2018年高中物理 第一章 靜電場 1.4 電場力性質(zhì)的定量描述——電場強(qiáng)度學(xué)案 新人教版選修3-1.doc
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電場力性質(zhì)的定量描述——電場強(qiáng)度 一、考點突破: 知識點 考綱要求 題型 說明 電場力性質(zhì)的定量描述——電場強(qiáng)度 1. 深刻理解電場強(qiáng)度的概念; 2. 掌握電場強(qiáng)度的定義式并能進(jìn)行場強(qiáng)的合成; 3. 掌握真空中點電荷的場強(qiáng)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(zhì),考查的方向有矢量合成、平衡問題、動力學(xué)問題。 二、重難點提示: 重點:1. 掌握電場強(qiáng)度的定義式并能進(jìn)行場強(qiáng)的合成; 2. 深刻理解電場強(qiáng)度的概念。 難點:掌握電場強(qiáng)度的疊加原理并進(jìn)行計算。 一、電場強(qiáng)度 1. 靜電場 (1)電場是存在于電荷周圍的一種物質(zhì),靜電荷產(chǎn)生的電場叫靜電場。 (2)電荷間的相互作用是通過電場實現(xiàn)的,電場的基本性質(zhì)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(qiáng)度 電場強(qiáng)度 物理意義 表示電場的強(qiáng)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(qiáng)度。定義式:E=;單位:牛頓/庫侖(N/C) 標(biāo)矢性 電場強(qiáng)度是矢量,正電荷在電場中某點受力的方向為該點電場強(qiáng)度的方向,電場強(qiáng)度的疊加遵從平行四邊形定則。 理解 電場強(qiáng)度是描述電場本身的力的性質(zhì)的物理量,反映電場中某一點的電場性質(zhì),其大小表示電場的強(qiáng)弱,由產(chǎn)生電場的場源電荷和點的位置決定,與檢驗電荷無關(guān)。數(shù)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(qiáng)的決定式。 2. 場強(qiáng)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(fù)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(qiáng)相同的點。 三、電場強(qiáng)度和電場力的對比分析 電場強(qiáng)度E 電場力F 1 是反映電場本身的力的性質(zhì)的物理量,其大小表示電場的強(qiáng)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(guān) F的大小由放在電場中某點的電荷q和該點的場強(qiáng)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?qū)τ谡姾桑?q)而言,F與E同向;對于負(fù)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(guān) 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(qiáng)為零,則d點處場強(qiáng)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(chǎn)生的電場在b處的場強(qiáng)Eb=,方向水平向右,由于b點的合場強(qiáng)為零,故圓盤上的電荷產(chǎn)生的電場在b處的場強(qiáng)Eb′=Eb,方向水平向左,故Q>0,由于b、d關(guān)于圓盤對稱,故Q產(chǎn)生的電場在d處的場強(qiáng)Ed′=Eb′=,方向水平向右,電荷q產(chǎn)生的電場在d處的場強(qiáng)Ed=,方向水平向右,所以d處的合場強(qiáng)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(biāo)出,且電荷均勻分布,各 圓環(huán)間彼此絕緣,坐標(biāo)原點O處電場強(qiáng)度最大的是 ( ) 思路分析:設(shè)圓環(huán)的電荷在原點O產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為E0,根據(jù)電場強(qiáng)度疊加原理,在坐標(biāo)原點O處,A圖場強(qiáng)為E0,B圖場強(qiáng)為E0,C圖場強(qiáng)為E0,D圖場強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度 (1)補償法:題給條件建立的模型A不是一個完整的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)模型,這樣求解模型A的問題就變?yōu)榍蠼庖粋€完整的標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生的電場具有對稱性的特點來求電場強(qiáng)度的方法。 滿分訓(xùn)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(biāo)出)的一個小球,則圓心O點處的電場強(qiáng)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(qiáng)度大小為E1=k,方向沿PO指向O;N個小球在O點處電場強(qiáng)度疊加后,合場強(qiáng)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(qiáng)度與P點的小球在圓心O處的電場強(qiáng)度等大反向,即E=E1=k,方向沿OP指向P。 答案: 沿OP指向P- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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