高二物理电场北师大版知识精讲

高二物理电场北师大版知识精讲

高二物理电场北师大版 ‎ ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 电场 ‎［教学过程］‎ 一. 教学重点：‎ ‎1. 电场强度：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值，叫做该点的电场强度。用E表示，即E=F/q。电场强度是矢量，规定电场中某点场强的方向跟正电荷在该点所受电场力的方向相同。在国际单位制中场强的单位是N/C或V/m。‎ ‎2. 电场线：在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止或由正电荷出发到无穷远截止，由无穷远出发到负电荷截止的曲线，使曲线上每点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线就叫电场线。‎ 要掌握五种常见场的电场线，即正点电荷场,负点电荷场，等量同种电荷场，等量异种电荷场及匀强电场的电场线。‎ 二. 难点分析 ‎（一）电场与电场强度、电场力 ‎1. 电场是电荷周围存在的一种物质，电荷间的相互作用是通过电场发生的。‎ ‎2. 电场强度是描述电场的力的性质的物理量，与检验电荷无关。‎ 公式E=F/q是场强定义式，适用于一切场，但F与q不能决定场强大小，且不反映 关于场强E与电场力F：场强E是电场的性质，只与产生场的电荷及所研究的位置有关。F是电荷在电场中受力，它的大小和方向由场强和检验电荷共同决定。‎ ‎3. 公式E=kQ/r2是真空中点电荷的场强决定式，其中Q是产生电场的场电荷的大小，r是所研究点到场点电荷的距离。且有E∝Q，E∝r-2的关系。‎ ‎4. ‎ 场强是矢量，如果几个点电荷同时存在，则某处合场强等于各点电荷单独存在时在此处产生的场强的矢量和。‎ ‎5. 空中某点的场强是唯一的。‎ ‎（二）场强与电场线 ‎1. 电场线是形象研究电场的假想曲线，电场线用某点的切线方向表示该点的场强方向，用其疏密表示场强大小。‎ ‎2. 静电场中电场线的主要特点是：由正电荷出发到负电荷终止或由正电荷出发到无穷远终止，由无穷远出发到负电荷终止。不中断、不相交。‎ ‎3. 各点的场强大小方向都相同的电场叫匀强电场，匀强电强的电场线是平行且等距的直线。‎ ‎（三）电场线与粒子运动轨迹 电场线与粒子运动轨迹有本质区别：电场线是为形象研究电场而假想出来的线，由激发电场的场源电荷决定。粒子运动轨迹是带电粒子在电场中的运动径迹。由粒子的初速度及其受力决定。‎ 一般电场线与粒子运动轨迹不重合，只有在直线电场线的电场中，初速为零或初速与电场线平行时，带电粒子只在电场力作用下才能沿电场线运动。‎ 三. 例题分析 例一. 在x轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电-Q2，且Q1=2Q2，用E1和E2分别表示两个电荷产生的场强大小，则在x轴上（ ）。‎ A. E1=E2的点只有一处，该点合场强为零 B. E1=E2的点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E2‎ C. E1=E2的点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E2‎ D. E1=E2的点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E2‎ 分析：如图所示x轴上有Q1、Q2两电荷，注意题设E1、E2，只表示两电荷激发电场点：一是在Q1、Q2间靠近Q2的C1处，此位置Q1、Q2激发电场方向相同，均沿x轴正方向，故实际场强为E=E1+E2=2E1=2E2；另一点在Q1Q2连线沿长线上；靠近Q2的C2‎ 处，且方向沿x轴反方向，故该点实际场强为E=E1-E2=0。‎ 解：在两个点电荷之间可以找到一点使场强大小E1=E2，由于Q1与Q2电性相反，在中间产生场强方向相同，合为2E2，在Q1Q2连线延长线上Q2一侧可以找到另一点，场强大小相等，且方向相反，合为零。所以B选项正确。‎ 例二. 在如图所示的甲、乙、丙、丁四种典型电场的情况中，指出其中哪种电场中a、b两点的电场强度相同？