高中物理電場(chǎng)常見(jiàn)問(wèn)題及解題方法

1、.高中物理解題方法指導(dǎo)物理題解常用的兩種方法：分析法的特點(diǎn)是從待求量出發(fā)，追尋待求量公式中每一個(gè)量的表達(dá)式，(當(dāng)然結(jié)合題目所給的已知量追尋)，直至求出未知量。這樣一種思維方式“目標(biāo)明確”，是一種很好的方法應(yīng)當(dāng)熟練掌握。 綜合法，就是“集零為整”的思維方法，它是將各個(gè)局部（簡(jiǎn)單的部分）的關(guān)系明確以后，將各局部綜合在一起，以得整體的解決。綜合法的特點(diǎn)是從已知量入手，將各已知量聯(lián)系到的量（據(jù)題目所給條件尋找）綜合在一起。實(shí)際上“分析法”和“綜合法”是密不可分的，分析的目的是綜合，綜合應(yīng)以分析為基礎(chǔ)，二者相輔相成。正確解答物理題應(yīng)遵循一定的步驟 第一步：看懂題。所謂看懂題是指該題中所敘述的現(xiàn)象是否明白

2、?不可能都不明白，不懂之處是哪？哪個(gè)關(guān)鍵之處不懂？這就要集中思考“難點(diǎn)”，注意挖掘“隱含條件。”要養(yǎng)成這樣一個(gè)習(xí)慣：不懂題，就不要?jiǎng)邮纸忸}。 若習(xí)題涉及的現(xiàn)象復(fù)雜，對(duì)象很多，須用的規(guī)律較多，關(guān)系復(fù)雜且隱蔽，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)將習(xí)題“化整為零”，將習(xí)題化成幾個(gè)過(guò)程，就每一過(guò)程進(jìn)行分析。 第二步：在看懂題的基礎(chǔ)上，就每一過(guò)程寫出該過(guò)程應(yīng)遵循的規(guī)律，而后對(duì)各個(gè)過(guò)程組成的方程組求解。 第三步：對(duì)習(xí)題的答案進(jìn)行討論討論不僅可以檢驗(yàn)答案是否合理，還能使讀者獲得進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，擴(kuò)大知識(shí)面。四、電場(chǎng)解題的基本方法 本章的主要問(wèn)題是電場(chǎng)性質(zhì)的描述和電場(chǎng)對(duì)電荷的作用，解題時(shí)必須搞清描述電場(chǎng)性質(zhì)的幾個(gè)物理量和研究電場(chǎng)的各個(gè)規(guī)

3、律。 1、如何分析電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電場(chǎng)力和電勢(shì)能 （1）先分析所研究的電場(chǎng)是由那些場(chǎng)電荷形成的電場(chǎng)。 （2）搞清電場(chǎng)中各物理量的符號(hào)的含義。 （3）正確運(yùn)用疊加原理(是矢量和還是標(biāo)量和)。 下面簡(jiǎn)述各量符號(hào)的含義： 電量的正負(fù)只表示電性的不同，而不表示電量的大小。 電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)力是矢量，應(yīng)用庫(kù)侖定律和場(chǎng)強(qiáng)公式時(shí)，不要代入電量的符號(hào)，通過(guò)運(yùn)算求出大小，方向應(yīng)另行判定。（在空間各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和電場(chǎng)力的方向不能簡(jiǎn)單用、來(lái)表示。） 電勢(shì)和電勢(shì)能都是標(biāo)量，正負(fù)表示大小用進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以把它們的符號(hào)代入，如U為正，q為負(fù)，則也為負(fù)如U1U20，q為負(fù)，則。 電場(chǎng)力做功的正負(fù)與電荷電勢(shì)能的增減相對(duì)應(yīng)，WAB

