2018版高中物理第1章靜電場(chǎng)第4節(jié)電場(chǎng)中的導(dǎo)體學(xué)案魯科版選修3-1

1、第 4 節(jié)電場(chǎng)中的導(dǎo)體O 基礎(chǔ)初探。先填空1 1內(nèi)容：若有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，它們產(chǎn)生的電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于這幾個(gè)點(diǎn)電荷各自在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和這個(gè)結(jié)論叫做場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理.2 2遵循的法則：場(chǎng)強(qiáng)的疊加遵循平行四邊形定則.再判斷1 1場(chǎng)強(qiáng)疊加原理僅適用于點(diǎn)電荷共同形成的電場(chǎng).（X）2 2在場(chǎng)強(qiáng)疊加區(qū)域，電場(chǎng)線可以相交叉.（X）3 3等量同種電荷連線上，中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零.（V）_ LF ）后思考對(duì)于幾個(gè)點(diǎn)電荷共同形成的電場(chǎng)中的某一點(diǎn)，各個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)是否相互影響?怎樣計(jì)算它們的合場(chǎng)強(qiáng)？【提示】（1 1）各個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)是獨(dú)立的、互不影響的.（2 2） 由于場(chǎng)強(qiáng)是矢量，故欲求出各個(gè)

2、點(diǎn)電荷在某點(diǎn)受電場(chǎng)力的矢量和需用平行四邊形定 則.（3 3） 利用電場(chǎng)的疊加原理，理論上可計(jì)算出任意帶電體在任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng).-O 核酸突破 o-合作探討點(diǎn)電荷A和B,分別帶正電和負(fù)電，電荷量分別為 4 4Q和Q在A、B連線上，如圖 1-4-11-4-1 所示.學(xué)習(xí)目標(biāo)1.1. 知道電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵循平行 四邊形定則， 會(huì)應(yīng)用其進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)疊 加運(yùn)算. （重點(diǎn)）2.2. 知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因及靜電平衡的概念.（重點(diǎn)）3.3. 了解靜電屏蔽，知道靜電屏蔽的 實(shí)際應(yīng)用.（難點(diǎn)）電場(chǎng)中的導(dǎo)知識(shí)脈絡(luò)申場(chǎng)強(qiáng)度魯加原理_靜電屏蔽特點(diǎn)及其分析L 兩種情況應(yīng)用和防止2探討 1 1 點(diǎn)電荷A B連線之間場(chǎng)強(qiáng)方向如何?

3、【提示】由A指向B.探討 2 2：連線上場(chǎng)強(qiáng)為零的地方在哪？【提示】B左側(cè).核心點(diǎn)擊場(chǎng)強(qiáng)疊加原理(1)(1)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和.這種關(guān)(2)(2) 比較大的帶電體的電場(chǎng)，可把帶電體分做若干小塊，每小塊看成點(diǎn)電荷，用點(diǎn)電荷 電場(chǎng)疊加的方法計(jì)算.Q(3)(3) 如圖 1-4-31-4-3 所示，均勻帶電球體( (或球殼) )外各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度：E= kpkp 式中r是球心 到該點(diǎn)的距離( (rF) ),Q為整個(gè)球體所帶的電荷量.O 題組沖關(guān)1.1.真空中兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷電荷量的值均為q,相距為r,兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為（）系叫做電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加.例如

4、，圖 度E與一Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度1-4-21-4-2 中，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于+Q在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)2B.2 2kq/ /r2D.8 8kq/ /r圖 1-4-31-4-33A.A. 0 02C.4 4kq/ /r4【解析】?jī)牲c(diǎn)電荷在中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)等大冋向，E= 2 2k丄=8 8k2. .it2r2【答案】D D2.2.如圖 1-4-41-4-4 所示，邊長(zhǎng)為a的正三角形ABC勺三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷+q、 +q、 一q，求該三角形中心0點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：3402201134022011】=，方向如圖所示，EA與丘的夾角為 120120 故EA、EB的矢量和大小EAB=EA=EB,方

5、a向與EC方向相同，則。點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)E=氐+EC=翠+3kq=竽方向由。指向C【答案】專，方向由0指向C名師場(chǎng)強(qiáng)的疊加遵循矢量運(yùn)算法則，運(yùn)用圖解法可以簡(jiǎn)化思維過程. .因此，作圖分析是解決此類問題的關(guān)鍵基礎(chǔ)初探先填空1 1.靜電平衡導(dǎo)體中沒有電荷移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡.處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零.電荷只 分布在導(dǎo)體的外【解析】每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小都為EA=EB=EC=kl3a靜電平衡與靜電屏蔽圖 1-4-41-4-45表面上.62 2.靜電屏蔽中空導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，使得內(nèi)部空間不受外電場(chǎng)的影響.這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽.接地的中空導(dǎo)體也可以將內(nèi)部電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)屏蔽,再判斷

