2、高中物理：电场强度_匀强电场_电场的叠加

1、2021/3/91高中物理高中物理电场强度电场强度 匀强电场匀强电场 电场的叠加电场的叠加2021/3/92问题问题1 1 怎样描述电场的强弱？怎样描述电场的强弱？试探电荷：试探电荷： 电量充分小、体积充分小电量充分小、体积充分小+Q Q场源电荷：场源电荷：即产生电场的电荷即产生电场的电荷Q Q2021/3/93试探电荷距场源电荷不同位置的受力情况试探电荷距场源电荷不同位置的受力情况 2021/3/94问题问题2 2 怎样描述电场的强弱？怎样描述电场的强弱？+Q QF1F2F32021/3/95类比：类比：密度密度问题问题1 1 怎样描述电场的强弱？怎样描述电场的强弱？铁球铁球铝球铝球木球木球

2、猜想：猜想：能否用电场力的大小表示电场的强弱？能否用电场力的大小表示电场的强弱？+Q QF1F2F32021/3/96电场强弱与密度的类比电场强弱与密度的类比问题问题1：m大的物体是否密度大？大的物体是否密度大？电场强弱电场强弱同一试探电荷同一试探电荷q受力受力F大大 电场强电场强密密 度度同一实心体积同一实心体积v质量质量m大大 密度大密度大不同位置不同位置不同物质不同物质类比问题类比问题2：F大的位置是否电场强？大的位置是否电场强？2021/3/97问题问题1 1 怎样描述电场的强弱？怎样描述电场的强弱？F/q能反映能反映单位电荷受到的电场力的性质单位电荷受到的电场力的性质电电场的强弱场的

3、强弱在电场中在电场中不同的点不同的点，比值，比值F/q一般是一般是不同不同的。的。在电场中的在电场中的同一点同一点，比值，比值F/q是是恒定恒定的的实验表明：实验表明：类比：类比：同一材料物质同一材料物质的实心物体，的实心物体，密度密度是是一定一定的。的。类比：类比：不同材料物质不同材料物质的实心物体，的实心物体，密度密度一般是一般是不同不同的。的。类比：类比：m/v能反映能反映单位体积所含物质多少的性质单位体积所含物质多少的性质密度。密度。2021/3/98一一.电场强度电场强度E1.定义：定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的电荷跟它的电荷量量q

4、 q的比值，叫做该点的电场强度。的比值，叫做该点的电场强度。qFE4.理解：理解：（1 1）它能反映电场力的性质，与放入的电荷无关，由电它能反映电场力的性质，与放入的电荷无关，由电场本身决定。场本身决定。（2 2）知道某点场强知道某点场强E E，任意电荷，任意电荷q q受力：受力：F=EqF=Eq2.单位：单位：伏伏/ /米米(v/m)(v/m) 1 1伏伏/ /米米=1=1牛牛/ /库库3.方向：方向：电场中某点正电荷受力的方向为该点场强方向电场中某点正电荷受力的方向为该点场强方向2021/3/99问题问题2 2 点电荷的场强如何？点电荷的场强如何？ 利用利用电场强度定义电场强度定义和和库仑

5、定律库仑定律，推导点电荷周，推导点电荷周围某点的电场强度围某点的电场强度qFE2rkQqF 22rkQqrQqkqFE2021/3/910一一.电场强度电场强度E1.点电荷场强大小：点电荷场强大小：E=E= 2.场强方向：场强方向：正点电荷电场方向背离电荷正点电荷电场方向背离电荷 负点电荷电场方向指向电荷中心负点电荷电场方向指向电荷中心二二.点电荷电场强度点电荷电场强度2rkQ2021/3/911结论：结论：可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强。可以用矢量运算的平行四边形定则求合电场场强。问题问题3 3 如何求合电场场强？如何求合电场场强？2021/3/912问题问题4 4 电场如何叠加

