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        “電場能的性質”相關考點例析

        2016-04-27 02:00:55
        關鍵詞:電場線電場力電勢

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        “電場能的性質”相關考點例析

        ■李志云

        電場有力的性質和能的性質,本文選擇能的性質這一視角,就相關考點的常見考查和解決方法舉例進行探討。

        一、電勢差、電勢、電勢能的理解與應用

        例1相距很近的一對帶等量異號電荷的平行金屬板,它們之間的電場除邊緣外,可看作勻強電場,其電場線分布如圖1所示。一個帶電粒子沿圖中軌跡穿過該電場,則從a運動到d的過程中()。

        圖1

        A.粒子的速度一直在增大

        B.粒子的電勢能一直在減小

        C.粒子在a點的電勢能比在d點低

        D.粒子的加速度先變大再不變后變小

        解析:根據(jù)帶電粒子受到的電場力指向軌跡的凹側可知,粒子帶正電。電場力先做負功,后做正功,再做負功,粒子的動能先減小,后增大再減小,選項A錯誤。粒子的電勢能先增大,后減小再增大,選項B錯誤。順著電場線方向電勢降低,a點的電勢高于d點的電勢,正電荷在電勢高處電勢能大,故粒子在a點的電勢能比在d點大,選項C錯誤。電場線先是越來越密后不變再越來越疏,故電場力先變大再不變后變小,粒子的加速度先變大再不變后變小,選項D正確。

        二、根據(jù)粒子運動的軌跡、電場線(等勢面)進行相關問題的判斷方法

        圖2

        例2如圖2所示,實線表示電場線,虛線表示帶電粒子只在電場力作用下的運動軌跡,a、b為其運動軌跡上的兩點,可以判定()。

        A.粒子在a點的速度大于在b點的速度

        B.粒子在a點的加速度大于在b點的加速度

        C.粒子一定帶正電荷

        D.粒子在a點的電勢能大于在b點的電勢能

        圖3

        解析:該粒子在電場中做曲線運動,則電場力應指向軌跡的凹側且沿電場線的切線方向,設粒子由a向b運動,則其所受電場力方向和速度方向的關系如圖3所示,可知電場力做正功,粒子速度增加,電勢能減小,A錯、D對。b點處電場線比a點處電場線密,即粒子在b點所受電場力大,加速度大,選項B錯。因電場線方向不確定,所以粒子的電性不確定,C選項錯誤。(假設粒子由b向a運動同樣可得出結論)

        三、勻強電場中電勢差與電場強度的關系

        圖4

        B.該勻強電場的場強E=80 V/m

        D.d點的電勢為-4 V

        四、電場能的性質綜合性問題

        圖5

        例4如圖5,在正點電荷Q的電場中有M、N、P、F四點,M、N、P為直角三角形的三個頂點,F(xiàn)為MN的中點,∠M=30°。M、N、P、F四點處的電勢分別用φM、φN、φP、φF表示,已知φM=φN,φP=φF,點電荷Q在M、N、P三點所在平面內,則()。

        A.點電荷Q一定在MP的連線上

        B.連接PF的線段一定在同一等勢面上

        C.將正試探電荷從P點搬運到N點,電場力做負功

        D.φP大于φM

        圖6

        作者單位:山東省壽光第一中學

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