电场强度的理解及合成计算

考点强化：电场强度的理解及合成计算1.考点精讲2.典例剖析3.规律方法4.跟踪训练5.真题演练第六章静电场第2页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录1.考点精讲第3页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录考情分析：对电场强度概念的理解、点电荷的电场及电场的叠加是高考的高频考点．高考题型：选择题易错点不能准确的理解电场强度这个概念．不会分析新情景下的物理问题．不会选择(或没有掌握)常用的物理思维方法．如极限法、单位分析法、微元法、特殊值法、补偿法、对称法等.第4页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录1.电场强度三个公式的比较表达式比较E＝F/qE＝kQ1Q2/r2E＝U/d公式意义适用条件决定因素相同点电场强度定义式真空中点电荷电场强度的决定式匀强电场中E与U的关系式一切电场①真空,②点电荷匀强电场由电场本身决定与q无关由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定由电场本身决定,d为沿电场方向的距离矢量，遵守平行四边形定则,单位：1N/C＝1V/m第5页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录2.电场的叠加(1)场强是矢量，它的叠加遵守矢量合成的平行四边形定则．当空间中有几个点电荷同时存在时，某点的场强是各点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和．(2)两个等量点电荷连线及中垂线上场强的比较比较等量异种点电荷等量同种点电荷电场线分布图连线中点O处的场强最小,指向负电荷一方为零第6页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录比较等量异种点电荷等量同种点电荷连线上的场强大小沿中垂线由O点向外的场强大小关于O点对称的A与A′、B与B′的场强特点沿连线先变小，再变大沿连线先变小，再变大O点最大，向外逐渐减小O点最小，向外先变大后变小等大、同向等大、反向第7页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录2.典例剖析第8页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录解题思路导析1.此时G点合场强为零说明了什么？2.正电荷移动到G点后，H点处的场强又如何？【例1】(2015·山东理综,18)直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图。M、N两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为()A.3kQ4a2，沿y轴正向B.3kQ4a2，沿y轴负向C.5kQ4a2，沿y轴正向D.5kQ4a2，沿y轴负向转解析注意各电荷的场强特点及合场强的确定。第10页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【备选】如图示,一个绝缘圆环,当它的14均匀带电且电荷量为＋q时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电＋2q，而另一半圆ADC均匀带电－2q，则圆心O处的电场强度的大小和方向为()．A．22E，方向由O指向DB．4E，方向由O指向DC．22E，方向由O指向BD．0转解析要分析出圆弧产生场强的方向特点.E思维方法：对称法能运用对称法分析的问题应满足什么条件？+2q-2q第12页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录3.规律方法第13页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录(1)确定分析计算的空间位置；(2)分析该处有几个分电场，先计算出各个分电场在该点的电场强度的大小和方向；(3)依次利用平行四边形定则求出矢量和．电场强度的计算方法分析电场叠加问题的一般步骤基本公式计算法电场叠加合成法平衡条件求解法对称法规律方法补偿法等效法第14页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【变式训练2】(2013·新课标全国卷Ⅰ,15)如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)().A．k3qR2B．k10q9R2C．kQ＋qR2D．k9Q＋q9R2E1EabE2Ead对称法求电场强度本题详细解析见教辅！注意各电荷的场强特点及合场强的确定。第15页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【变式训练3】如图示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上：a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k0，若三个小球均处于静止状态(不计重力)，则匀强电场场强的大小()A.3kq3l2B.3kql2C.3kql2D.23kql2平衡法求电场强度本题详细解析见教辅！F库F库Eqc说明每个球所受合力均为零。若以c球为研究对象，它的受力情况如何？第16页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录4.跟踪训练第17页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【跟踪训练】如图所示，AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，CD水平，圆心为O.将电荷量分别为＋q和－q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径.要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷()解析经分析得＋q、－q在O点形成的合场强水平向右，要使圆心处场强为零，则另一电荷形成场强要水平向左，且大小相等，所以应放在C点一个负电荷或D点一个正电荷，分析可知放在C点Q＝－q或放在D点Q＝q，故选C.解析显隐A.应放在A点，Q＝2qB.应放在B点，Q＝－2qC.应放在C点，Q＝－qD.应放在D点，Q＝－qEE’思维方法：矢量合成法第18页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【跟踪训练】图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷＋q、＋q、－q，则该三角形中心O点处的场强为()．A.6kqa2，方向由C指向OB.6kqa2，方向由O指向CC.3kqa2，方向由C指向OD.3kqa2，方向由O指向C解析各点电荷在O点处的场强大小都是E＝kq3a/32＝3kqa2，画出矢量叠加的示意图，如图示，由图可得O点处的合场强为E0＝2E＝6kqa2，方向由O指向C.B项正确．答案B解析显隐EBEAEC思维方法：叠加合成法第19页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录解析先把带电圆环分成若干个小部分，每一部分可视为点电荷，各点电荷对检验电荷的库仑力在水平方向上相互抵消，竖直向上方向上电场力大小为kqQcos45°2R2，故选B.答案B【跟踪训练】如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为＋Q，半径为R，放在绝缘水平桌面上．圆心为O点，过O点作一竖直线，在此线上取一点A，使A到O点的距离为R，在A点放一检验电荷＋q，则＋q在A点所受的电场力为()．A.kQqR2，方向向上B.2kQq4R2，方向向上C.kQq4R2，方向水平向左D．不能确定解析显隐思维方法：微元法与对称法相结合第20页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录5.真题演练第21页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录审题导析(1)电场强度是矢量，遵从平行四边形定则.(2)单个点电荷遵从公式E=kQ/r2.(3)两个等量同种点电荷连线中点场强叠加为零.解析由等量同种点电荷或等量异种点电荷的场强对称分布可推断：对正方体的上表面中心,上表面的四个电荷分成两组产生的场强都是零,下表面的四个电荷分成两组产生的场强等大反向,所以正方体的上表面中心处的合场强为零,同理所有各面中心处的合场强都为零；在体中心,可以将八个电荷分成四组,产生的合场强为零；而在各边中心,场强无法抵消,合场强不为零．答案为D.答案D【真题1】(2011·重庆高考)如图所示，电量为＋q和－q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有()．A．体中心、各面中心和各边中点B．体中心和各边中点C．各面中心和各边中点D．体中心和各面中心解析显隐+q-q+q-q+q-q+q-q思维方法：叠加合成法两个模型+q-q+q+q第22页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【真题2】(2012·安徽高考)如图甲所示，半径为R的均匀带电圆形平板，单位面积带电量为σ，其轴线上任意一点P(坐标为x)的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出：E＝2πkσ1－xR2＋x212，方向沿x轴.现考虑单位面积带电量为σ0的无限大均匀带电平板，从其中间挖去一半径为r的圆板，如图乙所示.则圆孔轴线上任意一点Q(坐标为x)的电场强度为()．A．2πkσ0xr2＋x212B．2πkσ0rr2＋x212C．2πkσ0xrD．2πkσ0rx转解析思维方法极限法、补偿法把圆盘的半径扩展为无限大.将被挖去部分填补后再考虑用公式求场强.