高考物理一輪復(fù)習(xí)課件電場(chǎng)強(qiáng)度的幾種求解方法

電場(chǎng)強(qiáng)度的幾種求解方法一、補(bǔ)償法求解物理問題，要根據(jù)問題給出的條件建立起物理模型。但有時(shí)由題給條件建立模型不是一個(gè)完整的模型，這時(shí)需要給原來的問題補(bǔ)充一些條件，組成一個(gè)完整的新模型。這樣，求解原模型的問題就變?yōu)榍蠼庑履Ｐ团c補(bǔ)充條件的差值問題。將有比如：缺口的帶電圓環(huán)補(bǔ)全為圓環(huán)，或?qū)肭蛎嫜a(bǔ)全為球面，從而化難為易、事半功倍一、補(bǔ)償法例題1：已知均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同。如圖所示，半徑為R的球體上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在過球心O的直線上有A、B兩個(gè)點(diǎn)，O和B、B和A間的距離均為R?，F(xiàn)以O(shè)B為直徑在球內(nèi)挖一球形空腔，若靜電力常量為k，則A點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為：（）A．

B．

C．

D．一、補(bǔ)償法（針對(duì)練習(xí)1）如圖所示，用金屬絲AB彎成半徑為r的圓弧，但在A、B之間留出寬度為d小間隙（相對(duì)r而言很?。Ｍㄟ^接觸起電的方式將電荷量為Q的正電荷均勻分別在金屬絲上，則圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為A．

，方向由圓心指向間隙B．

，方向由間隙指向圓心C．

，方向由間隙指向圓心，D．

，方向由圓心指向間隙二、對(duì)稱法對(duì)稱法實(shí)際上就是根據(jù)某些物理現(xiàn)象、物理規(guī)律、物理過程或幾何圖形的對(duì)稱性進(jìn)行解題的一種方法，利用此法分析解決問題可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)演算和推導(dǎo)，直接抓住問題的實(shí)質(zhì)，有出奇制勝之效。利用空間上對(duì)稱分布的電荷形成的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn)，使復(fù)雜電場(chǎng)的疊加計(jì)算問題大為簡(jiǎn)化二、對(duì)稱法例題2：均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)。如圖所示，在半球面上均勻分布正電荷，總電荷量為，球面半徑為，為通過半球頂點(diǎn)與球心的軸線，在軸線上有、兩點(diǎn)，已知點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為，則點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為（）A．

B．

C．

D．二、對(duì)稱法（針對(duì)訓(xùn)練2）如圖所示，有一帶電荷量為的點(diǎn)電荷與均勻帶電圓形薄板相距為2d，此點(diǎn)電荷到帶電薄板的垂線通過板的圓心。若圖中a點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，則圖中b點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是（）A．

