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物理电场怎么解

发布时间:2022-06-16 02:24:17

❶ 怎样理解电场

静电场-正文 观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质,其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。库仑定律描述了这个力。
<FONT size=4 黑体?>电场强度 表示电场物理性质的基本量之一是电场强度E,它是矢量。电场强度E对场中其他电荷q┡的作用力为 静电场具有无旋场(位场)的性质,即沿场内任一环路l的电场强度E的线积分为0, 该式的微分形式为静电场强度的旋度等于0, 静电场具有点源场的性质,在自由空间中由任意闭合面S穿出的电场强度通量应等于S内所有电荷的代数和并除以真空介电常数ε0, <FONT size=4 黑体?>静电感应 如果电场中存在导体,在电场力的作用下出现静电感应现象,使原来中和的正、负电荷分离,出现在导体表面上。这些电荷称为感应电荷。总的电场是感应电荷与自由电荷共同作用结果。达到平衡时,导体内部的电场为零。静电感应现象有一些应用,但也可能造成危害。
<FONT size=4 黑体?>静电场中的介质 电场中的绝缘介质又称为电介质。由于电场力的作用在原子尺度上出现了等效的束缚电荷。这种现象称为电介质的极化。对一种绝缘材料,当电场强度超过某一数值时,束缚电荷被迫流动造成介质击穿而失去其绝缘性能。因此静电场的大小对电工器件的设计及材料选择十分重要。
有介质时的静电场是由束缚电荷及自由电荷共同产生的,为了表示这二者共同作用下的电场,可以引入另一个场矢量电通量密度D(又称电位移)。它定义为 式中P为电介质的极化强度,则可得高斯通量定理 式中q仅为S面内所有自由电荷,而不包括电介质的束缚电荷。高斯通量定理的微分形式为电位移的散度等于该点自由电荷(体)密度ρ, 墷·D=ρ电介质的极化强度P与电场强度E有关,而电通量密度又与P 和E 有关,故可得表示电介质的本构方程 D=εE式中ε=(1+χ)ε0,为电介质的介电常数(即电容率)。对于线性电介质,ε为一常数;对于各向异性的电介质,D与E将不同向,ε为一张量。ε=εrε0,εr称为相对介电常数。
<FONT size=4 黑体?>电位 由于静电场是无旋场,故可用标量电位φ表征静电场(见电位)。电位与电场强度的关系是 式中Q点为电位参考点,可选在无穷远处;P点为观察点。上式的微分形式为电场强度等于电位的负梯度,即
E=-墷φ在ε为常数的区域, 式中墷·墷可记作墷2,在直角坐标中 分别为一阶与二阶微分算符。这样,可得电位φ所满足的微分方程 称为泊松方程。如果观察点处自由电荷密度ρ为0,则 墷2φ=0称为拉普拉斯方程。泊松方程和拉普拉斯方程描述了静电场空间分布的规律性。可以证明,当已知ρ、ε及边界条件时,泊松方程或拉普拉斯方程的解是惟一的,可以设法求解电位φ,再求出场中各处的E。 </FONT></FONT></FONT></FONT>

❷ 求高中物理电场解题技巧

一般都是带电粒子在电磁场中的运动,解这类题一定要注意电磁场对离子做正功还是负工,还要注意粒子在电场中做功和路径无关.只记住这些就没有问题.我都毕业很多年了,要收刚毕业的时候,知道的比这多,重要的是自己摸索总结.

