第四課時電場線的理解與應(yīng)用

第四課時電場線的理解與應(yīng)用第1頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月專題一電場線的物理意義和特點

用電場線可以形象描述電場的力的性質(zhì)，即可以描述電場的強弱和方向。規(guī)定用電場線的疏密表示電場強度的大小，電場線某點的切線方向表示該點的電場強度的方向。電場線的特點：⑴電場線是人們虛擬出來的形象描述電場的工具，實際的電場中并不存在電場線。⑵電場線起源于正電荷(或無窮遠處)，終止于負(fù)電荷(或無窮遠處)，電場線是不封閉的曲線。⑶電場線一定和等勢面垂直，且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。⑷明確電場中任意一點的場強大小和方向的唯一性，電場線不相交。⑸電場線和點電荷在電場中的運動軌跡是兩回事．只有當(dāng)電場線是直線，且?guī)щ娏Ｗ映跛俣葹榱慊虺跛俣确较蚝图铀俣确较蛟谶@條直線上時，運動軌跡才和電場線重合．第2頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月正點電荷的電場線分布的平面圖起始于正電荷，終止于無窮遠處.在以正點電荷為球心的球面上,電場線疏密相同,但切向各不相同.球面半徑越大,球面上電場線分布越疏.像太陽光芒四射發(fā)散狀中心對稱圖形.第3頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月會聚狀中心對稱圖形.負(fù)點電荷的電場線分布的平面圖起始無窮遠處，終止于負(fù)電荷.在以負(fù)點電荷為球心的球面上,電場線疏密相同,但切向各不相同.球面半徑越大,球面上電場線分布越疏.像黑洞把周圍物體全吸進來.第4頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月兩個等量異種點電荷的電場線分布的平面圖相吸狀像燈籠一樣和諧對稱起始于正電荷，終止于負(fù)電荷.兩點電荷連線的中垂線上，電場線方向均與中垂線垂直.等量異種點電荷連線上以中點電場線最疏;中垂線上以中點的電場線最密.兩點電荷的連線上或中垂線上到兩點電荷連線中點等距離處各點的電場線疏密相同,切向同向。像條形磁鐵的磁感線關(guān)于兩電荷連線和中垂線的軸對稱圖形.第5頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月等量同種電荷的電場線分布的平面圖相斥狀兩軍對壘排兵布陣完畢起始于正電電荷，終止于無窮遠處.在中垂線上從兩電荷連線中點到無窮遠，電場線先變密后變疏。等量同種點電荷連線和中垂線上關(guān)于中點對稱處的電場線疏密相同,切向相反.關(guān)于兩電荷連線和中垂線的軸對稱圖形.第6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月正點電荷與帶負(fù)電金屬板間的電場線分布的平面圖相吸狀天女散花垂柳起始于正電荷，終止于負(fù)電荷.電場線與金屬板的表面處處垂直.關(guān)于點電荷到金屬板的垂線為對稱軸的軸對稱圖形.第7頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月帶等量異種電荷平行金屬板間的電場線分布的平面圖．起始于正電荷，終止于負(fù)電荷.除邊緣外,兩個金屬板之間的電場線疏密均勻,切向相同.為平行等距同向直線.株距行距都相等的樹林兩個異名磁極之間的磁感線第8頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例1.某電場中的幾條電場線．帶負(fù)電的點電荷q在A點受電場力方向如圖所示．(1)試在圖中畫出電場線走向。ABF理解電場線的物理意義:電場線的疏密表示電場強度的大小，電場線某點的切線方向表示該點的電場強度的方向。從右向左EA>EBA點(2)試比較EA、EB的大小。(3)若分別在A、B兩點放上等量異種的點電荷，則點電荷在哪點受力較大？第9頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例2．AB是某電場中的一條電場線，在電場線上P處自由釋放一個負(fù)試探電荷時，它沿直線向B點處運動．對此現(xiàn)象下列判斷中正確的是(不計電荷重力)（）A.電荷向B做勻加速運動B.電荷向B做加速度越來越小的運動C.電荷向B做加速度越來越大的運動D.電荷向B做加速運動，加速度的變化情況不能確定ABP·D一條直線電場線可能是六種常見電場的任意一種的電場線，必須全面分析問題。不要犯形而上學(xué)錯誤。第10頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例3．圖甲中AB是點電荷電場中的一條電場線，圖乙則是放在電場線上a、b處的試探電荷所受電場力大小與電量間的函數(shù)圖線，由此可以判定：Fqabab··ABO甲乙A.若場源是正電荷，位置在A側(cè)B.若場源是正電荷，位置在B側(cè)C.若場源是負(fù)電荷，位置在A側(cè)D.若場源是負(fù)電荷，位置在B側(cè)A

