山東省棗莊二中　孫飛

電場(chǎng)性質(zhì)的理解與應(yīng)用

山東省棗莊二中孫飛

電場(chǎng)性質(zhì)在高考的考查中具有“知識(shí)交匯多”、“信息含量多”、“考查角度多”的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)足以讓其成為高分路上的一大“攔路虎”。遇到此類(lèi)問(wèn)題，同學(xué)們無(wú)須一見(jiàn)就慌，只要靜下心來(lái)，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從力和能的角度去分析，就不難做出正確的判斷。

一、理清知識(shí)聯(lián)系，解題快速定向

二、掌握方法技巧，找到解題入口

1.電場(chǎng)性質(zhì)的判斷方法

2.根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡判斷粒子的受力及運(yùn)動(dòng)情況

（1）確定受力方向

①曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的受力特征：帶電粒子受力總指向曲線(xiàn)的凹側(cè)；

②電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系：正電荷的受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向同向，負(fù)電荷則相反；

③電場(chǎng)強(qiáng)度方向與電場(chǎng)線(xiàn)或等勢(shì)面的關(guān)系：電場(chǎng)線(xiàn)的切線(xiàn)方向或等勢(shì)面的法線(xiàn)方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的方向。

（2）比較加速度大小

（3）判斷帶電粒子做加速或減速運(yùn)動(dòng)：

電場(chǎng)力與速度方向成銳角（或鈍角），電場(chǎng)力做正功（或負(fù)功），速度增加（或減?。?。

三、明辨解題誤區(qū)，謹(jǐn)防誤入歧途

1.不要以為電勢(shì)降低的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，電勢(shì)降低最快的方向才是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。

例1（多選）兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場(chǎng)線(xiàn)分布如圖1所示。c是兩負(fù)電荷連線(xiàn)的中點(diǎn)，且在正電荷的正下方，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則（）。

A.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大B.a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高

C.c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大D.c點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低

圖1

解析根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)的分布圖，對(duì)于a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)周?chē)碾妶?chǎng)線(xiàn)較密，則a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，選項(xiàng)A正確。沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)降低，a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由于c、d關(guān)于正電荷對(duì)稱(chēng)，正電荷在c、d兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反；兩負(fù)電荷在c點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理，c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大，選項(xiàng)C正確。c、d兩點(diǎn)中，c點(diǎn)離負(fù)電荷的距離更小，c點(diǎn)電勢(shì)比d點(diǎn)低，選項(xiàng)D正確。

答案ACD

2.電容器帶電量不變時(shí)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度不隨板間距離的變化而變化，而各點(diǎn)電勢(shì)的變化要看該點(diǎn)與零勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差如何變化。

例2（多選）如圖2所示，兩面積較大、正對(duì)著的平行極板A、B水平放置，極板上帶有等量異種電荷。其中A板用絕緣線(xiàn)懸掛，B板固定且接地，P點(diǎn)為兩板的正中間位置。下列結(jié)論正確的是（）。

圖2

A.若在兩板間加上某種絕緣介質(zhì)，A、B兩板所帶電荷量會(huì)增大

B.A、B兩板電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相同

C.若將A板豎直向上平移一小段距離，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將增大

D.若將A板豎直向下平移一小段距離，原P點(diǎn)位置的電勢(shì)將不變

答案BD

3.帶電粒子所受電場(chǎng)力的變化決定其加速度的變化。根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡和各處電場(chǎng)線(xiàn)疏密程度變化可確定粒子加速度的變化情況。

例3帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下，在電場(chǎng)中從a點(diǎn)沿虛線(xiàn)所示的軌跡運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，如圖3所示，則從a到b的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）。

圖3

A.粒子帶負(fù)電荷

B.粒子先加速后減速

C.粒子加速度一直增大

D.粒子的機(jī)械能先減小后增大

解析由圖像知粒子受到的電場(chǎng)力向右，沿電場(chǎng)線(xiàn)方向，故粒子帶正電，故A錯(cuò)誤。粒子先做減速運(yùn)動(dòng)后做加速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤。根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度知道場(chǎng)強(qiáng)先減小后增大，加速度先減小后增大，故C錯(cuò)誤。從a點(diǎn)到b點(diǎn)，電場(chǎng)力先做負(fù)功，再做正功，動(dòng)能先變小后增大，D正確。

答案D

說(shuō)明在不考慮重力做功的情況下，粒子動(dòng)能的變化規(guī)律與機(jī)械能的變化規(guī)律相同，明白這一點(diǎn)，即可知道D選項(xiàng)正確。

4.在判斷電勢(shì)高低或電勢(shì)能大小以及電場(chǎng)力做功的正負(fù)時(shí)，要會(huì)用公式的符號(hào)規(guī)則進(jìn)行分析。

例4如圖4所示，直線(xiàn)a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組互相垂直的平行線(xiàn)，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等。則（）。

圖4

A.直線(xiàn)a位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM＞φQ

B.直線(xiàn)c位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM＞φN

C.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功

解析由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等可知，N、P兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，且電場(chǎng)線(xiàn)方向?yàn)镸→N，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。M點(diǎn)與Q點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案B