静电场几个小问题.doc

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1、静电场中几个疑难小问题的突破　　电场是一种抽象的物质，看不见、摸不着，初学时很难全面把握它的特性。静电场中的问题一般涉及的物理量又较多，运用的规律不一而足，往往还需要把讨论的问题和力学、电学知识相结合，处理起来有一定难度。下面以几个静电场中的疑难小问题为例，通过介绍处理的方法，帮助初学者开拓思路，寻找灵感。 　　一、电势的推断及电场线的描绘 　　通过发现不同点电势差之间的关系，利用“等分”的思想找到等电势点，连接后画出等势面，再借助电场线与等势面间的关系描绘出电场线，是解决此类问题的基本思路。 　　例：如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一个正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为、

2、、，由此可以推断D点的电势是多少？试在方框内作出该电场的示意图，要保留作图时所用的辅助线。  　　解析：“等分法”处理步骤如下 　　1．找出已知点中电势最低的点，求出其余各点和该点间的电势差； 　　2．利用添加分母的方式确定出上述几个电势差之间的关系； 　　3．按分母上的数值将对应两点间的连线进行等分，找到等势点，画出等势线； 　　4．依据等势面的分布及电势的相对高低描绘电场线。 　　在本题中C点电势最低，则 　　， 　　比较后发现，有： 　　故将A、C连线3等分（B、C连线无需处理），找到B的等电势点M，过D点作BM的平行线DN，DN与AC的交点N就是D的等电势点，而N刚好也是AC连线上的

3、一个等分点，电势数值可求。 　　因，所以，虚线框内电场线分布如图中实线所示，方向垂直BM向下。 　　二、静电平衡问题 　　静电平衡问题素来有电场中的“迷宫”之称，那么怎样才能顺利走出“迷宫”呢？这就要靠描绘电场的形象工具──电场线，正所谓“走出迷宫靠引线”！ 　　具体地讲，就是先设法画出导体周围的几条电场线，然后结合电场线的分布和走向进行问题的分析处理。其中，静电场中的电场线有如下特点：（1）起源于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处），不会在没有电荷的地方中断（场强为0的奇异点除外）；（2）电场线不能形成闭合曲线；（3）任何两条电场线不会相交。导体达到静电平衡时有以下三个特征：（

4、1）内部场强处处为0；（2）导体表面的电场线与导体表面处处垂直；（3）导体是个等势体。 　　例：如图所示，A、B为带异种电荷的小球，将两个不带电的导体棒C、D放在两球之间，当用导线将C棒左端点x和D棒右端点y连接起来的瞬间，导体中的电流方向如何？  　　解析：导线中的电流总是从电势高的一端流向电势低的一端，因此解决此问题的关键是要判断出x、y两点电势的相对高低。 　　依据电场线的特点和处于静电平衡中的导体的特征，画出连接A、B、C、D的几根电场线。务必注意，因静电平衡的导体C为等势体，故电场线④不可能存在，电场线⑤也不可能有，有兴趣可通过反证法证明。因此在画图过程中要一定注意科学性，一般只需

5、画出连接所有导体的几条电场线即可。  　　沿电场线电势逐渐降低，故由图可知，也就是，所以用导线连接x、y两点瞬间，导体中的电流方向从x到y。 　　三、带电粒子运动轨迹的分析 　　带电微粒仅在电场力的作用下做曲线运动时，根据轨迹弯曲的方向可以判断粒子的电性以及速度、动能、电势能的变化情况。若能灵活采用假设法、对比法，则无需机械记忆相关结论，就可快速完成分析过程。 　　例：一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则（   ）  　　A．粒子带正电 　　B．粒子动能逐渐减小 　　C．粒子在A点的加速度大于在B点的加速度 　　D．粒子在A点具有的电势能更大 　　解析

6、：由图可知A处的电场线比B处的电场线密，说明A处的场强大于B处的场强，根据牛顿第二定律和电场力大小计算式可得：，故粒子在A点的加速度大些，选项（C）正确。 　　又如图，画出轨迹在P点的切线方向（利用轨迹与电场线的交点讨论问题比较方便），即粒子在P点的速度方向。  　　假设粒子不受电场力作用，由于惯性，粒子将沿P点的切线方向做匀速直线运动，对应的轨迹如图，而实际的运动轨迹相对于画出的直线轨迹向左偏折，说明粒子所受电场力方向向左，同时电场力的方向又必须跟所在处的场强方向共线，综合可知，粒子在P点受到的电场力方向应该沿P点的电场线向左。 　　因为电场力方向与场强方向相反，所以粒子应该带负电，选项（

7、A）错； 　　电场力与速度间的夹角大于，说明电场力是粒子运动的阻力，故对粒子做负功。依据功能关系可以判断：粒子的动能减少，电势能增加。选项（B）正确、（D）错误。本题正确选项是（B）（C）。 　　四、电容器的动态分析 　　“变中抓不变”是处理动态变化问题的准则，电容器的动态分析也不例外，实际问题一般分两种情况：一是定电压问题，即电容器始终与电源相连，电容器两极板间的电压保持不变，以此不变量出发讨论其它量的变化