“電場能的性質(zhì)”相關(guān)考點例析

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“電場能的性質(zhì)”相關(guān)考點例析

■李志云

電場有力的性質(zhì)和能的性質(zhì)，本文選擇能的性質(zhì)這一視角，就相關(guān)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(yīng)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(cè)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(guān)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(yīng)指向軌跡的凹側(cè)且沿電場線的切線方向，設(shè)粒子由a向b運動，則其所受電場力方向和速度方向的關(guān)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(shè)粒子由b向a運動同樣可得出結(jié)論)

三、勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)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(zhì)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(nèi)，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