❸ 物理电磁场解题思路

6 两面,当导电液体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得的电流值,已知流体的电阻率,不计电流表的内阻,则可求得流量为多大? 【解析】导电流体从管中流过时,其中的阴阳离子会受磁场力作用而向管的上下表面偏转,上、下表面带电后一方面使阴阳离子又受电场力阻碍它们继续偏转,直到电场力与磁场力平衡;另一方面对外接电阻来说,上、下表面相当于电源,使电阻中的电流满足闭合电路欧姆定律. 设导电流体的流动速度v,由于导电流体中正、负离子在磁场中的偏转,在上、下两板上积聚电荷,在两极之间形成电场,当电场力qE与洛伦兹力qvB平衡时,E=Bv,两金属板上的电动势E′=Bcv,内阻r=c/ab,与R串联的电路中电流:I=Bcv/(R+r), v=I(R+ c/ab)/Bc; 流体流量:Q=vbc=I(bR+c/a)/B 【解题回顾】因为电磁流量计是一根管道,内部没有任何阻碍流体流动的结构,所以可以用来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量 . 本题是闭合电路欧姆定律与带电粒子在电磁场中运动知识的综合运用 的运动模型也称为霍尔效应,在许多仪器设备中被应用.如速度选择器、磁流体发电机等等. 【例6】如图所示,匀强磁场磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向外.某一时刻有一质子从点(L0,0)处沿y轴负向进入磁场;同一时刻一α粒子从点(-L0,0)进入磁场,速度方向在xOy平面内.设质子质量为m,电量为e,不计质子与α粒子间相互作用. (1)如果质子能够经过坐标原点O,则它的速度多大? (2)如果α粒子第一次到达原点时能够与质子相遇, 求α粒子的速度. 【解析】带电粒子在磁场中的圆周运动的解题关键 是其圆心和半径,在题目中如能够先求出这两个 量,则解题过程就会变得简洁,余下的工作就是 利用半径公式和周期公式处理问题. (1)质子能够过原点,则质子运动的轨迹半径 为R=L0/2,再由r=mv/Bq,且q=e即可得: v=eBL0/2m;此题中还有一概念,圆心位置一定在垂直于速度的直线上,所以质子的轨迹圆心一定在x轴上; (2)上一问是有关圆周运动的半径问题,而这一问则是侧重于圆周运动的周期问题了,两个粒子在原点相遇,则它们运动的时间一定相同,即tα=TH/2,且α粒子运动到原点的轨迹为一段圆弧,设所对应的圆心角为,则 有 tα=2m/2Be,可得=/2, 则α粒子的轨迹半径R=L0/2=4mv/B2e, 答案为v= eBL0/(4m),与x轴正方向的夹角为/4,右向上; 事实上α粒子也有可能运动3T/4时到达原点且与质子相遇,则此时质子则是第二次到原点,这种情况下速度大小的答案是相同的,但α粒子的初速度方向与x轴的正方向的夹角为3/4,左向上; 【解题回顾】类似问题的重点已经不是磁场力的问题了,侧重的是数学知识与物理概念的结合,此处的关键所在是利用圆周运动的线速度与轨迹半径垂直的方向关系、弦长和弧长与圆的半径的数值关系、圆心角与圆弧的几何关系来确定圆弧的圆心位置和半径数值、周期与运动时间.当然r=mv/Bq、T=2m/Bq两公式在这里起到一种联系作用. 7 【例7】如图所示,在光滑的绝缘水平桌面上, 有直径相同的两个金属小球a和b,质量分别 为ma=2m,mb=m,b球带正电荷2q,静止在 磁感应强度为B的匀强磁场中;不带电小球a 以速度v0进入磁场,与b球发生正碰,若碰后b球对 桌面压力恰好为0,求a球对桌面的压力是多大? 【解析】本题相关的物理知识有接触起电、动量守恒、洛伦兹力,受力平衡与受力分析,而最为关键的是碰撞过程,所有状态和过程都是以此为转折点,物理量的选择和确定亦是以此作为切入点和出发点; 碰后b球的电量为q、a球的电量也为q,设b球的速度为vb,a球的速度为va;以b为研究对象则有Bqvb=mbg;可得vb=mg/Bq; 以碰撞过程为研究对象,有动量守恒, 即mav0=mava+mbvb,将已知量代入可得va=v0-mg/(2Bq);本表达式中va已经包含在其中,分析a碰后的受力,则有N+Bqva=2mg,得N=(5/2)mg-Bqv0; 【解题回顾】本题考查的重点是洛伦兹力与动量问题的结合,实际上也可以问碰撞过程中产生内能的大小,就将能量问题结合进来了. 【例8】. 如图所示,在xOy平面上,a点坐标为(0,L), 平面内一边界通过a点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,有一电子(质量为m,电量为e) 从a点以初速度v0平行x轴正方向射入磁场区域,在磁场中运动,恰好从x轴正方向上的b点(图中未标出),射出磁场区域,此时速率方向与x轴正方向的夹角为60,求: (1)磁场的磁感应强度; (2)磁场区域的圆心O1的坐标; (3)电子在磁场中的运动时间。 【解析】电子在匀强磁场中作匀速圆周运动,从a点射入b点射出磁场区域,故所求圆形磁场区域区有a点、O点、b点,电子的运动轨迹如图中虚线所示,其对应的圆心在O2点,令aObOR22,作角 aOb260,如图所示:  RRLRRmvBe22 2 0 60 sin代入 由上式得 RLBmveL 220, 电子在磁场中飞行的时间; tTmBeLvL v 60360162322300 由于⊙O1的圆周角aOb90,所以ab直线段为圆形磁场区域的直径,则 y a v0 Ox 8 aORL112 ,故磁场区域圆心O1的坐标, xaOL16032sin yLaOL1602cos,即O1坐标3212LL, 【解题回顾】本题关键为入射方向与出射方向成一定角度(题中为600),从几何关系认识到带电粒子回旋的圆弧为1/6圆的周长,再通过几何关系确定1/6圆弧的圆,半径是Oa2或bO2,进而可确定圆形区域的圆心坐标。 【例9】 如图所示,在图中第I象限的区域里有平行于y轴的匀强电场 ENC20104./,在第IV象限区域内有垂直于Oxy平面的匀强磁场B。 带电粒子A,质量为 mkg1121010.,电量 qC141010.,从y轴上A点以 平行于x轴的速度vms15 410/射入电场中,已知OAm , 求: (1)粒子A到达x轴的位置和速度大小与方向; (2)在粒子A射入电场的同时,质量、电量与A相等的粒子B,从y轴上的某点B以平行于x轴的速度v2射入匀强磁场中,A、B两个粒子恰好在x轴上迎面正碰(不计重力,也不考虑两个粒子间的库仑力)试确定B点的位置和匀强磁场的磁感强度。 【解析】粒子A带正电荷,进入电场后在电场力作用下沿y轴相反方向上获得加速度, aEqmmsms 101020101010201044122122 ..././ 设A、B在x轴上P点相碰,则A在电场中运动时间可由 OAat 122 求解: tOAass 22004 2102010127.(). 由此可知P点位置:OPvtmm4010201080 105 7 2 ..(). 粒子A到达P点的速度, vvatmst122 5 24010./ vt与x轴夹角:45 9 (2)由(1)所获结论,可知B在匀强磁场中作匀速圆周运动的时间也是ts20107 .,轨迹半径ROPm282102  OBm 12102 粒子B在磁场中转过角度为34 ,运动时间为3 8T 382mBqt  Bm qtT34018. 【例10】 如图4,质量为1g的小环带4×10-4C的正电,套在长直的绝缘杆上,两者间的动摩擦因数μ=0.2。将杆放入都是水平的互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,杆所在平面与磁场垂直,杆与电场的夹角为37°。若E=10N/C,B=0.5T,小环从静止起动。求:(1)当小环加速度最大时,环的速度和加速度;(2)当小环的速度最大时,环的速度和加速度。 【解析】 (1)小环从静止起动后,环受力如图5,随着速度的增大,垂直杆方向的洛仑兹力便增大,于是环上 侧与杆间的正压力减小,摩擦力减小,加速度增大。当环的速度为V时,正压力为零,摩擦力消失,此时环有最大加速度am。 在平行于杆的方向上有:mgsin37°-qE cos37°=mam 解得:am=2.8m/S2 在垂直于杆的方向上有: BqV=mgcos37°+qEsin37° 解得:V=52m/S (2)在上述状态之后,环的速度继续增大导致洛仑兹力继续增大,致使小环下侧与杆之 间出现挤压力N,如图6。于是摩擦力f又产生,杆的加速度a减小。V↑BqV↑N↑f ↑a↓,以上过程的结果,a减小到零,此时环有最大速度Vm。 在平行杆方向有: mgsin37°=Eqcos37°+f 在垂直杆方向有 BqVm=mgcos37°+qEsin37°+N 又f=μN 解之:Vm=122m/S 此时:a=0 【例11】如图7,在某空间同时存在着互相正交的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下。一带电体a带负电,电量为q1,恰能静止于此空间的c点,另一带电体b也带负电,电量为q2,正在过a点的竖直平面内作半径为r的匀速圆周运动,结果a、b在c处碰撞并粘合在一起,试分析a、b粘合一起后的运动性质。 【解析】:设a、b的质量分别为m1和m2,b的速度为V。a静止, 10 则有q1E=m1g b在竖直平面内作匀速圆周运动,则隐含着Eq2=m2g,此时 对a和b碰撞并粘合过程有m2V+0=(m1+m2)V′ a、b合在一起后,总电量为q1+q2,总质量为m1+m2,仍满足 (q1+q2)E=(m1+m2)g。因此它们以速率V′在竖直平面内作匀速圆周运动,故有 解得:

