物理粵教版選修3-1課件：第一章第三節(jié)《電場(chǎng)強(qiáng)度》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度 1 電荷的周圍存在一種特殊物質(zhì) 這種物質(zhì)叫 電荷間的相互作用是通過(guò) 發(fā)生的 2 電場(chǎng)強(qiáng)度 放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的試探電荷受到的靜電力跟它的電荷量的 叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 用E表示 定義式E 此公式適應(yīng)于 電場(chǎng) 電場(chǎng) 電場(chǎng) 比值 一切 3 真空中點(diǎn)電荷Q周圍某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小計(jì)算式E 勻強(qiáng)電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 和 都相同 4 電場(chǎng)線 在電場(chǎng)中畫(huà)出的一條條有 的曲線 曲線上每點(diǎn)的切線表示該點(diǎn)的 方向 5 雙選 有關(guān)電場(chǎng)的描述 正確的是 CD A 電場(chǎng)看不見(jiàn) 摸不著 因此電場(chǎng)不是物質(zhì)B 電荷間的靜電力與摩擦力一樣 必須通過(guò)接觸才能發(fā)生作用C 電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的D 電場(chǎng)對(duì)放入其中的任何電荷都有力的作用 大小 方向 方向 電場(chǎng)強(qiáng)度 知識(shí)點(diǎn)1對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念及其公式的理解 1 電場(chǎng)強(qiáng)度的定義 放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的靜電力F跟它的電荷量q的 叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 2 定義式 適應(yīng)于 電場(chǎng) 國(guó)際單 位是 3 真空中點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的公式是 其中r為該點(diǎn)到場(chǎng)源的 比值 一切 N C 距離 F 答案 A處場(chǎng)強(qiáng)大小E 方向向左保持不變 場(chǎng)強(qiáng)大小 4 在電場(chǎng)中A處放點(diǎn)電荷 q 所受電場(chǎng)力為F 方向向左 則A處場(chǎng)強(qiáng)大小 方向是怎樣的 若在A處放點(diǎn)電荷 2q 則A處的場(chǎng)強(qiáng)大小 方向是否改變 若將A處的電荷取走 則A處場(chǎng)強(qiáng)大小 方向又是怎樣的 q 方向由電場(chǎng)本身決定與試探電荷無(wú)關(guān) 1 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 1 電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力性質(zhì)的物理量 它僅由電場(chǎng)本身決定 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E是唯一 客觀存在的 其大小和方向取決于場(chǎng)源電荷及空間位置 與放入該點(diǎn)的試探電荷q的正負(fù) 電荷多少及其所受的靜電力F無(wú)關(guān) 與該點(diǎn)是否放試探電荷無(wú)關(guān) 其方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向 2 電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向 場(chǎng)強(qiáng)越大 表示電 量相同的試探電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力越大 3 勻強(qiáng)電場(chǎng)各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小與方向都相同 4 若在某一空間中有多個(gè)電荷 則空間中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于 所有電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 例1 如圖1 3 1所示 在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有 一點(diǎn)B 如在B處放置一個(gè)q1 2 0 10 8 C的電荷 測(cè)出其 受到的電場(chǎng)力大小為4 0 10 6 N 則B處場(chǎng)強(qiáng)是多少 方向怎 樣 如果換用一個(gè)q2 4 0 10 7 C的電荷放在B點(diǎn) 其受力多 大 此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)多大 方向是否改變 圖1 3 1 觸類旁通 1 相距為30cm的A B兩點(diǎn)上 分別放置點(diǎn)電荷Q和試 探電荷q 已知q 1 6 10 12 C q受到的電場(chǎng)力F 3 2 10 9N 并沿AB方向 求 1 B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小 2 若將試探電荷q取走 B點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)是多大 3 點(diǎn)電荷Q的帶電荷量為多少 方向由A指向B 2 場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向由電場(chǎng)本身決定 與試探電荷無(wú)關(guān) B處場(chǎng)強(qiáng)仍為2 103N C 方向由A指向B 3 由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可得點(diǎn)電荷Q的電荷量為2 10 8C 2 兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式的比較 是點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的決定式 故E與Q成 Fq本身決定 與是否引入檢驗(yàn)電荷及q的大小 正負(fù)無(wú)關(guān) 故A 錯(cuò) E k Qq2 正比 