一、对电场强度的理解及计算
电场强度三个表达式的比较
表达式 比较 |
E=q |
E=kr2 |
E=d |
公式意义 |
电场强度定义式 |
真空中点电荷的电场强度决定式 |
匀强电场中E与U关系式 |
适用条件 |
一切电场 |
①真空;②点电荷 |
匀强电场 |
决定因素 |
由电场本身决定,与q无关 |
由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定 |
由电场本身决定 |
二、电场的基本性质
三、带电粒子在电场中的运动
1.带电粒子在电场中的直线运动
带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场,带电粒子将做加(减)速运动.
2.带电粒子在匀强电场中的偏转
(1)研究条件:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场.
(2)处理方法:类似于平抛运动,应用运动的合成与分解的方法处理.
①沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间t=v0.
②沿电场力方向,做匀加速直线运动.
四、带电粒子在磁场中的运动
高频考点一 对电场性质的理解
例1、(2018年全国Ⅰ卷)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV。下列说法正确的是( )
A. 平面c上的电势为零
B. 该电子可能到达不了平面f
C. 该电子经过平面d时,其电势能为4 eV
D. 该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
【答案】AB
【解析】本题考查等势面及其相关的知识点。根据题述,匀强电场中等势面间距相等,相邻等势
【变式探究】【2017·天津卷】如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是
A.电子一定从A向B运动
B.若aA>aB,则Q靠近M端且为正电荷
C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA<EpB
D.B点电势可能高于A点电势
【答案】BC
【解析】电子在电场中做曲线运动,虚线AB是电子只在静电力作用下的运动轨迹,电场力沿电场线直线曲线的凹侧,电场的方向与电场力的方向相反,如图所示,
由所知条件无法判断电子的运动方向,故A错误;若aA>aB,说明电子在M点受到的电场力较大,M点的电场强度较大,根据点电荷的电场分布可知,靠近M端为场源电荷的位置,应带正电,故B正确;无论Q为正电荷还是负电荷,一定有电势,电子电势能
,电势能是标量,所以一定有EpA<EpB,故C正确,D错误。
【变式探究】如图1所示,均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A.已知壳内的场强处处为零;壳外空间的电场与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样.一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能Ek0沿OA方向射出.下列关于试探电荷的动能Ek与离开球心的距离r的关系图像,可能正确的是( )
图1
【答案】A
【变式探究】如图2所示为某示波管的聚焦电场,实线和虚线分别表示电场线和等势线.两电子分别从a、b两点运动到c点,设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb,a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb,则( )
图2
A.Wa=Wb,Ea>Eb B.Wa≠Wb,Ea>Eb
C.Wa=Wb,Ea<Eb D.Wa≠Wb,Ea<Eb
【答案】A
【解析】因a、b两点在同一等势线上,故Uac=Ubc,Wa=eUac,Wb=eUbc,故Wa=Wb.由题图可知a点处电场线比b点处电场线密,故Ea>Eb.选项A正确.