❹ 高中物理电场这部分该如何搞定

理解好场强,电场力做功,电势,电势能,带电粒子在电场中的运动等内容,然后多做电场力做功及带电粒子在电场中的运动

❺ 高中物理电场运动!求解

1.首先2到4肯定能出去,这个不用说罢。
0到2时,因AB距离很近,所以我们可以认为电子可以瞬时通过AB板。所以就是电子通过是没有电压变化。
根据动能定理,能通过就是说到达B板电子动能最小为0.
所以有动能定理的。Et-E0=eUab;Et>=0;所以Uab<=120;
在0到2中U小于120的地方就行了。
用数学里面的一次函数算就出来了。
0到1内U=200t;U<=120;t<=0.6;
同理1.4<t<2;所以在0到0.6和1.4到4秒都能

2.平行板中是类平抛运动,E=U2/D;F=Ee;F=Ma;h=(att)/2=d/2;Vt>=L;求的V。(MVV)/2-E0=Ue;解得加速时的U>=130,在图上就是-130的下面就行了,在用数学里面函数求时间。 2<t<3中,U=-200t+400.U<-130,所以t>=2.65,所以,在2.65<T<3.35中就行了

❻ 高中物理电场的所有公式和用法

十、电场
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2
{r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}
5.匀强电场的场强E=UAB/d
{UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}
6.电场力:F=qE
{F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}
7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}
9.电势能:EA=qφA
{EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA
{带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB
(电势能的增量等于电场力做功的负值)
12.电容C=Q/U(定义式,计算式)
{C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}
13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)
常见电容器〔见第二册P111〕
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平
垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)

