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第15講電場(chǎng)的力的性質(zhì),1電場(chǎng),2電場(chǎng)強(qiáng)度,3場(chǎng)強(qiáng)公式的比較,4場(chǎng)強(qiáng)的疊加,教材研讀,突破一電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法,突破二典型電場(chǎng)線分布及電場(chǎng)線應(yīng)用,突破三電場(chǎng)中受力分析與平衡問(wèn)題,重難突破,教材研讀,1.電場(chǎng)(1)定義:存在于電荷周?chē)?能傳遞電荷間①相互作用的一種特殊物質(zhì)。(2)基本性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有②力的作用。,2.電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F與它的③電荷量q的比值。,(2)定義式:E=。(3)單位:④N/C或V/m。(4)矢量性:規(guī)定⑤正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受⑥電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。,3.場(chǎng)強(qiáng)公式的比較,4.場(chǎng)強(qiáng)的疊加(1)場(chǎng)強(qiáng)的疊加:多個(gè)電荷在空間某處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為各電荷單獨(dú)在該處所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的⑩矢量和。(2)運(yùn)算法則:平行四邊形定則。,1.判斷下列說(shuō)法的正誤:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)力的性質(zhì),所以電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比。(?)(2)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向即正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向。(√)(3)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式E=中,Q就是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷(√),(4)在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,以點(diǎn)電荷為球心的同一球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同。(?)(5)電場(chǎng)線的方向即帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向。(?),2.P點(diǎn)為點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中的某點(diǎn)。若將電荷量為q的試探電荷放在P點(diǎn),該試探電荷受到的電場(chǎng)力是F。下列說(shuō)法正確的是(A)A.若將電荷量為2q的試探電荷放在P點(diǎn),P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為B.若將電荷量為2q的試探電荷放在P點(diǎn),P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為C.若將電荷量為2q的試探電荷放在P點(diǎn),P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為D.若將放在P點(diǎn)的試探電荷取走,則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,3.在如圖所示各種電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是(C),4.在電場(chǎng)中某一點(diǎn),當(dāng)放入正電荷時(shí)受到的電場(chǎng)力向右,當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)受到的電場(chǎng)力向左,下列判斷正確的是(B)A.當(dāng)放入正電荷時(shí),該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向向右;當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí),該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向向左B.該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定向右C.該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定向左D.該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與所受電場(chǎng)力較大的那個(gè)電荷受力方向一致,突破一電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法,重難突破,1.場(chǎng)強(qiáng)三個(gè)表達(dá)式的比較,2.應(yīng)用疊加原理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)。3.利用平衡條件(或牛頓第二定律)求解場(chǎng)強(qiáng)。,典例1如圖所示,在水平向右、大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,在O點(diǎn)固定一電荷量為Q的正電荷,A、B、C、D為以O(shè)為圓心、半徑為r的同一圓周上的四點(diǎn),B、D連線與電場(chǎng)線平行,A、C連線與電場(chǎng)線垂直。則(A),A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為B.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E-kC.D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不可能為0D.A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同,解析正電荷在A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度沿OA方向,大小為k,所以A點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為,A正確;同理,B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E+k,B錯(cuò)誤;如果E=k,則D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0,C錯(cuò)誤;A、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同,D錯(cuò)誤。