高一物理静电场的关系主要有以下几点:
1. 电场强度E与电势φ之间的关系:E与电荷在电场中的受力有关,而电场中的电荷受到的力是由电场本身性质决定的,与电荷的电量以及电场中位置有关,与电荷在该处是否移动无关。电势是描述电场能量的一个重要概念,它和电势能的关系为E=qφ,其中q为电荷量,φ为电势。
2. 电势差U与电势能E之关系:电场中两点间的电势差等于单位电荷量由一点移动到另一点时,电场力所做的功。在电场中同一点,电荷的电势能数值上等于该点单位正电荷的电势能。
3. 电势能的变化与电荷及电场力所做的功的关系:在电场中,电荷克服电场力做功时,其电势能增加;而电荷克服电场力做功时,其电势能减小;电场力做功与电荷的电势能变化的关系为WAB = EPA - EPB。
此外,静电场中还有库仑定律、高斯定律、叠加原理等关系。静电场的描述和描述方法主要有:标量电场、矢量电场、等位面、等位线、电位函数等。静电场的计算方法主要有:分离变量法、有限差分法、有限元法等。
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题目:在匀强电场中有一个带电微粒,它在电场中运动时,动能定理和能量守恒定律均成立。已知该微粒的质量为m,电量为q,初速度为v_{0},电场强度为E_{1},电势差为U_{12},重力加速度为g。
(a)求微粒在电场中的运动时间t;
(b)若微粒在电场中运动时,除了受到电场力作用外,还受到大小恒定的空气阻力f作用,求微粒在电场中的运动时间t';
(c)若微粒在电场中运动时,除了受到电场力作用外,还受到一个大小和方向均恒定的外力F作用,求微粒在电场中的运动时间t''。
【分析】
EqU_{12} = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}
Eq = ma
解得:t = \frac{v_{0}}{g} - \frac{v}{Eq}
EqU_{12} - f \cdot t = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}
Eq = ma + k\frac{v}{t}
解得:t' = \frac{v_{0}}{g + k}\frac{v}{Eq} - \frac{v}{Eq}
EqU_{12} + Ft = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}
Eq = ma + F\frac{v}{t}
解得:t'' = \frac{v_{0}}{g + F}\frac{v}{Eq} - \frac{v}{Eq}
【解答】
(a)微粒在电场中的运动时间为t = \frac{v_{0}}{g} - \frac{v}{Eq};
(b)微粒在电场中的运动时间为t' = \frac{v_{0}}{g + k}\frac{v}{Eq} - \frac{v}{Eq};
(c)微粒在电场中的运动时间为t'' = \frac{v_{0}}{g + F}\frac{v}{Eq} - \frac{v}{Eq}。