高中物理浅析静电场中的图象问题学法指导

《高中物理浅析静电场中的图象问题学法指导》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高中物理浅析静电场中的图象问题物理图象能形象地表达物理规律、直观地描述物理过程、鲜明地表示物理量之间的相互关系.因此，图象在中学物理中应用广泛，是分析物理问题的有效手段之一，本文我们讨论静电场中的图象问题.一、电场线与粒子运动轨迹图象的关系例1.电子在电场中运动时，仅受电场力作用，其由a点运动到b点的轨迹如图1中虚线所示.图中一组平行等距实线可能是电场线，也可能是等势线，则下列说法中正确的是（）A.不论图中实线是电场线还是等势线，a点的电势都比b点低B.不论图中实线是电场线还是等势线，a点的场强都比b点小

2、C.如果图中实线是电场线，则电子在a点动能较小D.如果图中实线是等势线，则电子在b点动能较小解析：若实线是电场线，由图象可知电子受的电场力向右，则电场方向向左，a点的电势比b点低；若实线是等势线，电子受的电场力向下，电场方向向上，则a点的电势比b点高，故选项A错误.不论图中实线是电场线还是等势线，此电场是匀强电场，故选项B错误.若实线是电场线，则电场力做正功，动能增大，在a点动能较小，故选项C正确.若实线是等势线，电场力做负功，动能减小，故选项D正确.答案选CD.点评：由运动轨迹判断物体的运动情况应牢记物

3、体做曲线运动的条件，物体在轨迹上任一点所受合力方向一定指向轨迹的凹侧.二、力与电荷关系图象例2.在一个点电荷Q的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0m.已知放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电荷量大小的关系如图2中直线A、B所示，放在A点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电.求：（1）B点的电场强度的大小和方向；（2）试判断点电荷Q的电性，并确定点电荷Q的位置坐标.解析：（1）由图可得B点电场强度的大小.

4、因B点的试探电荷带负电，而受力指向x轴的正方向，故B点场强的方向沿x轴的负方向.（2）因A点的正电荷受力和B点的负电荷受力均指向x轴的正方向，故点电荷Q位于A、B两点之间，带负电.设点电荷Q的坐标为x，则由图可得，解得x=2.6m.点评：要明确图象的物理意义.根据粒子在电场中受力情况确定不同位置的电场强度大小和方向.三、电荷在矩形波电压下的运动例3.如图3甲所示，相距d=15cm的A、B两极板是在真空中平行放置的金属板，当给它们加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场.今在A、B两极板之间加上如图3乙所示

5、的矩形波电压，矩形波电压的周期时A极板的电势比B极板的电势高，且.一个比荷的带负电的粒子在t=0时刻从B极板附近由静止运动，不计重力.求：（1）当粒子的位移为多大时，速度第一次达到最大，最大值是多少？（2）粒子运动过程中，将与某一极板相碰撞，求粒子碰撞极板时速度的大小.解析：粒子在电场中的运动情况比较复杂，可借助于v－t图象分析运动过程.如图4所示为一个周期的v－t图象，以后粒子将重复这种运动.（1）在0～时间内，粒子加速向A极板运动，当时，粒子速度第一次达到最大.根据牛顿第二定律可知，粒子运动的加速度为

6、.设粒子的最大速度为vm，此时位移为x，则（2）粒子在第一个周期的前时间内，先加速后减速向A极板运动，位移为xA；粒子后时间内，先加速后减速向B极板运动，位移为xB，以后的每个周期将重复上述运动.由于粒子在加速和减速运动中的加速度大小相等，所以有，所以粒子在一个周期内的位移为显然，第二个周期末粒子距A极板的距离为L=d.表明粒子将在第3个周期内的前时间内到达A极板.设粒子到达A极板的速度为v，则有：解得点评：处理带电粒子在变化电场中的运动问题应充分注意电场的变化情况及粒子受力的变化情况，然后结合物体的初始

7、运动状态，明确粒子的运动过程特点.最好画出v－t图象帮助分析，利用力和运动的知识解决.