B．－C．0 D．k三、微元法微元法就是將研究對(duì)象分割成若干微小的的單元，或從研究對(duì)象上選取某一“微元”加以分析，從而可以化曲為直，使變量、難以確定的量轉(zhuǎn)化為常量、容易確定的量。將帶電圓環(huán)、帶電平面等帶電體分成許多微元電荷，每個(gè)微元電荷看成點(diǎn)電荷，先根據(jù)庫侖定律求出每個(gè)微元電荷的場(chǎng)強(qiáng)，再結(jié)合對(duì)稱性和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求出合場(chǎng)強(qiáng)三、微元法例題3：如圖所示，半徑為R的金屬圓環(huán)固定在豎直平面，金屬環(huán)均勻帶電，帶電量為Q，一長(zhǎng)為L(zhǎng)=2R的絕緣細(xì)線一段固定在圓環(huán)最高點(diǎn)，另一端連接一質(zhì)量為m、帶電量為q（未知）的金屬小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）。穩(wěn)定時(shí)帶電金屬小球在過圓心且垂直圓環(huán)平面的軸上的P點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，點(diǎn)P'（圖中未畫出）是點(diǎn)P關(guān)于圓心O對(duì)稱的點(diǎn)。已知靜電常量為k，重力加速度為g，若取無窮遠(yuǎn)為零勢(shì)面，下列說法正確的是（）A．O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定為零B．P'點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為C．金屬帶電小球的電量為D．剪斷細(xì)線瞬間，小球加速度水平向右三、微元法（針對(duì)訓(xùn)練3）如圖，與水平面成30°角的光滑絕緣細(xì)桿AD穿過一固定均勻帶電圓環(huán)，并垂直圓環(huán)所在平面，細(xì)桿與平面的交點(diǎn)為圓環(huán)的圓心O。一套在細(xì)桿上的小球從A點(diǎn)以某一初速度向上運(yùn)動(dòng)，恰能到達(dá)D點(diǎn)。已知圓環(huán)半徑為L(zhǎng)、帶電量為+Q，小球的質(zhì)量為m、帶電量為+q，，靜電力常量為k，重力加速度大小為g，則（）A．圓環(huán)在D點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為B．小球在D點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能C．小球在C點(diǎn)的加速度大小為D．小球在A點(diǎn)的速度大小為2四、等效替代在保證效果相同的前提下，將復(fù)雜的電場(chǎng)情景變換為簡(jiǎn)單的或熟悉的電場(chǎng)情景四、等效替代例題4：圖甲中，MN為很大的薄金屬板（可理解為無限大），金屬板原來不帶電．在金屬板的右側(cè)，距金屬板距離為d的位置上放入一個(gè)帶正電、電荷量為q的點(diǎn)電荷，由于靜電感應(yīng)產(chǎn)生了如圖甲所示的電場(chǎng)分布．P是點(diǎn)電荷右側(cè)，與點(diǎn)電荷之間的距離也為d的一個(gè)點(diǎn)，幾位同學(xué)想求出P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，但發(fā)現(xiàn)問題很難．幾位同學(xué)經(jīng)過仔細(xì)研究，從圖乙所示的電場(chǎng)得到了一些啟示，經(jīng)過查閱資料他們知道：圖甲所示的電場(chǎng)分布與圖乙中虛線右側(cè)的電場(chǎng)分布是一樣的．圖乙中兩異號(hào)點(diǎn)電荷電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線．由此他們分別求出了P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，一共有以下四個(gè)不同的答案（答案中k為靜電力常量），其中正確的是()A．

B．

C．

D．五、極值法極限法是把某個(gè)物理量的變化推向極端，從而做出科學(xué)的推理分析，給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論．用極限法分析某些物理過程時(shí)，可以使問題化難為易，化繁為簡(jiǎn)，收到事半功倍的效果．該方法一般適用于所涉及的物理量隨條件單調(diào)變化的情況．物理學(xué)中的極值問題可分為物理型和數(shù)學(xué)型兩類。物理型主要依據(jù)物理概念、定理求解。數(shù)學(xué)型則是在根據(jù)物理規(guī)律列方程后，依靠數(shù)學(xué)中求極值的知識(shí)求解五、極值法例題5：圖示為一個(gè)內(nèi)、外半徑分別為R1和R2的圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積帶電量為，取環(huán)面中心O為原點(diǎn)，以垂直于環(huán)面的軸線為x軸。設(shè)軸上任意點(diǎn)P到O點(diǎn)的的距離為x，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E。下面給出E的四個(gè)表達(dá)式（式中k為靜電力常量），其中只有一個(gè)是合理的，你可能不會(huì)求解此處的場(chǎng)強(qiáng)E，但是你可以通過一定的物理分析，對(duì)下列表達(dá)式的合理性做出判斷，根據(jù)你的判斷，E的合理表達(dá)式應(yīng)為（）A

B．C．

D．五、極值法（針對(duì)訓(xùn)練5）如圖甲所示，半徑為的均勻帶電圓形平板，單位面積帶電荷量為，其軸線上任意一點(diǎn)（坐標(biāo)為）的電場(chǎng)強(qiáng)度可以由電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理求出：，