❼ 求物理电场部分的公式整理和重要结论(最好附图)的总结。

一、公式
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷: (e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中) F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N•m2/C2, Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引
3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式)
{E:电场强度(N/C)是矢量(电场的叠加原理)q:检验电荷的电量(C)}
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}
5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}
6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}
7.电势与电势差:UAB= a- b, UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.电场力做功:WAB=qUAB=qEd {WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),
UAB:电场中A,B两点间电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)
9.电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
10.电势能的变化Δ AB= B- A {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
11.电场力做功与电势能变化Δ AB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)
12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}
13.平行板电容器电容C=εS/4πkd (S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ε:介电常数)
电容器两种动态分析:①始终与电源相接u不变;②充电后与电源断开q不变.距离d变化时各物理量的变化情况
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0): W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平抛运动 :垂直电场方向: 匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)
平行电场方向: 初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:①两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;
②静电场的电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;变化电场的电场线是闭合的:电磁场.
③常见电场的电场线分布要求熟记,特别是等量同种电荷和等量异种电荷连线上及中垂线上的场强
④电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;
⑤处于静电平衡导体是个等势体,其表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面(距导体远近不同的等势面的特点?),导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;
⑥电容单位换算:1F=106μF=1012PF;
⑦电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;
⑧其它相关内容:静电屏蔽、示波管、示波器及其应用、等势面
二、基本方法
本章涉及到的基本方法有,运用电场线、等势面几何方法形象化地描述电场的分布;将运动学动力学的规律应用到电场中,分析解决带电粒子在电场中的运动问题、解决导体静电平衡的问题。本章对能力的具体要求是概念准确,不乱套公式懂得规律的成立条件适用的范围。从规律出发进行逻辑推理,把相关知识融会贯通灵活处理物理问题。
三、错解分析
在本章知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:不善于运用电场线、等势面为工具,将抽象的电场形象化后再对电场的场强、电势进行具体分析;对静电平衡内容理解有偏差;在运用力学规律解决电场问题时操作不规范等。
例1 如图8-1所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a处运动到b处,以下判断正确的是: [ ]
A.电荷从a到b加速度减小
B.b处电势能大
C.b处电势高
D.电荷在b处速度小
【错解】
由图8-1可知,由a→b,速度变小,所以,加速度变小,选A。因为检验电荷带负电,所以电荷运动方向为电势升高方向,所以b处电势高于a点,选C。
【错解原因】
选A的同学属于加速度与速度的关系不清;选C的同学属于功能关系不清。
【分析解答】由图8-1可知b处的电场线比a处的电场线密,说明b处的场强大于a处的场强。根据牛顿第二定律,检验电荷在b处的加速度大于在a处的加速度,A选项错。
由图8-1可知,电荷做曲线运动,必受到不等于零的合外力,即Fe≠0,且Fe的方向应指向运动轨迹的凹向。因为检验电荷带负电,所以电场线指向是从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断a,b处电势高低关系是Ua>Ub,C选项不正确。
根据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于90°,可知电场力对检验电荷做负功。功是能量变化的量度,可判断由a→b电势能增加,B选项正确;又因电场力做功与路径无关,系统的能量守恒,电势能增加则动能减小,即速度减小,D选项正确。
例2 点电荷A和B,分别带正电和负电,电量分别为4Q和Q,在AB连线上,如图8-2,电场强度为零的地方在 [ ]
A.A和B之间 B.A右侧
C.B左侧 D.A的右侧及B的左侧

【错解】
错解一:认为A,B间一点离A,B距离分别是2r和r,则A,B

错解二:认为在A的右侧和B的左侧,由电荷产生的电场方向总相反,因而都有可能抵消,选D。
【错解原因】
错解一忽略了A,B间EA和EB方向都向左,不可能抵消。
错解二认为在A的右侧和B的左侧,由两电荷产生的电场方向总相反,因而都有可能抵消,却没注意到A的右侧EA总大于EB,根本无法抵消。
【分析解答】
因为A带正电,B带负电,所以只有A右侧和B左侧电场强度方向相反,因为QA>QB,所以只有B左侧,才有可能EA与EB等量反向,因而才可能有EA和EB矢量和为零的情况。
【评析】
解这类题需要的基本知识有三点:(1)点电荷场强计算公式

点电荷而来;(3)某点合场强为各场源在该点场强的矢量和。

例4 如图8-3所示,QA=3×10-8C,QB=-3×10-8C,A,B两球相距5cm,在水平方向外电场作用下,A,B保持静止,悬线竖直,求A,B连线中点场强。(两带电小球可看作质点)

【错解】
以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力相等,所

AB中点总场强E总=E+EA+EB=E外=1.8×105(N/C),方向向左。
【错解原因】
在中学阶段一般不将QB的电性符号代入公式中计算。在求合场强时,应该对每一个场做方向分析,然后用矢量叠加来判定合场强方向,

【分析解答】
以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力平衡,

E外方向与A受到的B的库仑力方向相反,方向向左。在AB的连线中点处EA,EB的方向均向右,设向右为正方向。则有E总=EA+EB-E外。
例5 在电场中有一条电场线,其上两点a和b,如图8-4所示,比较a,b两点电势高低和电场强度的大小。如规定无穷远处电势为零,则a,b处电势是大于零还是小于零,为什么?

【错解】
顺电场线方向电势降低,∴Ua>Ub,因为无穷远处电势为零,顺电场线方向电势降低,∴Ua>Ub>0。
【错解原因】
由于把所给电场看成由正点电荷形成的电场,认为从正电荷出发,顺电场线电势逐渐减小到零,从而得出Ua,Ub均大于零。
【分析解答】
顺电场线方向电势降低,∴Ua>Ub,由于只有一条电力线,无法看出电场线疏密,也就无法判定场强大小。同样无法判定当无穷远处电势为零时,a,b的电势是大于零还是小于零。若是由正电荷形成的场,则Ea>Eb,Ua>Ub>0,若是由负电荷形成的场,则Ea<Eb,0>Ua>Ub。
例6 如图8-5所示,把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a,b端分别出现负、正电荷,则以下说法正确的是:
A.闭合K1,有电子从枕型导体流向地
B.闭合K2,有电子从枕型导体流向地
C.闭合K1,有电子从地流向枕型导体
D.闭合K2,没有电子通过K2

