電場試題易錯(cuò)點(diǎn)分類賞析

電場是高中物理的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。下面對于本章容易出錯(cuò)的題型分類，并進(jìn)行賞析。

易錯(cuò)點(diǎn)一：庫侖力作用下的平衡問題

例1 如圖所示，帶電量分別為4q和－q的小球A、B固定在水平放置的光滑絕緣細(xì)桿上，相距為d。若桿上套一帶電小環(huán)C，帶電體A、B和C均可視為點(diǎn)電荷。

⑴求小環(huán)C的平衡位置。

⑵若小環(huán)C帶電量為q，將小環(huán)拉離平衡位置一小位移x（｜x｜d）后靜止釋放，試判斷小環(huán)C能否回到平衡位置。（回答“能”或“不能”即可）



解析 (1)設(shè)C在AB連線的延長線上距離

B為l處達(dá)到平衡，帶電量為Q

由庫侖定律F=kqQr2

平衡條件Fc=4kqQ(d+l)2+-kqQl2=0

解得：l1=-13d(舍去)，l2=d

所以平衡位置l=d。

（2）不能。

點(diǎn)評 知道三電荷系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)“兩同夾一異、近小而遠(yuǎn)大”的分布規(guī)律，可快速判斷出C電荷的大致位置，然后列平衡方程求解。

易錯(cuò)點(diǎn)二：電場力做功與電勢能改變的關(guān)系

例2 一點(diǎn)電荷僅受電場力作用，由A點(diǎn)無初速釋放，先后經(jīng)過電場中的B點(diǎn)和C點(diǎn)。點(diǎn)電荷在A、B、C三點(diǎn)的電勢能分別用EA、EB、EC表示，則EA、EB和EC間的關(guān)系可能是( )

A．EA＞EB＞ECB．EA＜EB＜EC

C．EA＜EC＜EBD．EA＞EC＞EB

解析 點(diǎn)電荷在電場中僅受電場力的作用下無初速度釋放，開始時(shí)一定做加速運(yùn)動，合力方向與速度方向的夾角為銳角或同向，所以電場力做正功，電勢能減少，有EA>EB。點(diǎn)電荷經(jīng)過B點(diǎn)后，受的電場力的方向可能與速度方向相同，電場力做正功，電勢能減少，所以EB>EC；也可能點(diǎn)電荷經(jīng)過B點(diǎn)后受的電場力的方向與速度方向相反，電場力做負(fù)功，電勢能增加。所以有EBEC，所以AD都可能正確。

答案 AD

點(diǎn)評 在考慮問題時(shí)要全面，盡可能考慮到各方面。本題涉及了點(diǎn)電荷在電場中的功能轉(zhuǎn)化關(guān)系，考查了學(xué)生分析、推理和全面客觀分析問題的能力。

易錯(cuò)點(diǎn)三：帶電微粒在電場中的運(yùn)動問題

例3 如圖所示，一根長L＝1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場強(qiáng)為E＝1.0×105 N/C、與水平方向成θ＝30°角的傾斜向上的勻強(qiáng)電場中。桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q＝+4.5×10－6 C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動，電荷量q＝+1.0×10-6 C，質(zhì)量m＝1.0×10-2 kg?，F(xiàn)將小球B從桿的上端N靜止釋放，小球B開始運(yùn)動。（靜電力常量k＝9.0×109 N#8226;m2／C2，取g＝10 m/s2)

⑴小球B開始運(yùn)動時(shí)的加速度為多大？

⑵小球B的速度最大時(shí)，距M端的高度h1為多大？

⑶小球B從N端運(yùn)動到距M端的高度h2＝0.61 m時(shí)，速度為v＝1.0 m/s，求此過程中小球B的電勢能改變了多少？

解析 （1）開始運(yùn)動時(shí)小球B受重力、庫侖力、桿的彈力和電場力，沿桿方向運(yùn)動，由牛頓第二定律得

mg-kQqL2-qEsinθ=ma

解得a=g-kQqL2m-qEsinθm

代入數(shù)據(jù)解得：a=3.2m/s2

(2)小球B速度最大時(shí)合力為零，即

kQqh21+qEsinθ=mg

解得h1=kQqmg-qEsinθ

代入數(shù)據(jù)解得h1=0.9m

(3)小球B從開始運(yùn)動到速度為v的過程中，設(shè)重力做功為W1，電場力做功為W2，庫侖力做功為W3，根據(jù)動能定理有

W1+W2+W3=12mv2

W1=mg(L-h2)

W2=-qE(L-h2)sinθ

解得W3=12mv2-mg(L-h2)+qE(L-h2)sinθ

設(shè)小球的電勢能改變了ΔEP，則

ΔEP=-(W2+W3)

=mg(L-h2)-12mv2

=8.2×10-2J

點(diǎn)評 帶電微粒一般指諸如塵埃、液滴、小球等，一般情況下，其重力不能忽略，因此帶電微粒實(shí)際上是在兩種場（電場、重力場）中運(yùn)動，其分析方法和應(yīng)用的規(guī)律與力學(xué)分析基本相同，即先受力分析，再過程分析，有時(shí)要找出臨界條件，最后選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。帶電粒子在電場中的運(yùn)動是高中物理的綜合問題，可以與功、能、運(yùn)動學(xué)規(guī)律和動量等結(jié)合起來，難度很大，經(jīng)常為高考試題的壓軸題。只要學(xué)生能將過程分析清楚，找出臨界狀態(tài)，問題一般都能解決。