‎ 甲、平行板电容器带电时，极板间除边缘附近外的任意两点a、b 乙、两个等量异号点电荷的连线上，与连线中点O等距的任意两点a、b 丙、离点电荷等距的任意两点a、b 丁、两个等量同号点电荷的连线的中垂线上，与连线中点O等距的任意两点a、b 分析：电场强度是矢量，若a、b两点的电场强度相同，必需这两点电场强度的大小相同、方向也相同。利用电场线来研究电场中a、b两点的电场强度的大小和方向，并加以比较，这种方法既形象又简便。‎ 解答：画出甲、乙、丙、丁四种电场的电场线的分布情况如图所示。‎ 由电场线的分布情况可以看出：电场中a、b两点的电场强度的大小和方向都相同的是甲图和乙图。‎ 例三. 如图所示，在场强为E方向水平向右的匀强电场中，固定着一个点电荷P，a、b、c为电场中三点，其中a、b两点与点电荷P在同一水平线上，a点位于点电荷P左侧r远处，b点位于电荷P右侧2r远处，c点位于电荷P正上方r远处。若a点的场强为零，则点电荷P带有的电量为________________________；b点场强的大小为_______________，方向__________________；c点场强的大小为_______________，方向___________________。（设静电力恒量为k）‎ 分析：空间任一点场强为匀强电场E与点电荷P激发电场场强的矢量和，由a点场强为零可知，P在a处激发电场强度大小为E，方向水平向左，故P为正电荷，且强电场成45°角，所以该题考查两个知识点。（1）点电荷在空间电场分布（2）电场的叠加满足平行四边形定则。‎ 解：‎ 例四. 如图所示为某区域电场线图，虚线为某带电粒子的运动轨迹。A、B是电场中轨迹上两点。‎ ‎（1）比较A、B两点场强EA、EB的大小；‎ ‎（2）比较带电粒子在A、B受电场力和加速度的大小；‎ ‎（3）此电荷电性如何？‎ 分析：由电场线的分布可知，EA>EB；设带电粒子带电量为q，质量为m，则电场力F=qE，故FA>FB；又由牛顿定律a=F/m，所以aA>aB。‎ 此题比较难的是该粒子电性的判断，可以这样来分析：若无电场存在，则粒子沿初速度方向做匀速直线运动，但实际轨迹向右偏，说明在A点的电场力方向与E方向相同（带电粒子在A点受力方向要么与E同向，要么反向），故带电粒子带正电荷。‎ 解：（1）EA>EB（2）FA>FB（3）aA>aB（3）正电荷 ‎【模拟试题】‎ ‎1. 下列说法正确的是（ ）‎ A. 根据公式，可知电场中某点电场强度的大小跟电场力成正比，跟放入电场中的电荷的电量成反比 B. 电场强度的方向总跟电场力方向一致 C. 用负电荷受到的电场力跟它的电量的比值也可以求出场强的大小 D. 电场中某点的电场强度方向与放入电场中该点的电荷正负有关 ‎2. 电场强度的定义式为（ ）‎ A. 这个定义式只适用于点电荷产生的电场 B. 上式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电量 C. 上式中，F是放入电场中的电荷受的力，q是产生场的电荷的电量 D. 在库仑定律的表达式中，是产生的电场在处的场强大小，而是产生的电场在处的场强大小。‎ ‎3. 在场强为E的匀强电场中，画一个以O点为圆心，半径为r的圆。在圆周上等间隔地分布着a、b、c、d、e、f、h、s各点。如图所示，直径ea与E平行，再在O点固定一个带电量为Q的点电荷。回答下列问题：‎ ‎（1）若把电量为-q的检验电荷放在e点，它所受点电荷Q的作用力与匀强电场的作用力恰好平衡，那么匀强电场的E等于（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎（2）若将此电荷移至h点，则在h点此检验电荷所受电场力F大小等于（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎4. 如图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负点电荷q（不计重力），由静止释放后，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 B. 点电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C. 点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值 D. 