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高中二年级物理

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    如图所示,一簇平行线为方向未知的匀强电场的电场线,沿与此平行线成60°角的方向,把一带电荷量为q=- 1.0×10-6C的质点从A点移到B点,电场力做功为2.0×10-6J,已知A、B两点间距为2cm。求:
    (1)匀强电场的大小。
    (2)如果B点电势为φB=1V,则A点电势为多大。

    本题信息:2010年0113期中题物理计算题难度较难 来源:马凤霞
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本试题 “如图所示,一簇平行线为方向未知的匀强电场的电场线,沿与此平行线成60°角的方向,把一带电荷量为q=- 1.0×10-6C的质点从A点移到B点,电场力做功为2.0×10-6J,...” 主要考查您对

匀强电场

电势

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  • 匀强电场
  • 电势
匀强电场:

1、定义:在电场中,如果各点的场强的大小和方向都相同,这样的电场叫匀强电场。匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线。
2、场源:相距很近,带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场,除边缘部分外,可以看做匀强电场

电场中图像类问题的解法:

 1.电场的E—x图像与φ一x图像
在给定了电场的E—x图像时,可以由图线确定x 轴上各点场强的大小及方向。此外还可以确定x轴上各点的电势变化情况:E—x图线与x轴所围图形的面积表示电势差。
在给定了电场的φ—x图像时,除了可以直接确定x轴上各点电势的高低及电势变化情况,还可以确定x 轴上各点场强(或沿x轴方向上的场强分量)的大小及方向:图线斜率大小表示场强大小,斜率正负表示场强方向。
当E一x图像或φ一x图像与粒子运动相结合时,可利用电场力与场强、加速度的关系及电场力做功与动能、电势能和电势等的关系来解决涉及粒子电性、电场力、电势能、动能、速度、加速度等的相关问题。
在这类题目中,还可以把E—x图像或φ一x图像假设为我们熟悉的、符合给定变化规律的某一种电场,利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。
2.粒子运动的v一t图像当带电粒子只在电场力作用下运动时,如果给出了粒子运动的速度图像,则从速度图像上能确定粒子运动的加速度方向、加速度大小变化情况,进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向、场强大小、电势高低等情况判定出来。
3.粒子运动的v一x图像
在v一x图像中,图像的斜率并不是粒子运动的加速度,虽然从 v一x图像仍可判定粒子是加速运动还是减速运动,但加速度的大小变化情况却不一定能够判定出来,如在图中,图线的某点切线斜率:所以在粒子经过某位置时的加速度a=kv。图线①③所表示的粒子在运动中加速度增大,图线④⑤ 所表示的粒子在运动中加速度减小,而图线②⑥表示的粒子在运动中加速度变化情况不能确定。
在能够确定粒子运动中加速度的变化情况之后,解决问题的方法与已知v—t图像相同。

给定带电粒子运动轨迹类问题的解法:

在涉及带电粒子运动轨迹的问题中,主要有三种类型:一是与电场线相结合,其中有给定电场方向和电场线方向未知的两种情况;二是与等势线相结合,有标出等势线电势数值和未标出电势数值的两种情况;三是给定场源电荷的情况。
解决这类问题的第一步先要根据带电粒子运动轨迹弯曲的方向范围,判定出带电粒子受到合外力的方向范围,由运动轨迹的切线判定出带电粒子的初速度、末速度及特殊位置的速度方向。
第二步由电场线分布、等势线分布、场源电荷的位置确定电场力的方向。电场力的方向应与所在处电场线、等势面的垂线在同一直线上,至于给定的是场源电荷时,单一场源电荷看该点与场源电荷的连线,多个场源电荷时利用场的叠加原理。
第三步由电场力的方向与速度方向问的夹角,确定粒子运动中电场力做功情况、动能变化情况,电势能变化情况。若是粒子的电性已知或电场线的方向已知、等势线的电势高低已知、场源电荷电性已知时,可由其一判定另一种情况。
第四步在涉及受力大小、加速度大小变化情况时,可将电场线分布疏密程度、等势线分布疏密程度与场源电荷相对位置的变化等情况相联系。


电势:

1、电势φ:电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差。
2、特点:
①电势具有相对性,相对参考点而言。但电势之差与参考点的选择无关。通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势。
②电势一个标量,但是它有正负,正负只表示该点电势比参考点电势高,还是低。
③电势的大小由电场本身决定,与Ep和q无关。
④电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。
3、电势高低的判断方法
①根据电场线判断:沿着电场线的方向,电势越来越低。
②根据电势能判断:
正电荷:电势能大,电势高;电势能小,电势低。
负电荷:电势能大,电势低;电势能小,电势高。
结论:只在电场力作用下,静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。

电场的能的性质:

电场力做功的特点在电场中移动电荷时,电场力对电荷做的功只与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷的运动路径无关。这一点与重力做功的情况类似。沿任一闭合路径移动一周,电场力所做的总功为零。


电势高低的比较方法:

(1)根据电场线或等势面判断。沿电场线方向,电势越来越低,电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(2)利用电势差的正负判断。判断出的正负,再由比较的大小。若,则;则
(3)利用场源电荷判断。取无穷远处为零电势点,正电荷周围电势为正值,且离正电荷近处电势高;负电荷周围电势为负值,且离负电荷近处电势低。点电荷电场中某固定点的电势与场源电荷的电性及电荷量有关。场源电荷带正电时,电荷量越大.该点电势越高;场源电荷带负电时则相反。
(4)利用电势叠加判断。苦有多个场源电荷时,每个场源电荷产生的电场中的电势已知或易于判断,可将每个电场的电势先判断后叠加从而得到总电势。
(5)根据电场力做功来判断。正电荷在电场力作用下移动时,电场力做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷,情况正好相反。
(6)根据电势能判断。正电荷在电势高处电势能较大,负电荷在电势低处电势能较大。


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