内容发布更新时间 : 2024/11/7 16:57:36星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
高中物理解决电场的力与能的性质问题常用的思想与方法
高考越来越重视对学生能力的考查，所谓能力就是对知识和方法的灵活应用，只有掌握科学的思维方法才能正确地分析解决问题，现把电场力的力、能性质单元常用的方法和适用题型总结如下。
运用整体法与隔离法解带电体的受力问题：
方法综述：在处理物理问题时，首先遇到的关键问题之一就是研究对象的选取，选取研究对象的基本方法有两种：一是整体法，即以多个物体组成的系统为研究对象，它适用于求解不涉及系统内各物体间相互作用的问题；二是隔离法，即把研究对象从整体中隔离出来，它适用于求解系统内物体间相互作用的问题，在很多物理问题中，研究对象的选择方案是多样的，研究对象的选择方法不同会影响求解的繁简程度，对于连结体问题，如果能够运用整体法，我们优先采用整体法，这样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便，因此当不计物体间相互作用的内力，或物体系统内的物体的运动状态相同，一般优先考虑整体法，但对于大多数动力学问题，单纯采用整体法并不一定能解决，通常采用整体法和隔离法相结合的方法。
在解决两个或两个以上的带电体组成的系统的力学问题时，就要根据解决问题的需要灵活的选取合适的方法。 典例分析：
例1．如图1所示，竖直固定挡板PO与水平固定挡板OQ之间，有水平向左的匀强电场E，两挡板均光滑绝缘，现有A、B两球(可看作质点)质量相同且带相同电荷量的正电荷，当A球受竖直向下的推力F作用时，A、B两球处于静止状态，此时两球之间的距离为l，若使小球A在推力F作用下沿挡板PO向O点移动一小段距离后，小球A与B重新处于静止状态，此过程中下列结论正确的是： ( )
A．竖直固定挡板PO对A球的弹力不变 B．水平固定挡板QO对B球的弹力变大 C．两球之间的距离减小 D．推力F逐渐减小
解析：以AB整体为研究对象，在水平方向上由平衡条件得FNA=2qE；竖直方向上
FNB=2mg+F。再用隔离法，以B球为研究对象，由于A球下移，则A球对B球的库仑力
与水平方向的夹角减小，为保持B球平衡，则A、B两球间的库仑力减小，故两球间的距离变大，由此导致B球竖直方向上的弹力减小，故推力F减小，综上则有选项A、D正确。
答案：AD 点评：对于多个相互作用物体的问题，在研究外部对系统整体受力情况时一般选用整体法，要注意物体间的相互作用力为内力，不用分析；要研究系统内物体间的相互作用，用隔离法，这时它们间的相互作用力要分析上。
牛刀小试：
1．已知如图4，在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球，彼此间的距离都是l，A、B电荷量都是+q，给C一个外力F，使三个小球保持相对静止共同加速运动。求：
(1)C球的带电性和电荷量； (2)外力F的大小。
运用割补法解电场强度问题：
方法综述：所谓割补法，就是在求解电场强度时根据给出的条件建立起物理模型，如果这个模型是一个完整的标准模型，则容易解决，但有时由题给的条件建立起的模型不是一个完整的标准模型，比如说A不是一个标准的、完整的模型，可设法补上一个B，补偿的原则是使A+B成为一个完整的模型，从而使A+B变得易于求解，而且补上的B也必须容易求解，那样待求的A便可从两者的差中获得，这种转换思维角度的方法常常使一些难题的求解变得简单明了。
我们只学到有关点电荷的电场强度、匀强电场的电场强度的计算公式，但不能看成点电荷的带电体产生的电场强度，没有现成公式能用，这时我们就可用割补法使带电体变成标准模型来求解。
典例分析：
例2．如图5所示，用金属AB弯成半径r=1m的圆弧，但在A、B之间留出宽度d=2cm
－
的间隙，将Q=3.13×109C的正电荷分布于金属丝上，求圆心处的电场强度。
分析：我们可以应用割补思维，假设将图中圆环缺口补上，并且它的电荷密度与缺了口的环体原有电荷密度一样，这样就形成了一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分可视为两个相对应的点电荷，它们产生的电场在圆心O处叠加后合电场强度为零，根据对称性可知，带电圆环在圆心O处的总电场强度E=0。
至于补上的带电小段，由题给条件可视作点电荷，它在圆心O处的电场强度E1是可求的，设题中待求电场强度为E2，则E1+E2=E=0，便可求得E2。 解：设原缺口环所带电荷的线密度为?，??Q，则补上的金属小段的带电荷量
2?r?dQ'???d，求出它在O处的电场强度。
E1?
kQ'kQd?r2(2?r?d)r29?109?3.13?10?9?0.02?N/C
(2?3.14?1?0.02)?12?9?10?2N/C 设待求的电场强度为E2，因为E1+E2=0，可得
－
E2=－E1=－9×102N／C
负号表示E2与E1反向，背向球心向左。
点评：本题中如果在A、B之间留出宽度比较大的间隙，则不能运用上面的方法求圆心处的电场强度，因为此时AB段带电体不能当作点电荷来处理，库仑定律不能直接使用。
牛刀小试：
2．如图6所示，半径为R的大球O被内切地挖去半径为
R的小球O'，大球余下的部分2带电荷量为Q(分布均匀)，试求距大球球心O点r处(r>R)P点的电场强度，已知OP的连线经过小球球心。
运用几何做图法推断匀强电场中某点的电势：