《電場》學(xué)習(xí)問與答

1．為什么摩擦能使物體帶電？

答．由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)知道，組成物質(zhì)的原子是由原子核和核外電子所組成。核外電子繞核運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又有脫離原子核的吸引成為自由電子的傾向。在兩種不同的物質(zhì)相互摩擦中，使某個(gè)物體的核外電子得到能量而離開原子。這些電子有一部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上去，從而使兩個(gè)物體都帶電。

2．為什么摩擦使物體帶電時(shí)，相互摩擦的必須是兩種不同的物質(zhì)？

答．因?yàn)椴煌奈镔|(zhì)中，核外電子脫離原子核所需要的能量不同。在摩擦的過程中，雖然兩物體得到的能量一樣，但這些能量能使一種物體上的電子脫離原子核，而另一種則不能。故欲通過摩擦使物體帶電，相互摩擦的必須是兩種不同的物質(zhì)。

3．為什么在靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，物體能夠帶電？

答．原來帶電的物體，它的周圍存在電場，將不帶電的物體移近它的時(shí)候，物體中的電子便受到電場力的作用。若是金屬導(dǎo)體，這些電子便定向移動(dòng)，聚集到一處帶負(fù)電，而在導(dǎo)體的遠(yuǎn)離的一處則帶正電；若是電介質(zhì)，則核外電子便向同一個(gè)方向偏移，則物體這一端顯負(fù)電性，遠(yuǎn)離的一端顯正電性。

4．元電荷和點(diǎn)電荷有區(qū)別嗎？

答．有！所謂元電荷，是指一個(gè)電子所帶電荷量的絕對值，是物體所帶電荷量的最小值。而點(diǎn)電荷，是一種物理模型，它的體積可大可小，所帶電荷量可多可少。而體積很小、電荷量很少的帶電體也不一定是點(diǎn)電荷。

5．根據(jù)E=F/q，有人說場強(qiáng)與電場力成正比，與電荷量成反比。這種說法對嗎？

答．不對！場強(qiáng)是由形成電場的電荷與空間位置確定的，與放入電荷與否、放入電荷量的多少、放入電荷量的正負(fù)都沒有關(guān)系。如同勻速運(yùn)動(dòng)的速度是由運(yùn)動(dòng)本身確定的，電阻是由導(dǎo)體本身確定的一樣。只是在確定場強(qiáng)的大小時(shí)，得由電場力和電荷量去計(jì)算。

6．場強(qiáng)和電場線有怎樣的關(guān)系？

答．兩者的相同點(diǎn)是都能表示電場的強(qiáng)弱和方向。兩者的不同點(diǎn)是場強(qiáng)對應(yīng)電場中的一點(diǎn)的；電場線是對應(yīng)電場中的一個(gè)空間的。兩者的聯(lián)系是，場強(qiáng)大處電場線密集，場強(qiáng)小處電場線稀疏。

7．電場的疊加原理和力的獨(dú)立作用原理相同嗎？

答．不相同！電場疊加原理，說的是空間中有合電場時(shí)，怎樣由各個(gè)電場的場強(qiáng)求合場強(qiáng)的問題，即合場強(qiáng)為分場強(qiáng)的矢量和。力的獨(dú)立作用原理，說的是一個(gè)力對物體產(chǎn)生的加速度與作用在同一物體上的其它力之間的關(guān)系問題，即一個(gè)力產(chǎn)生的加速度與其它力沒有關(guān)系。為什么會(huì)認(rèn)為兩者相近呢？因?yàn)槎即嬖谝粋€(gè)量和多個(gè)量的問題，都存在分矢量與合矢量的合成問題。

8．電勢能與重力勢能有哪些區(qū)別和聯(lián)系？

答．兩者的區(qū)別是性質(zhì)不同的兩種勢能。兩者的聯(lián)系是兩個(gè)場都具有力和能的性質(zhì)。從力的方面說，物體在重力場中受到重力作用；電荷在電場中受到電場力的作用；從能的方面說，重力場中有重力勢gh；電場中有電勢φ。物體在重力場中具有重力勢能mgh；電荷在電場中具有電勢能qφ。物體在重力場中移動(dòng)時(shí)重力所做的功，只與初、末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)；電荷在電場中移動(dòng)時(shí)電場所做的功，也是只與初、末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。

9．由電場線和等勢面的分布可以知道電場的哪些信息？

答．由電場線的分布，可以知道電場中場強(qiáng)的強(qiáng)弱、方向等情況，電場線密集處場強(qiáng)大，稀疏處場強(qiáng)小，電場線的切線方向是場強(qiáng)的方向。由等勢面的分布，可以知道電場中電勢變化快慢的情況，等勢面密集處在場強(qiáng)方向上電勢變化快，稀疏處在場強(qiáng)方向上電勢變化慢。兩者結(jié)合起來，容易判斷電勢高低的情況，即沿電場線的方向，電勢越來越低。

