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静电场一章涉及的新物理量众多,使得很多同学感觉琐碎零乱、难以系统掌握。下面通过对三组六个概念的阐释帮助同学们形成对相关基本概念的正确认识,完成对本章主要知识的系统掌握。
一、电场强度和电势
电场是看不见摸不着的物质,电荷在电场中某点受到静电力并具有电势能。电场强度E(定义式E=F/q)和电势φ(定义式φ=q)分别是描述电场中某点力的性质和能的性质的物理量。
例1 关于电场强度和电势的概念,下列说法中正确的是()。
A.由E=F/q可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
B.正、负试探电荷在电场中某点受到的静电力方向相反,但该点场强方向与放人的试探电荷的正负无关
C.试探电荷在电场中某一点具有的电势能越大,该点的电势越大
D.电场中某点不放试探电荷时,该点的场强等于零
解析:电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定,与试探电荷的受力情况及电荷量、正负等无关,故选项A、D错误、B正确。电场中某点的电势是由電场本身决定的,与试探电荷的电荷量及其具有的电势能无关,选项C错误。
答案:B
点评:电场强度和电势都是用比值定义的物理量,有些同学根据定义式错误地认为电场强度E与静电力F成正比、与电荷量q成反比,电势φ与电势能E。成正比、与电荷量q成反比。这是由于不清楚电场中某点的电场强度大小和方向、电势的高低只由电场本身决定,而与试探电荷无关的缘故。
二、静电力和电势能
电荷在电场中某点受到静电力(定义式F=qE),同时,电荷也具有电势能(定义式E,=qφ)。从静电力的定义式可以看出,电荷在电场中某点受到的静电力既与电场中该点的电场强度有关又与电荷量有关。同理,从电势能的定义式可以看出,电荷在电场中某点具有的电势能既与电场中该点的电势有关又与电荷量有关。
例2 如图1所示,实线是匀强电场的电场线,若带电粒子在运动中只受静电力作用,由a点运动到b点的运动轨迹如图中虚线所示,则由此图可作出的正确判断是()。
A.带电粒子带负电
B.带电粒子受到恒定静电力作用
C.带电粒子所受静电力的方向向右
D.带电粒子在a点具有的电势能等于在b点具有的电势能
解析:粒子在匀强电场中运动,则粒子受到恒定静电力作用,选项B正确。由粒子运动轨迹的弯曲特点可知,粒子受水平向左的静电力作用,而电场强度的方向向右,故粒子带负电,选项A正确,C错误。由沿着电场线电势降落知φa
一、电场强度和电势
电场是看不见摸不着的物质,电荷在电场中某点受到静电力并具有电势能。电场强度E(定义式E=F/q)和电势φ(定义式φ=q)分别是描述电场中某点力的性质和能的性质的物理量。
例1 关于电场强度和电势的概念,下列说法中正确的是()。
A.由E=F/q可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
B.正、负试探电荷在电场中某点受到的静电力方向相反,但该点场强方向与放人的试探电荷的正负无关
C.试探电荷在电场中某一点具有的电势能越大,该点的电势越大
D.电场中某点不放试探电荷时,该点的场强等于零
解析:电场中某点场强的大小和方向由电场本身决定,与试探电荷的受力情况及电荷量、正负等无关,故选项A、D错误、B正确。电场中某点的电势是由電场本身决定的,与试探电荷的电荷量及其具有的电势能无关,选项C错误。
答案:B
点评:电场强度和电势都是用比值定义的物理量,有些同学根据定义式错误地认为电场强度E与静电力F成正比、与电荷量q成反比,电势φ与电势能E。成正比、与电荷量q成反比。这是由于不清楚电场中某点的电场强度大小和方向、电势的高低只由电场本身决定,而与试探电荷无关的缘故。
二、静电力和电势能
电荷在电场中某点受到静电力(定义式F=qE),同时,电荷也具有电势能(定义式E,=qφ)。从静电力的定义式可以看出,电荷在电场中某点受到的静电力既与电场中该点的电场强度有关又与电荷量有关。同理,从电势能的定义式可以看出,电荷在电场中某点具有的电势能既与电场中该点的电势有关又与电荷量有关。
例2 如图1所示,实线是匀强电场的电场线,若带电粒子在运动中只受静电力作用,由a点运动到b点的运动轨迹如图中虚线所示,则由此图可作出的正确判断是()。
A.带电粒子带负电
B.带电粒子受到恒定静电力作用
C.带电粒子所受静电力的方向向右
D.带电粒子在a点具有的电势能等于在b点具有的电势能
解析:粒子在匀强电场中运动,则粒子受到恒定静电力作用,选项B正确。由粒子运动轨迹的弯曲特点可知,粒子受水平向左的静电力作用,而电场强度的方向向右,故粒子带负电,选项A正确,C错误。由沿着电场线电势降落知φa