6、？电场如何叠加？2021/3/913三三.电场的叠加电场的叠加一一. .电场强度电场强度E E1.点电荷场强大小：点电荷场强大小：E=E= 2.场强方向：场强方向：正点电荷电场方向背离电荷正点电荷电场方向背离电荷 负点电荷电场方向指向电荷中心负点电荷电场方向指向电荷中心二二.点电荷电场强度点电荷电场强度2rkQ：合电场合电场E E合合是是E E1 1、E E2 2为邻边的平行四为邻边的平行四边形的对角线。边形的对角线。2021/3/914四. 匀强电场1.1.定义定义: : 在电场的某个区域里，如果各点电场强度的大小在电场的某个区域里，如果各点电场强度的大小和方向都相同，这个区域的电场就叫做匀

7、强电场和方向都相同，这个区域的电场就叫做匀强电场2.2.特点特点: : 匀强电场的电场线彼此平行，分布均匀匀强电场的电场线彼此平行，分布均匀3.3.实例实例: : 两块靠近的、大小相等、互相正对并且互相平行两块靠近的、大小相等、互相正对并且互相平行的金属板，在分别带等量的正电荷和负电荷时，它们的金属板，在分别带等量的正电荷和负电荷时，它们间的电场，除边缘附近外，其中央区域的电场强度的间的电场，除边缘附近外，其中央区域的电场强度的大小和方向处处相同，如图所示大小和方向处处相同，如图所示2021/3/9152021/3/916例：例： 1 1( (全国高考全国高考A)A)电场强度电场强度E E的定

8、义式为的定义式为E EF/q F/q (A) (A)这个定义式只适用于点电荷产生的电场这个定义式只适用于点电荷产生的电场 (B)(B)上式中，上式中，F F是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷所受的力，q q是放入电场是放入电场 中的电荷的电荷量中的电荷的电荷量 (C)(C)上式中，上式中，F F是放入电场中的电荷所受的力，是放入电场中的电荷所受的力，q q是产生电场是产生电场 的电荷的电荷量的电荷的电荷量 (D)(D)在库仑定律的表达式在库仑定律的表达式F Fkqkq1 1q q2 2/r/r2 2中，中， kqkq2 2/r/r2 2是点电荷是点电荷q q2 2 产生的电场在点产

9、生的电场在点q q1 1处的电场强度大小，而处的电场强度大小，而kqkq1 1/r/r2 2是点电荷是点电荷q q1 1 产生的电场在点电荷产生的电场在点电荷q q2 2处电场强度的大小处电场强度的大小题例分析题例分析BD2021/3/917例：例： 2 2( (全国高考全国高考B)B)在在x x轴上有两个点电荷，一个带正电轴上有两个点电荷，一个带正电Q Q1 1，一个带负电一个带负电-Q-Q2 2，且，且Q Q1 12Q2Q2 2，用，用E El l和和E E2 2分别表示两个电荷所产分别表示两个电荷所产生的电场强度的大小，则在生的电场强度的大小，则在x x轴上轴上 (A)E(A)E1 1E

10、 E2 2之点只有一处，该处合电场强度为之点只有一处，该处合电场强度为0 0(B)E(B)E1 1E E2 2之点共有两处，一处合电场强度为之点共有两处，一处合电场强度为0 0，另一处合电场，另一处合电场强度为强度为2E2E2 2(C)E(C)E1 1E E2 2之点共有三处，其中两处合电场强度为之点共有三处，其中两处合电场强度为0 0，另一处合，另一处合电场强度为电场强度为2E2E2 2(D)E(D)El lE E2 2之点共有三处，其中一处合电场强度为之点共有三处，其中一处合电场强度为0 0，另两处合，另两处合电场强度为电场强度为2E2E2 2B2021/3/918例：例：3 3( (上海