【错解】枕型导体电荷总是守恒的,没有电子流过K2。选D。
【错解原因】
由于对没有正确理解电荷守恒的相对性,所以在本题中认为枕型导体的电荷总是守恒的,便错选答案D。
【分析解答】
在K1,K2都闭合前,对于枕型导体它的电荷是守恒的,a,b出现的负、正电荷等量。当闭合K1,K2中的任何一个以后,便把导体与大地连通,使大地也参与了电荷转移。因此,导体本身的电荷不再守恒,而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应,a端仍为负电荷,大地远处感应出等量正电荷,因此无论闭K1还是K2,都是有电子从地流向导体,应选答案C。
例7 如图8-6所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离为l,为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其电量的绝对值均为Q,那么,a、b两球之间的万有引力F引库仑力F库分别为:
【错解】
(1)因为a,b两带电球壳质量分布均匀,可将它们看作质量集中在球心的质点,也可看作点电荷,因此,万有引力定律和库仑定律对它们都适用,故其正确答案应选A。
(2)依题意,a,b两球中心间的距离只有球半径的3倍,它们不能看作质点,也不能看作点电荷,因此,既不能用万有引力定律计算它们之间的万有引力,也不能用库仑定律计算它们之间的静电力,故其正确答案应选B。
【错解原因】
由于一些同学对万有引力定律和库仑定律的适用条件理解不深刻,产生了上述两种典型错解,因库仑定律只适用于可看作点电荷的带电体,而本题中由于a,b两球所带异种电荷的相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离l只有其半径r的3倍,不满足l>>r的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律。
万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离l只有其半径r的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看作质量集中于球心的质点。因此,可以应用万有引力定律。
综上所述,对于a,b两带电球壳的整体来说,满足万有引力的适用条件,不满足库仑定律的适用条件,故只有选项D正确。
例8 如图8-7中接地的金属球A的半径为R,A点电荷的电量Q,到球心距离为r,该点电荷的电场在球心O处的场强等于: [ ]
【错解】
根据静电平衡时的导体内部场强处处为零的特点,Q在O处场强为零,选C。
【错解原因】
有些学生将“处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零”误认为是指Q电荷电场在球体内部处处为零。实际上,静电平衡时O处场强

相等,方向相反,合场强为零。
【分析解答】
静电感应的过程,是导体A(含大地)中自由电荷在电荷Q所形成的外电场下重新分布的过程,当处于静电平衡状态时,在导体内部电荷Q所形成的外电场E与感应电荷产生的“附加电场E'”同时存在的,且在导体内部任何一点,外电场电场场强E与附加电场的场强E'大小相等,方向相反,这两个电场叠加的结果使内部的合场强处处为零。即E内=0。

例9 如图8-8所示,当带正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时,问验电器是否带电?

【错解】
因为静电平衡时,净电荷只分布在空腔导体的外表面,内部无静电荷,所以,导体A内部通过导线与验电器小球连接时,验电器不带电。
【错解原因】
关键是对“导体的外表面”含义不清,结构变化将要引起“外表面”的变化,这一点要分析清楚。错解没有分析出空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接后,验电器的金箔成了导体的外表面的一部分,改变了原来导体结构。A和B形成一个整体,净电荷要重新分布。
【分析解答】
当导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时,导体A和验电器已合为一个整体,整个导体为等势体,同性电荷相斥,电荷重新分布,必有净电荷从A移向B,所以验电器带正电。
例10 三个绝缘的不带电的相同的金属球A,B,C靠在一起,如图8-9所示,再将一个带正电的物体从左边靠近A球,并固定好,再依次拿走C球、B球、A球,问:这三个金属球各带什么电?并比较它们带电量的多少。

【错解】
将带正电的物体靠近A球,A球带负电,C球带正电,B球不带电。将C,B,A三球依次拿走,C球带正电,B球不带电,A球带负电,QA=QC。
【错解原因】
认为将C球拿走后,A,B球上所带电量不改变。其实,当C球拿走后,A,B球原来的静电平衡已被破坏,电荷将要重新运动,达到新的静电平衡。
【分析解答】
将带正电的物体靠近A,静电平衡后,A,B,C三球达到静电平衡,C球带正电,A球带负电,B球不带电。当将带正电的C球移走后,A,B两球上的静电平衡被打破,B球右端电子在左端正电的物体的电场的作用下向A运动,形成新的附加电场,直到与外电场重新平衡时为止。此时B球带正电,A球所带负电将比C球移走前多。依次将C,B,A移走,C球带正电,B球带少量正电,A球带负电,且A球带电量比C球带电量多。
|QA|=|QB|+|QC|
例11 如图8-10所示,当带电体A靠近一个绝缘导体B时,由于静电感应,B两端感应出等量异种电荷。将B的左端接地,绝缘导体B带何种电荷?
【错解】
对于绝缘体B,由于静电感应左端带负电,右端带正电。左端接地,左端电荷被导走,导体B带正电。
【错解原因】
将导体B孤立考虑,左端带负电,右端带正电,左端接地后左边电势比地电势低,所以负电荷将从电势低处移到电势高处。即绝缘体B上负电荷被导走。
【分析解答】
因为导体B处于正电荷所形成的电场中,而正电荷所形成的电场电势处处为正,所以导体B的电势是正的,UB>U地;而负电荷在电场力的作用下总是从低电势向高电势运动,B左端接地,使地球中的负电荷(电子)沿电场线反方向进入高电势B导体的右端与正电荷中和,所以B导体将带负电荷。

例12 如图8-11所示,质量为m,带电量为q的粒子,以初速度v0,从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,粒子通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致,则A,B两点的电势差为:

【错解】
带电粒子在电场中运动,一般不考虑带电粒子的重力,根据动能定理,电场力所做的功等于带电粒子动能的增量,电势差等于动能增量与电量Q的比值,应选D。
【错解原因】
带电粒子在电场中运动,一般不考虑带电粒子的重力,则粒子在竖直方向将保持有速度v0,粒子通过B点时不可能有与电场方向一致的2v0,根据粒子有沿场强方向的速度2v0,则必是重力作用使竖直向上的速度变为零。如一定不考虑粒子重力,这只有在电场无限大,带电粒子受电场力的作用,在电场方向上的速度相比可忽略不计的极限状态,且速度沿电场方向才能成立。而本题中v0与vB相比不能忽略不计,因此本题应考虑带电粒子的重力。
【分析解答】
在竖直方向做匀减速直线运动2gh=v02①

