電場力作用下物理問題的有效突破

王貽波

【內容摘要】帶電物體在電場力作用下的運動情境多種多樣。高中物理授課中應為學生認真講解電場力基礎知識，使學生更好地把握電場力的性質、對帶電物體做功的規律等，尤其注重優選精講典型，為學生展示不同題型的有效突破思路。

【關鍵詞】電場力物理問題突破

電場力是一種特殊的力，其方向的判斷以及大小的計算遵循特定的規律。為幫助學生突破不同情境下的物理問題，應注重為學生展示相關題型的解題思路，幫助學生理清電場力與已學知識之間的區別與聯系，使其掌握相關的破題技巧。

一、電場力下物體平衡問題的突破

如圖1所示，A、B為兩個可看為質點的帶異種電荷的小球。靜止時絕緣細線與豎直方向的夾角分別為α、β，滿足α<β，且兩小球處在同一水平線上，則（）

A.B球受到的庫侖力較大，電荷量較大

B.B球的質量較大

C.B球受到的拉力較大

D.兩球接觸后再分開，再次處于靜止狀態，懸線偏角仍滿足α′<β′

兩個點電荷之間的電場力可運用庫侖定律計算。其方向沿點電荷之間的連線，遵循同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引原則。在掌握這一規律后，便可運用已學的受力分析知識，突破相關習題。

針對該題A項，兩個小球受到的庫侖力是等大反向的，無從得知哪個電荷量較大，錯誤。B項，分別對A、B兩個小球進行受力分析，易得mAg=F庫tanα、mBg=F庫tanβ，由α<β，則mA>mB，錯誤。C項，由平衡條件可得FA拉=F庫sinα、FB拉=F庫sinβ，則FB拉較小，錯誤。D項，設兩小球再次平衡時產生的庫侖力為F′庫，則受力分析可得tanα′=F′庫mAg、tanβ′=F′庫mBg，而mA>mB，則α′<β′，正確。

點評：分析電場力下物體平衡問題，可根據電場力的計算公式將其看成一個恒力，而后運用力的合成法則，結合相關的幾何知識加以突破。

二、電場力下參數定性判斷的突破

靜電場在x軸上的場強E隨x的變化關系如圖2所示，設x軸正方向為場強正方向，帶正電的點電荷沿x軸運動，則點電荷（）

A.在x2與x4受到相等的電場力

B.從x2運動到x4電勢能保持不變

C.從x1運動至x4的過程中電場力先減小后增大

D.從x1運動至x4的過程中電場力先增大后減小

電場力下對電場力、電勢能、電場強度等進行定性分析時，應掌握電場力做功與電勢能變化之間的關系。同時，電

場強度的判斷則主要依據電場線的疏密。突破該題需要深刻的理解題意，搞清楚電場強度E正負表示的含義，即，其只表示方向是否和約定的方向是否一致。

A項，在x2與x4場強E的大小相等，方向均沿x軸負方向，因此，點電荷受到的電場力相等，正確。B項，點電荷從x2運動到x4的過程中電場力始終做負功，電勢能增加，錯誤。D項，點電荷從x1運動至x4的過程中可知E先變大后變小，因此，點電荷受到的電場力先增大后減小，正確。綜上可知AD兩項正確。

點評：突破該題的關鍵在于準確、深入的識圖，能夠從圖中充分挖掘隱含條件，認真分析引起圖線變化的內在因素，確定相關因素的作用規律。

三、電場力下參數定量計算的突破

如圖3所示，一忽略重力的帶電粒子，以v0的初速度進入勻強磁場，運動軌跡經過b點，且Oa=Ob。若撤掉磁場，添加一個和y軸平行的勻強電場，仍v0的初速度進入電場，粒子軌跡仍可經過b點，則電場強度E和磁感應強度B的比值為（）

A.v0B.1C.2v0D.v02

勻強電場下電場力的計算可運用公式F=qE，其方向和正電荷在電場中受到的電場力方向一致。突破粒子在電場中的運動應注重聯系所學的平拋運動相關規律，構建對應的方程。

根據已知條件可設Oa=Ob=d，則由粒子在磁場中的運動規律可知，qv0B=mv02r，由幾何知識可得r=d，易得B=mv0qd。將磁場更換為電場后，粒子在水平方向以v0做勻速直線運動。沿電場方向受到的電場力為F=qE，在豎直方向上有qE=ma，要想其仍經過b點，則在水平方向上應滿足v0t=d，在豎直方向上應滿足d=12at2，聯立得到E/B=2v0，選擇C。

點評：突破該題的關鍵在于對物體在不同力作用下的運動情況進行準確的判斷，并認真回顧相關的模型，結合“粒子軌跡仍可經過b點”進行解答。

四、電場力作用下能量問題的突破

如圖4所示，在一勻強電場中固定一斜面，電場方向與斜面平行且向下，一帶正電的物體以初動能200J從斜面底端向上運動。第一次經斜面A點時動能減少了160J，機械能減少了100J，電勢能增加了80J，則（）

A.返回斜面底端時的動能為150J

B.返回斜面底端時的動能為160J

C.從底端到第一次經過A點，摩擦力對物體做的功為-20J

D.返回斜面底端時，克服摩擦力做的功為40J

該習題考查了電場力做功、機械能、電勢能等知識，具有一定的綜合性。解答該題需要搞清楚電場力做功與電勢能之間的關系，明確能量的轉化去路，并注重運用能量守恒定律進行分析。

根據已知條件電勢能增加了80J，表明電場力做功-80J;機械能減少了100J，其一部分轉化成了電勢能，一部分轉化了熱能，即，摩擦力做的功為-20J。到達A點時動能減少了160J，該部分能量還有一部分轉化成重力做的功，即，重力做功的功為-60J。根據“功”的相關知識，物體上升的過程中摩擦力、重力、電場力做功之比為1：3：4。則物體達到最高點時摩擦力總的功應為-1/8Ek=1/8×200J=-25J。則物體從最高點返回到最低點時摩擦力做的總功為-50J，其在最低點具備的動能還有200J-50J=150J。綜上分析正確答案為AC。

點評：突破該題的關鍵在于深入理解機械能、重力勢能、重力做功、摩擦力做功、電力做功之間的關系。同時，結合對題意的深入把握，確定重力做功、摩擦力做功、電力做功的比例關系。

結語

高中物理教學中，為使學生能夠巧妙的突破電場力作用下的物理問題，應注重為學生深入細致的講解不同電場的特點以及電場力計算公式，使其切實打牢基礎，把握電場力本質。同時優選精講相關例題，并通過給予不同例題針對性的點評，使學生掌握相關的解題細節，積累相關的突破技巧，在解題中能夠融會貫通，靈活應用。

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（作者單位：青島西海岸新區第六初級中學）