高中物理 | 电场与稳恒电流

一、电场部分：

（注意：用力学规律，方法分析）

 

知识点1：带电粒子在等势面间运动轨迹，电性的综合问题：

例1、图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点。已知O点电势高于c点，若不计重力，则（    ）

A. M带负电荷，N带正电荷

B. N在a点的速度与M在c点的速度大小相同

C. N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功

D. M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零

答案：BD

 

知识点2：等势面与场强关系的综合运用：

例2、如图所示匀强电场中有a、b、c三点。在以它们为顶点的三角形中，∠a=30°，∠c=90°。电场方向与三角形所在平面平行。已知a、b和c点的电势分别为、和2V。该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为（    ）

       A.                   B. 、4V

C.          D. 

答案：B

 

知识点3：用运动的合成与分解思想处理带电体在电场中的运动

例3、如图所示，在竖直平面内建立xOy直角坐标系，Oy表示竖直向上的方向，已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电量为的小球从坐标原点O沿y轴正方向以的初动量竖直向上抛出，它到达的最高点的位置为图中的Q点，不计空气阻力，g取。

（1）指出小球带何种电荷；

（2）求匀强电场的电场强度的大小；

（3）求小球从O点抛出到落回x轴的过程中，电势能的改变量。

解析：（1）小球带负电

 （2）小球沿y轴正方向做竖直上抛运动，沿x轴方向做初速度为零的匀加速运动，设Q点坐标为（x₁，y₁），匀强电场的场强为E，小球沿x轴正方向的加速度为a，x₁=1.6m，y₁=3.2m，由牛顿第二定律得：

       ①

由运动规律，得      ②

由动量定义，得       ③

设经时间t₁，小球从原点运动到Q点，则

      ④

       ⑤

由①②③④⑤得

（3）小球从抛出到落回x轴，经时间t=2t₁，在x轴方向位移为

电场力对小球做功

电场力做正功，电势能减少1.6J

二、稳恒电流部分

基本概念

部分电路欧姆定律

焦耳定律

电阻定律

闭合电路欧姆定律

闭合电路的功率

 测定电源的电动势和内阻：数据处理有公式法和图像法两种。

 

知识点4：电路故障分析：

例4、如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L₁、L₂都能发光。后来由于某种故障使灯L₂突然变亮（未烧坏）。电压表的读数增大，由此可推断，这一故障可能是（    ）

A. 电阻R₁断路

B. 电阻R₂短路

C. 灯L₁上两接线柱间短路

D. 电阻R₂断路

解析：因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大。

若电阻R₁断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L₂两端电压会减小，致使灯L₂变暗，故A选项错误；若电阻R₂短路，灯L₂将不亮，故B选项错误；若灯L₁两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表的读数减小，故C选项错误；若电阻R₂断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，符合题意。总电流减小，导致内电压和灯L₁、R₁并联部分电压减小，灯L₂两端电压增大，灯L₂变亮，故选D项正确。

答案：D

 

知识点5：含电容器的直流电路问题：

例5、如图所示，电路中两个电池电动势均为E，内阻均为r，平行板电容器电容为C，两板水平放置，电阻R₁=r，R₂=2r。电容器两极板之间有一液滴质量为m，电荷量为q，开关S闭合时，液滴恰好处于静止状态，求：

（1）开关S闭合时，电容器上极板所带电荷量及电性。

（2）开关S断开时，电路达到稳定后，带电液滴的加速度。

解析：（1）取电池负极为电势零点，R₂两端的电压为，C下极板电势为，上极板电势为，C的电压，上极板带负电荷，q为正电荷，C的带电荷量。

（2）开关S闭合时，液滴平衡有

开关S断开后，电容器两端电压为，且上极板带正电荷，q所受电场力向下，有。

解得a=4g，方向向下。

 

知识点6：动态电路分析问题：

例6、在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U₁、U₂和U₃表示，电表示数变化量的大小分别用△I、△U₁、△U₂和△U₃表示。下列比值正确的是（   ）

A. 不变，不变

B. 变大，变大

C. 变大，不变

D. 变大，不变

答案：ACD