電場與電場強度

1、 中國領先的中小學教育品牌 精銳教育學科教師輔導教案學員編號：SH0165463 年 級：高二 課時數(shù)：3 學員姓名: 阮翌宸 輔導科目：物理 學科教師:戚金濤 授課類型T-電場T-電場強度T-庫侖定律星 級教學目的1. 理解描述電場的基本物理量；2. 掌握電場強度的概念和計算。3. 掌握庫侖力和電場力的計算。授課日期及時段2014-1-22教學內(nèi)容.課堂導入初中時我們對于電場有了初步的了解，對于電場的動態(tài)分析以及電場強度也進行了簡單的研究，從這一節(jié)課開始我們將對電場進行進一步的學習與分析.同步講解一、要點提綱：重難點知識歸納及講解（一）電荷庫侖定律1、電荷守恒定律和元電荷自然界中只有兩種電荷

2、，正電荷和負電荷。電荷的多少叫做電荷量，正電荷的電荷量用正數(shù)表示，負電荷的電荷量用負數(shù)表示。同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。使物體帶電的方法有：（1）摩擦起電；（2）接觸帶電；（3）感應起電。不管哪種方式使物體帶電，都是由于電荷轉移的結果。元電荷e=1.601019C.2、電荷守恒定律電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，在轉移過程中，電荷的總量保持不變。這個結論叫做電荷守恒定律。3、比荷：帶電粒子的電荷量與粒子的的質量之比，叫做該粒子的比荷。4、庫侖定律真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二

3、次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。（1）公式（2）k=9.0109Nm2/c2（3）適用于點電荷（注意：看作點電荷的前提是帶電體間的距離遠大于帶電體的尺寸5、由于物體帶電是由于電荷的轉移，可知，物體所帶電荷量或者等于電荷量e，或者等于電荷量e的整數(shù)倍。電荷量e稱為元電荷，e=1.601019C，比荷C/kg.6、點電荷：如果帶電體的距離比它們自身的大小大得多，帶電體的大小和形狀忽略不計。這樣的帶電體可看作點電荷，它是一種理想化的物理模型。（二）電場電場強度1、電場的基本性質：就是對放入其中的電荷有力的作用，這種力叫做電場力。2、電場是一種特殊的物質形態(tài)。3、電場強度放入電場中某點的電荷受

4、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，簡稱場強。（1）公式（2）單位V/m1V/m=1N/C（3）矢量性：規(guī)定正電荷在該點受電場力的方向為該點場強的方向。4、點電荷電場的場強5、電場的疊加原理：如果有幾個點電荷同時存在，它們的電場就互相疊加，形成合電場。這時某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和。這叫做電場的疊加原理。6、電場強度：電場強度是反映電場“力的性質”的物理量，是定義式，而僅適用于點電荷產(chǎn)生的電場。電場強度由表達，但E與F和q無關，E由場源和位置決定。7、勻強電場(1)定義：電場中各點場強的大小相等、方向相同的電場就叫勻強電場.(2)勻強電場的電場線

5、：是一組疏密程度相同(等間距)的平行直線.例如，兩等大、正對且?guī)У攘慨惙N電荷的平行金屬板間的電場中，除邊緣附近外，就是勻強電場.如圖所示。8、電場線在電場中畫出一系列從正電荷或無窮遠處出發(fā)到負電荷或無窮遠處終止的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，此曲線叫電場線。電場線的特點：(1)電場線是起源于正電荷或無窮遠處，終止于負電荷或無窮遠處的有源線。(2)電場線不閉合、不相交、不間斷的曲線。(3)電場線的疏密反映電場的強弱，電場線密的地方場強大，電場線稀的地方場強小。(4)電場線不表示電荷在電場中的運動軌跡，也不是客觀存在的曲線，而是人們?yōu)榱诵蜗笾庇^的描述電場而假想的曲線。常見電場

