3.电场强度学案

11．3电场强度有效课堂学案一、电场强度1、不接触的电荷是通电场相互作用的，电场的基本性质是什么？怎样简单、快捷地判断空间中是否存在电场？2、如何描述电场中一点电场的强弱？你有什么方法来比较电场中两点电场的强弱？3、电场强度的定义式；单位或。4、物理学中，电场中某点场强的方向是怎样确定的？场强方向跟试探电荷的电性有关吗？跟试探电荷的电量有关吗？二、点电荷的电场、电场的叠加5、推导距点电荷（电荷量Q）R处电场强度的计算式？Q为正电荷时电场方向；Q为负电荷时电场方向6、电场的叠加⑴如图所示，在真空中有两个点电荷Q1＝+3.0×10-8C和Q2＝-3.0×10-8C，它们相距0.1m。A点与两个点电荷的距离r相等，r＝0.1m。Q1在A点的场强大小；方向Q2在A点的场强大小；方向电场中A点的场强大小；方向⑵电场的作用是可以相互叠加的，如果场源是多个电荷，电场中某点的场强为三、电场线、匀强电场7、什么是电场线？电场线是客观存在的吗？如何用电场线形象地描述电场的方向及大小？在右图中画出A、B两点电场的方向，A、B两点场强大小EAEB。8、电场线是电荷在电场中的运动轨迹吗？9、请画出正点电荷、负点电荷、等量同种电荷、等量异种电荷电场线的分布。并说出电场线有何特点？10、什么是匀强电场？匀强电场电场线分布特点？【例1】在电场中某点放一检验电荷，其电量为q，检验电荷受到的电场力为F，则该点电场强度为E=F/q，那么下列说法正确的是()A．若移去检验电荷q，该点的电场强度就变为零B．若在该点放一个电量为2q的检验电荷，该点的电场强度就变为E/2C．若在该点放一个电量为-2q的检验电荷，则该点场强的大小仍为E，但电场强度的方向变为原来相反的方向D．若在该点放一个电量为2q的检验电荷，则该点场强的大小仍为E，电场强度的方向也仍BAQ1Q2A2ab为原来的场强方向解析：电场中某点的电场强度是由场源电荷决定，与检验电荷的有无、正负、电量的多少无关，故正确答案为D．【例2】在真空中有一电场，在这个电场中的某点P放一点电荷q=1.0×10-9C，它受到的电场力为3.0×10-4N，求：（1）P点处的电场强度的大小．（2）若在P点处换q′=2.0×10-9C的负点电荷，则P点的电场强度是多大？（3）若将P点的点电荷拿走，则P点的电场强度为多大？【解析】（1）P点处的电场强度的大小CNCNqFE/100.3/100.1100.3594．（2）若在P点处换q′=2.0×10-9C的负点电荷，P点的电场强度不变，都是3.0×105N．（3）若将P点的点电荷拿走，P点的电场强度不变，也是3.0×105N．【例3】如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，∠B＝30°，现在A、B两点分别放置电荷qA和qB,测得C点场强的方向与BA方向平行；则qA带电，qA和qB电量大小之比＝．【解析】经分析可知，欲使C处的场强方向水平向左，则B处的电荷在C处产生的电场方向必须从B指向C，A处的电荷在C处产生的电场方向必须从C指向A，如图所示，则A处必须为负电荷。又2ACrqkEAA，2BCrqkEBB，由几何关系可知rBC=2rAC；EB=2EA所以qA:qB=1:8【例4】图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（）A．带电粒子所带电荷的符号B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大D．带电粒子在a、b两点的动能何处较大〖解析〗粒子的加速度大小看其所受电场力的大小，而电场力的大小由电场线的疏密决定。从电场线分布情况可设想电场是由轨迹左侧的“点电荷”产生的，从轨迹的偏向可得“点电荷”给带电离子吸引力，即a、b两点受力方向如图所示；若粒子从a向b运动从图中可得F与v的夹角大于90°角，电场力做负功、粒子动能减少，综上所述：BCD正确。【例5】如图所示,一个质量为30g带电量-1.73×10-8C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电力线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为θ=30°,求匀强电场的电场强度.(g取10m/s2)【解析】分析小球受力,重力mg竖直向下,丝线拉力T沿丝线方向向上,因为小球处于平衡状态,还应受水平向左的电场力F.小球带负电,所受电场力方向与场强方向向反,所以场强方向水平向右.300ABCECEBEAabvbvaFaFb300ABCECθθmgFT3小球在三个力作用之下处于平衡状态.所以F=mgtan30°又F=qE所以qmgE030tan=1.0×10-7N/C【例6】竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场。其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示，请问：（1）小球带电荷量是多少?（2）若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间?