第六章学案电场力的性质

1、学案电场强度和电场线一、场强的三个表达式的比较及场强的叠加【例1】 (2011深圳模拟)如图3甲所示，在一个点电荷Q形成的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0 m和5.0 m放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电荷量的关系图象如图乙中直线a、b所示，放在A点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电求： (1)B点的电场强度的大小和方向；(2)试判断点电荷Q的电性，并说明理由；(3)点电荷Q的位置坐标【例2】 (2011重庆19)如题图4所示，电量为q和q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的

2、点有()A体中心、各面中心和各边中点B体中心和各边中点C各面中心和各边中点D体中心和各面中心二、对电场线的进一步认识【例3】 (2010广东理综21)图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是()Aa点的电势高于b点的电势B该点电荷带负电Ca点和b点电场强度的方向相同Da点的电场强度大于b点的电场强度【例4】 (2011烟台模拟)如图10所示，M、N为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的P点放一个静止的负电荷(重力不计)，下列说法中正确的是()A从P到O，可能加速度越来越小，速度越来越大B从P到O，可能加速度先变大，再变小，速度越来越大C越过O点后，加速度一直变大，速度一直变小D

3、越过O点后，加速度一直变小，速度一直变小三、电场中的力学问题【例5】(2011福建20)反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似如图11所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动已知电场强度的大小分别是E12.0103 N/C和E24.0103 N/C，方向如图所示，带电微粒质量m1.01020 kg，带电荷量q1.0109 C，A点距虚线MN的距离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：(1)B点距虚线MN的距离d2；(2)带电微粒从A点运

4、动到B点所经历的时间t.1(2011南京模拟考试)在如图12所示的四种电场中，分别标记有a、b两点其中a、b两点的电势相等，电场强度相同的是()图12A甲图中与点电荷等距的a、b两点B乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点D丁图中匀强电场中的a、b两点2.(2012黑龙江哈师大高三期中,5)如图所示,用绝缘轻质细线悬吊一质量为m、电荷量为q的小球,在空间施加一匀强电场,使小球保持静止时细线与竖直方向成角(已知满足),则所加匀强电场的电场强度的可能值为( ) A. B. C.D. 3一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电

5、场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度时间图象如图13所示则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()4如图14所示，有一带电物体处在一个斜向上的匀强电场E中，由静止开始沿天花板向左做匀速直线运动，下列说法正确的是()A物体一定带正电B物体一定带负电C物体不一定受弹力的作用D物体一定受弹力的作用5如图15所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由AOB匀速飞过，电子重力不计，则电子所受另一个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6(2010广东汕尾期末)如图16所示，真空中O点有一点电

6、荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30，关于a、b两点场强Ea、Eb及电势a、b的关系，正确的是()AEa3Eb，ab BEa3Eb，abCEa，ab DEaEb，avb，选项D正确思维提升1电场强度是电场这种物质的本身属性，由电场本身决定，与检验电荷的存在与否无关2电场强度三个公式的不同：(1)E是定义式，适用任何电场(2)Ek是决定式，只适用点电荷形成的电场(3)E是关系式，只适用匀强电场3电场强度是矢量，其运算遵循平行四边形定则4电场线是描述电场的一种物理方法，是假想的线，不是客观存在的【核心考点突破】例

7、1 (1)2.5 N/C方向沿x轴负方向(2)负电荷，理由见解析(3)2.6 m解析(1)由图可知，两直线的斜率分别表示A、B两点的场强，即B点的电场强度大小是EB N/C2.5 N/C，因放入B点的是负电荷，电场力方向与规定的x轴的正方向相同，而负电荷受电场力方向与电场强度方向相反，故B点场强方向应指向x轴负方向(2)由第(1)问的分析可知，A点的电场强度大小是EA N/C40 N/C，方向指向x轴正方向故点电荷Q应位于A、B两点之间，且是负电荷(3)设点电荷Q的坐标为x，由点电荷的电场强度Ek表达式和数学关系可知：两点场强关系满足，解得x2.6 m(x1 m舍去)例2 D利用点电荷产生场强

8、的公式Ek和场强叠加原理，对某边中点处的场强进行分析求合场强可知其大小并不是零，排除选项A、B、C，选项D正确规范思维电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断场强的方向，然后利用矢量合成法则，结合对称性分析叠加结果例3 BD沿电场线方向电势降低，故A选项错误；由图中电场线分布知，此场为一负点电荷的电场线分布图，B项正确；电场线密集处场强大，C项错误、D项正确规范思维根据电场线可以直观反映的信息：电场线的疏密(场强大小)、方向(场强方向)及电势高低(沿电场线方向电势逐渐降低)例4 AB要判断PO的过程中，加速度的变化情况，关键是判断等量同种电荷连线中垂线上的场强变化情况画出等量同种点电荷周围的电场线

