图象法分析等量电荷的电场强度与电势特点

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◇江苏兰有胜

２高考试题中的等量电荷电场问题赏析

《芗例１（２０１２年天津卷）２个固定的等量异号电

荷所产生电场的等势面如图１所示，一带负电的粒子以某一速度从图中Ａ点沿

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电场强度、电势是描述静电场性质的重要物理量．人教版普通高中课程标准试验教科书选修３—１第一章静电场介绍了等量异种点电荷和等量同种点电荷的电场线，以及带等量异种电荷的平行板间的等势线，并在问题与练习中形象、直观地把等势线与等高线进行了对比．但是电势和场强的分布往往是复杂的，要大脑有一定的空间想像能力．在近几年普通高考试题中，有关静电场的电场强度、电势分布特点问题频频出现．

在教学中笔者发现，学生对等量异种点电荷、等量同种点电荷周围电场的场强和电势特点常容易混淆，为了解决这个问题，笔者通过与学生一起作图象比较的方法，使学生对它们的场强及电势特点找出异同，一目了然．

１等量点电荷连线及中垂线方向上的电场强度及电势大小变化情况

等量正电荷

说明

等量负电荷

等量异种点电荷

图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中（

）．

ＶＹ

一ｌＯＶ

图１

Ａ做直线运动，电势能先变小后变大；Ｂ做直线运动，电势能先变大后变小；Ｃ做曲线运动，电势能先变小后变大；Ｄ做曲线运动，电势能先变大后变小

够析零，进入电场后在电场力的作用下向上偏

转，做曲线运动，电势能减小，最后离开电场，电势能又增大为零，因此电子整个过程做曲线运动，电势能先变小后变大，Ｃ项正确．

９

带负电的粒子开始在零电势线上，电势能为

《芗例２（２０１２年重庆卷）空中

Ｐ、Ｑ两点处各固定一个点电荷，其中Ｐ点处为正点电荷，Ｐ、Ｑ两点附近电场的等势面分布如图２

爿Ｉ陋

图２）．

１．电场强度为矢量，叠加合成时遵循平行四边形定则．２．取两点电荷连线为ｚ轴，两电荷连线段中垂线为ｙ轴．

取无穷远电势为零．

Ｅ－

Ｉ

所示，口、６、ｃ、ｄ为电场中的４个点．则（

Ａ

Ｐ、Ｑ两点处的电荷等量同种；ｆ点的电势低于ｄ点的电势；

Ｂ口点和ｂ点的电场强度相同；

Ｃ

占．

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Ｄ负电荷从口到ｃ，电势能减少

根据等势线及电场线（电场线垂直等势线）分布特点可知，Ｐ、Ｑ两点处为等量异种电

荷；其中ｎ、ｂ两点电场强度方向不同；由电场线的分布及走向可知ｃ点电势高于ｄ点的电势．负电荷由口点到ｃ点电场力做正功，电势能减小．正确选项为Ｄ．

点

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９。

在综合考查电场线、电势、电势能等概念，处理含等势面的电场问题时，可以先大致画出

评

电场线，电场线可以辅助判断场强大小和电势的高

０１

—小

Ｄ

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低，以及移动电荷时电场力的做功正负．

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Ｄ

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《，例３（２０１０年江苏卷）空间有一沿ｚ轴对称分

布的电场，其电场强度Ｅ随ｚ变化的图象如图３．下列说法正确的是（

）．

Ａ

Ｂ

口

ｌ

伊。

Ｌ

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０点的电势最低；ｚ。点的电势最高；ｚ。和一ｚ。两点的电

图３

９—），

／。。Ｌ．

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Ｄ

＿ｙ

Ｃ

势相等；