【知识点详解】
1. **静电场的等势面**
- 等势面是电势相等的点构成的表面,电场线总是垂直于等势面。
- 在静电场中,不同电势的等势面不会相交,因为如果相交,意味着在交点处电势有两个不同的值,这违反了电势定义。
- 电场强度在等势面上各点的大小不一定相等,只有当电场是均匀的时候,等势面上的电场强度才可能相同。
- 电荷从高电势的等势面移向低电势的等势面时,电场力做负功,反之则做正功。
2. **带电金属球壳的电势分布**
- 带电金属球壳的电势分布与球壳的带电量有关,通常内部电势与球心处相同,外部电势随距离增加而减小。
- 电场强度在球壳内部为0,外部随着距离的增加逐渐减小,但沿径向方向。
- 若球壳带负电,则外表面电势低于内部电势,电场线从高电势指向低电势。
3. **带电微粒在电场中的运动**
- 当增加平行金属板间距时,两板间的电场强度会增强,导致带电微粒受到更大的力,可能改变其原有的平衡状态。
- 插入金属片可以改变电场分布,影响微粒的受力情况,可能导致微粒运动方向的变化。
- 陶瓷片通常为绝缘体,插入后不会改变内部电场分布,但如果紧贴B板内侧插入,可能影响微粒受力平衡。
4. **电场线与电势的关系**
- 电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线的方向表示电势降低的方向。
- 图中电势A点高于B点,并不能直接推导出电场强度的大小关系,因为电场强度还取决于电势差与距离的关系。
- 带正电粒子的电势能与电势成正比,所以A点的电势能大于B点。
5. **带电粒子在变电场中的偏转问题**
- 当电场强度随时间变化时,粒子的偏转位移取决于粒子的初速度、电场变化规律以及粒子在电场中运动的时间。
- 最大偏转与最小偏转位移的比较需要考虑电场变化的具体情况,这里给出了电压随时间变化的图形,但没有具体数值,无法直接得出比例关系。
6. **平衡电荷配置与匀强电场**
- 为了使正电荷在O点静止,需要在空间施加一个与原电场相反的电场力。
- 由题意可判断,正电荷受到的合力应指向A点,因此需要一个方向由O指向A的匀强电场。
- 移动电荷时,如果电场力做负功,电势能会增加,说明粒子的电势能会在O点到BC中点的路径上增加。
7. **带电粒子的加速与偏转**
- 加速电场U1主要影响粒子的初速度,平行板电场U2影响粒子的偏转。
- 若要保持粒子能穿出平行板,可以减小U1来减小粒子的垂直速度,或增大U2来增加横向电场力。
- 下移上板会增加两板间距离,使得电场强度减小,粒子更容易穿出。
8. **带电小球在电容器中的运动**
- 小球的电场力方向取决于小球的电荷符号和电场方向。
- 电场力做功决定了电势能的变化,动能和机械能的变化。
- 小球的动能和机械能变化取决于电场力和重力的综合作用,有可能增加,也有可能减小。
9. **带电小球在匀强电场中的运动**
- 从静止开始释放的小球,在电场中做类平抛运动。
- 距离越远的点到达相同高度所需时间更长,因此P的运动时间大于Q。
- 由于两小球的质量相同,电势能减少量等于动能增加量,但由于路径不同,电场力做功的比例不一定与位移比例相同。
以上是对给定内容中涉及的物理知识的详细解析,主要涵盖了静电场的基本概念,包括等势面、电势分布、带电粒子在电场中的运动规律、电场力做功、电势能与动能转换等。这些知识点对于理解和解决高考物理中的相关问题至关重要。