XX屆高考物理輪基礎知識電場強度電場線復習教案24范文整理

1、XX屆高考物理輪基礎知識電場強度電場線復習教案24 第2課時 電場強度 電場線 基礎知識歸納 電場 帶電體周圍存在的一種特殊物質，它的基本性質是對放入其中的電荷 有力 的作用，這種力叫電場力.電荷間的相互作用就是通過 電場 發(fā)生作用的.電場還具有 能 的性質. 電場強度E 反映電場 強弱 和 方向 的物理量，是矢量. 定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點的電場強度，即 EFq ，單位： V/ 或 N/c . 場強的方向：E是矢量，規(guī)定 正電荷 在電場中某點的受力方向為該點的場強方向. 電場中某點的場強與放入該點的試探電荷 無關 ，而是由產(chǎn)生這個電場的場源電荷和

2、這一點的位置決定. 點電荷產(chǎn)生的電場的場強 E，其中Q為場源電荷，E為距離Q為r處某點的場強為該r對于求均勻帶電的球體或球殼外某點的場強時，.大小點到 球心 的距離. 電場的疊加 若空間中幾個電場同時存在，電場中某點的場強就等于它們單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和. 電場線 為了形象地描述電場而引入的假想的曲線. 電場線的 疏密 表示場強的 弱強 ，電場線上每一點的切線方向表示該點的場強方向. 電場線從 正電荷 或無窮遠處出發(fā)，終止于無窮遠處或 負電荷 .靜電場中電場線不閉合，不中斷于距場源電荷有限遠的地方. 電場線 不相交 ，也不相切，更不能認為是電荷在電場中的運動軌跡. 順著電場線 電勢

3、降低 ，而且降落最快，電場線與等勢面 處處垂直 . 勻強電場 電場中各點場強大小相等，方向相同，勻強電場的電場線是一些等間距的平行線. 幾種典型的電場線 重點難點突破 一、怎樣理解場強的三個表達式？掌握用比值定義的物 理量的特點 定義式EFq：適用于一切電場，但場強E與試探電荷的電荷量q及其所受的電場力F無關，與試探電荷是否存在無關. 決定式E：只適用于在真空中點電荷產(chǎn)生的電場，場強E與場源電荷的電荷量Q及研究點到場源電荷的距離r有關. 關系式EUd：只適用于勻強電場，U指電場中兩點的電勢差，d指這兩點沿電場線方向的距離. 二、怎樣理解電場強度的三性 電場強度的三性為：矢量性、唯一性和疊加性.

4、因為場強是矢量，且電場中某點處場強E是唯一的，空間中多個電場存在時，某點的場強為多個電場的合場強，場強疊加遵循矢量合成法則.場強疊加是高考熱點，本節(jié)難點，需重點突破. 電場線是認識和研究電場問題的有利工具，必須掌握典型電場的電場線分布. 電場線的應用： 判斷庫侖力的方向； 判斷場強的大小和方向； 判斷電荷在電場中電勢能的大?。?判斷電勢的高低和電勢降落的快慢； 間接判斷電場力做功的正負； 判斷等勢面的疏密和位置. 三、怎樣解決與電場力有關的力學問題 明確研究對象； 分析研究對象所受的全部外力，包括電場力； 分析研究對象所處的狀態(tài)：平衡、加速等； 由平衡條件或牛頓第二定律列方程求解即可. 四、求

5、解電場強度的幾種特殊方法 補償法、極值法、微元法、對稱法、等效替代法等. 典例精析 理解場強的表達式 【例1】在真空中o點放一個點電荷Q1.0×109c，直線N通過o點，o的距離r30c，點放一個點電荷q1.0×1010c，如圖所示，求： q在點受到的作用力； 點的場強； 拿走q后點的場強； N兩點的場強哪點大； 如果把Q換成1.0×109c的點電荷，情況如何. 【解析】F9×109×1×10199×102N 解得F1×108N，方向由o. 點的場強 10N/c 10×8110×1FqE 解得E

6、102N/c，方向由o. 另法：利用點電荷的場強公式有 E9.0×109×1.0×1090.32N/c E102N/c E102N/c，方向由o. 點的場強大. 方向改變?yōu)橄喾矗浯笮∠嗟? 【思維提升】弄清形成電場的電荷與試探電荷的區(qū)別、電場強度的概念及決定因素. 【拓展1】有質量的物體周圍存在著引力場.萬有引力和庫侖力有類似的規(guī)律，因此我們可以用定義靜電場強度的方法來定義引力場的場強.由此可得，與質量為的質點相距r處的引力場場強的表達式為EG. 【解析】庫侖力Fc，將q視為Q產(chǎn)生的電場中的試探電荷，則距Q為r處的場強為EFcq.與此類似，萬有引力FG，將視為產(chǎn)

7、生的引力場中的試探物，則距為r處的場強為EGFG 理解場強的矢量性，唯一性和疊加性 【例2】如圖所示，分別在A、B兩點放置點電荷Q12×1014c和Q22×1014c.在AB的垂直平分線上有一點c，且ABAcBc6×102.求： c點的場強； 如果有一個電子靜止在c點，它所受的庫侖力的大小和方向如何. 【解析】本題所研究的電場是點電荷Q1和Q2所形成的電場的合電場.因此c點的場強是由Q1在c處場強E1c和Q2在c處的場強E2c的合場強.根據(jù)E得： E1c9.0×109×2×10142N/c0.05N/c 方向如圖所示.同理求得： E2