,反思總結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加問(wèn)題的分析步驟電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,疊加時(shí)應(yīng)遵從平行四邊形定則,分析電場(chǎng)的疊加問(wèn)題的一般步驟是:(1)確定分析計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)的空間位置;(2)分析該處有幾個(gè)分電場(chǎng),先計(jì)算出各個(gè)分電場(chǎng)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向;(3)依次利用矢量合成的法則求出矢量和。,1-1如圖所示,M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn),O點(diǎn)為半圓弧的圓心,∠MOP=60。電荷量相等、電性相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn),這時(shí)O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E1;若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn),則O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小變?yōu)镋2,E1與E2之比為(A)A.2∶1B.1∶2C.2∶D.4∶,解析如圖所示,不妨設(shè)M、N處分別放置電荷量為+q、-q的電荷,則E1=,E2=,E1∶E2=2∶1,A對(duì),B、C、D錯(cuò)。,突破二典型電場(chǎng)線分布及電場(chǎng)線應(yīng)用,1.幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布,2.兩點(diǎn)電荷連線及其中垂線上的電場(chǎng)線分布及特點(diǎn)的比較,3.電場(chǎng)線的特點(diǎn)(1)電場(chǎng)線從正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處,或來(lái)自于無(wú)限遠(yuǎn)處,終止于負(fù)電荷。(2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交。(3)在同一電場(chǎng)中,電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大。(4)電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。(5)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。(6)電場(chǎng)線和等勢(shì)面互相垂直。,4.電場(chǎng)線的應(yīng)用,典例2(多選)如圖所示,點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線用實(shí)線表示,但其方向未標(biāo)明,虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受到電場(chǎng)力作用,根據(jù)此圖可作出的正確判斷是(CD)A.帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)B.a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向C.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)處受力方向D.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大,解析由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知,帶電粒子受電場(chǎng)力向左,由于不知電場(chǎng)線的方向,因此不可以判斷電荷的帶電性質(zhì)和a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向,故A、B錯(cuò)誤;電場(chǎng)力方向向左,可以知道帶電粒子在a、b兩點(diǎn)處的受力方向,故C正確;由于a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力與軌跡上每一點(diǎn)的切線方向也就是速度方向成鈍角,所以電場(chǎng)力做負(fù)功,帶電粒子的電勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,所以帶電粒子在B點(diǎn)的速度較小,故D正確。,方法總結(jié)電場(chǎng)線與軌跡問(wèn)題判斷方法(1)“運(yùn)動(dòng)與力兩線法”——畫(huà)出“速度線”(運(yùn)動(dòng)軌跡在初始位置的切線)與“力線”(在初始位置電場(chǎng)線的切線方向),從兩者的夾角情況來(lái)分析曲線運(yùn)動(dòng)的情況。(2)“三不知時(shí)要假設(shè)”——電荷的正負(fù)、場(chǎng)強(qiáng)的方向或等勢(shì)面電勢(shì)的高低、電荷運(yùn)動(dòng)的方向。若已知其中的任一個(gè),可順次向下分析判定各待求量;若三個(gè)都不知,則要用“假設(shè)法”分別討論各種情況。,2-1(多選)如圖所示,實(shí)線為不知方向的三條電場(chǎng)線,從電場(chǎng)中M點(diǎn)以相同速度飛出a、b兩個(gè)帶電粒子,僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示。則(CD)A.a一定帶正電,b一定帶負(fù)電B.a的速度將減小,b的速度將增加C.a的加速度將減小,b的加速度將增加D.兩個(gè)粒子的電勢(shì)能都減小,解析因?yàn)殡妶?chǎng)線方向不知,不能確定a、b的電性,所以A錯(cuò)誤;但電場(chǎng)力都做正功,所以a、b的速度都增加,電勢(shì)能都減小,B錯(cuò)誤,D正確;粒子的加速度大小取決于電場(chǎng)力的大小,a向電場(chǎng)線稀疏的方向運(yùn)動(dòng),b向電場(chǎng)線密集的方向運(yùn)動(dòng),所以C正確。,2-2某電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線如圖所示,a、b是其中一條電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A)A.