高三物理靜電場(chǎng)的比例有以下幾個(gè):
1. 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì):在靜電場(chǎng)中,電勢(shì)沿著電場(chǎng)線方向逐漸降低,而電場(chǎng)強(qiáng)度E與電勢(shì)沒(méi)有直接關(guān)系,它取決于電場(chǎng)本身的性質(zhì),即電場(chǎng)強(qiáng)度是由電荷產(chǎn)生的。
2. 電勢(shì)能與電勢(shì)差:帶電粒子在電場(chǎng)中具有相應(yīng)的電勢(shì)能,當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)帶電粒子從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),如果電勢(shì)能增加,則說(shuō)明電勢(shì)差為正值。
3. 電勢(shì)能與場(chǎng)強(qiáng):在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,當(dāng)帶電粒子處于平衡狀態(tài)時(shí),其電勢(shì)能與場(chǎng)強(qiáng)無(wú)關(guān)。而在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,帶電粒子的電勢(shì)能與場(chǎng)強(qiáng)有關(guān)。
4. 庫(kù)侖定律與場(chǎng)強(qiáng):庫(kù)侖定律描述了帶電體之間相互作用力的規(guī)律,而電場(chǎng)強(qiáng)度E描述了電荷周?chē)妶?chǎng)的強(qiáng)弱和方向。兩者之間的關(guān)系可以通過(guò)庫(kù)侖定理和場(chǎng)強(qiáng)定義式來(lái)理解。
此外,還有電荷量與電勢(shì)能、電勢(shì)差的關(guān)系等比例關(guān)系。靜電場(chǎng)的三個(gè)基本物理量包括電勢(shì)、電勢(shì)能和場(chǎng)強(qiáng),它們之間存在一定的比例關(guān)系,這些比例關(guān)系是學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)的重要內(nèi)容之一。
題目:高三物理靜電場(chǎng)例題
【題目描述】
在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有一帶電粒子,其電荷量為Q,質(zhì)量為m。已知該電場(chǎng)中兩點(diǎn)A、B的距離為d,其中A點(diǎn)處的電勢(shì)能為E_{PA},B點(diǎn)處的動(dòng)能為E_{KB}。求該帶電粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)的電勢(shì)能變化量。
【解題過(guò)程】
設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,根據(jù)能量守恒定律,有:
E_{PA} = E_{KB} + qU
其中q為帶電粒子的電荷量。
由于粒子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力作用,因此有:
F = qE
其中E為電場(chǎng)強(qiáng)度。
根據(jù)牛頓第二定律,有:
F = ma
其中a為粒子在電場(chǎng)中的加速度。
由于粒子在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),因此有:
d = \frac{1}{2}at^{2}
其中t為粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
將上述公式代入能量守恒定律公式中,可得:
E_{PA} = E_{KB} + \frac{q^{2}E^{2}d}{2md^{2}} + qU
由于粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的過(guò)程,因此電勢(shì)能變化量為:
ΔE_{P} = E_{PB} - E_{PA} = \frac{q^{2}Ed}{2md^{2}} - qU
【答案】
該帶電粒子從A點(diǎn)到B點(diǎn)的電勢(shì)能變化量為ΔE_{P} = (E_{KB} - E_{PA}) - \frac{q^{2}Ed}{2md^{2}} = \frac{q^{2}Ed}{2md^{2}} - qU。