电场中图象问题的求解方法
2021-08-05成金德
数理化解题研究 2021年10期
成金德
(浙江省义乌市第二中学 322000)
带电粒子在电场中运动的图象问题是一类常见问题,此类问题涉及六种题型,即:(1)速度随时间变化的v-t图象;(2)电场强度随位置变化的E-x图象;(3)电势随位置变化的φ-x图象;(4)电势能随位置变化的Ep-x图象;(5)动能随位置变化的Ek-x图象;(6)受到的力F随位置变化的F-x图象.解答此类问题,不仅要善于应用相应的电场知识和力学规律,更重要的是弄懂图象的物理意义,包括图线上的点、斜率和图线与坐标轴围成的面积.下面就此问题作些探讨.
一、涉及v-t图象的问题

例1两个等量同种电荷固定在光滑水平面上,其连线所在水平面的中垂线上有A、B、C三点,如图1所示,一个电荷量为q=2.0 C、质量为m=1.0 kg的小球从C点静止释放,其运动的v-t图象如图2所示,其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中已标出了该切线).则下列说法正确的是( ).
A.B点为中垂线上电场强度最大的点,场强E=1.0V/m
B.由C点到A点的过程中,由于B点的斜率最大,则小球的电势能先减小后增大
C.由C点到A点的过程中,电场的电势逐渐升高
D.AB两点间的电势差UAB=-5 V


点评求出B点的图线斜率是解决本题的核心.求出了斜率,就知道了加速度,再利用牛顿第二定律就可以求出电场强度E.
二、涉及E-x图象的问题
带电粒子在已知E-x图象的电场中运动时,除了从图象上可以直接知道电场强度、电势的变化外,更为重要的是可以利用图象的面积,即由图线与x轴围成的“面积”,此面积的大小表示电势差的大小,也就是UAB=E·x.


例2一光……
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