與r2成反比是正確的 B對(duì) 場(chǎng)強(qiáng)為矢量 E相同意味著大小 方向都相同 而在該球面上各處E方向不同 故C錯(cuò) 因所放電荷的電性不知 若為正電荷 則E與F受力方向相同 否則相反 故D錯(cuò) 解析 因E 為場(chǎng)強(qiáng)定義式 電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E只由電場(chǎng) 答案 B 答案 BD 知識(shí)點(diǎn)2電場(chǎng)線 1 電場(chǎng)線是在電場(chǎng)中畫(huà)的一條條有 的曲線 曲線上每點(diǎn)的 方向表示該點(diǎn)的 方向 如圖1 3 2 電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線 不是實(shí)際存在的 圖1 3 2 方向 切線 場(chǎng)強(qiáng) 2 電場(chǎng)線的特點(diǎn) 1 電場(chǎng)線不是閉合線 從 或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā) 終止于 無(wú)限遠(yuǎn)或 2 電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不能 這是因?yàn)樵陔妶?chǎng)中任意 一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不可能有兩個(gè)方向 3 在同一幅圖中 電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線 電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線 因此可以用電場(chǎng)線的 來(lái)表示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小 正電荷 負(fù)電荷 相交 較密 較疏 疏密 3 如圖1 3 3所示為某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線 A B是其中的兩點(diǎn) 則A B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等 對(duì)嗎 圖1 3 3 答案 不對(duì) 根據(jù)一條電場(chǎng)線不能確定A B兩點(diǎn)電場(chǎng)線的疏密程度 因此無(wú)法確定A B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系 1 電場(chǎng)線與場(chǎng)強(qiáng) 1 在電場(chǎng)中根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可比較電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 根據(jù)電場(chǎng)線的切線方向可確定出電場(chǎng)強(qiáng)度的方向及電荷所受靜電力的方向 2 不同電場(chǎng) 電場(chǎng)線分布不同 幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線 分布情況 圖1 3 4 例3 如圖1 3 5所示是靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線分布 下列說(shuō)法中正確的是 圖1 3 5A 這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)B A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)C 點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小 不計(jì)重力 D 負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力的方向沿B點(diǎn)切線方向 解析 根據(jù)負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布特點(diǎn)可判斷 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 因電場(chǎng)線越密處場(chǎng)強(qiáng)越大 故由圖可知場(chǎng)強(qiáng)EA EB B正確 又因點(diǎn)電荷q在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力F qE ma E 故aA aB 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 因B點(diǎn)切線方向即B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向 而負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 B 觸類旁通 3 如圖所示的各電場(chǎng)中 A B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同的是 C 2 電場(chǎng)線與電荷運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系 1 電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較 電場(chǎng)線 電場(chǎng)中并不實(shí)際存在 是為研究電場(chǎng)方便而人 為引入的 曲線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向 同時(shí)也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向 即正電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生加速度的方向 電荷運(yùn)動(dòng)軌跡 粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是客觀存在的 軌跡上每一點(diǎn)的切線方向即為粒子在該點(diǎn)的速度方向 但加速度的方向與速度的方向不一定相同 通常電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡與電場(chǎng)線是不會(huì)重合的 2 電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合的必備條件 電場(chǎng)線是直線 帶電粒子只受電場(chǎng)力作用 或受其他力 但合力方向沿電 場(chǎng)線所在直線 帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在的直 線 例4 雙選 某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖1 3 6所示 帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用 其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示 由M運(yùn)動(dòng)到N 以下說(shuō)法正確的是 圖1 3 6A 粒子必定帶正電荷B 粒子在M點(diǎn)的加速度大于它在N點(diǎn)的加速度C 粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度D 粒子在M點(diǎn)的速度大于它在N點(diǎn)的速度 解析 電荷做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的合力 電場(chǎng)力 必指向軌跡的凹側(cè) 故得粒子帶正電 A正確 因電場(chǎng)力的方向與粒子的速度方向間的夾角為銳角 電場(chǎng)力做正功 故N點(diǎn)的動(dòng)能大 D錯(cuò)誤 電場(chǎng)線的疏密程度能描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱 由圖可看出 Eqm 可知 粒子在N處的 N處電場(chǎng)線密 電場(chǎng)強(qiáng)度大 由a 加速度大 C正確 B錯(cuò)誤 答案 AC 思維總結(jié) 解答此類問(wèn)題的基本思路 第一步 根據(jù)帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向 判斷出受力 方向 第二步 把電場(chǎng)方向 受力方向與粒子電性相聯(lián)系 第三步 把電場(chǎng)線的疏密和受力大小 加速度大小相聯(lián)系 觸類旁通 4 如圖1 3 7所示 圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線 虛線是某帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡 a b是軌跡上的兩點(diǎn) 若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受 到電場(chǎng)力作用 根據(jù)此圖無(wú)法作出正確判斷的 A 帶電粒子所帶電荷的正 負(fù)B 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的受力方向C 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的速度何處較大D 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的加速度何處較大 圖1 3 7 解析 由軌跡的彎曲情況 可知電場(chǎng)力應(yīng)沿電場(chǎng)線向左 但因不知電場(chǎng)線的方向 故帶電粒子所帶電性不能確定 A錯(cuò) 由電場(chǎng)線的疏密程度知a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) 帶電粒子在a點(diǎn)受電場(chǎng)力較大 從而加速度較大 設(shè)粒子從a運(yùn)動(dòng)到b 速度方向與電場(chǎng)力夾角大于90 故速度減小 綜上所述BCD正確 答案 A 電場(chǎng)強(qiáng)度E與靜電力F 電場(chǎng)強(qiáng)度和靜電力是兩個(gè)不同的概念 它們的決定因素 大小關(guān)系以及方向判定等均有各自的規(guī)律 1 電場(chǎng)強(qiáng)度E反應(yīng)電場(chǎng)本身性質(zhì) 電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E的大小與方向是唯一的 與放入該點(diǎn)的試探電荷q的正負(fù) 電荷多少及所受的靜電力F無(wú)關(guān) 與該點(diǎn)放不放試探電荷無(wú)關(guān) 規(guī)定正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向?yàn)镋的方向 2 靜電力F是電荷在電場(chǎng)中所受的力 由F qE知 F的大小由q和E共同決定 F的方向與q的電性有關(guān) 帶正電時(shí) F與E方向相同 帶負(fù)電時(shí) F與E方向相反 例5 雙選 關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和靜電力 下列說(shuō)法正確的是 A 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總是跟靜電力的方向一致B 電場(chǎng)強(qiáng)度的大小總是跟靜電力的大小成正比C 正電荷受到的靜電力的方向跟電場(chǎng)強(qiáng)度的方向一致D 同一個(gè)點(diǎn)電荷在某點(diǎn)受到的靜電力越大 該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就越大 解析 電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是一定的 而電荷在電場(chǎng)中所受的靜電力的方向卻與電荷的性質(zhì)有關(guān)系 只有正電荷受到的靜電力的方向才與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同 故A錯(cuò)C對(duì) 電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與電場(chǎng)中的位置有關(guān) 對(duì)不同的位置在電荷量一定時(shí)電荷受到的靜電力越大 說(shuō)明該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大 故B錯(cuò)D對(duì) 答案 CD 觸類旁通 5 雙選 關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度和靜電力 以下說(shuō)法正確的是 A 電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受靜電力很大 該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定很大B 如空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零 則試探電荷在該點(diǎn)受到的靜電力一定為零C 以點(diǎn)電荷為圓心 