从力、能、几何特征等角度来理解电场的性质,一直是高考关注的重点。理解电场性质的关键是要正确地构建电场图景,电场图景可用“三线”(即电场线、等势线和带电粒 子运动的轨迹线)表征与图象描述。
带电粒子在电场中运动的问题包括定性分析与定量研究。其中定性分析的内容包括粒子的电性问题、受力问题、运动问题、做功及相关能量变化问题等。这种问题的电场往往通过电场线、等势线和带电粒子运动的轨迹线,即“三线”来表征。
(1)等势线与电场线处处垂直;电场线的方向由电势较 高的等势线指向电势较低的等势线;等差等势线较密的地 方电场线的分布也较密;电场强度E的大小可由电场线的疏密程度来进行判断;只有电场力做功时,粒子的动能与电势能发生相互转化,但动能与电势能的总和不变;电场力做正功时,粒子的动能增大,电势能减小;电场力做负功时,粒子的动能减小,电势能增大。
(2)质点做曲线运动的条件及与运动轨迹的关系:质点做曲线运动条件是初速度v不为零,所受合力F不为零,且v与F不共线(即v与F夹角为θ,0<θ<180°);运动轨迹在矢量v与矢量F所成夹角θ内(如图1所示)。其特点是速度v方向在轨迹的切线方向上,合力F的方向总指向轨迹曲线的内侧。