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专题九 静电场 在高考《考试说明》中，静电场部分有九个知识点。高考常考的知识点有七个，并且这七个知识点都属B级要求。静电场部分涉及的概念、规律都比较抽象，再加上学生的理解力和空间想象力欠缺，因此，静电场问题一直是一个难点问题。 分析近年的高考静电场问题，静电场的考题题型大致可归纳为四类： ⑴电场线类； ⑵电势类； ⑶静电平衡类； ⑷带电粒子的运动类。 第一节 静电场性质专题 电场强度是描述电场的力的性质的物理量，电势是描述电场的能的性质的物理量。静电感应和静电平衡实质上是电场的力的性质研究的继续，电势差、电场力的功、电势能的变化是电场的能的性质讨论的延伸。本节研究的是静电场性质的三类问题：电场线类、电势类和静电平衡类。 电场线类： 是指利用典型电场的电场线和等势面的分布情况，以及电场线的特点来求解的问题。解这类问题，我们必须牢记各种典型的电场线和等势面的分布情况，以便与题中情景对照分析，还要灵活运用电场线的特点及等势面的特点，如在等势面上任意两点间移动电荷电场力不做功；沿电场线方向电势越来越低；等势面与电场线一定垂直；电场线的疏密可表示场强大小等。 电势类： 是指电场中电势的计算和电势高低的比较问题。解这类问题，一般要用到： ⑴沿电场线方向电势要降低； ⑵电势的定义式：； ⑶电势差的定义： ⑷匀强电场的两点电势差：U=Ed等。 静电平衡类： 是指利用静电平衡状态导体具有的特点来求解的问题。静电平衡状态导体特点： ⑴导体内部场强处处为零，表面上任一点的场强方向跟该点的表面垂直； ⑵整个导体为一个等势体，导体表面为一个等势面； ⑶导体的静电荷分布在外表面上，并且电荷的分布与表面的曲率有关，曲率大的地方电荷分布密。 因此，导体的表面尽管为等势面但导体表面的场强并不一定相同。 〖典型例题透析〗 ㈠电场线类 〖例1〗(1995年全国高考)在静电场中： A.电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零 B.电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同 C.电场强度的方向总是跟等势面垂直的 D.沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的 〖命题意图〗 考查电场线、场强和电势关系。 〖解析思路〗 本题A、B两选项都用了“一定”的字样，因此只要举出一个反例，就可以否定A、B选项的说法，譬如带正电的导体，其内部场强为零，电势不为零；匀强电场的场强处处相同，但顺电场线方向电势逐渐降低，故A、B选项均不正确。C、D选项正是应记住的电场线特点，故C、D正确。 〖探讨评价〗 ⑴对电场线类问题，首先我们要牢记各种典型电场电场线和等势面的分布情况，记住电场线的特点，更重要的是要对题意分析全面，并灵活应用各典型电场线的特点。 ⑵电场强度的计算有四种方法： 利用定义式求(用于任何电场)； 利用决定式求(用于求真空场源点电荷的电场强度)： 利用求(适用于匀强电场)； 利用叠加式E=E1+ E2+……(矢量合成)。 〖说明〗 电场线与电荷的运动轨迹不一定重合。电荷的运动轨迹由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况来决定。只有满足①电场线是直线；②粒子的初速度为零或初速度方向与电场线在同一条直线上时，其运动轨迹才与电场线重合。 〖例2〗(2000年北京、安徽春季高考)如图所示，P、Q是两个电量相等的正的点电荷，它们连线的中点是O、A、B是中垂线上的两点，OAOB，用EA、EB、UA、UB分别表示A、B两点的场强和电势，则： A.EA一定大于EB，UA一定大于UB B.EA不一定大于EB，UA一定大于UB C.EA一定大于EB，UA不一定大于UB D.EA不一定大于EB，UA不一定大于UB 〖命题意图〗 考查点电荷的电场强度、电势的分布规律和场的叠加原理，考查考生分析、综合问题的能力。 〖解析思路〗 在两个点电荷P、Q产生的电场中，某一点的场强等于P、Q分别在该点产生的场强的矢量和，及点电荷场强计算公式知连线中点O(P、Q两电荷在O点的场强等大、反向)和中垂线上距O无穷远处的场强均为零，而A、B处场强是两正点电荷分别在该点产生的电场强度的矢量和，由平行四边形定则知合场强从O沿中垂线指向∞，A、B处场强不为零，所以从O点起沿中垂线到无穷远处场强先增大后减小，因A、B具体位置不确定，所以其场强大小关系不确定。因电场线方向由O沿中垂线指向∞，故UAUB。综上分析，知B选项正确。 (二)电势类 〖例3〗(1999年全国高考)图中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为UA=15V， UB=3V，UC=-3V。由此可得D点电势UD= V。 〖命题意图〗 考查匀强电场的特性、电势，在能力上考核分析、推理、应用物理知识解题的能力。 〖解析思路〗 〖解法