4、為正（即電場(chǎng)力做正功）時(shí)，電荷的電勢(shì)能減小，；WAB為負(fù)時(shí)，電荷的電勢(shì)能增加。所以，應(yīng)用時(shí)可以代人各量的符號(hào)，來(lái)判定電場(chǎng)力做功的正負(fù)。當(dāng)然也可以用求功的大小，再由電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向來(lái)判定功的正負(fù)。但前者可直接求比較簡(jiǎn)便。2、如何分析電場(chǎng)中電荷的平衡和運(yùn)動(dòng)電荷在電場(chǎng)中的平衡與運(yùn)動(dòng)是綜合電場(chǎng)；川力學(xué)的有關(guān)知識(shí)習(xí)能解決的綜合性問(wèn)題，對(duì)加深有關(guān)概念、規(guī)律的理解，提高分析，綜合問(wèn)題的能力有很大的作用。這類問(wèn)題的分析方法與力學(xué)的分析方法相同，解題步驟如下：(1)確定研究對(duì)象(某個(gè)帶電體)。 (2)分析帶電體所受的外力。 (3)根據(jù)題意分析物理過(guò)程，應(yīng)注意討論各種情況，分析題中的隱含條件，這是解題的關(guān)鍵。(4

5、)根據(jù)物理過(guò)程，已知和所求的物理量，選擇恰當(dāng)?shù)牧W(xué)規(guī)律求解。(5)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行討論?！纠}4】 如圖73所示，如果 (氚核)和(氦核)垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向進(jìn)入同偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，求在下述情況時(shí)，它們的橫向位移大小的比。（1）以相同的初速度進(jìn)入，（2）以相同的初動(dòng)能進(jìn)入； （3）以相同的初動(dòng)量進(jìn)入； （4）先經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)以后再進(jìn)入。分析和解 帶電粒子在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所受的重力，所以重力可以忽略。帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)受到電場(chǎng)力的作用，做類似于平拋的運(yùn)動(dòng)，在原速度方向作勻速運(yùn)動(dòng)，在橫向作初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)。利用牛頓第二定律和勻加速運(yùn)動(dòng)公式可得（1）以相同的初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)， 因E、l、v0都相

6、同，所以（2）以相同的初動(dòng)能Ek0進(jìn)入電場(chǎng)，因?yàn)镋、l、mv2都相同，所以（3）以相同的初動(dòng)量p0進(jìn)入電場(chǎng)，因?yàn)镋、l、mv0都相同，由（4）先經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入電場(chǎng)，在加速電場(chǎng)加速后，粒子的動(dòng)能 （U1為加速電壓）由 因E、l、U1是相同的，y的大小與粒子質(zhì)量、電量無(wú)關(guān)，所以： 注意 在求橫向位移y的比值時(shí)，應(yīng)先求出y的表達(dá)式，由題設(shè)條件，找出y與粒子的質(zhì)量m、電量q的比例關(guān)系，再列出比式求解，這是求比值的一般方法。3、如何分析有關(guān)平行板電容器的問(wèn)題在分析這類問(wèn)題時(shí)應(yīng)當(dāng)注意 （1）平行板電容器在直流電路中是斷路，它兩板間的電壓與它相并聯(lián)的用電器（或支路）的電壓相同。（2）如將電容器與

7、電源相接、開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，改變兩板距離或兩板正對(duì)面積時(shí)，兩板電正不變，極板的帶電量發(fā)生變化。如開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，再改變兩極距離或兩板正對(duì)面積時(shí)，兩極帶電量不變，電壓將相應(yīng)改變。（3）平行板電容器內(nèi)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，可由求兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而進(jìn)步討論，兩極板問(wèn)電荷的叫平衡和運(yùn)。 4、利用電力線和等勢(shì)面的特性分析場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)電力線和等勢(shì)面可以形象的描述場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)。電荷周圍所畫的電力線數(shù)正比于電荷所帶電量。電力線的疏密，方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，順電力線電勢(shì)降低，等勢(shì)面垂直電力線等可以幫助我們?nèi)シ治鰣?chǎng)強(qiáng)和電勢(shì) 【例題】 有一球形不帶電的空腔導(dǎo)體將一個(gè)負(fù)電荷Q放入空腔中，如圖所示。問(wèn)：（1）由于靜電感應(yīng)，空腔導(dǎo)體

