精准方法突破静电场知识难点

林丽娥

摘   要：静电场在高中物理中起到承前启后的作用，而且抽象不易掌握，若用准确、简单的方法可以快速突破静电场知识难点。

关键词：电场;类比法;正交分解法;难点;快速

静电场部分在高中物理知识体系中起到承前启后的作用，它在历年高考中占有相当大的份额，特别是与重力场或者磁场结合经常出现在压轴题中。因此，突破静电场难点的必要是显而易见的。而静电场知识既有着看不到、摸不着，又体验不了的抽象特性，使得突破静电场难点变得更加的困难。但是，我们如果用准确、简单的方法即精准方法，将使得抽象知识变形象、复杂问题变简单，使不可能变可能。

1  用类比法深刻理解电场强度定义式与决定式的区别

2  用微元法和对称法容易解决带电线（面、体）的电场叠加问题

【例题1】如图1，一半径为R的绝缘环上，均匀的分布着电量为Q的电荷，在垂直于圆环平面的对称轴上有一点M，它与圆环中心O的距离为d。设静电力常量为k，M点的场强为E，下列四个表达式，判断正确的是（      ）

3  用正交分解法快速求解匀强电场中的电场强度

对于电势差与电场强度关系的掌握题型中，热点出题方式是：已知匀强电场平面内直角三角形的三个顶点的电势或者四边行三个顶点的电势求解匀强电场的强度，用正交分解法将比常规找等势点法来得简单。

【例题2】如图2，一匀强电场的方向平行于xoy平面，平面内a、b、c三点的位置如图2所示，三点的电势分别为10V、17V、26V。下列说法正确的是（      ）

A.电场强度的大小为2.5V/cm

B.坐标原点处的电势为1V

C.电子在a点的电势能比在b点的低7eV

D.电子从b点运动到c点，电场力做功为9eV[ 1 ]

4  用结论法快速解决带电粒子在加速电场与偏转电场运动的问题

【例题3】如图3所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么（）

A.偏转电场E2对三种粒子做功一样多

B.三种粒子打到屏上时的速度一样大

C.三种粒子运动到屏上所用时间相同

D.三种粒子一定打到屏上的同一位置[ 2 ]

分析：此题满足上面的条件，粒子射出电场的偏转量和偏转角与带电粒子的质量、电量、电性均无关，因此容易得出A、D选择是正确的，而速度大小、时间与粒子的质量有关，所以B、C是错误的。此题若没有上升到结论，会搞不清楚应该分析哪些物理量，也得列出一系列类平抛的式子进行推理计算，就可能导致花时间而且计算不准确。而且我们从此可以得出经过一系列公式算出的式子是有特定含义的，要加以总结提升。

5  用v-t图象法直观处理带电粒子在交变电场中的直线运动问题

带电粒子在交变电场中的直线运动，交变电场一般给出的是φ-t圖象、U-t图象或是E-t图象，都可以把它们转化成v-t图象，这样粒子的运动就可以直观、形象得多，而且，根据图象的面积公式很容易解决问题。

【例题4】如图4甲，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图4乙所示。电子原来静止在左极板小孔处（不计重力作用）。下列说法中正确的是（）

A.从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上

B.从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间振动

6  用等效法简单处理带电粒子在复合场中做竖直面内的圆周运动

物体在竖直平面内的圆周运动是高中物理的一个难点，如果叠加上电场，那就是难上加难，但是，如果把粒子受到的重力与电场力等效为一个类似重力的恒力，并且把图象旋转一定角度，那么问题就可以用“类过山车”简单处理。

【例题5】如图6，半径为r的光滑绝缘圆环固定在竖直面内，并处于水平向右的匀强电场中，环内侧有一个质量为m的带电小球，静止时，它和圆环中心O的连线与竖直方向的夹角为37°.求：

（1）求电场强度E的大小;

（2）若给小球一沿切线方向的瞬时初速度，小球便在圆环内运动，为使小球能在圆环上做完整的圆周运动，这个速度至少为多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

如果学生在掌握电场线和等势线的基础上，加上快速的掌握这些典型的知识难点，那么静电场的知识就变得容易、直观、形象了。而且可以进一步的熟练使用物理的常用学习方法，为后续的学习打下扎实的基础。

参考文献：

[1]宁鹏程.2017高考电场选择题赏析[J].教学考试，2017（49）.

[2]百度文库.2020届高三物理第4期好题速递分项解析汇编专题07电场含解析.[EB/OL]https：//wendu.baidu.

[3]李庆国.高中物理教学设计-图像专题[J].物理通报，2013（5）.