6、1.1.在電場(chǎng)中導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零.2 2 處于靜電平衡的導(dǎo)體，凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上.（V）3.3.在電場(chǎng)中導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)為零.（X）后思考什么材料的物體才適合做靜電屏蔽器？【提示】金屬材料的物體才能做靜電屏蔽器.靜電屏蔽的原理是靜電平衡，只有金屬導(dǎo)體才能處于靜電平衡狀態(tài).-O 核曲突破 o-合作探討 如圖 1-4-51-4-5 所示，金屬籠中的人在做電擊實(shí)驗(yàn).圖 1-4-51-4-5探討 1 1:為什么籠內(nèi)的人安然無恙？【提示】金屬籠達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零.籠內(nèi)不受外部電場(chǎng)的影響，故人安然無恙.探討 2 2:靜電平

7、衡狀態(tài)是怎樣形成的？【提示】感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)疊加，合場(chǎng)強(qiáng)等于零時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)，導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài).核心點(diǎn)擊1 1.靜電平衡的實(shí)質(zhì) 在達(dá)到靜電平衡的過程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn) 感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加， 合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止.（2 2）靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)存在兩個(gè)電場(chǎng)：外電場(chǎng) 呂和感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的附加電 場(chǎng) EE,在導(dǎo)體內(nèi)部各位置，附加電場(chǎng) EE,與外電場(chǎng) E Eo方向相反、大小相等，導(dǎo)體內(nèi)各位 置的合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷所受合力為零.靜電平衡

8、的形成過程如圖1-4-61-4-6 所示:使其對(duì)外部不產(chǎn)生影響.( (V)72.2.靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn) 靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷的定向移動(dòng)； 靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)處處為零，即E E 內(nèi)=0 0;（3 3） 靜電平衡導(dǎo)體表面電場(chǎng)方向與導(dǎo)體表面垂直；（4 4）凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上， 外表面上曲率半徑越大，凈電荷分布的密度越小.題組沖關(guān)3 3如圖 1-4-71-4-7 所示，接地金屬球A的半徑為R,球外點(diǎn)電荷的電荷量為Q,到球心的距離為r. .則該金屬球上的感應(yīng)電荷在球心0處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)等于（）部疊加后形成的.因而金屬球殼上感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與小相同、方向相反，故感應(yīng)電荷在球心O處產(chǎn)

9、生的場(chǎng)強(qiáng)大小為 堡 故選 D.D.r【答案】D D4.4. 一金屬球原來不帶電， 現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿任，三者相比（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：3402201234022012】kQ kQA.廠RC.C. 0 0圖 1-4-71-4-7B.B.D.D.kQ kQ卩+及【解析】 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零,是由于Q和導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)Q在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為MN如圖 1-4-81-4-8圖 1-4-61-4-68A.A. E Ea最大B.B. E E）最大M N9片會(huì)張開，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)未接地， 網(wǎng)內(nèi)的帶電體可以對(duì)

10、外界產(chǎn)生影響；題圖 C C 中驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)已接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體對(duì)網(wǎng)外無影響，網(wǎng)外的帶電體對(duì)網(wǎng)內(nèi)也無影響；題圖 D D 中電荷Q由于網(wǎng)罩的作用對(duì)外無影響，但對(duì)內(nèi)仍有電場(chǎng)，故驗(yàn)電器箔片會(huì)張開. 選項(xiàng)B B D D 正確.名師皿【答案】BDBD屏蔽內(nèi)電場(chǎng)屏敝外電場(chǎng)圖示、1咅實(shí)現(xiàn)過程因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球殼表面 上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，達(dá) 到靜電平衡狀態(tài)，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了屏蔽當(dāng)空腔外部接地時(shí)， 外表面的感應(yīng)電荷 將因接地傳給地球，外部電場(chǎng)消失，對(duì) 外起到屏敝作用最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響靜電屏蔽兩種情況C.C.E最大D.D.Ea= =E)E)= E)E)【解析】處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，故a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都為零.靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零是感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與外電場(chǎng)疊加的結(jié)果,所以感應(yīng)電荷在球內(nèi)某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)與MN在這一點(diǎn)形成的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)等大反向.比較a、b、c三點(diǎn)感應(yīng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，實(shí)質(zhì)上是比較帶電體MN在