根据动能定理

例13 在边长为30cm的正三角形的两个顶点A,B上各放一个带电小球,其中Q1=4×10-6 Q2=-4×10-6C,求它们在三角形另一顶点C处所产生的电场强度。
【错解】
C点的电场强度为Q1,Q2各自产生的场强之和,由点电荷的场强公式,

∴E=E1+E2=0
【错解原因】
认为C点处的场强是Q1,Q2两点电荷分别在C点的场强的代数和。
【分析解答】
计算电场强度时,应先计算它的数值,电量的正负号不要代入公式中,然后根据电场源的电性判断场强的方向,用平行四边形法求得合矢量,就可以得出答案。

由场强公式得:

C点的场强为E1,E2的矢量和,由图8-12可知,E,E1,E2组成一个等边三角形,大小相同,∴E2=4×105(N/C)方向与AB边平行。
例14 置于真空中的两块带电的金属板,相距1cm,面积均为10cm2,带电量分别为Q1=2×10-8C,Q2=-2×10-8C,若在两板之间的中点放一个电量q=5×10-9C的点电荷,求金属板对点电荷的作用力是多大?
【错解】
点电荷受到两板带电荷的作用力,此二力大小相等,方向相同,由

【错解原因】
库仑定律只适用于点电荷间相互作用,本题中两个带电金属板面积较大,相距较近,不能再看作是点电荷,应用库仑定律求解就错了。
【正确解答】
两个平行带电板相距很近,其间形成匀强电场,电场中的点电荷受到电场力的作用。

例15 如图8-14,光滑平面上固定金属小球A,用长l0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接,让它们带上等量同种电荷,弹簧伸长量为x1,若两球电量各漏掉一半,弹簧伸长量变为x2,则有:( )

【错解】

故选B
【分析解答】
由题意画示意图,B球先后平衡,于是有

例17 如图8-15所示,长为l的绝缘细线,一端悬于O点,另一端连接一质量为m的带负电小球,置于水平向右的匀强电场中,在O点

向右水平拉直后从静止释放,细线碰到钉子后要使小球刚好饶钉子O′在竖直平面内作圆周运动,求OO′长度。

【错解】
摆球从A落下经B到C的过程中受到重力G,绳子的拉力T和电场力F电三个力的作用,并且重力和电场力做功,拉力不做功,由动能定理

摆球到达最低点时,摆线碰到钉子O′后,若要小球刚好绕钉子O′在竖直平面内做圆周运动,如图8-16。则在最高点D应满足:

从C到D的过程中,只有重力做功(负功),由机械能守恒定律

【正确解答】
本题是一个摆在重力场和电场的叠加场中的运动问题,由于重力场和电场力做功都与路径无关,因此可以把两个场叠加起来看成一个等效力场来处理,如图8-17所示,
∴θ=60°。
开始时,摆球在合力F的作用下沿力的方向作匀加速直线运动,从A点运动到B点,由图8-17可知,△AOB为等边三角形,则摆球从A到B,在等效力场中,由能量守恒定律得:
在B点处,由于在极短的时间内细线被拉紧,摆球受到细线拉力的冲量作用,法向分量v2变为零,切向分量
接着摆球以v1为初速度沿圆弧BC做变速圆周运动,碰到钉子O′后,在竖直平面内做圆周运动,在等效力场中,过点O′做合力F的平行线与圆的交点为Q,即为摆球绕O′点做圆周运动的“最高点”,在Q点应满足
过O点做OP⊥AB取OP为等势面,在等效力场中,根据能量守恒定律得:
例18 在平行板电容器之间有匀强电场,一带电粒子以速度v垂直电场线射入电场,在穿越电场的过程中,粒子的动能由Ek增加到2Ek,若这个带电粒子以速度2v垂直进入该电场,则粒子穿出电场时的动能为多少?
【错解】
设粒子的的质量m,带电量为q,初速度v;匀强电场为E,在y方向的位移为y,如图8—18所示。
建立直角坐标系,初速度方向为x轴方向,垂直于速度方向为y轴方向。设粒子的的质量m,带电量为q,初速度v;匀强电场为E,在y方向的位移为y。速度为2v时通过匀强电场的偏移量为y′,平行板板长为l。
由于带电粒子垂直于匀强电场射入,粒子做类似平抛运动。
两次入射带电粒子的偏移量之比为
【例19 A,B两块平行带电金属板,A板带负电,B板带正电,并与大地相连接,P为两板间一点。若将一块玻璃板插入A,B两板间,则P点电势将怎样变化。
【错解】
UpB=Up-UB=Ed
电常数ε增大,电场强度减小,导致Up下降。
【分析解答】
按照题意作出示意图,画出电场线,图8-19所示。
我们知道电场线与等势面间的关系:“电势沿着电场线的方向降落”所以UpB=Up-UB<0,B板接地UB=0
UBp=UB-Up=0-Up
Up=-Ed
常数ε增大,电场强度减小,导致Up上升。
例20 如图8-20电路中,电键K1,K2,K3,K4均闭合,在平行板电容器C的极板间悬浮着一带电油滴P,
(1)若断开K1,则P将__________;
(2)若断开K2,则P将________;
(3)若断开K3,则P将_________;
(4)若断开K4,则P将_______。
【常见错解】
(1)若断开K1,由于R1被断开,R2上的电压将增高,使得电容器两端电压下降,则P将向下加速运动。
(2)若断开K2,由于R3被断开,R2上的电压将增高,使得电容器两端电压下降,则P将向下加速运动。
(3)若断开K3,由于电源被断开,R2上的电压将不变,使得电容器两端电压不变,则P将继续悬浮不动。
(4)若断开K4,由于电源被断开,R2上的电压将变为零,使得电容器两端电压下降,则P将加速下降。
【分析解答】
电容器充电完毕后,电容器所在支路的电流为零。电容器两端的电压与它所并联的两点的电压相等。本题中四个开关都闭合时,有R1,R2两端的电压为零,即R1,R2两端等势。电容器两端的电压与R3两端电压相等。
(1)若断开K1,虽然R1被断开,但是R2两端电压仍为零,电容器两端电压保持不变,则P将继续悬浮不动
(2)若断开K2,由于R3被断开,电路再次达到稳定时,电容器两端电压将升高至路端电压R2上的电压仍为零,使得电容器两端电压升高,则P将向上加速运动。
(3)若断开K3,由于电源被断开,电容器两端电压存在一个回路,电容器将放电至极板两端电压为零,P将加速下降。
(4)K4断开,电容器两端断开,电量不变,电压不变,场强不变,P将继续悬浮不动。
例21 一个质量为m,带有电荷-q的小物块,可在水平轨道Ox上运动,O端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox轴正方向,如图8-21所示,小物体以初速v0从x0沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力f作用,且f<qE。设小物体与墙碰撞时不损失机械能且电量保持不变。求它在停止运动前所通过的总路程s。
【错解】
错解一:物块向右做匀减速运动到停止,有
错解二:小物块向左运动与墙壁碰撞后返回直到停止,有W合=△Ek,得
【分析解答】
设小物块从开始运动到停止在O处的往复运动过程中位移为x0,往返路程为s。根据动能定理有
例22 1000eV的电子流在两极板中央斜向上方进入匀强电场,电场方向竖直向上,它的初速度与水平方向夹角为30°,如图8-22。为了使电子不打到上面的金属板上,应该在两金属板上加多大电压U?