6、的電場線電場電場線圖樣簡要描述正點電荷發(fā)散狀負點電荷會聚狀等量同號電荷相斥狀等量異號電荷相吸狀勻強電場平行的、等間距的、同向的直線二題型分類：典型例題：例1、有三個完全相同的金屬小球A、B、C，其中A、B分別帶14Q和Q的電量，C不帶電，A、B球心間的距離為r（遠大于球的直徑），相互吸引力為F?，F(xiàn)讓C球先接觸A球后，再與B球接觸，當把C球移開后，A、B兩球的作用力的大小將變?yōu)開F。精析：A、B可看成點電荷，C球與A球接觸后，由電荷守恒定律知：A、C兩球各帶7Q的電量；C球再與B球接觸后，B、C兩球各帶3Q的電量，此時A、B兩球間的相互作用為斥力.答案：例2、真空中的兩個點電荷A、B相距20cm

7、，A帶正電QA=4.01010C，已知A對B的吸引力F=5.4108N，則B在A處產(chǎn)生的場強大小為_V/m，方向_；A在B處產(chǎn)生的場強大小是_V/m，方向是_.精析：A對B的作用力是A的電場對B的作用力，B對A的作用力是B的電場對A的作用力，由牛頓第三定律知FBA=5.4108N，則，方向由A指向B，又由，方向由B指向A.例3、如圖所示，真空中有兩個點電荷Q1=Q2=3.0108C，它們相距0.1m，求與它們的距離都為0.1m的A點的場強.精析：點電荷Q1和Q2在A點場強分別為E1和E2，合場強在E1和E2的角平分線上，如圖所示，例4、如圖所示：q1、q2、q3分別表示在一條直線上的三個點電荷

8、，已知q1與q2之間的距為l1，q2與q3之間的距為l2，且每個電荷都處于平衡狀態(tài)。(1)如q2為正電荷，則q1為_電荷，q3為_電荷。(2)q1、q2、q3三者電荷量大小之比是：_解析：就q2而言，q1和q3只要帶同種電荷便可能使其處于平衡狀態(tài)，而對q1和q3，若都帶正電荷，各自均受制另外兩個電荷的斥力而不能保持平衡，只有同帶負電荷，q2對其為吸引力，另外一個電荷對其為斥力，當兩力大小相等時才能處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)再對q1列方程有：可得：q2q3=l12(l1l2)2對q2列方程有：可得：q1q3=l12l22q1q2q3=l12(l1l2)2l12l22(l1l2)2l22總結：1、三點電荷都

9、平衡規(guī)律，三個點電荷一定滿足：(1)在同一直線上；(2)兩同類一異；(3)兩大夾一小。2、分析帶電體平衡問題的方法與力學分析物體的平衡方法是一樣的，學會把電學問題力學化，分析方法是：(1)確定研究對象，如果有幾個物體相互作用時，要依據(jù)題意，適當選取“整體法”和“隔離法”，一般是先整體后隔離。(2)對研究對象進行受力分析。(3)外平衡方程或根據(jù)牛頓第二定律方程求解(經(jīng)常用到動量守恒定律，動能定理等)。例5、圖中邊長為a的正三角形ABC的三點頂點分別固定三個點電荷+q、+q、q，求該三角形中心O點處的場強大小和方向。解：每個點電荷在O點處的場強大小都是由圖可得O點處的合場強為，方向由O指向C。三、

10、跟蹤練習：1宇航員在探測某星球時，發(fā)現(xiàn)該星球均勻帶負電，電量為Q，星球表面無大氣。在一次實驗中，宇航員將一帶負電，電量為q（qQ）的粉末置于距星球表面h高處，該粉末恰好處于懸浮狀態(tài)，宇航員又將此粉末帶到距該星球表面2h高處，無初速釋放，則此帶電粉末將（ ）（A）北向星球球心方向飛向太空；（B）仍處于懸浮狀態(tài)；（C）沿星球自轉的線速度方向飛向太空； （D）向星球球心方向降落。2空間有p、q兩個點電荷相距r且僅在相互間的庫侖力作用下從靜止開始運動，開始時p的加速度為a，q的加速度為4a，經(jīng)過一段時間后，q的加速度為a，則這時p的加速度和p、q兩個點電荷間距離的大小為（ ）（A）4a、4r；（B）a