C因為F=qE,所以F-q圖像的斜率表示電場強度的大小.由于a的斜率大于b的斜率,因此a點場強大于b點場強.電場線分布從左向右由密變疏,已知此電場線是點電荷電場中的一條電場線,故場源電荷不管正負(fù)一定在A側(cè).第11頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例4．在a點由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電微粒，微粒到達b點時速度恰好為零，設(shè)a、b所在的電場線方向豎直向下，則：（）

abA.帶電粒子帶負(fù)電B.從a到b,電場力對帶電微粒做負(fù)功C.b點場強大于a點場強D.a點場強大于b點場強ABC受力分析:帶電微粒受重力和電場力.運動分析:帶電微粒先加速,后減速.重力跟電場力反向,電場力方向豎直向上,微粒帶負(fù)電,從a到b電場力做負(fù)功.電場力先小于重力,后大于重力.重力恒定,電場力不斷增大;電量不變,電場強度不斷增大.力和運動的關(guān)系問題.第12頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例5．圖中實線是一簇由正點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡。帶電粒子在從a到b的運動過程中只受電場力作用，根據(jù)此圖可正確出（）A.帶電粒子的電性B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向C.帶電粒子在a、b兩點的速度方向D.帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大。abABCD先畫出入射點的軌跡切線,即畫出初速度的方向，再根據(jù)軌跡的彎曲方向確定電場力的方向，進而利用力學(xué)研究的方法來解決有關(guān)問題。會根據(jù)給定一簇電場線和帶電粒子的運動軌跡，分析推斷有關(guān)問題。第13頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例6．兩個等量的異種電荷相隔一定的距離，MN是它們連線的中垂線。⑴試比較中垂線上A、B、C各點場強的大小。⑵試比較A、B、C各點的場強方向等量異種點電荷連線上以中點場強最小，沿連線向兩個異種電荷靠近,電場強度不斷增大.中垂線上以中點的場強最大.沿中垂線從中點到無限遠處，電場強度不斷減小.(1)EA>EB>EC(2)均垂直于中垂線向右.等量異種點電荷連線和中垂線上關(guān)于中點對稱處的場強相同.C·AB··MN第14頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例7．a(chǎn)、b為兩個帶等量正電荷的固定的小球，O為ab連線的中點，c、d為中垂線上的兩對稱點且離O點很近，若在c點由靜止釋放一個電子，關(guān)于電子的運動，以下敘述正確的有：（）A.在c→O的過程中，做勻加速運動B.在c→O的過程中，做加速度減小的變加速運動C.在O點速度最大，加速度為零D.在cd間沿中垂線做振動abcd··O等量同種點電荷連線上以中點場強最小，等于零.沿連線向兩個同種電荷靠近,電場強度不斷增大.因無限遠處場強為零，則沿中垂線從中點到無限遠處，電場強度先增大后減小，中間某位置必有最大值。等量同種點電荷連線和中垂線上關(guān)于中點對稱處的場強等大反向.BCD第15頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月專題二帶電體在勻強電場中的平衡問題

這里所說的平衡，是指帶電體的加速度為零的靜止和勻速直線運動狀態(tài)，仍屬靜力學(xué)共點力的平衡范疇，只是分析帶電體受力時除重力、彈力、摩擦力以外,再加上電場力。帶電體在勻強電場中受到的電場力F=qE為一恒力，大小和方向均保持不變。具體方法是：（1）“先整體后隔離”確定研究對象，（2）對研究對象進行受力分析，按比例畫出示意圖，（3）根據(jù)共點力的平衡條件列方程求解。第16頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例1．在勻強電場中，質(zhì)量為m

、帶電量為－q的小球被絕緣細線吊起，現(xiàn)在空間加勻強電場，使小球靜止時細線與豎直方向夾角為θ.所加勻強電場場強的最小值為多大？方向如何？θmgFmin所加勻強電場的方向垂直于細線向下解：小球受到重力、細線張力和電場力三個力的作用處于平衡狀態(tài)．三個力首尾相接構(gòu)成閉合三角形，當(dāng)電場力與細線垂直時，電場力最小即電場強度最?。觿驈婋妶龅淖钚≈礣模型化歸：利用三角形定則求矢量的極值問題。第17頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月AB

例2．A、B兩個帶電小球用絕緣細線懸掛在支架上，A球帶2×10－8C的正電荷，B球帶等量的負(fù)電荷，兩球相距3cm，在外加勻強電場作用下，兩球都在各自懸點正下方處于平衡狀態(tài)，該場強的最小值是多少？方向如何？該場強的方向水平向左mgFT解：小球受到重力、細線張力、兩個小球之間的庫侖引力和勻強電場對它的電場力四個力的作用處于平衡狀態(tài)．當(dāng)α＝00時，所加勻強電場的電場強度最小qE模型化歸：四個以上共點力的平衡問題，用正交分解法求解。第18頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例3．如圖所示，在場強為E、方向豎直向下的勻強電場中，有兩個質(zhì)量均為m的帶電小球，電量分別為+2q和－q。兩小球用長為L的絕緣細線相連，另用絕緣細線系住帶正電的小球懸掛于O點而處于平衡狀態(tài)，重力加速度為g，求細線對懸點O的作用力的大小。LOE解：兩個小球組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件上端細線的拉力根據(jù)牛頓第三定律，細線對懸點O的作用力大小對于兩個以上物體的平衡問題，優(yōu)先考慮整體法。本題還應(yīng)注意利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)化研究對象。第19頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月例4．兩根長為L的絲線下端各懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球A、B，A、B帶電量分別為+q和－q，今加上一勻強電場，場強為E，使連結(jié)AB的線（長也為L）拉直，并使兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，問場強的大小至少多大，才能使其呈現(xiàn)這種平衡狀態(tài)？ABEmgTFminF解：當(dāng)A、B之間的絲線剛好張緊時，勻強電場對小球的電場力最小，即勻強電場的場強最?。鶕?jù)平衡條件①②所以勻強電場的最小值模型化歸：四個以上共點力的平衡問題，用正交分解法求解。第20頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月