“电场能的性质”相关考点例析



“电场能的性质”相关考点例析

■李志云

电场有力的性质和能的性质，本文选择能的性质这一视角，就相关考点的常见考查和解决方法举例进行探讨。

一、电势差、电势、电势能的理解与应用

例1相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可看作匀强电场，其电场线分布如图1所示。一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场，则从a运动到d的过程中()。

图1

A．粒子的速度一直在增大

B．粒子的电势能一直在减小

C．粒子在a点的电势能比在d点低

D．粒子的加速度先变大再不变后变小

解析：根据带电粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧可知，粒子带正电。电场力先做负功，后做正功，再做负功，粒子的动能先减小，后增大再减小，选项A错误。粒子的电势能先增大，后减小再增大，选项B错误。顺着电场线方向电势降低，a点的电势高于d点的电势，正电荷在电势高处电势能大，故粒子在a点的电势能比在d点大，选项C错误。电场线先是越来越密后不变再越来越疏，故电场力先变大再不变后变小，粒子的加速度先变大再不变后变小，选项D正确。

二、根据粒子运动的轨迹、电场线(等势面)进行相关问题的判断方法

图2

例2如图2所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b为其运动轨迹上的两点，可以判定()。

A．粒子在a点的速度大于在b点的速度

B．粒子在a点的加速度大于在b点的加速度

C．粒子一定带正电荷

D．粒子在a点的电势能大于在b点的电势能

图3

解析：该粒子在电场中做曲线运动，则电场力应指向轨迹的凹侧且沿电场线的切线方向，设粒子由a向b运动，则其所受电场力方向和速度方向的关系如图3所示，可知电场力做正功，粒子速度增加，电势能减小，A错、D对。b点处电场线比a点处电场线密，即粒子在b点所受电场力大，加速度大，选项B错。因电场线方向不确定，所以粒子的电性不确定，C选项错误。(假设粒子由b向a运动同样可得出结论)

三、匀强电场中电势差与电场强度的关系

图4

B．该匀强电场的场强E=80 V/m

D．d点的电势为-4 V

四、电场能的性质综合性问题

图5

例4如图5，在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点，M、N、P为直角三角形的三个顶点，F为MN的中点，∠M=30°。M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示，已知φM=φN，φP=φF，点电荷Q在M、N、P三点所在平面内，则()。

A．点电荷Q一定在MP的连线上

B．连接PF的线段一定在同一等势面上

C．将正试探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功

D．φP大于φM

图6

作者单位：山东省寿光第一中学