高中物理 第1章 第3节 第2课时 电场线　匀强电场课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 同步导学方案 课后强化演练 第2课时电场线匀强电场 1 电场线 用来形象化地描述电荷周围电场的曲线 2 电场线的定义在电场中画出的一系列曲线 曲线上每一点的切线方向与该点处的场强方向一致 某一区域电场线的疏密反映了这一区域电场强度的大小 3 电场线的特点 1 在静电场中 电场线起始于正电荷 终止于负电荷或无穷远处 或者起始于无穷远处 终止于负电荷 电场线不闭合 2 任何两条电场线都不会相交 3 电场线不是真实的线 是为了形象地描述电场而引入的假想线 4 几种常见电场的电场线分布特征 1 正 负点电荷形成的电场线 如图所示 a 离电荷越近 电场线越密集 场强越强 方向是正点电荷由点电荷指向无穷远 而负点电荷则由无穷远处指向点电荷 b 在正 负 点电荷形成的电场中 不存在场强相同的点 c 若以点电荷为球心作一个球面 电场线处处与球面相垂直 在此球面上场强大小处处相等 方向处处不相同 2 等量异种点电荷形成的电场线 如图所示 a 两点电荷连线上各点 电场线方向从正电荷指向负电荷 场强大小可以计算 b 两点电荷连线的中垂面 中垂线 上 电场线方向均相同 即场强方向均相同 且总与中垂面 线 垂直 在中垂面 线 上到o点等距离处各点的场强大小相等 o为两点电荷连线的中点 c 在中垂面 线 上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面 线 垂直 因此 在中垂面 线 上移动电荷时电场力不做功 3 等量同种点电荷形成的电场线 如图所示 a 两点电荷连线中点处场强为零 此处无电场线 b 两点电荷中点附近的电场线非常稀疏 但场强并不为零 c 两点电荷连线中垂面 中垂线 上 场强方向总沿面 线 远离 等量正电荷 d 在中垂面 线 上从o沿面 线 到无穷远 是电场线先变密后变疏 即场强先变强后变弱 e 两个带负电的点电荷形成的电场线与两个正电荷形成的电场线分布完全相同 只是电场线的方向相反 4 点电荷与带电平板间的电场线 如图所示 有的同学误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹 辨析 电场线是为了形象地描述电场而引入的曲线 曲线上任意一点的场强方向就在该点的切线方向上 而电荷运动的轨迹不但与受力情况有关 而且还与初速度有关 因此 电场线与电荷的运动轨迹并没有必然的联系 例如 如图所示 正电荷在a点的受力方向沿着该点的电场线的切线方向 v0沿图示方向 则图中虚线反映了粒子的运动轨迹 并不和电场线重合 在a点 即使v0 0 电荷也不会沿电场线运动 要想使带电粒子的运动轨迹与电场线重合 则必须同时满足下列条件 1 电场线是直线 2 带电粒子只受电场力 或受其他力 但方向沿电场线所在直线 3 带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线 1 定义 各点的电场强度大小相等 方向相同 这样的电场叫做匀强电场 根据电场线的特点知道 匀强电场的电场线是平行且间隔均匀的直线 2 匀强电场的实例 带等量异号电荷的平行金属板间的电场为匀强电场 如下图所示 3 作用 对带电粒子施加恒定的静电力 如图所示的各电场中 a b两点电场强度相同的是 解析 场强是矢量 有大小和方向 故场强相同的只有c选项 a b选项中的a b两点场强大小相等 但方向不同 d选项中的a b两点场强方向相同 但大小不等 答案 c 方法总结 利用电场线解题 必须掌握电场线的特点和几种典型的电场线的特征 电场线的特点如下 1 电场线是一些假想的线 实际上并不存在 2 电场线的切线方向为该点的电场强度方向 3 电场线越密 电场强度越大 反之 电场强度越小 要了解各种常见电场的电场线分布特点 4 电场线不相交 也不相切 2012 东营检测 四种电场的电场线如图所示 一正电荷q仅在静电力作用下由m点向n点做加速运动 且加速度越来越大 则该电荷所在的电场是图中的 解析 由正电荷q仅在静电力的作用下由m点向n点做加速运动 故由m向n的方向为电场线的方向 故b错 加速度越来越大 