2012高二物理课件1.3电场强度习题课.ppt

电场强度习题课：电场的力的性质[学习目标定位]1.会分析等量同种电荷或异种电荷的电场分布情况.2.会分析计算静电场中的受力平衡问题.3.知道电场强度合成的方法，并会进行有关计算．本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区1．电场强度的定义式为___________，它是用比值定义物理量的方法来定义的，电场强度与试探电荷的电荷量q_________，与试探电荷的受力________，它仅决定于电场本身．2．正电荷在电场中受电场力的方向与电场方向_________，负电荷在电场中受电场力的方向与电场方向____________．E＝Fq无关无关相同相反知识·储备区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区3．点电荷的场强公式为E＝kQr2，其中Q为点电荷(场源电荷)的电荷量，r为电场中某点到场源电荷的距离．在点电荷的电场中，同一条电场线上的两点场强__________相同，但_________不相等．在以点电荷为球心的同一球面上，各点电场强度_________相等，但_________不同．方向大小大小方向知识·储备区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区4．电场线是为了形象地描述电场而引入的曲线，电场线上每一点的切线方向与电场方向________．电场线的疏密程度能反映电场的___________．要注意电场线是假想的曲线．实际上不存在，且电场线在空间中不相交．5．电场强度是______量，若空间存在几个电荷产生的电场，则它们叠加以后的场强等于各电场强度的___________.一致强弱矢矢量和知识·储备区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区图1一、等量电荷的电场分布两个等量电荷形成的场强分布特点1．等量异种电荷(如图1)(1)两电荷连线的中垂线上：各点的场强方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直，O点的场强最大，从O点沿中垂线向两边场强逐渐减小，直至无穷远为零；中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等，方向相同．学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区(2)两电荷的连线上：各点的场强方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O点的场强最小，从O点沿两电荷的连线向两边场强逐渐增大；两电荷的连线上，任一点c与该点关于O点的对称点d的场强大小相等，方向相同．学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区2．等量同种电荷(如图2)(1)两电荷连线的中垂线上：O点和无穷远处的场强均为零，所以在中垂线上，由O点开始到无穷远处，场强开始为零，后增大，再逐渐减小，到无穷远处时减小为零；中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等，方向相反．图2学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区(2)两电荷的连线上：在两电荷的连线上，每点场强的方向由该点指向O点，大小由O点的场强为零开始向两端逐渐变大；任意一点c与该点关于O点的对称点d的场强大小相等，方向相反．学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区例1(单选)两个带等量正电荷的点电荷，O点为两电荷连线的中点，a点在中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，如图3所示，关于电子的运动，下列说法正确的是()A．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B．电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．电子运动到O时，加速度为零，速度最大D．电子通过O后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区图3解析带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上，中点O处的场强为零，向中垂线的两边先变大，达到一个最大值后，再逐渐减小到零．但a点与最大场强点的位置关系不能确定，当a点在最大场强点的上方时，电子在从a点向O点运动的过程中，加速度先增大后减小；当a点在最大场强点的下方时，电子的加速度则一直减小，故A、B错误；学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区但不论a点的位置如何，电子在向O点运动的过程中，都在做加速运动，所以电子的速度一直增加，当达到O点时，加速度为零，速度达到最大值，C正确；通过O点后，电子的运动方向与场强的方向相同，故电子做减速运动，由能量守恒定律得，当电子运动到a点关于O点对称的b点时，电子的速度为零．同样因b点与最大场强的位置关系不能确定，故加速度大小的变化过程不能确定，D错误．答案C学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区二、静电场中的受力平衡问题1．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．库仑力实质也是电场力，与重力、弹力一样，它也是一种基本力，注意力学规律的应用及受力分析．2．明确带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力学平衡问题，其中仅多了一个电场力而已．3．求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正确的受力分析基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件去解决问题．