負(fù)電荷在a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力一定小于它在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力B.a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定沿著a點(diǎn)的電場(chǎng)線向右C.正電荷在a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力一定大于它在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力D.a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),解析電場(chǎng)線越密,場(chǎng)強(qiáng)越大,所以a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一定大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),根據(jù)F=Eq得電荷在a點(diǎn)受到的電場(chǎng)力一定大于它在b點(diǎn)受到的電場(chǎng)力,故A錯(cuò)誤,C、D正確;電場(chǎng)線某點(diǎn)的切線方向表示場(chǎng)強(qiáng)的方向,所以a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定沿著a點(diǎn)的電場(chǎng)線向右,故B正確。,2-3如圖甲所示,Q1、Q2為兩個(gè)固定的點(diǎn)電荷,其中Q1帶負(fù)電,a、b、c三點(diǎn)在它們連線的延長(zhǎng)線上?，F(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子以一定的初速度沿直線從a點(diǎn)開(kāi)始向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)b、c兩點(diǎn)(粒子只受電場(chǎng)力作用),粒子經(jīng)過(guò)a、b、c三點(diǎn)時(shí)的速度分別為va、vb、vc,其速度-時(shí)間圖像如圖乙所示。以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(C)A.Q2一定帶正電B.Q2帶的電荷量一定小于Q1帶的電荷量C.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大D.粒子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,粒子的電勢(shì)能先增大后減小,解析從速度-時(shí)間圖像上看,可見(jiàn)a到b粒子做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),在b點(diǎn)時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為零,則電場(chǎng)力為零,所以該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,負(fù)電荷在ab上做減速運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力向左,合場(chǎng)強(qiáng)向右,b點(diǎn)左側(cè)合場(chǎng)強(qiáng)主要取決于Q2,故Q2帶正電;負(fù)電荷在bc上做加速運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力向右,合電場(chǎng)向左,b點(diǎn)右側(cè)合場(chǎng)強(qiáng)主要取決于Q1,說(shuō)明Q1帶負(fù)電,故A正確,C錯(cuò)誤;b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0,根據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式可知k=k,因?yàn)閞1>r2,故Q1>Q2,即Q2帶的電荷量一定小于Q1帶的電荷量,故B正確;負(fù)電荷從a點(diǎn)到b點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加;從b點(diǎn)到c點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,電勢(shì)能先增大后減小,故D正確。,突破三電場(chǎng)中受力分析與平衡問(wèn)題,1.電場(chǎng)力方向正電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同,負(fù)電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反。2.平衡條件帶電體所受各力的合力為0。3.庫(kù)侖力作用下電荷的平衡問(wèn)題與力學(xué)中物體的平衡問(wèn)題相同,可以將力進(jìn)行合成與分解。,4.恰當(dāng)選取研究對(duì)象,用“整體法”或“隔離法”進(jìn)行分析。5.對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,注意比力學(xué)中多了一個(gè)庫(kù)侖力。6.列平衡方程,注意電荷間的庫(kù)侖力與電荷間的距離有關(guān)。,典例3如圖所示,豎直放置的兩塊足夠大的帶電平行板間形成一個(gè)方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,電場(chǎng)強(qiáng)度E=3104N/C。在兩板間用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量m=510-3kg的帶電小球,靜止時(shí)小球偏離豎直方向的夾角θ=60(g取10m/s2),則(D),A.小球帶負(fù)電,電荷量為10-6CB.小球帶正電,電荷量為510-6CC.小球帶負(fù)電,繩子拉力為0.1ND.小球帶正電,繩子拉力為0.1N,方法感悟解決平衡問(wèn)題的方法技巧1.恰當(dāng)選取研究對(duì)象,用“整體法”或“隔離法”進(jìn)行分析。2.對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,注意比力學(xué)中多了一個(gè)庫(kù)侖力。3.列平衡方程,利用合成法或正交分解法借助直角三角形知識(shí)求解。,3-2如圖所示,豎直平面內(nèi)有一圓形光滑絕緣細(xì)管,細(xì)管截面半徑遠(yuǎn)小于半徑R,在中心處固定一電荷量為+Q的點(diǎn)電荷。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小球在圓形絕緣細(xì)管中做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)細(xì)管無(wú)作用力,則當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)管壁的作用力是多大?,答案6mg,