9、分布如图所示根据图可以定性看出，中垂线上的场强并非单调变化，而是有一个电场线分布密集区域，即场强应该存在最大值即从O点沿中垂线场强先增大后减小点电荷从PO的过程中，电场力可能是先变大后变小，加速度随之先变大后变小；也可能电场力一直变小，加速度一直变小，关键是P点位置的不确定性不过，在到达O点之前，电场力一直表现为引力，速度一定是一直变大的，在O点时加速度为零，速度最大该电场关于直线MN对称，点电荷越过O点后的运动也不一定是单调变化的综上所述，本题正确选项是A、B.规范思维等量同种或异种点电荷周围的电场是高考考查的热点，解题时要充分利用电场线这个形象化的工具，并重点掌握：(1)等量同种电荷连线中

10、垂线上，从O点向外场强先变大后减小(2)等量异种电荷连线中垂线上，从O点向外场强逐渐变小例5 (1)0.5 cm(2)1.5108 s解析(1)带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理有|q|E1d1|q|E2d20由式解得d2d10.5 cm(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有|q|E1ma1|q|E2ma2设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2，由运动学公式有d1a1td2a2t又tt1t2由式解得t1.5108 s规范思维解决电场强度与力学知识的综合问题的一般思路(1)明确研究对象(多为一个带电体，也可取几个带电体组成的系统)(2)分析研究对象

11、所受的全部外力，包括电场力(3)由平衡条件或牛顿第二定律列方程求解即可，对于涉及能量的问题，一般用动能定理或能量守恒列方程求解【课时效果检测】1B2. ABC 小球静止可能有以下情况: (1)细线无张力,电场力F=mg,则场强E=F/q=mg/q; (2)细线有张力,小球受力分析如图. 当电场力垂直张力T时,有F=mgsin; 当电场力水平时,有F=mgtanE=;选项A、B、C正确. 3C由速度时间图象可知，电荷的速度越来越大，且加速度也是越来越大，故电荷在运动过程中，应受到逐渐增大的吸引力作用，所以电场线的方向应由B指向A.由于加速度越来越大，所以电场力越来越大，即B点的电场强度应大于A点

12、的电场强度，即B点处电场线应比A点处密集，所以正确答案为C.4AD物体由静止向左运动，所以物体带正电，物体做匀速直线运动，即合力为零，所以一定受摩擦力和弹力作用，所以选A、D.5B等量异种电荷电场分布如右图所示，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AOB，电场强度应由小变大，再由大变小，而电场强度方向沿电场线切线方向，为水平向右，如图(b)所示由于电子处于平衡状态，所受合外力必为零，故另一个力应与电子所受电场力大小相等、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AOB过程中，电场力由小变大，再由大变小，故另一个力方向应水平向

13、右，其大小应先变大后变小，所以选项B正确6B点电荷形成的电场，由场强的方向可知，该点电荷为负点电荷，沿电场线方向电势降低，故ab；设Oa的距离为r，则Ob等于r，由Ek可得，Ea3Eb，故选项B正确7A如果小球A带正电，小球B带负电，两球相距L，由牛顿第二定律得：对小球B：kQBEmBaB，对小球A：QAEkmAaA而aAaB，所以必有QAQB，A正确，B错误；如果小球A带负电，小球B带正电，则A所受合外力水平向左，加速度向左，不符合题意，故C、D均错8BC物体开始运动后，电场力不断减小，则弹力、摩擦力不断减小，所以加速度不断增加；电场力减小到零后反向增大，电场力与重力的合力一直增大，加速度也不断增大，速度也会一直增大，B正确，A、D错误；经过时间t后，物体将脱离竖直墙面，所以经过时间t，物体在竖直墙壁上的位移达最大值，C正确9(1)150 N/C(2)3 m/s解析(1)小物块受力如图，由受力平衡得：qEFNsin 0mgFNcos 0由得E代入数据得E150 N/C.(2)由牛顿第二定律得：mgsin cos mav22aL由得v代入数据得速度大小为：v3 m/s.10(1)tan (2).解析(1)小物块在BC上匀速运动，由受力平衡得FNmgcos ，Ffmgsin ，而FfFN，由以上几式解得tan