以電場線為環境的5類問題及解決方法如下:
如圖所示,一電荷在電場力的作用下由a運動到b。
問題一:電荷電性得判斷。
方 法:先畫出力得方向,根據曲線運動的規律:力和速度夾軌跡,凹側方向指向力。如圖可知電荷為負電荷。
問題二: 判斷電場強度E的大小。
方 法: 密大疏小——電場線或等差等勢線(面)越密,E越大,越稀疏,E越小。由圖Ea>Eb .
問題三: 判斷電勢φ的大小。φa>φb .
方 法: 順小逆大——沿著電場線方向電勢降低。畫等勢線後可得φa>φb .
問題四: a運動到b過程中,電場力做功得正負判斷。
方 法: 用力和位移的夾角確定做功的正負,夾角是銳角做功為正,夾角是鈍角,做功為負,所以從a運動到b過程中,電場力做負功。
問題五: 比較a、b兩點的電勢能。
方 法: 電場力做正功,電勢能減小,電場力做負功,電勢能增加,所以Ea<Eb 。
解析:根據電場線疏密表示電場強度大小Ea<Eb;根據沿電場線電勢降低φa>φb ,所以本題選C。
2、[2014·北京卷] 如圖所示,實線表示某靜電場的電場線,虛線表示該電場的等勢面.下列判斷正確的是( )
A.1、2兩點的場強相等
B.1、3兩點的場強相等
C.1、2兩點的電勢相等
D.2、3兩點的電勢相等
解析:本題考查電場線和等勢面的相關知識.根據電場線和等勢面越密集,電場強度越大,有E1>E2=E3,但E2和E3電場強度方向不同,故A、B錯誤.沿著電場線方向,電勢逐漸降低,同一等勢面電勢相等,故φ1>φ2=φ3,C錯誤,D正確.
3.[2014·新課標全國卷Ⅰ] 如圖所示,在正點電荷Q的電場中有M、N、P、F四點,M、N、P為直角三角形的三個頂點,F為MN的中點,∠M=30°.M、N、P、F四點處的電勢分別用φM、φN、φP、φF表示,已知φM=φN,φF=φP,點電荷Q在M、N、P三點所在平面內,則( )
A.點電荷Q一定在MP的連線上
B.連接PF的線段一定在同一等勢面上
C.將正試探電荷從P點搬運到N點,電場力做負功
D.φP大於φM
解析: 點電荷的等勢線是同心圓,那麼距離點電荷相等的位置電勢相等,所以點電荷Q必在MN的中垂線和PF的中垂線的交點處,過F作MN的垂直平分線交MP於O點,由幾何關係可知ON恰好垂直平分PF,故點電荷Q一定位於O點,A項正確,由正點電荷的等勢面分布特點可知B項錯誤;因為是正電荷形成的電場,將正電荷從P點搬運到N點,電場力做正功,C項錯誤;因為是正電荷形成的電場,越靠近場源電荷的等勢面電勢越高,D項正確.
4、(15江蘇卷)兩個相同的負電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖所示,c時兩負電荷連線的中點,d點在正電荷的正上方,c、d到正電荷的距離相等,則( )
A.a點的電場強度比b點的大
B.a點的電勢比b點的高
C.c點的電場強度比d點的大
D.c點的電勢比d點的低
解析:逐項判斷A.根據電場線的疏密判斷,a點電場強度比b大,A正確;B.根據沿電場線電勢降低,a點的電勢比b低,B錯誤;C.根據電場的疊加原理,c、d點的電場都是正電荷與兩個相同的負電荷形成的電場的疊加,c點兩個相同的負電荷形成的電場互相抵消、d點兩個相同的負電荷形成的電場方向與正電荷形成的電場方向相反,而c、d點與正電荷距離相等,所以c點電場強度比d大,C正確;D.根據U=Ed的原理,c、d點與正電荷距離相等,但正電荷到c間電場強度比到d間電場強度大,所以電勢降落大,所以c點的電勢比d低,D正確.
5、[2016·全國卷Ⅱ] 如圖所示,P是固定的點電荷,虛線是以P為圓心的兩個圓.帶電粒子Q在P的電場中運動.運動軌跡與兩圓在同一平面內,a、b、c為軌跡上的三個點.若Q僅受P的電場力作用,其在a、b、c點的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc,則( )
A.aa>ab>ac,va>vc>vb
B.aa>ab>ac,vb>vc>va
C.ab>ac>aa,vb>vc>va
D.ab>ac>aa,va>vc>vb
解析: 由庫侖定律可知,粒子在a、b、c三點受到的電場力的大小關係為Fb>Fc>Fa,由a=可知,ab>ac>aa,由運動軌跡可知,粒子Q的電性與P相同,受斥力作用,不論粒子從a到c,還是從c到a,在運動過程中總有排斥力與運動方向的夾角先為鈍角後為銳角,即斥力先做負功後做正功,因此va>vc>vb,故D正確.