高中物理静电场中疑难问题处理方法总结

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在高中阶段，很多学生都感到物理难学，其实高中阶段研究的大多是理想情况，把它们处理成物理模型，更容易记忆。对于电磁场知识，场是客观存在的一种特殊物质，并不是由微观粒子组成的，而电场又是电磁场的重要知识，它看不见、摸不着，初学时很难全面把握它的特性。静电场中的问题一般涉及的物理量较多，往往需要把讨论的问题和力学、电学知识相结合，处理起来有一定难度。下面以几个静电场中的疑难小问题为例，通过介绍处理的方法，帮助初学者开拓思路，寻找灵感。

一、等分法计算匀强电场中的电势

在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势下降都是均匀的，故在同一条直线上相同间距的两点电势差相等。如果把某两点间的距离分为几段，则每段两端点的电势差等于原电势差的1/n，像这样采取等分间距求电势问题的方法叫做等分法。

例题：如图1所示，虚线方框内为一匀强电场，A、B、C为该电场中的三点.已知φA=12V，φB=6V，φC=-6V.试在该方框中作出该电场的示意图（即画出几条电场线），并要求保留作图时所用的辅助线，若将一个电子从A点移到B点，电场力做多少eV的功？

图1 图2

【解析】由于电场线与等势面垂直，而且在匀强电场中，电势相等的点的连线必在同一等势面上，因此与等势点连线垂直的线必是电场线，电势相等的点可根据匀强电场的特点利用等分法来找。

步骤：1.连接AC，找到AC三等分点；

2.连接BC，找到中点；

3.根据DD′都为零电势的点，连接DD；

4.根据电场线与电势垂直画出几条电场线。

如图2中实线所示，由沿场强方向电势降低可确定出场强的方向.将电子从A移到B，电场力做功为W=-eU=-e×（12-6）V=-6eV.

二、等效法处理叠加场

各种性质的场具有叠加性，即几个场可以同时占据同一空间，从而形成叠加场。对于叠加场中的力学问题，可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果，也可以同时研究几种场力共同作用的效果，将叠加场等效为一个简单场，然后与重力场中的力学问题进行类比，利用力学的规律和方法进行分析与解答。

例题：半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图1-8-9所示。珠子所受静电力是其重力的■倍，将珠子从环上最低位置A点由静止释放，则：

（1）珠子所能获得的最大动能是多大？

（2）珠子对环的最大压力是多大？

解析：设珠子的带电荷量为q，电场强度为E，珠子在运动过程中受三个力作用，其中只有重力和电场力对珠子做功，合力为F。（1）因为qE=■mg，所以qE、mg的合力F■与竖直方向夹角tanθ=■=■，即θ=37°，则珠子由A点静止释放后从A到B过程中做加速运动，如图所示，B点位置为“最低点”，B点动能最大。由动能定理得：qErsinθ-mgr（1-cosθ）=E■，解得B点动能即最大动能为E■=■mgr.（2）设珠子在B点受圆环弹力为F■，有F■-F■=m■，

即F■=F■+m■=■+■mg=■mg

由牛顿第三定律得，珠子对圆环的最大压力也为■mg.

三、图像法处理矩形波电压问题

如图（a）所示，AB是一对平行的金属板，在两板间加一周期为T的交变电压U，A板的电势UA=0，B板的电势uB随时间t的变化规律如图（b）所示.现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场内，设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（ ）

（a） （b）

A.若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动

B.若电子是在t=T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上

C.若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上

D.若电子是在t=T/2时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动

答案：AB

以上是我在高三总复习中总结的学生对静电场这部分知识理解不够透彻的地方，希望对学生的复习有所帮助。