即电场线越来越密 故a c错 d正确 答案 d 如图所示 一电子在外力作用下沿等量异种电荷的中垂线由a o b匀速运动 电子重力不计 则电子所受的外力的大小和方向变化情况是 a 先变大后变小 方向水平向左b 先变大后变小 方向水平向右c 先变小后变大 方向水平向左d 先变小后变大 方向水平向右 解析 等量异种电荷电场线的分布如图所示 由图 a 中电场线的分布可以看出 从a到o 电场线由疏到密 从o到b 电场线由密到疏 所以从a o b 电场强度由小变大 再由大变小 而电场强度的方向沿电场线切线方向 为水平向右 如图 b 所示 因电子处于平衡状态 其所受合力必为零 故外力应与电子所受的电场力大小相等 方向相反 电子受的电场力与场强方向相反 即水平向左 电子从a o b的过程中 电场力由小变大 再由大变小 所以外力方向应水平向右 其大小应先变大后变小 答案 b 方法总结 解答此类问题应注意以下两点 1 熟记几种典型电场电场线的分布情况 2 理解电场线的特点 两带电量分别为q和 q的点电荷放在x轴上 相距为l 能正确反映两电荷连线上场强大小e与x关系的是 解析 由等量异种点电荷的电场强度的关系可知 在两点电荷连线中点处电场强度最小 但不是零 从两点电荷向中点电场强度逐渐减小 因此a正确 答案 a 2013 武汉大学附中期中联考 某静电场中的电场线如图所示 带电粒子在电场中仅受电场力作用 其运动轨迹如图中虚线所示 由m运动到n 以下说法正确的是 a 粒子必定带正电荷b 粒子在m点的加速度大于它在n点的加速度c 粒子在m点的加速度小于它在n点的加速度d 粒子在m点的动能小于它在n点的动能 解析 本题是由电场线和粒子运动轨迹判断粒子运动情况的题目 其关键是抓住粒子受电场力的方向指向粒子轨迹弯曲的一侧 即凹侧 并沿电场线的切线方向 根据电荷运动轨迹弯曲的情况 可以确定点电荷受电场力的方向沿电场线方向 故此点电荷带正电 a选项正确 由于电场线越密 场强越大 点电荷受电场力就越大 根据牛顿第二定律可知其加速度也越大 故此点电荷在n点加速度大 c选项正确 粒子从m点到n点 电场力做正功 根据动能定理得此点电荷在n点动能大 故d选项正确 答案 acd 方法总结 解决此类问题的方法为 1 由带电粒子的运动轨迹确定其速度方向 运动轨迹的切线方向为该点的速度方向 2 由运动轨迹的弯曲方向 合力指向轨迹的内侧 及电场线 电场线的切线方向为该点的电场强度方向 确定电场力方向可进一步判断带电粒子的电性 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场 其电场强度为e 在该匀强电场中 用丝线悬挂质量为m的带正电的小球 丝线跟竖直方向成 角时小球恰好平衡 如图所示 问 1 小球所带的电荷量是多少 2 若剪断丝线 小球碰到金属板需多长时间 1 以下关于电场和电场线的说法中正确的是 a 电场 电场线都是客观存在的物质 因此电场线不仅在空间相交 也能相切b 在电场中 凡是电场线通过的点 场强不为零 不画电场线区域内的点场强为零c 同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大d 电场线是人们假设的 用以形象表示电场的强弱和方向 客观上并不存在 解析 电场线是为了描述电场的强弱和方向而假想的一种线 空间某点的场强只有一个值 电场线不能相交也不能相切 a b错误 d正确 电场线密集的地方场强大 同一电荷在该点所受电场力大 c正确 答案 cd 2 如右图是点电荷q周围的电场线 以下判断正确的是 a q是正电荷 a点的电场强度大于b点的电场强度b q是正电荷 a点的电场强度小于b点的电场强度c q是负电荷 a点的电场强度大于b点的电场强度d q是负电荷 a点的电场强度小于b点的电场强度 3 如图所示为静电场的一部分电场线的分布 下列说法正确的是 a 这个电场可能是负点电荷形成的b c点处的场强为零 因为那里没有电场线c 点电荷q在a点受到的电场力比在b点受到的电场力大d 负电荷在b点时受到的电场力的方向沿b点切线方向 解析 负点电荷的电场线是指向负点电荷的直线 故a错误 电场线只是形象地描述电场 没有画电场线的地方 场强不一定为零 故b错误 ea eb f qe 所以fa fb 故c