電場性質的理解與應用

山東省棗莊二中　孫飛

電場性質的理解與應用

山東省棗莊二中孫飛

電場性質在高考的考查中具有“知識交匯多”、“信息含量多”、“考查角度多”的特點，這些特點足以讓其成為高分路上的一大“攔路虎”。遇到此類問題，同學們無須一見就慌，只要靜下心來，運用所學知識，從力和能的角度去分析，就不難做出正確的判斷。

一、理清知識聯系，解題快速定向

二、掌握方法技巧，找到解題入口

1.電場性質的判斷方法

2.根據粒子運動的軌跡判斷粒子的受力及運動情況

（1）確定受力方向

①曲線運動的受力特征：帶電粒子受力總指向曲線的凹側；

②電場力方向與電場強度方向的關系：正電荷的受力方向與電場強度方向同向，負電荷則相反；

③電場強度方向與電場線或等勢面的關系：電場線的切線方向或等勢面的法線方向為電場強度的方向。

（2）比較加速度大小

（3）判斷帶電粒子做加速或減速運動：

電場力與速度方向成銳角（或鈍角），電場力做正功（或負功），速度增加（或減小）。

三、明辨解題誤區，謹防誤入歧途

1.不要以為電勢降低的方向就是電場強度的方向，電勢降低最快的方向才是電場強度的方向。

例1（多選）兩個相同的負電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖1所示。c是兩負電荷連線的中點，且在正電荷的正下方，d點在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則（）。

A.a點的電場強度比b點的大B.a點的電勢比b點的高

C.c點的電場強度比d點的大D.c點的電勢比d點的低

圖1

解析根據電場線的分布圖，對于a、b兩點，a點周圍的電場線較密，則a點的電場強度較大，選項A正確。沿電場線的方向電勢降低，a點的電勢低于b點的電勢，選項B錯誤。由于c、d關于正電荷對稱，正電荷在c、d兩點產生的電場強度大小相等、方向相反；兩負電荷在c點產生的電場強度為0，在d點產生的電場強度方向向下，根據電場的疊加原理，c點的電場強度比d點的大，選項C正確。c、d兩點中，c點離負電荷的距離更小，c點電勢比d點低，選項D正確。

答案ACD

2.電容器帶電量不變時，板間電場強度不隨板間距離的變化而變化，而各點電勢的變化要看該點與零勢點的電勢差如何變化。

例2（多選）如圖2所示，兩面積較大、正對著的平行極板A、B水平放置，極板上帶有等量異種電荷。其中A板用絕緣線懸掛，B板固定且接地，P點為兩板的正中間位置。下列結論正確的是（）。

圖2

A.若在兩板間加上某種絕緣介質，A、B兩板所帶電荷量會增大

B.A、B兩板電荷在P點產生電場的場強大小相等，方向相同

C.若將A板豎直向上平移一小段距離，兩板間的電場強度將增大

D.若將A板豎直向下平移一小段距離，原P點位置的電勢將不變

答案BD

3.帶電粒子所受電場力的變化決定其加速度的變化。根據粒子運動軌跡和各處電場線疏密程度變化可確定粒子加速度的變化情況。

例3帶電粒子僅在電場力的作用下，在電場中從a點沿虛線所示的軌跡運動到b點，如圖3所示，則從a到b的過程中，下列說法正確的是（）。

圖3

A.粒子帶負電荷

B.粒子先加速后減速

C.粒子加速度一直增大

D.粒子的機械能先減小后增大

解析由圖像知粒子受到的電場力向右，沿電場線方向，故粒子帶正電，故A錯誤。粒子先做減速運動后做加速運動，故B錯誤。根據電場線的疏密程度知道場強先減小后增大，加速度先減小后增大，故C錯誤。從a點到b點，電場力先做負功，再做正功，動能先變小后增大，D正確。

答案D

說明在不考慮重力做功的情況下，粒子動能的變化規律與機械能的變化規律相同，明白這一點，即可知道D選項正確。

4.在判斷電勢高低或電勢能大小以及電場力做功的正負時，要會用公式的符號規則進行分析。

例4如圖4所示，直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組互相垂直的平行線，M、N、P、Q是它們的交點，四點處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中，電場力所做的負功相等。則（）。

圖4

A.直線a位于某一等勢面內，φM＞φQ

B.直線c位于某一等勢面內，φM＞φN

C.若電子由M點運動到Q點，電場力做正功D.若電子由P點運動到Q點，電場力做負功

解析由電子從M點分別運動到N點和P點的過程中電場力所做的負功相等可知，N、P兩點在同一等勢面上，且電場線方向為M→N，故選項B正確，選項A錯誤。M點與Q點在同一等勢面上，電子由M點運動到Q點，電場力不做功，故選項C錯誤。電子由P點運動到Q點，電場力做正功，故選項D錯誤。

答案B