11、、；（C）、2r；（D）、4r。3兩根絕緣細線分別系住a、b兩個帶電小球，并懸掛在點，當兩個小球靜止時，它們處在同一水平面上，兩細線與豎直方向間夾角分別為、，如圖所示。現(xiàn)將兩細線同時剪斷，則（ ）Oab（A）兩球都做勻變速運動；（B）兩球同時落地；（C）落地時兩球水平位移相同；（D）a球落地時的速度小于b球落地時的速度。4解決物理問題經(jīng)常要用到各種思維方法如圖所示，有一帶電量為+q的點電荷與均勻帶電薄板相距為2d，+q到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心若圖中a點處的電場強度為零，問帶電薄板在圖中b點處產(chǎn)生的電場強度大小多大（靜電力恒量為k）。解答該題需要運用的思維方法是（ ）（A）等效思維；（B

12、）歸納思維；（C）對稱思維；（D）逆向思維。5有一個負點電荷只受電場力的作用，分別從兩電場中的a點由靜止釋放，在它沿直線運動到b點的過程中，動能EK隨位移s變化的關系圖象如左下圖中的、圖線所示，則能與圖線相對應的兩個電場的電場線分布圖分別是下圖中的（ ）OFabcdq6如圖所示，表示一個電場中a、b、c、d四點分別引入檢驗電荷時，測得檢驗電荷所受的電場力跟電量間的函數(shù)關系圖象，那么下列說法中正確的是（ ）（A）該電場是勻強電場；（B）a、b、c、d四點場強的大小關系是Ed Ea Eb Ec；（C）這四點場強的大小關系是Ea Eb Ec Ed；（D）無法判斷a、b、c、d四點場強的大小關系。7空

13、間在一場強大小為E的勻強電場，一質量為m、帶電量為q的物體以某一初速沿電場反方向做勻減速直線運動，其加速度大小為0.8qE/m，物體運動s距離時速度變?yōu)榱?。則（ ）（A）物體克服電場力做功qEs；（B）物體的電勢能減少了0.8qEs；（C）物體的電勢能增加了qEs；（D）物體的動能減少了0.8qEs。8一點電荷以某一速度從O點進入一勻強電場，速度方向與電場方向相同，經(jīng)過時間t1后，將電場方向改變180（電場大小不變），又經(jīng)過時間t2，電荷恰好回到O點且速度為零，則（ ）（A）該電荷帶正電；（B）該電荷帶負電；（C）t1:t21:1；（D）t1:t2（1）:1。9如圖所示，在粗糙水平面上固定一點

14、電荷Q，在M點無初速釋放一帶有恒定電量的小物塊，小物塊在Q的電場中運動到N點靜止，則從M點運動到N點的過程中（ ）（A）小物塊所受電場力逐漸減??；（B）小物塊具有的電勢能減??；（C）M點的電勢一定高于N點的電勢；（D）小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功。UU00x1x2x10某靜電場沿x方向的電勢分布如圖所示，則（ ）（A）在0x1之間不存在沿x方向的電場；（B）在0x1之間存在著沿x方向的勻強電場；（C）在x1x2之間存在著沿x方向的勻強電場；（D）在x1x2之間存在著沿x方向的非勻強電場。MN+qba11圖中MN是由負點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子+q飛入電

15、場后，在電場力的作用下沿一條曲線運動，先后通過a、b兩點，則（ ）（A）電場強度Ea小于Eb；（B）電勢Ua低于Ub；（C）粒子動能Eka小于Ekb；（D）粒子電勢能Epa低于Epb。12如圖所示，直角三角形的斜邊傾角為30，底邊BC長為2L，處在水平位置，斜邊AC是光滑絕緣的，在底邊中點O處放置一正電荷Q、一個質量為m、電量為q的帶負電的質點從斜面頂端A沿斜邊滑下，滑到斜邊上的垂足D時速率為v，滑到接近斜邊底端C點時速率為vC。（ ）ABCDO（A）在質點的運動中動能、電勢能、重力勢能三者之和變化；（B）可應用機械能守恒定律計算vC的大??；（C）質點的運動是先勻加速后勻減速的運動；（D）質點

16、的運動是加速度隨時間變化的運動。13如圖所示，在點O置一個正點電荷，在過點O的豎直平面內(nèi)的點A處自由釋放一個帶正電的小球，小球的質量為m，帶電荷量為q。小球落下的軌跡如圖中的實線所示，它與以點O為圓心、R為半徑的圓（圖中虛線表示）相交于兩點B、C，點O、C在同一水平線上，BOC30，點A距OC的高度為h，若小球通過B點的速度為v，則（ ）（A）小球通過點C的速度大小為；ABCO（B）小球通過點C的速度大小為；（C）小球由點A到點C，電場力做功是；（D）小球由點A到點C，電場力做功是。14一初動能為Ek的帶電粒子垂直于電場線進入一勻強電場區(qū)域，從另一側離開電場時，動能變?yōu)?Ek，若該帶電粒子進入

