高中物理轻松玩转匀强电场中运动的带电粒子

(1)先分析所研究的电场是由那些场电荷形成的电场。

(2)搞清电场中各物理量的符号的含义。

(3)正确运用叠加原理(是矢量和还是标量和)。

下面简述各量符号的含义:

①电量的正负只表示电性的不同,而不表示电量的大小。

②电场强度和电场力是矢量,应用库仑定律和场强公式时,不要代入电量的符号,通过运算求出大小,方向应另行判定。(在空间各点场强和电场力的方向不能简单用'+’、'-’来表示。)

电荷在电场中的平衡与运动是综合电场;川力学的有关知识习·能解决的综合性问题,对加深有关概念、规律的理解,提高分析,综合问题的能力有很大的作用。这类问题的分析方法与力学的分析方法相同,解题步骤如下:

(1)确定研究对象(某个带电体)。

(2)分析带电体所受的外力。

(3)根据题意分析物理过程,应注意讨论各种情况,分析题中的隐含条件,这是解题的关键。

(4)根据物理过程,已知和所求的物理量,选择恰当的力学规律求解。

(5)对所得结果进行讨论。

分析和解 带电粒子在电场中所受电场力远远大于所受的重力,所以重力可以忽略。带电粒子在偏转电场受到电场力的作用,做类似于平抛的运动,在原速度方向作匀速运动,在横向作初速为零的匀加速运动。利用牛顿第二定律和匀加速运动公式可得

注意 在求横向位移y的比值时,应先求出y的表达式,由题设条件,找出y与粒子的质量m、电量q的比例关系,再列出比式求解,这是求比值的一般方法。

3、如何分析有关平行板电容器的问题

在分析这类问题时应当注意

(1)平行板电容器在直流电路中是断路,它两板间的电压与它相并联的用电器(或支路)的电压相同。

(2)如将电容器与电源相接、开关闭合时,改变两板距离或两板正对面积时,两板电正不变,极板的带电量发生变化。如开关断开后,再改变两极距离或两板正对面积时,两极带电量不变,电压将相应改变。

电力线和等势面可以形象的描述场强和电势。电荷周围所画的电力线数正比于电荷所带电量。电力线的疏密,方向表示电场强度的大小和方向,顺电力线电势降低,等势面垂直电力线等……可以帮助我们去分析场强和电势

【例题】 有一球形不带电的空腔导体,将一个负电荷—Q放入空腔中,如图所示。问:

(1)由于静电感应,空腔导体内、外壁各带什么电?空腔内、导体内、导体外的电场强度,电势的大小有何特点,电场强度的方向如何?

(2)如将空腔导体内壁接地;空腔导体内外壁各带什么电?空腔内、导体内、导体外的场强,电势有何变比?

(3)去掉接地线,再将场电荷-Q拿走远离空腔导体后,空腔导体内、外壁各带什么电?空腔内、导体内、导体外部的场强、电势又有什么变化?

分析和解 本题利用电力线进行分析比较清楚

(1)把负电荷放人空腔中,负电荷周围将产生电场,(画出电力线其方向是指向负电荷)自由电子由低电势到高电势(电子逆电力线运动)发生静电感应,使导体内壁带有电量为Q的正电荷,导体外壁带有电量为Q的负电荷,如图7所示。空腔导体里外电力线数一样多(因电力线数正比于电量)空胶外电力线指向金属导体(电力线止于负电荷)。越靠近空腔导体场强越大。导体中无电力线小,电场强度为零,空腔内越靠近负电荷Q电力线越密,电场强度也越大。顺电力线电势降低,如规定无穷远电势为零,越靠近空腔导体电势越低,导体内部电势相等,空腔内越靠近负电荷Q电势越低。各处的电势均小于零。

(2)如把空腔导体内壁接地,电子由低电势到高电势,导体上的自由电子将通过接地线进入大地,静电平衡后导体内壁仍带正电,导体外壁不带电。由于电力线数正比于场电荷,场电荷-Q未变所以空腔内的电力线分布未变,空腔内的电场强度也不变。导体内部场强仍为零。由于导体外壁不带电,导体外部无电力线,导体外部场强也变为零。(要使导体外部空间不受空腔内场电荷的影响,必须把空腔导体接地。)

