电场、电场强度.ppt

知识成网方法成套习题成精策略成型心理成熟 2 考试比什么 比谁错得少 1 题不在多 真懂才成 高考试题 不是弱者生存 也不是强者生存 而是适者生存 做题如做事 考试如人生 有所为有所不为 有所不为才能有所为 学会舍得 有舍有得 小舍小得 大舍大得 审题细心慢一点 3遍 做题就会快一点 第3节电场和电场强度 一 复习 1 如图所示 三个点电荷q1 q2 q3在一直线上 q2与q3的距离为q1与q2距离的2倍 每个电荷所受静电力的合力均为零 由此可以判定 三个电荷的电量之比q1 q2 q3为 A 9 4 36B 9 4 36C 3 2 6D 3 2 6 解析 每个电荷所受静电力的合力为零 其电性不可能相同 只能是如右图所示两种情况 对q2 对q1 综合考虑 接触力 非接触力 二 电场 1 库伦定律如何表示 静止的电场产生的电场叫静电场 运动的电荷产生的场电磁场 2 电荷之间的作用力是通过场来进行的 电场的提出者 英国物理学家于19世纪30年代法拉第提出的 二 电场 3 电场的特点 1 电场是电荷周围存在的一种特殊物质 它和分子 原子组成的实物一样具有能量 质量和动量 因而场与实物是物质存在的两种不同形式 2 电场的最基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 3 电荷之间的相互作用是通过电场发生的 4 电场可以叠加 三 电场强度 1 如何描述电场的强弱 试探电荷的电荷量和尺寸必须充分小 对金属球上的电荷分布不产生明显的影响 从而原来的电场不因为试探电荷的出现而有明显的变化 2 试探电荷或检验电荷 3 场源电荷或源电荷 论证1 同一电荷 在电场中的不同位置时受力分析 结论一 同一电荷在不同位置 所受电场力不同 F q也不同 场源电荷 试探电荷 三 电场强度 2 验证方案 结论二 不同电荷在同一点受力不同 但F q相同 论证1 不同电荷 在电场中的同一位置时受力分析 场源电荷 试探电荷 三 电场强度 2 验证方案 结论二 不同电荷在同一点受力不同 但F q相同 结论一 同一电荷在不同位置 所受电场力不同 F q也不同 三 电场强度 3 结论 场源电荷 位置 三 电场强度 5 电场强度 E 1 定义 放入电场中某一点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值 叫做这一点的电场强度 2 定义式 3 国际单位 1牛 库 N C 1伏 米 V m 4 物理意义 描述电场力的性质的物理量 与是否放入电荷无关 只与场源电荷和位置有关 与试探电荷受到的电场力大小无关 问1 能否说E与F成正比 与q成反比 三 电场强度 6 点电荷的电场强度 E 1 公式 与放入的电荷无关 3 适用条件 真空中的点电荷 空气中近似 三 电场强度 7 电场的特点 1 矢量性 方向 规定正电荷受力方向为该点场强方向 负电荷受力的反方向 2 叠加性 在同一空间 如果有几个静止电荷在空间同时产生电场 那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和 2 惟一性 电场中某一点处的场强E是惟一的 它的大小和方向与放入该点电荷的电量q无关 它决定于形成电场的电荷 源电荷 及空间位置 电场中每一点对应着电场强度与放入电荷无关 三 电场强度 7 电场的特点 方向向右 方向向左 方向向右 2 关于叠加的几种情况 一条直线上的叠加情况 三 电场强度 7 电场的特点 2 关于叠加的几种情况 不在一条直线上的叠加 四 基本题型 1 把一个电量q 10 6C的试验电荷 依次放在带正电的点电荷Q周围的A B两处图 受到的电场力大小分别是FA 5 10 3N FB 3 10 3N 1 画出试验电荷在A B两处的受力方向 2 求出A B两处的电场强度 3 如在A B两处分别放上另一个电量为q 10 5C的电荷 受到的电场力多大 电场强度变吗 四 基本题型 2 在真空中 两个等量异种电荷 电量数值俊为q 相距为r 则两点电荷连线中点O和到两点电荷距离俊为r的点的场强大小分别为多少 方向水平向右 方向水平向右 方向水平向右 四 基本题型 3 在真空中 两个等量异种电荷 电量数值俊为q 相距为r 则两点电荷连线中点O和到两点电荷距离俊为r的点的场强大小分别为多少 方向水平向右 四 基本题型 4 真空中有两个点电荷Q1 4 0 10 8C和Q2 1 0 10 8C分别固定在x坐标轴的x 0和x 6cm的位置上 1 x坐标轴上哪个位置的电场强度为零 2 x坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x轴正方向的 解析 1 在 