8、c0.05N/c，方向如圖所示. 根據(jù)平行四邊形定則作出E1c和E2c的合場強如圖所示. cE1cEc是等邊三角形，故EcE1c0.05N/c，方向與AB平行指向右. 電子在c點所受的力的大小為： FqEc1.6×1019×0.05N0.8×1020N 因為電子帶負電，所以方向與Ec方向相反. 【思維提升】解決此類問題，需要巧妙地運用對稱性的特點，將相互對稱的兩個點電荷的場強進行疊加. 不在同一直線上電場的疊加要根據(jù)電荷的正、負，先判斷場強的方向，然后利用矢量合成法則，結合對稱性分析疊加結果. 【拓展2】如圖所示，空間中A、B、c三點的連線恰構成一直角三角形，且c

9、30°，ABL，在B、c兩點分別 求：Q.和Q放置一點電荷，它們的電荷量分別是 斜邊Ac的中點D處的電場強度； 為使D處的電場強度方向與AB平行，則應在A處再放一個什么樣的電荷. 【解析】連接B、D，由幾何關系知，D為Bc中垂線上的點，且rBDDcL，則兩點電荷在D處產(chǎn)生的場強，如圖甲，EBEcE12?EB?sin60°3EB，方向沿Bc方向. 應在A處放置一個負電荷.如圖乙所示，EA和E1合成后與AB平行，由幾何關系知 EA3×232 又EA，即QA 聯(lián)立式解得QA2Q 與電場力有關的力學問題 【例3】如圖所示，帶等量異種電荷的平行金屬板，其間距為d，兩板間電勢

10、差為U，極板與水平方向成37°角放置，有一質量為的帶電微粒，恰好沿水平方向穿過板間勻強電場區(qū)域.求： 微粒帶何種電荷？ 微粒的加速度多大？ 微粒所帶電荷量是多少？ 【解析】由于微粒恰好做直線運動，表明微粒所受合外力的方向與速度的方向在一條直線上，即微粒所受合外力的 方向在水平方向，微粒受到重力g和電場力Eq的作用. 微粒的受力如圖所示，由于微粒所受電場力的方向跟電場線的方向相反，故微粒帶負電荷. 根據(jù)牛頓第二定律有： F合gtana 解得agtan34g 根據(jù)幾何關系有：Eqcosg 而EUd 解得q 【思維提升】本題考查了帶電微粒在勻強電場中的勻變速直線運動、牛頓第二定律、電場力、

11、勻強電場中場強與電勢差的關系，這是一道綜合性較強的試題，同時也可以考查學生學科內的綜合能力. 確定帶電微粒受到的電場力的方向及是否受重力是解答此題的關鍵所在. 由于微粒在電場中做直線運動，故一般從合運動出發(fā)，分析該題比較方便. 補償法求解電場的強度 【例4】如圖所示，用金屬絲AB彎成半徑r1的圓弧，但在A、B之間留出寬度為d2c，相對來說很小的間隙.將電荷量Q3.13×109c的正電荷均勻分布在金屬絲上，求. 處的電場強度o圓心 【解析】設原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為，.則補上的金屬小段帶電量Qd，它在o處的場強為 E19×109×N/c9×102N/c

12、設待求的場強為E2，由E1E20可得 E2E19×102N/c 負號表示E2與E1方向相反，即E2的方向向左，指向缺口. 【思維提升】中學物理只學點電荷場強及勻強電場場強的計算方法.一個不規(guī)則的帶電體所產(chǎn)生的場強，沒有現(xiàn)成的公式可用.但可以這樣想：將圓環(huán)的缺口補上，并且它的電荷密度與缺了口的環(huán)體原有電荷密度一樣，這樣就形成了一個電荷均勻分布的完整帶電環(huán)，環(huán)上處于同一直徑兩端的微小部分可看成兩個相對應的點電荷，它們產(chǎn)生的電場在圓心o處疊加后場強為零.根據(jù)對稱性，圓心o處總場強E0.補上的小段在o處產(chǎn)生場強E1是可求的.題中待求場強為E2，則由E1E2E0，便可求得E2. 【拓展3】如圖

13、所示，均勻帶電圓環(huán)的電荷量為Q，半徑為R，圓心為o，P為垂直于圓環(huán)平面的對稱軸上的一點，oPL，試求P點的場強. 【解析】本題需要用“微元法”，將非點電荷電場問題轉化成了點電荷電場問題求解.設想將圓環(huán)等分為n個小段，每一小段便可看做點電荷，其帶電荷量為q，由點電荷場 強公式可得每一小段點電荷在P處的場強為E由對稱性可知，各小段帶電環(huán)在P處的場強E的垂直于軸向的分量Ey相互抵消.而E的軸向分量Ex之和即為帶電圓環(huán)在P處的場強 EPEx?cos?易錯門診 場強公式的使用條 【例5】下列說法中，正確的是 A.在一個以點電荷為中心，r為半徑的球面上各處的電場強度都相同 B.E僅適用于真空中點電荷形成的電場 c.電場強度的方向就是放入電場中的電荷受到的電場力的方向 D.電場中某點場強的方向與試探電荷的正負無關 【錯解】因為點電荷的場強公式為E，所以同一球面上各處r相同，電場強度都相同，A、B對；又因為電場強度定義式EF/q，q是標量，場強E的方向與力F的方向相同，c、D對. 【錯因】沒有正確理解電場強度的矢量性，不明白電場強度的方向與電荷在電場中所受電場力方向有時相同，有時相反.