高中物理 第一章 电场 第3节 电场强度课件 粤教版选修31.ppt

第三节电场强度 1 电荷的周围存在一种特殊物质 这种物质叫 电荷间的相互作用是通过 发生的 2 电场强度 放入电场中某一点的试探电荷受到的静电力跟它的电荷量的 叫做该点的电场强度 用e表示 定义式e 此公式适应于 电场 电场 电场 比值 一切 3 真空中点电荷q周围某点电场强度大小计算式e 匀强电场中各点的场强 和 都相同 4 电场线 在电场中画出的一条条有 的曲线 曲线上每点的切线表示该点的 方向 5 双选 有关电场的描述 正确的是 cd a 电场看不见 摸不着 因此电场不是物质b 电荷间的静电力与摩擦力一样 必须通过接触才能发生作用c 电荷间的相互作用是通过电场发生的d 电场对放入其中的任何电荷都有力的作用 大小 方向 方向 电场强度 知识点1对电场强度概念及其公式的理解 1 电场强度的定义 放入电场中某点的试探电荷所受的静电力f跟它的电荷量q的 叫做该点的电场强度 2 定义式 适应于 电场 国际单 位是 3 真空中点电荷q产生的电场场强的公式是 其中r为该点到场源的 比值 一切 n c 距离 f 答案 a处场强大小e 方向向左保持不变 场强大小 4 在电场中a处放点电荷 q 所受电场力为f 方向向左 则a处场强大小 方向是怎样的 若在a处放点电荷 2q 则a处的场强大小 方向是否改变 若将a处的电荷取走 则a处场强大小 方向又是怎样的 q 方向由电场本身决定与试探电荷无关 1 对电场强度的理解 1 电场强度是描述电场力性质的物理量 它仅由电场本身决定 电场中某点的场强e是唯一 客观存在的 其大小和方向取决于场源电荷及空间位置 与放入该点的试探电荷q的正负 电荷多少及其所受的静电力f无关 与该点是否放试探电荷无关 其方向规定为正电荷在该点所受静电力的方向 2 电场强度反映了电场的强弱与方向 场强越大 表示电 量相同的试探电荷在该点所受电场力越大 3 匀强电场各点场强的大小与方向都相同 4 若在某一空间中有多个电荷 则空间中某点的场强等于 所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和 例1 如图1 3 1所示 在一带负电的导体a附近有 一点b 如在b处放置一个q1 2 0 10 8 c的电荷 测出其 受到的电场力大小为4 0 10 6 n 则b处场强是多少 方向怎 样 如果换用一个q2 4 0 10 7 c的电荷放在b点 其受力多 大 此时b处场强多大 方向是否改变 图1 3 1 触类旁通 1 相距为30cm的a b两点上 分别放置点电荷q和试 探电荷q 已知q 1 6 10 12 c q受到的电场力f 3 2 10 9n 并沿ab方向 求 1 b点处的场强大小 2 若将试探电荷q取走 b点处的场强是多大 3 点电荷q的带电荷量为多少 方向由a指向b 2 场强的大小和方向由电场本身决定 与试探电荷无关 b处场强仍为2 103n c 方向由a指向b 3 由点电荷的场强公式可得点电荷q的电荷量为2 10 8c 2 两个场强公式的比较 是点电荷q的电场中场强的决定式 故e与q成 fq本身决定 与是否引入检验电荷及q的大小 正负无关 故a 错 e k qq2 正比 与r2成反比是正确的 b对 场强为矢量 e相同意味着大小 方向都相同 而在该球面上各处e方向不同 故c错 因所放电荷的电性不知 若为正电荷 则e与f受力方向相同 否则相反 故d错 解析 因e 为场强定义式 电场中某点场强e只由电场 答案 b 答案 bd 知识点2电场线 1 电场线是在电场中画的一条条有 的曲线 曲线上每点的 方向表示该点的 方向 如图1 3 2 电场线是为了形象地描述电场而假想的线 不是实际存在的 图1 3 2 方向 切线 场强 2 电场线的特点 1 电场线不是闭合线 从 或无限远出发 终止于 无限远或 2 电场线在电场中不能 这是因为在电场中任意 一点的电场强度不可能有两个方向 3 在同一幅图中 电场强度较大的地方电场线 电场强度较小的地方电场线 因此可以用电场线的 来表示电场强度的相对大小 正电荷 负电荷 相交 较密 较疏 疏密 3 如图1 3 3所示为某电场中的一条电场线 a b是其中的两点 则a b两点的电场强度相等 