【知识点详解】
1. 电场强度:电场强度E是描述电场强弱和方向的物理量,它与试探电荷无关。电场强度E的定义式为E=F/q,其中F是试探电荷受到的电场力,q是试探电荷的电量。即使改变试探电荷的电量,电场强度E也不会改变。
2. 电势:电势φ是描述电场中某点电荷能量高低的物理量,也与试探电荷无关。电势的定义式为φ=W/q,其中W是从无穷远处移到该点所做的功,q是试探电荷的电量。电势差U也是电场中两点间的电势差,同样与试探电荷无关。
3. 电场力做功与电势能:电场力做正功,说明电荷的电势能减少,无论电荷是正还是负。反之,电场力做负功,电势能增加。因此,若从A点移到B点电场力做正功,无法判断电荷的正负,只能说明电势能减少。
4. 点电荷电场强度公式:E=kQ/r²,其中k是库仑常数,Q是场源电荷的电量,r是测试点到场源电荷的距离。电场强度与场源电荷的电量成正比,与测试点到场源电荷的距离的平方成反比。
5. 等量同种电荷的电场:等量同种电荷连线中垂线上,越靠近电荷的位置电势越低,而电场强度则先增大后减小。如果AM=BN,M、N两点的电势不相同,但场强可能相同。
6. 带电粒子v-t图:由v-t图可以分析粒子的运动状态。如果粒子在电场中做直线运动,v-t图斜率的改变反映了电场力的改变。图中的情况说明电场力在M到N的过程中逐渐减小,但无法确定电场是由正电荷还是负电荷形成的。
7. 绝缘导体靠近带电小球:根据静电感应原理,导体表面会感应出与外电荷相反的电荷,使得导体内部电场为零。靠近带负电小球,导体B端感应正电荷,导体内合场强会增大,且感应电荷在靠近小球的一侧(N点)产生的场强大于远离小球的一侧(M点)。
8. 等势面与粒子运动:等势面间的电势差等于粒子通过该区域时动能的改变。若粒子从10V的等势面移动到20V的等势面,电势能增加,动能减少。已知粒子在a点动能为0.5J,无法直接判断粒子的正负,但可以推断粒子在b点的动能小于0.5J,因为动能转化为电势能。c点的电势更高,粒子的动能会更小,但不会为零,除非粒子在c点停止或反转方向。
9. 平行板电容器问题:当B板下移,电容器两板距离增大,电容减小。由于电容器内部电荷量不变,电势差增大,导致电场强度增大。P点与A板的距离不变,但电势降低,因为B板相对于A板下移,相当于电荷离P点更远了。
10. 静电场与粒子运动:电势线均匀分布表明电场是匀强电场,负电荷会沿着电势降低的方向运动,即向x轴负方向。由于电势均匀变化,加速度不变,因此负电荷将沿x轴负方向加速运动。
11. 变化电场中的电子运动:右极板电势随时间变化,电子的运动取决于释放时电势的变化情况。在t=0时,电子可能会向右运动;在t=时刻,电子可能在两板间振动,取决于此时的电势差是否等于电子的初动能;在t=时刻,电势差较大,电子可能被加速向右运动或打到左极板。
12. 电场线与等势线:电场线的方向表示电场力的方向,等势线是电势相等的点的连线。a、b两点的电势关系无法直接判断,但根据电场线的方向,可以推断电场力的方向。
总结以上,本试题主要涵盖了电场强度、电势、电场力做功与电势能、点电荷电场、电容器、静电感应、等势面与粒子运动、变化电场中的电子运动等多个高中物理的重要知识点。这些内容是电学部分的基础,理解和掌握它们对于学习后续的电磁学知识至关重要。