勻強(qiáng)電場的深度剖析

勻強(qiáng)電場是高中物理最常見也是最重要的一種電場，下面對勻強(qiáng)電場的特點(diǎn)、規(guī)律做一個梳理與深度挖掘，以幫助同學(xué)們加深對勻強(qiáng)電場的理解。

一、勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度

特點(diǎn)：勻強(qiáng)電場中各處的電場強(qiáng)度大小相等，方向相同，電荷在電場中所受的電場力為恒力。

例1 如圖l所示，質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子，以初速度v0從A點(diǎn)豎直射人真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場中，粒子通過B點(diǎn)時，速率vB=2v0，方向與電場方向一致，求勻強(qiáng)電場中A、B兩點(diǎn)的電勢差UAB。

分析：粒子受重力、電場力兩恒力，根據(jù)運(yùn)動的合成與分解，粒子豎直方向做豎直上拋運(yùn)動，水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，運(yùn)動到B點(diǎn)時，豎直分速度剛好減為零。

評析：由粒子所受的電場力為恒力，就能快速判斷出粒子的運(yùn)動性質(zhì)。

二、勻強(qiáng)電場的電勢

特點(diǎn)：勻強(qiáng)電場的電勢順著電場線隨距離均勻減小。

例2 某靜電場φ隨x變化的圖像如圖4所示，一個帶負(fù)電的粒子（忽略重力）在電場中以x=0為中心，沿z軸方向做周期性運(yùn)動。設(shè)x軸正方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度E，粒子加速度a，速度v的正方向。圖5分別表示x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E，粒子加速度a，速度v和動能Ek隨x的變化圖像，其中可能正確的是（ ）。

分析：φx圖像的切線斜率表示電場強(qiáng)度，由φ-x圖像可知，O點(diǎn)左側(cè)、右側(cè)均為勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小相等，由順著電場線電勢逐漸減少可知，O點(diǎn)左側(cè)電場方向向左，O點(diǎn)右側(cè)電場方向向右。

選項(xiàng)A，在x=0的左側(cè)，右側(cè)為勻強(qiáng)電場，E恒定，故選項(xiàng)A錯誤。

選項(xiàng)B，在x=0的左側(cè)，a方向應(yīng)為正值，在x-0的右側(cè)，a方向應(yīng)為負(fù)值，故選項(xiàng)B錯誤。

選項(xiàng)C，在x=O的左側(cè)，粒子向右做勻加速直線運(yùn)動，在x=0的右側(cè)，粒子向右做勻減速直線運(yùn)動，v-z圖像應(yīng)為曲線，故選項(xiàng)C錯誤。

選項(xiàng)D，Ek-x圖像的切線斜率為合外力，此合外力為電場力，故選項(xiàng)D正確。

三、勻強(qiáng)電場的電場線

特點(diǎn)：勻強(qiáng)電場的電場線為疏密均勻的平行直線，等勢面為一系列與電場線垂直的平面。

例3 證明沒有這樣的電場，電場線為疏密不均勻的平行直線。

證明：如圖6所示，在電場中構(gòu)建一矩形

四、勻強(qiáng)電場的產(chǎn)生

兩塊相同、正對放置的平行金屬板，若板間距離很小，當(dāng)它們分別帶有等量的正、負(fù)電荷時，板間的電場（除邊緣附近）就是勻強(qiáng)電場。勻強(qiáng)電場由正、負(fù)極板的電荷共同激發(fā)。平行板電容器之間的勻強(qiáng)電場有如下兩種：

例4 兩塊平行金屬板水平放置，帶電情況如圖7所示，其內(nèi)部空間有兩個懸浮著的小帶電液滴A和B，以下辦法可使液滴向上做加速運(yùn)動的是（ ）。

A.使兩板靠近一些

B.使兩板左、右稍錯開一些

C.用導(dǎo)線將兩板連接一下

D.使A和B黏合在一起

分析：最初兩液滴受力平衡，滿足mg=Eq。