【解析】（1）由于小球处于平衡状态，对小球受力分析如图所示FTsinθ=qE，①FTcosθ=mg，②由①/②得qE=mgtanθ，故Emgqtan（2）剪断丝线后小球受电场力和重力的合力不变，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力F等于mg/cosθ。小球的加速度a=g/cosθ，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时它走的位移为221sinatbs，解得sincos2gbt完成下列练习1.电场强度的定义式为E＝F/q（）A．该定义式只适用于点电荷产生的电场B．F是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷电量C．场强的方向与F的方向相同D．由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比2．下列关于点电荷的场强公式2rQkE的几种不同的理解，不正确的是()A．在点电荷Q的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比B．当r→0时，E→∞；当r→∞时，E→0C．点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷QD．以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相等3．关于电场线的说法，正确的是（）A.沿着电场线的方向电场强度越来越小B.在没有电荷的地方，任何两条电场线都不会相交C.电场线是人们假设的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在D.电场线是始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远4．如图所示，是点电荷电场中的一条电场线，则（）A.a点场强一定大于b点场强B.形成这个电场的电荷一定带正电图1-2-1C.在b点由静止释放一个电子，将一定向a点运动D.正电荷由a点从静止开始运动，其运动方向一定沿ab方向5．在X轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电Q2。且Q1=2Q2。用E1和E2分别表示ba4AQPBQPCQPDQPBAab甲abqFO乙两个电荷所产生的场强的大小，则在X轴上()A．E1=E2之点只有一处；该点合场强为0B．E1=E2之点共有两处；一处合场强为0，另一处合场强为2E2C．E1=E2之点共有三处；其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2D．E1=E2之点共有三处；其中一处合场强为0，另两处合场强为2E26．如图所示，四个电场线图，一正电荷在电场中由P到Q做加速运动且加速度越来越大，那么它是在哪个图示电场中运动.()7．如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q(负电荷)，不计重力，下列说法中正确的是（）A．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B．点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值D．点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零8．图甲中的AB是一个点电荷电场中的电场线，图乙则是放在电场线上a、b处的试探电荷的电荷量与所受电场力间的函数图象，由此可判定：（）A．若场源是正电荷，位于A侧B．若场源是正电荷，位于B侧C．若场源是负电荷，位于A侧D．若场源是负电荷，位于B侧9．某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示途径运动，先后通过M点和N点.以下说法正确的是()A．M、N点的场强EM＞ENB．粒子在M、N点的加速度aM＞aNC．粒子在M、N点的速度vM＞vND．粒子带正电10．把质量为m的正点电荷q，在电场中从静止开始释放，在它运动的过程中，如果不计重力，下面说法正确的是（）A．点电荷运动轨迹必和电场线重合B．点电荷的速度方向必定与所在电场线的切线方向一致C．点电荷的加速度方向必定与所在电场线的切线方向垂直D．点电荷受电场力的方向必定与所在电场线的切线方向一致11．如图所示，用绝缘细线拴一个质量为m的小球，小球在竖直向下的场强为E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动.则小球带_____电荷，电荷量为____．12．如图所示，绝缘细线一端固定于O点，另一端连接一带电荷量为q，质量为m的带正电小球，要使带电小球静止时细线与竖直方向成θ角，可在空间加一匀强电场则所加的匀强电场沿着什么方向时场强最小?最小的场强多大?这时细线中的张力多大?13．如图所示，A、B为体积可忽略的带电小球，QA＝2×10-8C，QB＝－2×10-8C，A、B相距3cm．在水平外电场作用下，A、B保持静止，悬线都沿竖直方向．试求：（1）外电场的场强大小和方向？（2）AB中点处总电场的场强大小和方向．aθO