在静电平衡后,导体与地电势相等都等于零,导体内部空腔中电势仍为负,越靠近场电荷电势越低,各处电势都比 导体按地以前高。

(3)如去掉接地线,再把场电荷拿走远离空腔导体时,由于静电感应,导体外表面自由电子向内表面运动.到静电平衡时,导体内表面不带电,外表面带正电,带电量为Q。

这时导体内部和空腔内无电力线,场强都变为零,导体外表面场强垂直导体表面指向导体外,离导体越远,电力线越疏,场强越小。顺电力线电势减小,无穷远电势为零,越靠近导体电势越高。导体上和空腔内电势相等,各点电势均大于零。

当导体接地时,导体外表面不带电,也可用电力线进行分析。如果外表面带负电,就有电力线由无穷远指向导体,导体的电势将小于零,与导体电势为零相矛盾。如果导体外表面最后带正电,则有电力线由导体外表面指向无穷远,则导体电势将大于零,也与地等电势相矛盾.所以,本题中将导体接地时,导体外表面不再带电。

当我们研究某一新问题时,如果它和某一学过的问题类似,就可以利用等效和类比的方法进行分析。

【例题】 摆球的质量为m,带电量为Q,用摆长为Z的悬线悬挂在场强为E的水平匀强电场中。求:(1)它在微小摆动时的周期;(2)将悬线偏离竖直位置多大角度时,小球由静止释放,摆到悬线为竖直位置时速度刚好是零。