【错解】
电子流在匀强电场中做类似斜抛运动,设进入电场时初速度为v0,
因为电子流在电场中受到竖直向下电场力作用,动能减少。欲使电子刚好打不到金属板上有Vr=0,此时电子流动能
【分析解答】
电子流在匀强电场中做类似斜抛运动,欲使电子刚好不打金属板上,则必须使电子在d/2内竖直方向分速度减小到零,设此时加在两板间的电压为U,在电子流由C到A途中,
电场力做功We=EUAC,由动能定理
至少应加500V电压,电子才打不到上面金属板上。

以上总结希望帮到你

❽ 高中物理中的电场怎么理解

高中的定义是:带电粒子会在周围空间产生一种特殊物质,会对处于其中的带电粒子作用力。
时间简史里定义的电场:带电粒子会产生一种虚粒子,无数个虚粒子构成电场,虚粒子会和身处电场中的带电粒子进行虚粒子交换,这个交换过程就是作用力的过程

❾ 物理电场的公式

我以前自己整理的
A 静电现象 元电荷
1、摩擦起电
用摩擦的方法使物体带点的过程叫摩擦起电。摩擦过的物体会发生电子转移,因此带电,失电子带正电,得电子带负电。
2、电荷量
物体带电荷的多少叫电荷量。单位库伦,符号C。
3、电荷守恒定律
电荷不能创生,也不能消灭,只能转移,总电荷量不变。
4、元电荷
带电体的电荷量都等于最小电荷量e的整数倍。故e为最小电荷量,即电子的电荷量。e=1.6*10^-19C。
此数据务必牢记。
5、静电的产生与测量
产生:范德格拉夫起电机,手摇感应起电机等。
测量:验电器、电荷量表等。
B、电荷的相互作用 电场
1、电荷间相互作用
同种电荷相排斥,异种电荷相吸引,方向位于2者连线上。
2、点电荷的概念
当代电梯的形状、大小电荷分布对电荷间相互作用力的影响可忽略时,即带电体可看作带电荷的点,此种带电体叫点电荷。
此概念会考估计会搞一道选择题,靠你何为点电荷或什么可以看做点电荷,和质点类似。
3、真空中库伦定律
F=kQ1Q2/r^2,此公式使用条件是电荷为点电荷,且在真空下,一般计算在空气中时近似等于在真空中。其中F为2点电荷间的作用力,Q1Q2分别为2点电荷的电荷量,r为2点电荷间的距离,k为静电力常量且=9*10*9Nm^2/C^2。
此公式必考,务必牢记。
4、电场的概念
电场是电荷周围空间存在的一种物质。其基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,此力即为电场力。
5、电场强度
放在电场中的某检验所受力与其电荷量q的比值为此处电场强度,是矢量。电场强度E=F/q。单位N/C,方向与放于此处正电荷受电场力的方向相同。
书上关于场强讲到这就没了,但是E=kQ/R^2也要记住,此公式适用于点电荷形成电场,其中E为电场强度,k为静电力常量,Q为场源电荷量,r为距场源距离。
5、电场线
形象描绘电场分布的曲线叫电场线;电场线不是一条封闭曲线;它的疏密反映了场强大小,疏小密大;场强方向即为此处切线方向。
【例】半径相同的2个金属小球A、B带有等量电荷,相距一定距离,2球之间的引力大小为F,让第三个半径相同的球C与之分别接触后移开,则此时A、B间的作用力为……( )
A、F/8 B、F/4 C、3F/8 D、3F/4
【分析】A、B带等量电荷,没说同种异种。但题干中提到2球间存在引力,即可判断为异种电荷。不妨设A、B球电荷量分别为Q与-Q,Q与C接触后2者各带电量Q/2,此时带Q/2电量的C与B接触,中和电量Q/2,则2者各带电量Q/4。然后根据真空中库仑定律列出比例式即可,故答案为A。
C 静电的利用与防范
1、静电的利用:静电除尘、静电喷漆静电植绒、静电复印等。
2、静电的防范:保持空气湿度、安装避雷针、良好接地(大地电势为0)。

