2018年高中物理 第一章 靜電場 1.4 電場力性質的定量描述——電場強度學案 新人教版選修3-1.doc

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電場力性質的定量描述——電場強度 一、考點突破： 知識點 考綱要求 題型 說明 電場力性質的定量描述——電場強度 1. 深刻理解電場強度的概念； 2. 掌握電場強度的定義式并能進行場強的合成； 3. 掌握真空中點電荷的場強公式。 選擇題 計算題 本知識點屬于高頻考點，屬于高中階段重要物理概念，描述電場力的性質，考查的方向有矢量合成、平衡問題、動力學問題。 二、重難點提示： 重點：1. 掌握電場強度的定義式并能進行場強的合成； 2. 深刻理解電場強度的概念。 難點：掌握電場強度的疊加原理并進行計算。 一、電場強度 1. 靜電場 （1）電場是存在于電荷周圍的一種物質，靜電荷產生的電場叫靜電場。 （2）電荷間的相互作用是通過電場實現的，電場的基本性質是對放入其中的電荷有力的作用。 （3）從場的觀點理解電荷間的相互作用。 2. 電場強度 電場強度 物理意義 表示電場的強弱和方向。 定義 電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的電荷量q的比值叫做該點的電場強度。定義式：E＝；單位：牛頓/庫侖（N/C） 標矢性 電場強度是矢量，正電荷在電場中某點受力的方向為該點電場強度的方向，電場強度的疊加遵從平行四邊形定則。 理解 電場強度是描述電場本身的力的性質的物理量，反映電場中某一點的電場性質，其大小表示電場的強弱，由產生電場的場源電荷和點的位置決定，與檢驗電荷無關。數值上等于單位電荷在該點所受的電場力。 二、真空中點電荷的電場 1. 公式：E= （1）Q為激發(fā)電場的場源電荷； （2）r為該點到場源電荷的距離； （3）上述公式為點電荷場強的決定式。 2. 場強的方向：正點電荷周圍電場方向沿該點與電荷連線背離場源電荷； 負點電荷周圍電場方向沿該點與電荷連線指向場源電荷。 3. 孤立的點電荷周圍空間沒有場強相同的點。 三、電場強度和電場力的對比分析 電場強度E 電場力F 1 是反映電場本身的力的性質的物理量，其大小表示電場的強弱 僅指電荷在電場中的受力情況 2 定義式：E=F/q 計算式：F=qE 3 E的大小只決定于電場本身，與電荷q無關 F的大小由放在電場中某點的電荷q和該點的場強E共同決定 4 E是矢量，其方向與正電荷 （+q）在該點受到的電場力的方向相同 F是矢量，其方向對于正電荷（+q）而言,F與E同向；對于負電荷（-q）而言,F與E反向 5 E的單位：牛頓/庫侖（N/C） F的單位：牛（N） 四、 適用范圍 電荷的意義 定義式，適用于一切電場 q是檢驗電荷，E與q無關 僅對點電荷的電場適用，而且為決定式 Q是場源電荷，E與Q成正比 例題1 如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點，a和b、b和c、 c和d間的距離均為R，在a點處有一電荷量為q （q>0）的固定點電荷，已知b點處的場強為零，則d點處場強的大小為（k為靜電力常量）（　?。? A. k B. k C. k D. k 思路分析：電荷q產生的電場在b處的場強Eb＝，方向水平向右，由于b點的合場強為零，故圓盤上的電荷產生的電場在b處的場強Eb′＝Eb，方向水平向左，故Q＞0，由于b、d關于圓盤對稱，故Q產生的電場在d處的場強Ed′＝Eb′＝，方向水平向右，電荷q產生的電場在d處的場強Ed＝，方向水平向右，所以d處的合場強的大小E＝Ed′＋Ed＝k。 答案：B 例題2 下列選項中的各圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標出，且電荷均勻分布，各 圓環(huán)間彼此絕緣，坐標原點O處電場強度最大的是 （　?。? 思路分析：設圓環(huán)的電荷在原點O產生的電場強度為E0，根據電場強度疊加原理，在坐標原點O處，A圖場強為E0，B圖場強為E0，C圖場強為E0，D圖場強為0，因此本題答案為B。 答案：B 例題3 圖中邊長為a的正三角形ABC的三個頂點分別固定三個點電荷＋q、＋q、－q，則該三角形中心O點處的場強為（　?。? A. ，方向由C指向O B. ，方向由O指向C C. ，方向由C指向O D. ，方向由O指向C 思路分析：每個點電荷在O點處的場強大小都是E＝，畫出矢量疊加的示意圖如圖所示，由圖可得O點處的合場強為E0＝2E＝，方向由O指向C，B項正確。 答案：B 【方法提煉】利用補償法和對稱法求電場強度 （1）補償法：題給條件建立的模型A不是一個完整的標準模型，這時需要給原來的問題補充一些條件，由這些補充條件建立另一個容易求解的模型B，并且模型A與模型B恰好組成一個完整的標準模型，這樣求解模型A的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標準模型與模型B的差值問題。 （2）對稱法：利用帶電體（如球體、薄板等）產生的電場具有對稱性的特點來求電場強度的方法。 滿分訓練：N（N>1）個電荷量均為q（q>0）的小球，均勻分布在半徑為R的圓周上，如圖所示，若移去位于圓周上P點（圖中未標出）的一個小球，則圓心O點處的電場強度大小為________，方向________。（已知靜電力常量為k） 思路分析：P點的帶電小球在圓心O處的電場強度大小為E1＝k，方向沿PO指向O；N個小球在O點處電場強度疊加后，合場強為零；移去P點的小球后，則剩余N－1個小球在圓心O處的電場強度與P點的小球在圓心O處的電場強度等大反向，即E＝E1＝k，方向沿OP指向P。 答案：　沿OP指向P