点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零 ‎5. 如图所示，实线表示某匀强电场的电场线，虚线表示某带电粒子（不计重力）以v0的速度射入电场中时的运动轨迹，以下说法正确的是（ ）‎ A. 粒子带正电 B. 粒子带负电 C. 一定从a射入，从b射出 D. 一定从b射入，从a射出 ‎6. 如图所示是电场中一根电场线，电场线上a、b两点场强大小分别是Ea、Eb，则（ ）‎ A. B. ‎ C. D. 以上均不对 ‎7. 有一带电小球，带电量为，当把它放在电场中某点时，受到，方向向下的电场力，则该点场强大小为________________，方向_______________，如有一个电量为的粒子置于该点，它受到的电场力为_________________，方向________________，若这一点不放置电荷，该点场强为__________________。‎ ‎8. 两个等量异种电荷+Q和，相距为r。在它们连线中点O的场强大小为__________，方向为_______________。在O点放负电荷此电荷受电场力大小为_______________，方向为___________________。‎ ‎9. 如图所示，在x轴上坐标为零处放一个电量为的点电荷，在坐标为2处放一个电量为的点电荷，则电场强度为零处的x坐标为___________________。‎ ‎10. 在一点电荷的电场中有a、b两点，两点到点电荷的距离分别为ra和rb，两点处场强的大小分别为Ea和Eb。（1）若，则=_____________。（2）若____________________。‎ ‎11. 在x轴上，x=0处放置一个电荷为+4Q的点电荷，x=‎9cm处放置一个电荷为的点电荷。‎ ‎（1）合场强为零的点的坐标为____________________。‎ ‎（2）在x轴上合场强的方向沿x轴正方向的区域是__________________。‎ ‎12. 如图所示，一个带电液滴，电量为q，质量为m，在两水平放置的场强为E的平行金属板之间静止。这个液滴带什么电_________________，电量__________________，当两板间场强突然变为原来时，液滴则向________________运动，其加速度为___________。‎ ‎13. 如图所示，甲、乙表示的是两个静电场的电场线，将一点电荷q放在A、B两点，则所受的静电力FA与FB其方向___________________，大小_______________，将一个点电荷q’放在C、D两点，所受静电力大小FC_____________FD（填“>”“=”“<”），FC与FD的方向_______________（填“相同”或“不同”）。‎ 甲 乙 ‎14. 一根绝缘细绳上端固定，下端系一质量为m，电荷量为+q的小球。若平行纸面加一匀强电场，带电小球恰可静止在细绳与竖直方向成θ角的位置，如图所示。‎ ‎（1）在图中表示出所加匀强电场场强的方向应在的范围。‎ ‎（2）所加匀强电场的最小场强为___________________，方向_______________。‎ ‎15. 如图所示，A、B、C三个点电荷固定放置在一条直线上，A、B的电量均为+Q、C与A、B的距离均为r。在C的正上方r远处有一点P，若P点的场强为零，则点电荷C带有________________电，其电量为_________________。（设静电力恒量为k）‎ ‎16. 如图所示，竖直放在真空中的两块长平行金属板A、B。其间场强为E。里面有一个质量为m，电量为+q的小球，（1）小球平衡时悬线与竖直方向夹角α=？（2）若剪断细线，小球做什么运动？若小球距B板的距离为d，经多长时间小球打在板上？‎ 试题答案 ‎1. C 2. BD 3. （1）A（2）B ‎4. C 5. B 6. D ‎7. 向上；；向上；‎ ‎8. ；指向；；指向 ‎9. ‎ ‎10. （1）4：1（2）‎ ‎11. （1）‎ ‎（2）‎ ‎12. 负电；下；‎ ‎13. 相同；相同；>；不同 ‎14. （1）如图所示匀强电场的方向在OA、OB间（其中OA竖直向上可取，OB沿绳向下不可取）‎ ‎（2）；方向垂直细绳斜向上。‎ ‎15. 负；‎ ‎16. （1）‎ ‎（2）沿绳方向做匀加速直线运动； ‎