高中物理选修3-3一轮复习详细资料第6章 第2课时

第2课时 电场的力的性质

导学目标 1.理解电场强度的概念.2.会分析计算在电场力作用下电荷的平衡及运动.3.会利用电场中的电场线分布分析问题．

一、电场及电场强度 [基础导引]

判断下列说法是否正确：

①电场强度反映了电场的力的性质，因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比

( ) ( ) ( ) ( )

②电场中某点的场强等于F/q，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关 ③电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向

FQ

④公式E＝和E＝k2对于任何静电场都是适用的

qr[知识梳理] 1．静电场

(1)电场是存在于电荷周围的一种________，静电荷产生的电场叫静电场．

(2)电荷间的相互作用是通过________实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有____________． 2．电场强度

(1)物理意义：表示电场的________和________．

(2)定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的____________的比值叫做该点的电场强度． F

(3)定义式：E＝. q(4)单位：N/C或V/m.

(5)矢量性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向，电场强度的叠加遵从__________定则． 3．场强三个表达式的比较 表达式 比较 意义 适用条件 决定因素 电场强度定义式 一切电场 真空中点电荷的电场强度决定式 ①真空； ②点电荷 场源电荷到该点匀强电场中E与U关系式 匀强电场 由电场本身决定 FE＝ qQE＝k2 rUE＝ d由电场本身决定，由场源电荷Q和与q无关 1

的距离r共同决定 二、电场线 [基础导引]

图1是等量同种电荷、等量异种电荷的电场线分布图，A与A′、B与B′关于连线上中点O对称．试分析：连线上A与A′，中垂线上B与B′的场强关系．

图1

[知识梳理]

1．电场线的定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的________及________，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的__________方向表示该点的电场强度方向，曲线的________表示电场强度的大小． 2．几种典型电场的电场线分布

(1)正点电荷的电场如图2甲所示：电场线由________出发，到________终止． (2)负点电荷的电场如图乙所示：电场线由________出发，到________终止． (3)匀强电场的电场线分布如图丙所示．特点：间隔相等的平行直线． (4)点电荷与带电金属板的电场线的分布如图丁所示．

图2

(5)等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场

两点电荷的连线及其中垂线上的电场分布及特点的比较如下： 比较项目 电场线图示 连线中点O处的场强 由O沿中垂线向外场强的变化 为____ 先______后______ 2

等量同种点电荷 等量异种点电荷 中垂线上最大 连线上最小 逐渐减小

关于O点对称的两点A与A′，B与B′场强的关系 等大、反向 ______、______ 思考：在点电荷电场中，以点电荷为球心的同一球面上各点的场强相同吗？

考点一 电场强度的计算与叠加 考点解读

电场叠加原理：多个点电荷在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫电场强度的叠加，电场强度的叠加遵从平行四边形定则． 典例剖析

例1 如图3所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、 B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正 电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直 的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度的大小和方向．

思维突破 电场强度是矢量，叠加时遵从平行四边形定则，分析电场叠加问题的一般步骤是：图3 (1)确定要分析计算的位置；(2)分析该处存在的几个分电场，先计算出各个分电场电场强度的大小，判断其方向；(3)利用平行四边形定则作出矢量图，根据矢量图求解． 跟踪训练1 (2011·陕西西安市质检)如图4所示，一个绝缘圆环，当它1/4均匀带电且电荷量为q时，圆心O 处的电场强度大小为E.现使半 圆ABC均匀带电2q；而另一半圆ADC均匀带电－2q.则圆心O处的场 强的大小和方向为 ( ) A．22E，方向由O指向D B．4E，方向由O指向D C．22E，方向由O指向B D．0

考点二 电场线的分布特点及应用 考点解读 1．特点

(1)不闭合：电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于无穷远处(或负电荷)，即电场线不能形成闭合曲线．

(2)不中断、不相交：在没有电荷的空间，电场线不中断，两条电场线也不能相交． (3)不是电荷在电场中的运动轨迹：只有当电场线为直线、电荷初速度为零或初速度平行于电场线、电荷仅受电场力作用时，电荷的运动轨迹才与电场线重合． 2．应用

(1)表示场强的方向

电场线上每一点的切线方向和该点的场强方向一致． (2)比较场强的大小

3

的

图4

电场线的疏密程度反映了场强的大小，即电场的强弱．同一电场中，电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越弱． (3)判断电势的高低

在静电场中，顺着电场线的方向电势越来越低． 特别提醒 1.电场线是人为引入的，不是客观存在的．

2．虽然电场线是用来描述电场的强弱和方向的，但只根据一条电场线无法判断电场强弱和场源情况．

3．沿电场线的方向电势虽然越来越低，但场强不一定越来越小． 典例剖析

例2 如图5所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带 电粒子的运动轨迹．粒子先经过M点，再经过N点．可以判定

( )

A．粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力 B．M点的电势高于N点的电势 C．粒子带正电

D．粒子在M点的动能大于在N点的动能 思维突破 正确分析电场中的“拐弯现象”

当带电粒子在电场中的运动轨迹是一条与电场线、等势线都不重合的曲线时，这种现象简称为“拐弯现象”，其实质为“运动与力”的关系．通常只有电场力，有时也有重力等．一般要综合性地运用“牛顿运动定律、功和能”的知识分析求解．

(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景．

(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向，是题意中相互制约的三个方面．若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知(三不知)，则要用“假设法”分别讨论各种情况．有时各种情景的讨论结果是归一的．

(3)一般为定性分析，有时涉及简单计算．

跟踪训练2 (2010·新课标全国卷·17) 静电除尘器是目前普遍采用的一种 高效除尘器．某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图6中直线 ab为该收尘板的横截面．工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如 图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板 正确的是(忽略重力和空气阻力) ( )

图6

上．若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能

图5

4

5.带电体的力电综合问题的分

析方法

例3 如图7所示，匀强电场方向与水平线间夹角θ＝30°， 方向斜向右上方，电场强度为E，质量为m的小球带负 电，以初速度v0开始运动，初速度方向与电场方向一致．

mg

(1)若小球的带电荷量为q＝，为使小球能做匀速直线运

E

动，应对小球施加的恒力F1的大小和方向各如何？ 图7

2mg

(2)若小球的带电荷量为q＝，为使小球能做直线运动，应对小球施加的最小恒力F2

E的大小和方向各如何？ 方法提炼 1．解答思路

2．运动情况反映受力情况 (1)物体静止(保持)：F合＝0. (2)做直线运动

①匀变速直线运动，F合＝0.

②变速直线运动：F合≠0，且F合与速度方向总是一致．

(3)曲线运动：F合≠0，F合与速度方向不在一条直线上，且总指向运动轨迹曲线凹的一 侧．(4)F合与v的夹角为α，加速运动：0°≤α<90°；减速运动：90°<α≤180°. (5)匀变速运动：F合＝恒量．

跟踪训练3 质量为m、电荷量为＋q的小球在O点以初速度v0与水平 方向成θ角射出，如图8所示，如果在某方向加上一定大小的匀强电 场后，能保证小球仍沿v0方向做直线运动，试求所加匀强电场的最小 值，加了这个电场后，经多少时间速度变为零？

图8

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zltd.html