17、電場時的速度大小是原來的2倍，則離開電場時的動能為（ ）（A）4Ek；（B）4.25Ek；（C）6.5Ek；（D）8Ek 。15在豎直向上的場強為E的無限大勻強電場中的A點同時向各個方向發(fā)射出若干帶正電的粒子，若它們所帶電量、質量和初動能都相同，則在某時刻，這些粒子處于（ ）（A）同一平面上；（B）不同的球面上；（C）同一球面上；（D）視不同時刻而不同。16如圖所示為空間某一電場的電場線，a、b兩點為其中一條豎直向下的電場線上的兩點，該兩點的高度差為h，一個質量為m、帶電量為q的小球從a點靜止釋放后沿電場線運動到b點時速度大小為，則下列說法中正確的有（ ）（A）質量為m、帶電量為2q的小球從a

18、點靜止釋放后沿電場線運動到b點時速度大小為2；（B）質量為m、帶電量為q的小球從a點靜止釋放后沿電場線運動到b點時速度大小為2；（C）質量為m、帶電量為q的小球從a點靜止釋放后沿電場線運動到b點時速度大小為；（D）質量為m、帶電量為2q的小球從a點靜止釋放后將在ab間來回振動。veABCD17如圖所示，A、B、C、D為勻強電場中相鄰的四個等勢面，一個電子垂直經(jīng)過等勢面D時動能為20 eV，經(jīng)過等勢面C時的電勢能為10 eV，到達等勢面B時速度恰好為零，已知相鄰等勢面間距離為5cm，則下列說法正確的是（ ）（A）A等勢面的電勢為10V；（B）勻強電場的場強為200 Vm；（C）電子再次經(jīng)過D等勢

19、面時，動能為l0eV；（D）電子的運動是勻變速直線運動。18如圖所示，A、B、O、C為同一豎直平面內(nèi)的四點，其中A、B、O沿同一豎直線，B、C同在以O為圓心的圓周（用虛線表示）上，沿AC方向固定有一絕緣細桿L，在O點固定放置一帶負電的小球?，F(xiàn)有兩個質量和電荷量都相同的帶正電的小球a、b，先將a穿在細桿上，讓其從A點由靜止開始沿桿下滑；后使b從A點由靜止開始沿豎直方向下落。各帶電小球均可視為點電荷，則下列說法中正確的是（ ）（A）從A點到C點，小球a做勻加速運動。（B）從A點到C點，小球a的機械能先增大后減小，但機械能與電勢能之和不變。（C）小球a經(jīng)過C點時的動能大于小球b經(jīng)過B點時的動能。（D

20、）小球a從A點到C點的過程中電場力做的功大于小球b從A點到B點的過程中電場力做的功。19（10分）如圖所示，帶正電小球質量為m1102 kg，帶電量為q1106 C，置于光滑絕緣水平面上的A點。當空間存在著斜向上的勻強電場時，該小球從靜止開始沿水平面做勻加速直線運動，當運動到B點時，測得其速度vB1.5 m/s，此時小球的位移為s0.15 m，求此勻強電場場強E的取值范圍（g10 m/s2）。OACM20（14分）如圖所示，一塊質量均勻、水平放置的絕緣平板長2m，其左端A靠在豎直墻面上，中心C固定在高1 m的支架上，支架下端與水平固定轉軸O連接，平板可繞轉動軸O沿順時針方向翻轉。在平板A點處有

21、一質量為0.1kg的帶正電小物體M以初速v0開始向右運動，物體與平板間的動摩擦因數(shù)0.2。試求：（1）為使平板不翻倒，物體的初速v0的最大值。（2）若物體所帶電量q10-5C，在整個空間加場強為E2104 N/C、水平向左的勻強電場，則為使平板不翻倒，物體的初速v0的最大值又可以為多少？（3）與（2）條件相同，若物體的初速v02m/s，物體與墻面碰撞時能量不損失，則當物體最終停止時，運動的總路程為多少？四.物理巴士 伏特伏打(AlessandroVlota,17451827)，意大利物理學家。1745年2月18日生于科摩，成年后出于好奇，才去研究自然現(xiàn)象。1774年伏打擔任科摩大學預科物理教授

