如果把勻強(qiáng)電場(chǎng)中E=這個(gè)關(guān)系進(jìn)行變形,則可以寫成E=,與v=相對(duì)應(yīng),在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,E表示距離d上的電場(chǎng)強(qiáng)度的平均值;d取到無窮小,則E對(duì)應(yīng)φ-x圖象上的切線斜率,斜率大小對(duì)應(yīng)了場(chǎng)強(qiáng)大小,斜率正負(fù)對(duì)應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)方向,由此可判斷出答案為AD。
再如下題:
(2011青島模擬)空間有一電場(chǎng),各點(diǎn)電勢(shì)隨位置的變化情況如圖所示,下列說法正確的是()
A.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零
B.-x1與-x2點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同
C.-x1和-x2兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上
D.將負(fù)電荷從-x1移到x1電荷的電勢(shì)能增大
根據(jù)在φ-x圖象中的切線斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度可以判斷得出O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定不為零,A錯(cuò);-x1與-x2點(diǎn)的切線斜率正負(fù)不同,所以場(chǎng)強(qiáng)不同,B錯(cuò);由圖象知-x1和-x2兩點(diǎn)的電勢(shì)相同,所以在同一等勢(shì)面上,C對(duì);由-x1到x1電勢(shì)減小,負(fù)電荷的電勢(shì)能增大,D對(duì)。
與v-t圖象相對(duì)應(yīng),圖象與橫軸之間的幾何形的面積表示位移;則在E-x圖象上,Δφ可對(duì)應(yīng)圖線與x軸之間的幾何形的面積。例如下題:
(2010江蘇卷)5.空間有一沿x軸對(duì)稱分布的電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖像如圖所示。下列說法正確的是()
(A)O點(diǎn)的電勢(shì)最低
(B)x2點(diǎn)的電勢(shì)最高
(C)x1和-x1兩點(diǎn)的電勢(shì)相等
(D)x1和x3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等
先根據(jù)圖象畫出電場(chǎng)線,如圖:
沿電場(chǎng)線電勢(shì)降落(最快),所以A點(diǎn)電勢(shì)最高,A錯(cuò)誤,B錯(cuò)誤;由O到x1和-x1的面積相同,所以O(shè)到x1和-x1的電勢(shì)差Δφ相同,所以C正確;x1和x3兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,但到O點(diǎn)的面積不同,所以電勢(shì)不相等,D錯(cuò)誤。
(作者單位:山東省肥城市第一高級(jí)中學(xué))