r為半徑的球面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同 可能是因?yàn)閝很大造成的 所以A錯(cuò) 由E 知 以點(diǎn)電荷 解析 由F qE知 F由q和E共同決定 所以F很大 kQ r2 Q為圓心 r為半徑的球面上 各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等 但方向不同 因場(chǎng)強(qiáng)是矢量 故各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不相同 所以C錯(cuò) 由F qE知 當(dāng)E 0時(shí) F 0 即q不受靜電力作用 所以B對(duì) 只要電場(chǎng)確定了 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)就是確定的 試探電荷q只是用來(lái)體現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)弱的手段 它的有無(wú) 不會(huì)改變電場(chǎng)的客觀性質(zhì) 所以D對(duì) 答案 BD 1 定義式E 適應(yīng)于一切電場(chǎng) E與F q無(wú)關(guān) 2 真空點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E k Q為場(chǎng)源電荷 1 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算與疊加 E q Qr2 3 因電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 如果空間中同時(shí)存在幾個(gè)場(chǎng)源 則空間中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是這幾個(gè)場(chǎng)源單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 例6 如圖1 3 8所示 真空中 帶電荷量分別為 Q 和 Q的點(diǎn)電荷A B相距r 則 圖1 3 8 1 Q在B點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)多大 2 兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)多大 3 在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上 距A B兩點(diǎn)都為r的O 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何 由矢量圖所形成 3 如圖1 3 10所示 EA EB kQr2 的等邊三角形可知 O 點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為 EO EA EB kQr2 方向與A B的中垂線垂直水平向右 圖1 3 10 觸類旁通 6 雙選 圖1 3 11中a b是兩個(gè)點(diǎn)電荷 它們的電量分別為Q1 Q2 MN是a b連線的中垂線 P是中垂線上的一 點(diǎn) 能使P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向MN的左側(cè)的是 A Q1 Q2都是正電荷 且Q1 Q2B Q1是正電荷 Q2是負(fù)電荷 且Q1 Q2 C Q1是負(fù)電荷 Q2是正電荷 且 Q1 Q2 圖1 3 11 電荷 則其在P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)如圖1所示 若Q1 Q2 則E1 E2 其合場(chǎng)強(qiáng)指向正上方 A錯(cuò) 若Q1是正電荷 Q2是負(fù)電荷 則E2方向反向 不論E1 E2多大 其合場(chǎng)強(qiáng)必指向MN右側(cè) B項(xiàng)錯(cuò) 同理可判斷C D正確 圖1 若Q1 Q2都是正 解析 MN是ab的中垂線 則MN上P點(diǎn)至a b距離相 等 設(shè)為r 由點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式知E kQr2 答案 CD 2 靜電場(chǎng)與力學(xué)的綜合 處理靜電力與動(dòng)力學(xué)綜合問(wèn)題的方法與處理力學(xué)問(wèn)題的方法相似 先確定研究對(duì)象 分析受力及運(yùn)動(dòng)情況 然后列出牛頓第二定律方程求解 例7 如圖1 3 12所示 用30cm的細(xì)線將質(zhì)量為 4 10 3 kg的帶電小球P懸掛在O點(diǎn)下 當(dāng)空中有方向?yàn)樗?向右 大小為1 104N C的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí) 小球偏轉(zhuǎn)37 后處在靜止?fàn)顟B(tài) 取g 10m s2 1 分析小球的帶電性質(zhì) 2 求小球的帶電荷量 3 若把細(xì)繩剪斷 小球?qū)⒆鍪裁葱再|(zhì)的運(yùn)動(dòng) 圖1 3 12 解得q 3 10 6 解 1 對(duì)小球受力分析如圖1 3 13 所受靜電力F與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同 所以小球帶正電 圖1 3 13 2 由平衡條件知Eq mgtan37 C 觸類旁通 7 雙選 如圖1 3 14所示 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 一質(zhì)量為m 電荷量為q的帶電小球沿圖示軌跡直線運(yùn)動(dòng) 該直線與豎直方 向的夾角為 則關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度大小的分析正確的是 圖1 3 14 mgsin q 解析 帶電小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到重力mg和電場(chǎng)力qE的作用 這兩個(gè)力的合力在小球運(yùn)動(dòng)軌跡的直線上 從題目給的已知條件只能確定重力mg的大小 方向和合力的方向 而電場(chǎng)力的大小和方向均不能確定 電場(chǎng)力不可能只有唯一的值 A錯(cuò) 由平行四邊形定則可知 依據(jù)一個(gè)分力 mg 的大小 方向和合力的方向 可以作無(wú)數(shù)多個(gè)平行四邊形 如圖2所示 在這無(wú)數(shù)個(gè)平行四邊形中 mg是一個(gè)固定的邊 其另一個(gè)鄰邊qE只有與合力F垂直時(shí)才能 取得最小值 此時(shí)qE mgsin E 答案 BD 圖2 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全