11、高考上海高考B)B)绝缘的卵形导体带有一定量的电荷，达到静绝缘的卵形导体带有一定量的电荷，达到静电平衡时，以下说法中正确的是电平衡时，以下说法中正确的是 (A)(A)电荷都在导体的外表面上，导体电荷都在导体的外表面上，导体a a端的电荷分布较端的电荷分布较b b端密集端密集(B)(B)导体内部的电场强度等于零导体内部的电场强度等于零(C)(C)导体外紧靠表面附近电场的方向都和导体表面垂直导体外紧靠表面附近电场的方向都和导体表面垂直(D)(D)如图所示，将与静电计连接的金属小球如图所示，将与静电计连接的金属小球d d，从导体，从导体a a端移向端移向b b端端时，静电计指针偏角逐渐减小时，静电计

12、指针偏角逐渐减小ABC2021/3/919例：例： 4 4( (全国高考全国高考B)B)一金属球，原来不带电，现沿球的直径一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆的延长线放置一均匀带电的细杆MNMN，如图所示，金属球上感，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上应电荷产生的电场在球内直径上a a、b b、c c三点的电场强度大小三点的电场强度大小分别为分别为E Ea a、E Eb b、E Ec c，三者相比，三者相比 (A)E(A)Ea a最大最大 (B)E(B)Eb b最大最大 (C)E(C)Ec c最大最大 (D)E(D)Ea aE Eb bE Ec c. .

13、C2021/3/920例：例： 5 5( (全国高考全国高考C)C)一带正电的小球，系于长为一带正电的小球，系于长为L的不可伸的不可伸长的轻线一端，线的另一端固定在长的轻线一端，线的另一端固定在O O点，它们处在匀强电场中，点，它们处在匀强电场中，电场的方向水平向右，电场强度的大小为电场的方向水平向右，电场强度的大小为E E已知电场对已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力现先把小球拉到图中小球的作用力的大小等于小球的重力现先把小球拉到图中的的P P1 1处，使轻线拉直，并与电场强度方向平行，然后静止释处，使轻线拉直，并与电场强度方向平行，然后静止释放小球已知小球在经过最低点的瞬间，因受线的

14、拉力作用，放小球已知小球在经过最低点的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化，则其速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化，则小球到达与小球到达与P P1 1点等高的点等高的P P2 2点时速度的大小为点时速度的大小为 (A)(gL)(A)(gL)1/21/2 (B)(2gL)(B)(2gL)1/21/2 (C)2(gL)(C)2(gL)1/21/2 (D)0(D)0B2021/3/921例：例：6 6( (上海高考上海高考C)C)如图所示，一绝缘圆半径为如图所示，一绝缘圆半径为r r、其环面固、其环面固定在水平面上、电场强度为定在水平面上、电场强度为E E的匀强电

15、场与圆环平面平行，环的匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量为上穿有一电荷量为+q+q、质量为、质量为m m的小球，可沿圆环作无摩擦的的小球，可沿圆环作无摩擦的圆周运动若小球经圆周运动若小球经A A点时速度点时速度V VA A的方向恰与电场垂直，且圆的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，则速度环与小球间沿水平方向无力的作用，则速度V VA A 当当小球运动到与小球运动到与A A点对称的点对称的B B点时，小球对圆环在水平方向的作点时，小球对圆环在水平方向的作用力用力F FB B . .(qEr/m)1/26qE2021/3/922例：例：7 7( (上海高考上海高考C)C)

16、如图所示，带电荷量为如图所示，带电荷量为+q+q的点电荷与均的点电荷与均匀带电薄板相距为匀带电薄板相距为2d2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心若图中何中心若图中a a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中板在图中b b点处产生的电场强度大小为点处产生的电场强度大小为 ，方方 .(.(静电力常量为静电力常量为k)k)Kq/d2水平向左水平向左2021/3/923研究性学习课题研究性学习课题今天我们运用比值法研究了电场，并且定义了电场强今天我们运用比值法研究了电场，并且定义了电场强度的概念，其实在物理学中常用比值法来描述研究对象度的概念，其实在物理学中常用比值法来描述研究对象的性质。在学习电场之前已学过的物理量中，哪些是描的性质。在学习电场之前已学过的物理量中，哪些是描述研究对象的性质的物理量，是如何用比值法定义的？述研究对象的性质的物理量，是