精準方法突破靜電場知識難點

林麗娥

摘? ?要：靜電場在高中物理中起到承前啟后的作用，而且抽象不易掌握，若用準確、簡單的方法可以快速突破靜電場知識難點。

關(guān)鍵詞：電場;類比法;正交分解法;難點;快速

靜電場部分在高中物理知識體系中起到承前啟后的作用，它在歷年高考中占有相當大的份額，特別是與重力場或者磁場結(jié)合經(jīng)常出現(xiàn)在壓軸題中。因此，突破靜電場難點的必要是顯而易見的。而靜電場知識既有著看不到、摸不著，又體驗不了的抽象特性，使得突破靜電場難點變得更加的困難。但是，我們?nèi)绻脺蚀_、簡單的方法即精準方法，將使得抽象知識變形象、復(fù)雜問題變簡單，使不可能變可能。

1? 用類比法深刻理解電場強度定義式與決定式的區(qū)別

2? 用微元法和對稱法容易解決帶電線（面、體）的電場疊加問題

【例題1】如圖1，一半徑為R的絕緣環(huán)上，均勻的分布著電量為Q的電荷，在垂直于圓環(huán)平面的對稱軸上有一點M，它與圓環(huán)中心O的距離為d。設(shè)靜電力常量為k，M點的場強為E，下列四個表達式，判斷正確的是（? ? ? ）

3? 用正交分解法快速求解勻強電場中的電場強度

對于電勢差與電場強度關(guān)系的掌握題型中，熱點出題方式是：已知勻強電場平面內(nèi)直角三角形的三個頂點的電勢或者四邊行三個頂點的電勢求解勻強電場的強度，用正交分解法將比常規(guī)找等勢點法來得簡單。

【例題2】如圖2，一勻強電場的方向平行于xoy平面，平面內(nèi)a、b、c三點的位置如圖2所示，三點的電勢分別為10V、17V、26V。下列說法正確的是（? ? ? ）

A.電場強度的大小為2.5V/cm

B.坐標原點處的電勢為1V

C.電子在a點的電勢能比在b點的低7eV

D.電子從b點運動到c點，電場力做功為9eV[ 1 ]

4? 用結(jié)論法快速解決帶電粒子在加速電場與偏轉(zhuǎn)電場運動的問題

【例題3】如圖3所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1，之后進入電場線豎直向下的勻強電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上。整個裝置處于真空中，不計粒子重力及其相互作用，那么（）

A.偏轉(zhuǎn)電場E2對三種粒子做功一樣多

B.三種粒子打到屏上時的速度一樣大

C.三種粒子運動到屏上所用時間相同

D.三種粒子一定打到屏上的同一位置[ 2 ]

分析：此題滿足上面的條件，粒子射出電場的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角與帶電粒子的質(zhì)量、電量、電性均無關(guān)，因此容易得出A、D選擇是正確的，而速度大小、時間與粒子的質(zhì)量有關(guān)，所以B、C是錯誤的。此題若沒有上升到結(jié)論，會搞不清楚應(yīng)該分析哪些物理量，也得列出一系列類平拋的式子進行推理計算，就可能導(dǎo)致花時間而且計算不準確。而且我們從此可以得出經(jīng)過一系列公式算出的式子是有特定含義的，要加以總結(jié)提升。

5? 用v-t圖象法直觀處理帶電粒子在交變電場中的直線運動問題

帶電粒子在交變電場中的直線運動，交變電場一般給出的是φ-t圖象、U-t圖象或是E-t圖象，都可以把它們轉(zhuǎn)化成v-t圖象，這樣粒子的運動就可以直觀、形象得多，而且，根據(jù)圖象的面積公式很容易解決問題。

【例題4】如圖4甲，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔，右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖4乙所示。電子原來靜止在左極板小孔處（不計重力作用）。下列說法中正確的是（）

A.從t=0時刻釋放電子，電子將始終向右運動，直到打到右極板上

B.從t=0時刻釋放電子，電子可能在兩板間振動

6? 用等效法簡單處理帶電粒子在復(fù)合場中做豎直面內(nèi)的圓周運動

物體在豎直平面內(nèi)的圓周運動是高中物理的一個難點，如果疊加上電場，那就是難上加難，但是，如果把粒子受到的重力與電場力等效為一個類似重力的恒力，并且把圖象旋轉(zhuǎn)一定角度，那么問題就可以用“類過山車”簡單處理。

【例題5】如圖6，半徑為r的光滑絕緣圓環(huán)固定在豎直面內(nèi)，并處于水平向右的勻強電場中，環(huán)內(nèi)側(cè)有一個質(zhì)量為m的帶電小球，靜止時，它和圓環(huán)中心O的連線與豎直方向的夾角為37°.求：

（1）求電場強度E的大小;

（2）若給小球一沿切線方向的瞬時初速度，小球便在圓環(huán)內(nèi)運動，為使小球能在圓環(huán)上做完整的圓周運動，這個速度至少為多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

如果學(xué)生在掌握電場線和等勢線的基礎(chǔ)上，加上快速的掌握這些典型的知識難點，那么靜電場的知識就變得容易、直觀、形象了。而且可以進一步的熟練使用物理的常用學(xué)習(xí)方法，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]寧鵬程.2017高考電場選擇題賞析[J].教學(xué)考試，2017（49）.

[2]百度文庫.2020屆高三物理第4期好題速遞分項解析匯編專題07電場含解析.[EB/OL]https：//wendu.baidu.

[3]李慶國.高中物理教學(xué)設(shè)計-圖像專題[J].物理通報，2013（5）.