2013届高三物理一轮复习专题训练15电场解题方法和技巧

本专题的主要问题是电场性质的描述和电场对电荷的作用，解题时必须搞清描述电场性质的几个物理量和研究电场的各个规律。1、如何分析电场中的场强、电势、电场力和电势能（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。）③电势和电势能都是标量，正负表示大小．用qU＝进行计算时，可以把它们的符号代入，如U为正，q为负，则也为负．如U1U20，q为负，则021。④电场力做功的正负与电荷电势能的增减相对应，WAB为正（即电场力做正功）时，电荷的电势能减小，BA；WAB为负时，电荷的电势能增加BA。所以，应用BABAABUUqW－）＝－（＝时可以代人各量的符号，来判定电场力做功的正负。当然也可以用）－（BAUUq求功的大小，再由电场力与运动方向来判定功的正负。但前者可直接求比较简便。2、如何分析电场中电荷的平衡和运动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。【例题4】如图7—3所示，如果H31(氚核)和He24(氦核)垂直电场强度方向进入同—偏转电场，求在下述情况时，它们的横向位移大小的比。（1）以相同的初速度进入，（2）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202)mqE21at21yvl（＝＝（1）以相同的初速度v0进入电场，因E、l、v0都相同，所以mqy323241＝HeHeHHeHHmqmqyy（2）以相同的初动能Ek0进入电场，因为E、l、mv2都相同，所以qy21eHHeHqqyyH（3）以相同的初动量p0进入电场，因为E、l、mv0都相同，由qmmvqEmlvlmqEy202202)(221834231HeHHHeHHmqmqyy（4）先经过同一加速电场加速后进入电场，在加速电场加速后，粒子的动能12021qUmv（U1为加速电压）由12122024421UElqUqElvlmqEy因E、l、U1是相同的，y的大小与粒子质量、电量无关，所以：11eHHyy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。（3）平行板电容器内是匀强电场，可由dUE求两板间的电场强度，从而进—步讨论，两极板问电荷的叫平衡和运。4、利用电力线和等势面的特性分析场强和电势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（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