勻強(qiáng)電場(chǎng):
1、定義:在電場(chǎng)中,如果各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同,這樣的電場(chǎng)叫勻強(qiáng)電場(chǎng)。勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是間距相等且互相平行的直線。
2、場(chǎng)源:相距很近,帶有等量異種電荷的一對(duì)平行金屬板之間的電場(chǎng),除邊緣部分外,可以看做勻強(qiáng)電場(chǎng)
電場(chǎng)中圖像類問(wèn)題的解法:
1.電場(chǎng)的E—x圖像與φ一x圖像
在給定了電場(chǎng)的E—x圖像時(shí),可以由圖線確定x 軸上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小及方向。此外還可以確定x軸上各點(diǎn)的電勢(shì)變化情況:E—x圖線與x軸所圍圖形的面積表示電勢(shì)差。
在給定了電場(chǎng)的φ—x圖像時(shí),除了可以直接確定x軸上各點(diǎn)電勢(shì)的高低及電勢(shì)變化情況,還可以確定x 軸上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)(或沿x軸方向上的場(chǎng)強(qiáng)分量)的大小及方向:圖線斜率大小表示場(chǎng)強(qiáng)大小,斜率正負(fù)表示場(chǎng)強(qiáng)方向。
當(dāng)E一x圖像或φ一x圖像與粒子運(yùn)動(dòng)相結(jié)合時(shí),可利用電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)、加速度的關(guān)系及電場(chǎng)力做功與動(dòng)能、電勢(shì)能和電勢(shì)等的關(guān)系來(lái)解決涉及粒子電性、電場(chǎng)力、電勢(shì)能、動(dòng)能、速度、加速度等的相關(guān)問(wèn)題。
在這類題目中,還可以把E—x圖像或φ一x圖像假設(shè)為我們熟悉的、符合給定變化規(guī)律的某一種電場(chǎng),利用這種已知電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布、等勢(shì)面分布或場(chǎng)源電荷來(lái)處理相關(guān)問(wèn)題。
2.粒子運(yùn)動(dòng)的v一t圖像當(dāng)帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),如果給出了粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖像,則從速度圖像上能確定粒子運(yùn)動(dòng)的加速度方向、加速度大小變化情況,進(jìn)而可將粒子運(yùn)動(dòng)中經(jīng)歷的各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向、場(chǎng)強(qiáng)大小、電勢(shì)高低等情況判定出來(lái)。
3.粒子運(yùn)動(dòng)的v一x圖像
在v一x圖像中,圖像的斜率并不是粒子運(yùn)動(dòng)的加速度,雖然從 v一x圖像仍可判定粒子是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng),但加速度的大小變化情況卻不一定能夠判定出來(lái),如在圖中,圖線的某點(diǎn)切線斜率:。所以在粒子經(jīng)過(guò)某位置時(shí)的加速度a=kv。圖線①③所表示的粒子在運(yùn)動(dòng)中加速度增大,圖線④⑤ 所表示的粒子在運(yùn)動(dòng)中加速度減小,而圖線②⑥表示的粒子在運(yùn)動(dòng)中加速度變化情況不能確定。
在能夠確定粒子運(yùn)動(dòng)中加速度的變化情況之后,解決問(wèn)題的方法與已知v—t圖像相同。
給定帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡類問(wèn)題的解法:
在涉及帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的問(wèn)題中,主要有三種類型:一是與電場(chǎng)線相結(jié)合,其中有給定電場(chǎng)方向和電場(chǎng)線方向未知的兩種情況;二是與等勢(shì)線相結(jié)合,有標(biāo)出等勢(shì)線電勢(shì)數(shù)值和未標(biāo)出電勢(shì)數(shù)值的兩種情況;三是給定場(chǎng)源電荷的情況。
解決這類問(wèn)題的第一步先要根據(jù)帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲的方向范圍,判定出帶電粒子受到合外力的方向范圍,由運(yùn)動(dòng)軌跡的切線判定出帶電粒子的初速度、末速度及特殊位置的速度方向。
第二步由電場(chǎng)線分布、等勢(shì)線分布、場(chǎng)源電荷的位置確定電場(chǎng)力的方向。電場(chǎng)力的方向應(yīng)與所在處電場(chǎng)線、等勢(shì)面的垂線在同一直線上,至于給定的是場(chǎng)源電荷時(shí),單一場(chǎng)源電荷看該點(diǎn)與場(chǎng)源電荷的連線,多個(gè)場(chǎng)源電荷時(shí)利用場(chǎng)的疊加原理。
第三步由電場(chǎng)力的方向與速度方向問(wèn)的夾角,確定粒子運(yùn)動(dòng)中電場(chǎng)力做功情況、動(dòng)能變化情況,電勢(shì)能變化情況。若是粒子的電性已知或電場(chǎng)線的方向已知、等勢(shì)線的電勢(shì)高低已知、場(chǎng)源電荷電性已知時(shí),可由其一判定另一種情況。
第四步在涉及受力大小、加速度大小變化情況時(shí),可將電場(chǎng)線分布疏密程度、等勢(shì)線分布疏密程度與場(chǎng)源電荷相對(duì)位置的變化等情況相聯(lián)系。