8、內(nèi)、外壁各帶什么電？空腔內(nèi)、導(dǎo)體內(nèi)、導(dǎo)體外的電場(chǎng)強(qiáng)度，電勢(shì)的大小有何特點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向如何？（2）如將空腔導(dǎo)體內(nèi)壁接地；空腔導(dǎo)體內(nèi)外壁各帶什么電?空腔內(nèi)、導(dǎo)體內(nèi)、導(dǎo)體外的場(chǎng)強(qiáng)，電勢(shì)有何變比？（3）去掉接地線，再將場(chǎng)電荷Q拿走遠(yuǎn)離空腔導(dǎo)體后，空腔導(dǎo)體內(nèi)、外壁各帶什么電？空腔內(nèi)、導(dǎo)體內(nèi)、導(dǎo)體外部的場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)又有什么變化？分析和解 本題利用電力線進(jìn)行分析比較清楚（1）把負(fù)電荷放人空腔中，負(fù)電荷周圍將產(chǎn)生電場(chǎng)，（畫出電力線其方向是指向負(fù)電荷）自由電子由低電勢(shì)到高電勢(shì)(電子逆電力線運(yùn)動(dòng))發(fā)生靜電感應(yīng)，使導(dǎo)體內(nèi)壁帶有電量為Q的正電荷，導(dǎo)體外壁帶有電量為Q的負(fù)電荷，如圖所示。空腔導(dǎo)體里外電力線數(shù)一樣多（因

9、電力線數(shù)正比于電量）空膠外電力線指向金屬導(dǎo)體（電力線止于負(fù)電荷）。越靠近空腔導(dǎo)體場(chǎng)強(qiáng)越大。導(dǎo)體中無(wú)電力線小，電場(chǎng)強(qiáng)度為零，空腔內(nèi)越靠近負(fù)電荷Q電力線越密，電場(chǎng)強(qiáng)度也越大。順電力線電勢(shì)降低，如規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零，越靠近空腔導(dǎo)體電勢(shì)越低，導(dǎo)體內(nèi)部電勢(shì)相等，空腔內(nèi)越靠近負(fù)電荷Q電勢(shì)越低。各處的電勢(shì)均小于零。（2）如把空腔導(dǎo)體內(nèi)壁接地，電子由低電勢(shì)到高電勢(shì)，導(dǎo)體上的自由電子將通過(guò)接地線進(jìn)入大地，靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)壁仍帶正電，導(dǎo)體外壁不帶電。由于電力線數(shù)正比于場(chǎng)電荷，場(chǎng)電荷Q未變所以空腔內(nèi)的電力線分布未變，空腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度也不變。導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)仍為零。由于導(dǎo)體外壁不帶電，導(dǎo)體外部無(wú)電力線，導(dǎo)體外部場(chǎng)強(qiáng)也變?yōu)?/p>

10、零。（要使導(dǎo)體外部空間不受空腔內(nèi)場(chǎng)電荷的影響，必須把空腔導(dǎo)體接地。）在靜電平衡后，導(dǎo)體與地電勢(shì)相等都等于零，導(dǎo)體內(nèi)部空腔中電勢(shì)仍為負(fù)，越靠近場(chǎng)電荷電勢(shì)越低，各處電勢(shì)都比 導(dǎo)體按地以前高。 （3）如去掉接地線，再把場(chǎng)電荷拿走遠(yuǎn)離空腔導(dǎo)體時(shí)，由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體外表面自由電子向內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)表面不帶電，外表面帶正電，帶電量為Q。這時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部和空腔內(nèi)無(wú)電力線，場(chǎng)強(qiáng)都變?yōu)榱?，?dǎo)體外表面場(chǎng)強(qiáng)垂直導(dǎo)體表面指向?qū)w外，離導(dǎo)體越遠(yuǎn)，電力線越疏，場(chǎng)強(qiáng)越小。順電力線電勢(shì)減小，無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零，越靠近導(dǎo)體電勢(shì)越高。導(dǎo)體上和空腔內(nèi)電勢(shì)相等，各點(diǎn)電勢(shì)均大于零。 當(dāng)導(dǎo)體接地時(shí)，導(dǎo)體外表面不帶電，也可用電力線進(jìn)行分析。如果外表面帶負(fù)電，就有電力線由無(wú)窮遠(yuǎn)指向?qū)w，導(dǎo)體的電勢(shì)將小于零，與導(dǎo)體電勢(shì)為零相矛盾。如果導(dǎo)體外表面最后帶正電，則有電力線由導(dǎo)體外表面指向無(wú)窮遠(yuǎn)，則導(dǎo)體電勢(shì)將大于零，也與地等電勢(shì)相矛盾所以，本題中將導(dǎo)體接地時(shí)，導(dǎo)體外表面不再帶電。