THE END
0.16.关于电场强度、电势能和电势的关系,下列说法中正确的是()A.电场中场强相等的各点,其电势一定相等 B.正电荷在电势高处电势能大,负电荷在电势低处电势能大 C.同一点电荷放在电场强度越大的地方,其电势能也越大 D.电场中电势相等的各点,其场强一定相等 试题答案 在线课程 分析电场强度和电势都是描述电场的物理量,二者无直接关系但相互关联,可借助电场线可以形象直观表示jvzq<84yyy422:5lkcpjcx3eqo5h|€q1ujoukhnfa2h7;l:2f28e3@k5cg:3d@jc54lf:j;7e
1.电场强度,电场力,电势能,电势相互之间的关系,①公式E=U/d 反映了电场强度与电势差之间的关系,由公式可知:电场强度的方向就是电势降低最快的方向. ②公式 E=U/d的应用只适用于匀强电场,且应用时注意d的含义是表示某两点沿电场线方向上的距离,或两点所在等势面之间的距离,由公式可得结论:在匀强电场中,两长度相等且相互平行的线段的两端点间的电势差相等.jvzquC41sd4{wx~gdcth0lto1zlf/zzguvopp8vwguzjqw468e9ggnf2d9l2d@k:c29d;=je8fid7=h0jvsm
2.高中物理知识点:电场强度北京新东方学校电场线是用来描述电场分布的一簇簇曲线(或直线),电场线越密集的地方,电场强度E越大。 电场强度与电势能 电场强度与电势能的大小没有关系,不能认为某点的电场强度大,电势能就一定大。电场强度大,只能说明同样的电荷受到的力更大,与电势能无关。 电势能的大小主要取决于(相对零势能面)电势的大小,以及电荷的大小jvzquC41dl4yfo3ep1mbqtfq1dq0eu4354?527mvon
3.大学物理第六章静电场详解(全)大学物理静电场该博客围绕静电场展开,介绍了电荷、库伦定律、电场强度等基本概念,阐述了电场强度叠加原理及计算方法。还讲解了电通量、高斯定理、电场力的功、电势等内容,分析了导体和电介质在静电场中的特性,以及电容、电容器相关知识和电场能量的计算。 电场 电场强度 jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8|gkzooa?82489768ftvkimg8igvcomu86497>97=>
4.关于电场线.场强方向.电势以及电势能的关系.下列说法中正确的是C、根据电势能与电势的关系式:Ep=qφ,得知,正电荷在电势高处电荷具有的电势能大,而负电荷在电势高处电荷具有的电势能反而小,故C错误.D、电势为零的点可任意选取,而场强为零是由电场本身决定的,所以场强为零的位置,电势不一定为零,故D正确.故选:D 点评 电场强度和电势都是描述电场本身性质的物理量,可根据电场线的物理意义来理jvzq<84yyy422:5lkcpjcx3eqo5h|€q1ujoukhnfae=b7m>hg69c2>:e45=f2l8hd::1do72d
5.2.3电势差与电场强度的关系课件20243、电场强度三个公式的区别对比课堂小结一、电势差与静电力做功1、电势差:2、电场力做功与电势差的关系:二、电场强度与电势差的关系 1、大小关系:①只适用于匀强电场 ②d:沿场强方向的距离 ③场强与电势无直接关系2、电场强度三个公式的区别对比关系图电场力电场强度电势差电势电势能电场力的功电场力做功与路径无关jvzquC41yy}/|}m0eun1|thv1;43@>;;:4ivvq
6.请问电势,电势能,电场强度,电场力做功之间关系和与正负电荷间的电场强度没有负的,电场中首先要确定零势面,沿电场线在零势面以下电势为负,在零势面以上为正;电势为负则正电荷的电势能为负,负电荷的电势能为正,电势为正则正电荷的电势能为正,负电荷的电势能为负. 29880 电势能的的大小,正负怎么判断?和试探电荷的正负有什么关系?和电场力做功的大小又有什么关系? 电势能从jvzquC41sd4{wx~gdcth0lto1zlf/zzguvopp8vwguzjqw425ei1g97fe3l23o
7.马文蔚《普通物理学》第六版静电场与电磁场精讲课件电势与电势能的关系及路径无关性 静电场力做功与路径无关,仅取决于起点和终点位置,因而可引入标量势函数 $V(\vec{r})$,定义为: V(\vec{r}) = -\int_{\infty}^{\vec{r}} \vec{E} \cdot d\vec{l} 电势能 $U = qV$,而电场强度与电势关系为 $\vec{E} = -\nabla V$,揭示了矢量场与标量jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8|gkzooa=74;:8668ftvkimg8igvcomu8673:979=:
8.在静电场中.一个负电荷在电场力和非电场力的共同作用下.沿电场线在静电场中.一个负电荷在电场力和非电场力的共同作用下.沿电场线方向移动一段距离.以下说法正确的是( )A.电荷克服电场力所做的功在数值上等于电荷电势能的增量,B.非电场力和电场力对电荷做的总功在数值上等于电荷动能的增量,C.非电场力和电场力对电荷做的总功在数值上等jvzquC41o07139okclobq7hqo1m{yu4ujkzjaria4:>53jjg8hh94A8g7hgfg::4g:713B=2
9.bedf平面与电场垂直.则下列说法中正确的是A.b.d两点的电场强度B.a点的电势等于f点的电势 C.点电荷+q在球面上任意两点之间移动时,电场力一定做功 D.将点电荷+q在球面上任意两点之间移动,从球面上a点移动到c点的电势能变化量一定最大试题答案 D 解析试题分析:匀强电场的电场强度向右且各点相同,图中各点由点电荷单独存在时产生的电场强度大小相等,方向不同,和场强为两个jvzquC41o07139okclobq7hqo1m{yu4ujkzjariagc>95@jg83:e5A6h86646l;8:8l82?8d
10.A.五个等势面中.a的电势最高B.带电粒子通过P点时的电势能较C、由P到Q的过程电场力做负功,电势能增加,动能减小,所以经过P点动能大,故C正确; D、由电场线的疏密程度可知Q点电场强度大,所以经过Q点加速度大,故D错误. 故选:C. 点评解决这类带电粒子在电场中运动的思路是:根据运动轨迹判断出所受电场力方向,然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化. jvzq<84yyy422:5lkcpjcx3eqo5h|€q1ujoukhnfa8>63>6856=cd>5;2dh3h9=34;?ed956h