区域不管在什么地方都不能使电场强度为零 在 区域两个电荷产生的电场方向都向右 所以合场强不可能为零 因此只有在 区域才可以 解析 2 在 区域不管在什么地方都不能使电场强度向x正方向 在 区域两个电荷产生的电场方向都向右 所以合场强向x正方向 在 区域 12cm时 合场强向x正方向 四 基本题型 5 如图示 A B C三点为一直角三角形的三个顶点 角B为30o 现在A B两点放置两个点电荷 qA qB测得C点的场强方向与BA平行 则qA的电性 qB的电性 且qA qB 五 电场线 1 电场的描述 电场线 在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线 使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场方向相同 这些曲线就叫电场线 a 模拟电场线的演示 b 模拟电场线的演示 2 模拟电场线的演示 五 电场线 3 典型电荷的电场线 正电荷的电场线 从正电荷出发到无穷远处 万箭齐发 负电荷的电场线 从无穷远出出发 终止于负电荷 万箭穿心 特点 1 离点电荷越近 电场线越密 电场强度越大 2 在点电荷的电场中 不存在场强相等的点 3 以点电荷为球心的球面上各点的场强大小相等 方向不同 电场线总是和球面垂直 五 电场线 3 典型电荷的电场线 等量同种电荷的电场线 从正电荷出发到无穷远初 猫头鹰 中垂线上的场强有什么特点 特点 1 两电荷连线重点O处的场强大小为零 2 电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏 但场强并不为零 3 电荷连线上从一电荷到另一电荷 场强先变小后变大 4 电荷连线的中垂面上各点场强方向都和连线垂直 5 电荷连线的中垂面上距中点O等距的点场强大小相等 方向不同 5 从电荷连线的中点O沿中垂面到无穷远 场强先变大后变小 五 电场线 3 典型电荷的电场线 等量异种电荷的电场线 正电荷出发 终止于负电荷 螃蟹 中垂线上的场强有什么特点 特点 1 电荷连线上从一电荷到另一电荷 场强先变小后变大 2 电荷连线的中垂面上各点电场线都和此面垂直 3 电荷连线的中垂面上距中点O等距的点场强相同 4 沿中垂面离中点O越远 场强越小 五 电场线 3 典型电荷的电场线 如果电场中各点电场强度的大小相等 方向相同 这个电场叫做匀强电场 由于方向相同 匀强电场的中的电场线应该是平行的 又由于电场强度的大小相同 电场线的密度应该是均匀的 内部的 间隔相等的平行线 重点 五 电场线 4 电场线的特点 1 电场线从正电荷或无限远出发 终止于无限远或负电荷 2 电场线在电场中不相交 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较密 电场强度较小的地方电场强线较疏 因此可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小 4 实际中并不存在电场线 电场线是人为画出的 它不是电荷运动的轨迹 5 电场线上某点的切线方向表示该点场强的方向 6 电场线是整个空间立体分布的 而不只是个平面内 六 电场练习 1 电场线的特点 1 如图所示 是某电场区域的电场线分布 A B是电场中的两个点 问 A B两个点 哪点的场强大 画出A点的场强方向 画出负电荷在B点的受力方向 场强大小看疏密 2 图中实线是匀强电场的电场线 虚线是某一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 若带电粒子在运动中只受电场力作用 则由此图可作出正确的判断是 A 带电粒子带负电荷B 带电粒子带正电荷C 带电粒子所受电场力的方向D 带电粒子做匀变速运动 六 电场练习 2 电场力的平衡问题 1 用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球 小球的质量为0 01kg 所带电量为 2 10 8C 现加一个水平方向的匀强电场 平衡时绝缘绳与铅垂线成45o角 求这个匀强电场的电场强度 2 已知竖直向下的匀强电场为E 一个带电量为q的正电荷从A静止沿半径为E的半圆轨道下滑 问滑到最下端B时 对B的压力为多少 六 电场练习 2 电场力的平衡问题 3 电场线的特点 真空中有一电场 在电场中的P点放一电量为4 10 9C的检验电荷 它受到的电场力2 10 5N 则P点的场强为N C 把检验电荷的电量减少为2 10 9C 则检验电荷所受的电场力为N 如果把这个检验电荷取走 则P点的电场强度为N C 六 电场练习 2 电场力的平衡问题 补充说明 1 电场的提出者 法拉第 2 近代物理学的理论和实验证实并且发展了法拉第的观点 