靜電場中涉及圖像問題的處理方法和技巧

◇　山東　趙海榮

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靜電場中涉及圖像問題的處理方法和技巧

◇山東趙海榮

高中物理靜電場中的圖象類問題形式多樣．場源可能是點電荷、等量的同種(異種)電荷、帶電平板等．知識點涉及加速度、靜電場、電場強度、電勢、電勢能、電勢差等．解答該類題型的關鍵是要讀懂圖象的意義,即坐標軸、坐標原點、斜率、交點坐標的物理意義，同時結合題意,根據電場強度的定義式和電勢的基本公式解決相關問題．

1　v-t圖象

圖1　　　　　　圖2

AA、B 2點的電場強度是EA

BA、B 2點的電勢是φA>φB;

CQ在A、B 2點的電勢能大小是EpA> EpB;

D此電場一定是負電荷形成的電場

答案A、B、D. 小結: 由v-t 圖象的速度和斜率的變化,確定電荷所受電場力的方向與電場力的大小變化情況,進而確定電場的方向、電勢的高低及電勢能的變化．

2　φ-x圖象

圖3

AC點的電場強度大小為0;

BA點的電場強度大小為0;

CNC間場強方向沿x軸正方向;

D負點電荷從N點到D點,電場力一直做正功

答案A. 小結: 1) 在φ-x 圖象中可以直接判斷各點電勢的大小,并由此確定電場強度的方向和判斷場源電荷的位置或電性; 2) 在φ-x 圖象中可以用WAB=QUAB分析電荷移動時電勢能的變化,再分析WAB的正負,然后作出判斷; 3) 電場強度大小等于φ-x 圖線的斜率大小,電場強度為0處,φ-x 圖線存在極值,其切線斜率為0.

3　E-x 圖象

圖4

AO點的電勢最低;

Bx2點的電勢最高;

Cx1和-x12點的電勢相等;

Dx1和x32點的電勢相等

答案C. 小結: 1)E-x圖象在橫軸上的截距表示場強為0的位置,由圖象還可直接得到各點場強大小及方向關系并畫出對應的電場線,從而比較同一帶電粒子在電場中加速度大小和方向關系并確定電勢高低; 2)E-x圖象與坐標軸所圍成圖形“面積”表示電勢差,該“面積”大小表示電勢差的絕對值,“面積”的位置(位于橫軸上方或下方)表示電勢差正、負性不同,計算2點間電勢差時要求代數和,若代數和為0,說明這2點是等勢點.

4　Ep-x 圖象

圖5

A坐標原點O處電場強度為0;

B粒子經過x1、-x1處速度相同;

C由x1運動到O過程加速度一直減小;

答案A、B. 小結: 1)由Ep=Qφ和E=Δφ/Δx分析圖象的斜率與場強的關系,可求出某點電場強度的大小; 2)Ep-x圖象上各點切線斜率的絕對值表示各點電場力大小．由此分析電場力的變化,從而判斷加速度及電場強度的變化; 3) 由能量守恒判斷速度的大小關系.

山東東營市河口區第一中學)