《高中物理学习评价》牵涉到一些拓展的内容,会考应该有所要求,保险起见,笔者决定把拓展的东西也简述一下。
拓展教材
1、匀强电场的概念
在电场的某个区域里,若各点电场强度的大小和方向都相同,这个区域的电场就叫做匀强电场。
2、电势能的概念
电场中带电物体受电场力作用具有做功本领,因此具有能量,此能为电势能,电势能需要0点势能面作为参考,一般取无限远做0电势能面,单位J。电荷Q在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移动到电势能为0处的电场力所做的功。此处可与重力场类比。
3、电势的概念
电场中某点的电荷与它电量的比值叫电势。电势是反映电场能的性质,是标量。电势=W/q单位V。通常取大地电势为0。沿着电场线的方向电势是减小的。
4、电势差的概念
2点电势的差叫电势差,中学阶段一般取电势差的绝对值。
4、等势面
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面,等势面一定和电场线垂直。
5、电场力做功有关的公式
W=qEd,适用于匀强电场,W为电场力对电荷做的功,q为电荷的电荷量,E为场强,d为沿场强方向的距离。
W=qUab,W为电场力对电荷做的功,q为电荷电荷量,Uab为a、b2点电势差。
此处概念多且抽象,估计计算题不会为难大家,但选择填空可能会出个几题,不会很难。
第九章 电路
本章大家对之都比较熟悉,笔者就简略了一点。
A 简单串联、并联组合电路
1、电流的形成
自由点和在外加电场作用下定向移动形成电流。
2、串并联电路特点
废言不多曰了。
3、串联、并联组合电路
由于不能画图,只是说下要点。
组合电路中,常以等效替代的思想解题,比如:把2个并联的用电器的合电阻当成一个电阻等。
B 电功 电功率
1、纯电阻电路与非纯电阻电路
纯电阻电路:电路的用电器本质都是电阻的电路,即仅将电能转化为内能的电路,灯的光能也是由内能转化的。
非纯电阻电路:电路中的用电器有把电能转化为其它不为内能的能量,如电机等,此时欧姆定律不在适用。
记住3个公式P=UI,适用于所有电路。
P=RI^2,P=U^2/R,此2个公式均适用于纯电阻电路。
C 多用电表的使用
1、用多用电表测电阻
(1)将红表笔插入多用表正极,黑表笔插入负极;
(2)将多用电调制欧姆档*1k欧或*100(初次测应将量程调大点);
(3)将两表笔相接,此时指针指向最右,调动旋钮使指针指向右侧欧姆档的0刻度处;
(4)将2表笔与待测电阻(与原电路断开)两端接触;
(5)读数,将次数乘以所选倍数(如指针指向36,倍数档为*100,则阻值为3600欧姆);
(6)将2表笔与电阻断开,将表笔拔出,将多用表调制交流高压档或OFF档;
2、用多用电表测电压
(1)将红表笔插入多用表正极,黑表笔插入负极;
(2)将多用表调制伏特档5V(尽量接近1.5伏,但要大于它);
(3)将2表笔与待测干电池两端接触;
(5)读数,根据比例折算(不过谁都知道干电池1.5伏);
(6)将2表笔与干电池断开,将表笔拔出,将多用表调制交流高压档或OFF档;

3、用多用电表测电流
原理与测电压相似。
D 简单逻辑电路
电信号分2类:数字信号与模拟信号。数字电路的基本单元是逻辑电路,逻辑电路都用最基本的3个门电路组成,即“与门”,“或门”,“非门”。此3门的符号和真值表要牢记,此处不在赘述。
E 自动控制与模块机器人
了解门电路的应用和热敏电阻等基本常识……
拓展教材
1、电动势的概念
电动势E是描述电源把其他形式能转化为电能本领强弱的物理量,单位伏特,符号V。电动势数值上等于电路断路时2端电压。
此处牵涉几个概念:
a、外电路:电源以外的电路,即初中研究的部分电路。
b、内电路:电源内部电路。
c、端压:即路端电压,外电路电压。
d、内压:内电路电压。
e、外电阻:外电路的合电阻。
f、内阻:电源内部电阻,数值上等于电路短路时的E/I,E为电源电动势。
2、闭合电路(全电路)的欧姆定律
闭合电路的电流跟电源电动势成正比,跟内外电路的电阻之和成反比。I=E/(R+r),
其中I为总电流,E为电动势R为外电路总电阻,r为电源内阻。
此处可能有计算题,求电动势的题一般会说闭合电键怎么怎么样,断开电键怎么怎么样,本质上就是告诉你关于E和r的2组关系,列一个方程组就OK了。也可能会在选择题里考到改变全电路中的电阻问端压变化,此处只需把相应的公式列出来再分析就行了。
*3、电阻定律
BH物理考过一次,还是简单说下吧。R=pl/S,R为导体电阻,p为导体电阻率与其材料有关,l为导体长,S为导体横截面积。

❿ 高中物理电场的解题技巧

对于一些电厂的话,一定要注意它的变化量,然后再带入公式。

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