电荷周围存在着由它产生的电场 处在电场中的其它电荷受到的作用力就是这个电场给与的 电场以及磁场已被证明是一种客观存在 并且是相互联系的 统称为电磁场 3 电场最明显的特征之一是对放入其中的电荷有力的作用 4 电场强度时描述电场性质的物理量 若场源是多个点电荷 则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 5 一个半径为R的均匀带电球体 或球壳 在球的外部产生的电场 与一个位于球心的 电荷量相等的点电荷产生的电场相同 球外各点的电场强度也是 式中的r是球心到该点的距离 七 补充说明 6 电场 电场强度 点电荷的电场 电场强度的叠加 电场线 匀强电场 7 电场强度 八 补充例题 1 如图 用金属AB弯成半径为r 1m的圆环 但在AB之间留出宽度为d 2cm相对来说很小的间隙 将Q 3 13 10 9C的正电荷均匀分布于金属丝上 求圆心处的电场强度 解析 我们可以将环分成无限个小块 则每一块都可以看成是点电荷 此时可以用公式来求 由对称性可知 全部电荷在圆心处的场强 相当于2cm缺口处的对称点产生的电场 所以可以由 方向向左 八 补充例题 2 如图所示 绝缘水平面上静止着两个质量均为m 电荷量均为 Q的物体A和B A B均可视为质点 它们之间的距离为r 与水平面间的动摩擦因数均为 求 1 A受到的摩擦力 2 如果将A的电荷量增至 4Q 则两物体将开始运动 开始运动时加速度为多少 当它们的加速度第一次为零时 A B各运动了多远的距离 八 补充例题 3 如图 a b为两个固定的带正电荷量q的点电荷 相距为L 通过其连线中点O作此线段的垂直平分面 在此平面上有一个以O为圆心 半径为的圆周 其上有一个质量为m 带电荷量为 q的点电荷c做匀速圆周运动 求c的速率 八 补充例题 4 如图 质量为m的三个带电小球放置在光滑的绝缘水平面上 彼此间距为L 带电量分别为qA 10q qB q 若在C球上加一个水平向右的恒力F 使得三球在运动过程中间距始终为L 则恒力F和C球带电量qC各是多少 八 补充例题 5 如图 三个质量都为m的小球放在光滑绝缘水平面构成等边三角形 彼此间距都为L 其中A B两球所带的电荷量都为 q 现对C球施加一个水平外力F 使三个小球再运动过程中彼此的间距保持不变 求 1 小球C球带什么类型的电荷 所带的电荷量Q为多少 2 水平外力F的方向如何 大小F为多少 3 三个小球运动的加速度a为多少 八 补充例题 6 如图 A B为光滑绝缘导轨 与水平面成45o角度 两个质量均为m 带带等量同种电荷q的小球由静止开始沿导轨在同一水平高度处下滑 导轨足够长 求 1 两球间距离x0为多少时速度达到最大 2 速度最大后小球做何种形式的运动 八 补充例题 7 如图 ab是长为L的均匀带电细杆 P1 P2是位于ab所在直线上的两点 ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1 在P2处的场强大小为E2 则以下说法正确的是 A 两处的电场方向相同 E1 E2B 两处的电场方向相反 E1 E2C 两处的电场方向相同 E1 E2D 两处的电场方向相反 E1 E2 八 补充例题 8 如图 带正电的金属圆环竖直放置 其中心处有一电子 若电子某一时刻以初速度v0从圆环中心处水平向右运动 则此后电子将 A 做匀速直线运动B 做匀减速直线运动C 以圆心为平衡位置振动D 以上答案均不对 八 补充例题 9 如图 用绝缘细线栓一个质量为m的小球 小球再竖直向下的场强为E的匀强电场中的竖直向下的场强为E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动 则小球带 电荷 所带电荷量为 八 补充例题 10 一粒子质量为m 带电量为 Q 以初速度v与水平方向成45o角射向空间一匀强电场区域 粒子恰作直线运动 求这个匀强电场的最小场强的大小 并说明方向 八 补充例题 11 竖直墙壁上的Q点有个固定的质点A 在Q的正上方的P点用丝线悬挂另一质点B A B两质点因为带电而相互排斥 致使悬线与竖直方向的成角 如下图所示 由于漏电使A B两质点的带电量逐渐减小 在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小 A 逐渐减小B 逐渐增大C 保持不变D 先变小再变大 八 补充例题 12 如图 一边长为a的正六边形 六个顶点都没有电荷 试计算六边形中心O点处的场强 八 补充例题 13 一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为 Q的电荷 另一电荷量是 q的点电荷放在球心O上 由于