学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区例2(单选)如图4所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘丝线系一带电小球，小球的质量为m，电荷量为q.为了保证当丝线与竖直方向的夹角θ＝60°时，小球处于平衡状态，则匀强电场的电场强度大小不可能为()A.mgtan60°qB.mgcos60°qC.mgsin60°qD.mgq学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区图4解析取小球为研究对象，它受到重力mg、丝线的拉力F和电场力Eq的作用．因小球处于平衡状态，则它受到的合外力等于零．由平衡条件知，F和Eq的合力与mg是一对平衡力．根据力的平行四边形定则可知，当电场力Eq的方向与丝线的拉力方向垂直时，电场力为最小，如图所示．学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区则Eq＝mgsinθ，得E＝mgsinθq＝3mg2q所以，该匀强电场的场强大小可能值为E≥3mg2q.答案B学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区三、电场强度的叠加由于电场强度是矢量，如果空间同时存在几个电场，则该空间中某点的实际场强应为各个场强的矢量和；如果几个场强在一条直线上，则规定正方向后求各个场强的代数和即可；如果几个场强不在一条直线上，可根据平行四边形定则依次求出合场强；也可将这几个场强通过分解求出Ex、Ey，然后求出合场强．学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区图5例3如图5所示，QA＝2×10－8C，QB＝－2×10－8C，A、B相距3cm；在水平方向匀强外加电场的作用下A、B保持相对静止，绝缘悬线沿竖直方向．求：(1)外加电场场强大小及方向；(2)AB中点处电场的场强大小及方向．学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区解析(1)由题意知外加电场方向向左，如图所示．以A为研究对象，由水平方向受力平衡，有kQA|QB|r2＝QA·E外，得E外＝k|QB|r2＝9.0×109×2×10－83×10－22＝2×105N/C.学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区(2)A、B中点处的场强由E外与A、B两电荷的电场叠加而成，则E中＝EA＋EB－E外＝2kQAr22－E外＝1.4×106N/C，方向向右．答案(1)2×105N/C，方向向左(2)1.4×106N/C，方向向右学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区针对训练在场强为E的匀强电场中，固定一个电荷量为Q的点电荷．以Q为圆心画一个圆，A、B为直径上的两个端点，且连线平行于电场线；C、D为垂直电场线方向的直径上的两个端点，如图6所示．已知B点的电场强度为零，则A点的电场强度的大小是________；C点的电场强度大小为________．图6学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区答案2E2E解析B点场强为0，说明E＝kQr2且Q为正电荷，＋Q在A处产生的场强方向向右、大小为E，所以A处场强大小为EA＝2E；＋Q在C处产生的场强沿QC方向、大小为E，C处场强大小为EC＝E2＋E2＝2E.学习·探究区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区1．(双选)如图7所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则()A．A、B两处的场强方向相同B．因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA＝EBC．电场线从A指向B，所以EA＞EBD．不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定自我·检测区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区图7答案AD解析电场线的切线方向指场强方向，所以A对；电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B、C错误，D正确．自我·检测区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区2．(单选)设某星球带负电，一电子粉尘悬浮在距星球表面1000km的地方，若将同样的电子粉尘带到距星球表面2000km的地方相对于该星球无初速释放，则此电子粉尘()A．向星球下落B．仍悬浮C．推向太空D．无法判断B解析粉尘悬浮即受力平衡：kqQr2＝GMmr2，kqQ＝GMm;故在另一个地方则有kqQr′2＝GMmr′2，受力仍平衡，故B项正确．自我·检测区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区3．(单选)如图8所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是()A．先变大后变小，方向水平向左B．先变大后变小，方向水平向右C．先变小后变大，方向水平向左D．先变小后变大，方向水平向右自我·检测区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区图8自我·检测区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区答案B解析等量异种电荷电场线的分布如图(a)所示．由图中电场线的分布可以看出，从A到O，电场线由疏到密；从O到B，电场线从密到疏，所以从A→O→B，电场强度由小变大，再由大变小，而电场强度的方向沿电场线切线方向，为水平向右，如图(b)所示．因电子处于平衡状态，其所受合外力必为零，故另一个力应与电子所受的电场力大小相等、方向相反．电子受的电场力与场强方向相反，即水平向左，且电子从A→O→B过程中，电场力由小变大，再由大变小，所以另一个力方向应水平向右，其大小应先变大后变小．所以选项B正确．自我·检测区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区自我·检测区本课栏目开关知识·储备区学习·探究区自我·检测区