模型16、电场模型-备战2024年高考物理答题技巧与模板构建

模型16、电场模型 【模型概述】 1、 电场强度的计算 1、 场强的公式 2、 电场的叠加 （1） 电场叠加：多个电荷在空间某处产生的电场强度为各电荷单独在该处所产生的电场强度的矢量和。 （2） 运算法则：平行四边形法则 （3） 利用补偿法和对称法求电场强度 a.补偿法:题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型，比如说模型A,这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B,并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型，这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题. b.对称法:利用带电体(如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的 2、 两个等电点电荷电场的分布 等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场线的比较 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线中点O处的场强 连线上O点场强最小，指向负电荷一方 为零 连线上的场强大小 （从左到右） 沿连线先变小，再变大 沿连线先变小，再变大 沿中垂线由O点向外场强大小 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对称的A与、B与的场强 等大同向 等大反向 3、 电势高低及电势能大小的判断方法 1. 比较电势高低的方法 (1)沿电场线方向，电势越来越低. (2)判断出的正负，再由，比较、的大小，若>0，则>,若<0， 则<. 2.电势能大小的比较方法 做功判断法 电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功,那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方. 4、 电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹问题 1、 几种常见的典型电场的等势面比较 电场 等势面（实线）图样 重要描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇平面 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电荷的电场 连线的中垂线上的电势为零 等量同种正点电荷的电场 连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高 2、 带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法 (1) 从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲),从而分析电场方向或电荷的正负; (2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化等; (3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况. 3、 带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧 (1)判断速度方向:带电粒子的轨迹的切线方向为该点处的速度方向. (2)判断电场力(或场强)的方向:仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断场强的方向. (3)判断电场力做功的正负及电势能的增减:若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少;若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加. 5、 匀强电场中电势差与电场强度的关系 1. 在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U=Ed,其中d为两点沿电场线方向的距离.由公式U= Ed可以得到下面两个结论: 结论1:匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势,如图甲所示 结论2:匀强电场中若两线段AB//CD,且AB=CD,则=(或),如图乙所示. 2.在非匀强电场中，不能用U=Ed进行计算，但可以进行定性分析，一般沿电场线方向取相同的长度d,线段处于场强较大的区域所对应的电势差U较大. 6、 用功能关系分析带电粒子的能量转化 1. 功能关系 (1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变; (2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变; (3)除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化. (4)所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化. 2.电场力做功的计算方法 (1)由公式计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为: (2) 由来计算，此公式适用于任何形式的静电场. (3)由动能定理来计算:  (4)由电势能的变化来计算: 3.点拨 1.电荷在电场中运动时，电场力做功将引起电势能与其他形式的能发生转化，电荷的机械能不再守恒. 2.要搞清几个功能关系:重力做功等于重力势能的变化，电场力做功等于电势能的变化，弹簧弹力做功等于弹性势能的变化，合外力做功等于动能的变化. 3.无论能量如何变化，总是满足能量守恒定律. 【模型训练】 【例1】如图，A、B两点固定等量同种点电荷。P点的电场强度方向所在直线延长线与直线AB交于C点（未标出）。若，则为（　　） A． B． C． D． 变式1.1如图所示，A、B、C是真空中边长为L的等边三角形的三个顶点，O为该等边三角形的中心，在