高考物理总复习 第7章 第2课时 电场的力的性质课件.ppt

第2课时电场的力的性质 导学目标 1 理解电场强度的概念 2 会分析计算在电场力作用下电荷的平衡及运动 3 会利用电场中的电场线分布分析问题 一 电场及电场强度 基础导引 判断下列说法是否正确 电场强度反映了电场的力的性质 因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比 电场中某点的场强等于f q 但与试探电荷的受力大小及电荷量无关 答案 知识梳理 1 静电场 1 电场是存在于电荷周围的一种 静电荷产生的电场叫静电场 2 电荷间的相互作用是通过 实现的 电场的基本性质是对放入其中的电荷有 物质 电场 力的作用 强弱 方向 电荷量q 平行四边形 3 场强三个表达式的比较 二 电场线 基础导引 图1是等量同种电荷 等量异种电荷的电场线分布图 a与a b与b 关于连线上中点o对称 试分析 连线上a与a 中垂线上b与b 的场强关系 图1 答案 甲 ea ea 方向相反 eb eb 方向相反乙 ea ea 方向相反 eb eb 方向相反丙 ea ea 方向相同 eb eb 方向相同 知识梳理 1 电场线的定义 为了直观形象地描述电场中各点电场强度的 及 在电场中画出一系列的曲线 使曲线上各点的 方向表示该点的电场强度方向 曲线的 表示电场强度的大小 2 几种典型电场的电场线分布 1 正点电荷的电场如图2甲所示 电场线由 出发 到 终止 2 负点电荷的电场如图2乙所示 电场线由 出发 到 终止 强弱 方向 切线 疏密程度 正电荷 无穷远 无穷远 负电荷 3 匀强电场的电场线分布如图2丙所示 特点 间隔相等的平行直线 4 点电荷与带电金属板的电场线的分布如图2丁所示 图2 5 等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下 零 变大 变小 等大 同向 答案 大小相等 方向不同 考点解读 电场叠加原理 多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和 这种关系叫电场强度的叠加 电场强度的叠加遵从平行四边形定则 考点一电场强度的计算与叠加 图3 答案b 方法提炼电场强度是矢量 叠加时遵从平行四边形定则 分析电场叠加问题的一般步骤是 1 确定要分析计算的位置 2 分析该处存在的几个分电场 先计算出各个分电场的电场强度大小 判断其方向 3 利用平行四边形定则作出矢量图 根据矢量图求解 答案 b 解析 本题考查静电场的叠加及电场强度的分布 难度中等 根据对称性和矢量叠加可知 d项o点的场强为零 c项中各圆环形成的电场等效为第二象限内带电圆环在o点产生的电场 大小与a项相同 b项中分别带正 负电荷的两圆环产生的场强大小相等 且互相垂直 合场强的大小是ac选项中场强大小的倍 因此b项中o点场强最大 b项正确 考点解读 1 特点 1 不闭合 电场线起始于正电荷 或无穷远处 终止于无穷远处 或负电荷 即电场线不能形成闭合曲线 2 不中断 不相交 在没有电荷的空间 电场线不中断 两条电场线也不能相交 3 不是电荷在电场中的运动轨迹 只有当电场线为直线 电荷初速度为零或初速度平行于电场线 电荷仅受电场力作用时 电荷的运动轨迹才与电场线重合 考点二电场线的分布特点及应用 2 应用 1 表示场强的方向电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致 2 比较场强的大小电场线的疏密程度反映了场强的大小 即电场的强弱 同一电场中 电场线越密的地方场强越大 电场线越疏的地方场强越弱 3 判断电势的高低在静电场中 顺着电场线的方向电势越来越低 特别提醒1 电场线是人为引入的 不是客观存在的 2 虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的 但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况 3 沿电场线的方向电势虽然越来越低 但场强不一定越来越小 典例剖析 例2如图4所示 实线表示电场线 虚线表示只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹 粒子先经过m点 再经过n点 可以判定 图4 a 粒子在m点受到的电场力大于在n点受到的电场力b m点的电势高于n点的电势c 粒子带正电d 粒子在m点的动能大于在n点的动能 解析电场线的疏密程度表示场强的大小 电场线越密集 场强越大 m点所在区域电场线比n点所在区域电场线疏 所以m点的场强小 粒子在m点受到的电场力小 故a错误 沿电场线方向 电势逐渐降低 从总的趋势看 电场线的方向是从m到n的 所以m点的电势高于n点的电势 故b正确 如图所示 用 速度线与力线 的方法 在粒子运动的始点m作上述的两条线 显然电场力的方向与电场线的方向基本一致 所以粒子带正电 c正确 速度线与力线 夹角为锐角 所以电场力做正功 粒子的电势能减小 由能量守恒知其动能增加 故d错误 答案bc 方法提炼正确分析电场中的 拐弯现象 当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线 等势线都不重合的曲线时 这种现象简称为 拐弯现象 其实质为 运动与力 的关系 通常只有电场力 有时也有重力等 一般要综合性地运用 牛顿运动定律 功和能 的知识分析求解 1 运动与力两线法 画出 速度线 运动轨迹在初始位置的切线 与 力线 在初始位置电场线的切线方向 从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景 2 三不知时要假设 电荷的正负 场强的方向或等势面电势的高低 电荷运动的方向 是题意中相互制约的三个方面 若已知其中的任一个 可顺次向下分析判定各待求量 若三个都不知 三不知 则要用 假设法 分别讨论各种情况 有时各种情景的讨论结果是归一的 3 一般为定性分析 有时涉及简单计算 答案 a 解析 因为电场中各点的场强方向为电场线的切线方向 所以条形金属板所产生的电场为非匀强电场 即带电粒子在电场中所受的电场力方向与大小都将发生变化 故带电粒子在电场中不可能沿电场线运动 c错误 因为带电粒子在电场中将做曲线运动 由曲线运动的特点 所受的合外力要指向圆弧内侧可知 带负电的粉尘颗粒运动轨迹可为a图 a正确 例3如图6所示 匀强电场方向与水平线间夹角 30 方向斜向右上方 电场强度为e 质量为m的小球带负电 以初速度v0开始运动 初速度方向与电场方向一致 6 带电体的力电综合问题的分析方法 图6 甲 方法提炼1 解答思路 2 运动情况反映受力情况 1 物体静止 保持 f合 0 2 做直线运动 匀变速直线运动 f合 0 变速直线运动 f合 0 且f合与速度方向总是一致 3 曲线运动 f合 0 f合与速度方向不在一条直线上 且总指向运动轨迹曲线凹的一侧 4 f合与v的夹角为 加速运动 0 90