对吗 图1 3 3 答案 不对 根据一条电场线不能确定a b两点电场线的疏密程度 因此无法确定a b两点的电场强度的大小关系 1 电场线与场强 1 在电场中根据电场线的疏密可比较电场强度的大小 根据电场线的切线方向可确定出电场强度的方向及电荷所受静电力的方向 2 不同电场 电场线分布不同 几种常见电场的电场线 分布情况 图1 3 4 例3 如图1 3 5所示是静电场的一部分电场线分布 下列说法中正确的是 图1 3 5a 这个电场可能是负电荷产生的电场b a点的场强一定大于b点的场强c 点电荷q在a点处的瞬时加速度比在b点处的瞬时加速度小 不计重力 d 负电荷在b点处受到的电场力的方向沿b点切线方向 解析 根据负点电荷的电场线分布特点可判断 选项a错误 因电场线越密处场强越大 故由图可知场强ea eb b正确 又因点电荷q在电场中所受电场力f qe ma e 故aa ab 选项c错误 因b点切线方向即b点场强方向 而负电荷所受电场力方向与场强方向相反 故选项d错误 答案 b 触类旁通 3 如图所示的各电场中 a b两点场强相同的是 c 2 电场线与电荷运动轨迹的关系 1 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较 电场线 电场中并不实际存在 是为研究电场方便而人 为引入的 曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向 同时也是正电荷在该点的受力方向 即正电荷在该点产生加速度的方向 电荷运动轨迹 粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的 轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向 但加速度的方向与速度的方向不一定相同 通常电荷在电场中运动的轨迹与电场线是不会重合的 2 电场线与带电粒子运动轨迹重合的必备条件 电场线是直线 带电粒子只受电场力作用 或受其他力 但合力方向沿电 场线所在直线 带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直 线 例4 双选 某静电场中的电场线如图1 3 6所示 带电粒子在电场中仅受静电力作用 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 图1 3 6a 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点的速度大于它在n点的速度 解析 电荷做曲线运动时受到的合力 电场力 必指向轨迹的凹侧 故得粒子带正电 a正确 因电场力的方向与粒子的速度方向间的夹角为锐角 电场力做正功 故n点的动能大 d错误 电场线的疏密程度能描述电场的强弱 由图可看出 eqm 可知 粒子在n处的 n处电场线密 电场强度大 由a 加速度大 c正确 b错误 答案 ac 思维总结 解答此类问题的基本思路 第一步 根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向 判断出受力 方向 第二步 把电场方向 受力方向与粒子电性相联系 第三步 把电场线的疏密和受力大小 加速度大小相联系 触类旁通 4 如图1 3 7所示 图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动过程中只受 到电场力作用 根据此图无法作出正确判断的 a 带电粒子所带电荷的正 负b 带电粒子在a b两点的受力方向c 带电粒子在a b两点的速度何处较大d 带电粒子在a b两点的加速度何处较大 图1 3 7 解析 由轨迹的弯曲情况 可知电场力应沿电场线向左 但因不知电场线的方向 故带电粒子所带电性不能确定 a错 由电场线的疏密程度知a点场强大于b点场强 带电粒子在a点受电场力较大 从而加速度较大 设粒子从a运动到b 速度方向与电场力夹角大于90 故速度减小 综上所述bcd正确 答案 a 电场强度e与静电力f 电场强度和静电力是两个不同的概念 它们的决定因素 大小关系以及方向判定等均有各自的规律 1 电场强度e反应电场本身性质 