高中物理 13 电场课件 教科版选修11.ppt

3电场 1 知道电荷间的相互作用是通过电场发生的 2 理解电场强度 会根据电场强度定义式进行有关计算 3 知道电场强度是矢量 方向就是电场的方向 4 知道电场线的特点和匀强电场的特点 一 电场概念的引入1 定义电场是带电体周围存在的一种特殊物质 它是电荷间相互作用的媒介 2 电场的基本特性电场最基本的特性是对处于场中的电荷具有力的作用 这就表明电场是真实存在的 凡有电荷的地方 其周围就存在电场 3 静电场静止电荷在其周围形成的电场 4 静电力静电场对带电体的作用力 叫静电力 带电体之间的相互作用是通过电场来实现的 5 物理意义是描述电场性质的物理量 与检验电荷受到的静电力大小和检验电荷所带的电荷量无关 它反映了电场本身的一种性质 6 电场力计算式 f e q 三 电场线1 电场线的特点 1 电场线是假想的曲线 并不真实存在 但电场真实存在 2 电场线起始于正电荷 或无穷远 终止于负电荷 或无穷远 不闭合 3 电场线上每一点的切线方向跟这点的场强方向一致 4 电场线的疏密程度反映场强的强弱 5 电场线不相交 6 电场线不是电荷的运动轨迹 2 匀强电场 1 定义 如果电场中各点的电场强度大小相等 方向相同 这个电场就叫做匀强电场 2 特点 匀强电场中的电场线是间隔相等的平行直线 2 电荷只在电场力的作用下运动时 运动轨迹一定与电场线重合吗 1 电场线是直线时物体做直线运动 必须满足物体所受的合外力的方向与初速度方向在同一条直线上 或者物体初速度为零 而合外力的方向始终在一条直线上 如果电荷只受电场力 且初速度为零 或初速度的方向沿电场线的方向 运动轨迹才与电场线重合 反之若不满足上述条件 运动轨迹就不与电场线重合 2 电场线是曲线时如图1 3 2所示 将一正点电荷置于p点 静止 电荷所受电场力的方向沿该点的切线方向 那么电荷将沿切线方向加速 必然偏离电场线 电荷就不能沿电场线运动 当电场线是曲线时 如果电荷具有初速度v0 不论v0的方向如何 粒子带何种电荷 电荷都不能沿电场线运动 典例1 电场中有一点p 下列说法正确的是 a 若放在p点的检验电荷的电荷量减半 则p点的场强减半b 若p点没有检验电荷 则p点的场强为零c p点的场强越大 则同一电荷在p点受到的静电力越大d p点的场强方向为正检验电荷在该点所受静电力的方向 答案cd 变式1 如图1 3 3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 8c的电荷 测出其受到的静电力f1大小为4 0 10 6n 方向如图 则b处场强是多少 方向如何 如果换用一个q2 4 0 10 7c的电荷放在b点 其受力多大 此时b处场强多大 答案200n c与f1方向相反8 0 105n200n c 典例2 图1 3 4为静电场的一部分电场线的分布 下列说法正确的是 a 这个电场是负点电荷形成的电场b b点的场强大于a点的场强c 点电荷在a点受到的静电力比在b点受到的静电力大d 负电荷在b点受到的静电力沿b点电场线的切线方向 解析只根据电场线的方向不能确定场源电荷的正负 所以a项不对 因为b点的电场线密度大于a点的电场线密度 b点场强大于a点的场强 点电荷在b点受到的静电力大 所以b项正确 c错误 负电荷受到的静电力方向与电场线的切线方向相反 所以d项错 答案b 变式2 图1 3 5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点的电场强度解析由电场线方向可知 q是正电荷 由电场线的疏密可以看出ea eb 答案a 典例3 如图1 3 6所示 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 则由此图可作出的正确判断是 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向左d 带电粒子做匀变速运动 解析由运动轨迹的弯曲特点可知 带电粒子受水平向左的电场力作用 故粒子带负电 粒子在匀强电场中运动 则粒子受电场力是恒定的 可知粒子运动的加速度不变 答案acd借题发挥解此类题注意两点 1 匀强电场中电场力的方向与电场线相同或相反 即力矢量与电场线平行 2 电场力指向轨迹曲线的内侧 变式3 如图1 3 7所示 直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上两点 若带电粒子运动时只受电场力作用 根据此图可以做出的判断是 a 带电粒子所带电荷的符号b 带电粒子在a b两点的受力方向c 带电粒子在a b两点的加速度何处大d 带电粒子在a b两点的加速度方向 开拓视野示波管示波管是电子示波器的心脏 示波管的主要部件有 电子枪 偏转板 后加速级 荧光屏和刻度格子 如国科1 3 8所示 电子枪产生了一个聚集很细的电子束 并把它加速到很高的速度 这个电子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点 并使该点发光 电子束一离开电子枪 就在两对静电偏转板间通过 偏转板上的电压使电子束偏转 一对偏转板的电压使电子束上下偏转 另一对偏转板的电压使电子左右偏转 而这些运动都是彼此无关的 因此 在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压 就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方 例1 如图1所示 用长均为l的两根夹角为120 的细绳系住两个质量相等 带电荷量均为 q的小球 两球间用一绝缘轻杆相连 将另一个质量相等 带电荷量为 q的小球置于轻杆下方 当三个带电小球分别处在等边三角形的三个顶点时 该小球恰好受力平衡 已知静电力常量为k 求 1 小球的质量 2 细绳的拉力 二 电场中有关力和运动的问题讨论带电的物体在电场中受到电场力作用 还可能受到其他力的作用 如重力 弹力 摩擦力等 在诸多力的作用下物体可能处于平衡状态 合力为零 静止或做匀速直线运动 物体也可能所受合力不为零 做匀变速运动或变加速运动 处理这类问题 就像处理力学问题一样 首先对物体进行受力分析 包括电场力 再根据合力确定其运动状态 例2 如图2所示 两块相距为d 足够长的金属板平行竖直放置 长为l的细绝缘细线一端拴住质量为m的带电小球 另一端固定在左板上某点 小球静止时绝缘线与竖直方向的夹角为