10．有記憶電場力做功和電勢能變化的好方法嗎？

答．有！這就是“電場力做正功，電荷的電勢能減少；電場力做負(fù)功，電荷的電勢能增加”，這個(gè)重要結(jié)論，不論形成電場的電荷是正是負(fù)，不論被移動(dòng)的電荷是正是負(fù)，不論電荷是否還受其他力作用，也不論電荷是從高電勢向低電勢移動(dòng)還是相反，都是正確的。應(yīng)用這個(gè)結(jié)論時(shí)，要認(rèn)清移動(dòng)的是何種性質(zhì)的電荷，場強(qiáng)的方向向哪?由此確定電場力的方向，再分析運(yùn)動(dòng)過程，確定電場力做什么功。這樣才能正確運(yùn)用該結(jié)論。

11．勻強(qiáng)電場中的公式E=UAB/d中的d就是兩點(diǎn)間的距離，對嗎？

答．不對！不是兩點(diǎn)間的距離，而是兩點(diǎn)沿場強(qiáng)方向上的距離。當(dāng)兩點(diǎn)在同一條直的電場線上時(shí)，兩點(diǎn)間的距離就等于沿場強(qiáng)方向上的距離；否則，兩點(diǎn)間的距離就大于沿場強(qiáng)方向上的距離。圖1表示了這個(gè)關(guān)系。



12．怎樣理解電容的大??？

答．電容器能容納電荷，不同的電容器容納電荷的本領(lǐng)不同，這種本領(lǐng)就是我們所說的電容。電容器的電容大，就是電容器兩極板之間電壓升高時(shí)，電容器所增加的電荷量多。如電容器的電容是1F，就表示此電容器兩極板之間電壓升高1V時(shí)，電容器上所增加的電荷量為1C。

13．《電容器 電容》課后的“思考與討論”怎樣解答？

答．在審題中要注意電容器與電路是斷開還是接通。因?yàn)檫@是兩種不同的情況。斷開時(shí)，則極板上的電量保持不變；接通時(shí)，則兩極板間的電壓保持不變。

先看接通時(shí)的情況。由于電壓不變，當(dāng)增大板間距離時(shí)，致使電容變小，結(jié)合C=Q/U看出，電量要變少。而由勻強(qiáng)電場的公式U=Ed知道，這時(shí)場強(qiáng)要變小。即U不變，Q變小，E變小。注意，電量減少的過程中，電路中有電流，減少的電量回到電源中去。

再看斷開時(shí)的情況。由于電量不變。當(dāng)增大板間距離時(shí)，致使電容變小，由C=Q/U看出，這時(shí)電壓是變大的。至于場強(qiáng)的情況，由E=U/d、U=Q/C和C=εS/4πkd三式得E=4πkQ/εS，所以，這時(shí)場強(qiáng)與板間距離的變化沒有關(guān)系。即U變大、Q不變，E不變。

14．帶電粒子在勻強(qiáng)電場的運(yùn)動(dòng)中有怎樣的特點(diǎn)？

答．從不同角度看有不同的特點(diǎn)。從受力看，所受電場力不變；從加速度看，電場力產(chǎn)生的加速度不變。所以，若帶電粒子（不考慮重力）只受電場力作用，它做勻變速運(yùn)動(dòng)。若是帶電小球（考慮重力的作用），則合力為重力與電場力之矢量和，小球仍做勻變速運(yùn)動(dòng)。

15．在帶電粒子的加速中，速度v=2qU/m還有其它求法嗎？ 

答．有！可以由動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)公式求解。由于帶電粒子所受的電場力為F=qE，故其加速度為a=qE /m，它由靜止開始加速，通過板間距離為L的時(shí)間，可由L=at2/2，得t=2L/a=2Lm/qE，將時(shí)間代入速度公式得v=at= qE2Lm/qE/m=2qU/m。

16．在帶電粒子的偏轉(zhuǎn)中，粒子運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？ 

答．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)，由于所受電場力為恒力，所以做勻變速運(yùn)動(dòng)；由于初速度的方向與電場力的方向垂直，所以做類平拋運(yùn)動(dòng)。

在初速度方向上，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，v∥=v0，x=v0t

在與初速度垂直的方向上，做初速度為零的勻加速速運(yùn)動(dòng)，v┷= qE t/m= qU t/md，y= qU t2/2md。

在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)，t時(shí)刻的速度

v=v20+(qUt/md)2 

速度偏轉(zhuǎn)的角度φ滿足

tanφ= qU t/m v0d。

時(shí)間t內(nèi)的位移大小為

s=(v0t)2+(qUt2/2md)2

位移偏轉(zhuǎn)的角度θ滿足

tanθ= qU t/2m v0d。

只要知道極板長度，就會(huì)求出課本中矩形陰影內(nèi)的那些值。