电场中某点场强e的大小与方向是唯一的 与放入该点的试探电荷q的正负 电荷多少及所受的静电力f无关 与该点放不放试探电荷无关 规定正电荷在该点所受静电力的方向为e的方向 2 静电力f是电荷在电场中所受的力 由f qe知 f的大小由q和e共同决定 f的方向与q的电性有关 带正电时 f与e方向相同 带负电时 f与e方向相反 例5 双选 关于电场强度和静电力 下列说法正确的是 a 电场强度的方向总是跟静电力的方向一致b 电场强度的大小总是跟静电力的大小成正比c 正电荷受到的静电力的方向跟电场强度的方向一致d 同一个点电荷在某点受到的静电力越大 该点的电场强度就越大 解析 电场中某点电场强度的方向是一定的 而电荷在电场中所受的静电力的方向却与电荷的性质有关系 只有正电荷受到的静电力的方向才与电场强度的方向相同 故a错c对 电场强度的大小与电场中的位置有关 对不同的位置在电荷量一定时电荷受到的静电力越大 说明该点的场强越大 故b错d对 答案 cd 触类旁通 5 双选 关于电场强度和静电力 以下说法正确的是 a 电荷在电场中某点所受静电力很大 该点电场强度一定很大b 如空间某点的场强为零 则试探电荷在该点受到的静电力一定为零c 以点电荷为圆心 r为半径的球面上各点的场强相同 可能是因为q很大造成的 所以a错 由e 知 以点电荷 解析 由f qe知 f由q和e共同决定 所以f很大 kq r2 q为圆心 r为半径的球面上 各点的场强大小相等 但方向不同 因场强是矢量 故各点场强不相同 所以c错 由f qe知 当e 0时 f 0 即q不受静电力作用 所以b对 只要电场确定了 电场中某点的场强就是确定的 试探电荷q只是用来体现电场强弱的手段 它的有无 不会改变电场的客观性质 所以d对 答案 bd 1 定义式e 适应于一切电场 e与f q无关 2 真空点电荷电场的场强e k q为场源电荷 1 电场强度的计算与叠加 e q qr2 3 因电场强度是矢量 如果空间中同时存在几个场源 则空间中某点的电场强度就是这几个场源单独存在时产生电场强度的矢量和 例6 如图1 3 8所示 真空中 带电荷量分别为 q 和 q的点电荷a b相距r 则 图1 3 8 1 q在b点产生的场强多大 2 两点电荷连线的中点o的场强多大 3 在两点电荷连线的中垂线上 距a b两点都为r的o 点的场强如何 由矢量图所形成 3 如图1 3 10所示 ea eb kqr2 的等边三角形可知 o 点的合场强为 eo ea eb kqr2 方向与a b的中垂线垂直水平向右 图1 3 10 触类旁通 6 双选 图1 3 11中a b是两个点电荷 它们的电量分别为q1 q2 mn是a b连线的中垂线 p是中垂线上的一 点 能使p点场强方向指向mn的左侧的是 a q1 q2都是正电荷 且q1 q2b q1是正电荷 q2是负电荷 且q1 q2 c q1是负电荷 q2是正电荷 且 q1 q2 图1 3 11 电荷 则其在p点场强如图1所示 若q1 q2 则e1 e2 其合场强指向正上方 a错 若q1是正电荷 q2是负电荷 则e2方向反向 不论e1 e2多大 其合场强必指向mn右侧 b项错 同理可判断c d正确 图1 若q1 q2都是正 解析 mn是ab的中垂线 则mn上p点至a b距离相 等 设为r 由点电荷电场强度公式知e kqr2 答案 cd 2 静电场与力学的综合 处理静电力与动力学综合问题的方法与处理力学问题的方法相似 先确定研究对象 分析受力及运动情况 然后列出牛顿第二定律方程求解 例7 如图1 3 12所示 用30cm的细线将质量为 4 10 3 kg的带电小球p悬挂在o点下 当空中有方向为水平 向右 大小为1 104n c的匀强电场时 小球偏转37 后处在静止状态 取g 10m s2 1 分析小球的带电性质 2 求小球的带电荷量 3 若把细绳剪断 小球将做什么性质的运动 图1 3 12 解得q 3 10 6 解 1 对小球受力分析如图1 3 13 所受静电力f与电场强度方向相同 所以小球带正电 图1 3 13 2 由平衡条件知eq mgtan37 c 触类旁通 7 双选 如图1 3 14所示 在匀强电场中 一质量为m 电荷量为q的带电小球沿图示轨迹直线运动 该直线与竖直方 向的夹