22、。6國際單位制中的電勢、電勢差和驅動電流的電動勢的單位伏特，就是為紀念他而以他的姓氏命名。7五、實戰(zhàn)練兵場（考試時間90分鐘，總分100分）命題人 朱軼 審題人 張鴻林考試說明：1g取lOm/s2。2計算題要求寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案，而未寫出主要演算過程的，不能得分.有數(shù)字計算的問題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。3. 作圖題須用鉛筆和直尺作圖，其余部分答題須用黑色、藍色的水筆或圓珠筆完成。一、單選題（每小題3分，共24分）1. 發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的物理學家是（ ）A安培 B牛頓 C法拉第 D奧斯特2下列說法中正確的是（）A. 所有能量守恒的過程都能自發(fā)地發(fā)生

23、B. 摩擦生熱的過程是不可逆過程C. 空調(diào)機既能致熱又能致冷，說明熱傳遞不存在方向性D. 能的轉化過程符合能量守恒定律，因此不會發(fā)生能源危機3. 關于磁感線和電場線，下述說法正確的是( )A. 磁感線是閉合曲線，而電場線不是閉合曲線B. 磁感線和電場線都是一些互相平行的曲線C. 磁感線起始于N極，終止于S極；電場線起始于正電荷，終止于負電荷D. 通過磁感線和電場線僅能獲得關于磁場和電場方向的信息4閉合方形線框ABCD處在足夠大并與線圈平面垂直的勻強磁場中，如圖所示。下列各種情況中能在線框中產(chǎn)生感應電流的是( )A線框向右作勻速直線運動B線框向右作加速直線運動C線框以AB為軸轉動D線框以A點為圓

24、心在紙面內(nèi)轉動5. 如圖所示，三個完全相同的帶電小球a、b、c分別位于等邊三角形的三個頂點上，b和c帶正電，a帶負電，已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖示四條有向線段中的一條來表示，則它可能是( )A. F1 B. F2 C. F3 D. F46在如圖所示的電路中，電鍵K閉合，將滑動變阻器的滑片P向左移動時，電路中的小燈泡L1和L2的亮度變化情況是( ) AL1、L2都變暗BL1、L2都變亮CL1變暗、L2變亮DL1變亮、L2變暗7. 有一小段通電導線，長0.1m、電流5A，把它放入磁場中某一位置，受到的磁場力是2N，則該處磁感應強度的大小不可能為: ( )A. 3T. B. 4T. C.

25、5T. D. 6T.8. 如圖(a)所示，傾角為的光滑導電軌道，軌道間接有電源.現(xiàn)將一金屬桿ab放于導電軌道上(ab桿與軌道垂直)，同時加一勻強磁場，使其在軌道上保持靜止，圖(b)中為ab桿的橫截面圖，則所加勻強磁場的磁感應強度B應在所示哪個范圍? ( ) 二、多選題（每小題4分，共16分）9. 下列說法中正確的是( )A. 溫度是物體分子熱運動的平均動能的標志B. 物體的內(nèi)能是指物體內(nèi)所有分子動能的總和C. 溫度越高的物體，其內(nèi)能一定越大D. 物體內(nèi)能的多少，跟物體的摩爾數(shù)、溫度、狀態(tài)和體積都有關10用電場線能很直觀很方便地比較電場中各點的強弱。如圖，左邊是等量異種點電荷形成電場的的電場線，

26、右邊是場中的一些點：O是電荷連線的中點，E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點，B、C和A、D也相對O對稱，則( )AB、C兩點場強大小和方向都相同 BA、D兩點場強大小相等，方向相反CE、F兩點場強大小和方向都相同 D從E到F過程中場強先增大后減小c11如圖所示，一根通電直導線垂直放在磁感應強度B = 1T的勻強磁場中，以導線截面中心為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個點，且a、c連線與磁感線垂直，b、d連線與磁感線平行已知a點的磁感應強度為0，下列說法中正確的是 ( )A直導線中的電流方向垂直紙面向里 。 Bb點感應強度為T，方向與B的方向成450 斜向上Cc點磁感應強度為0 Dd點

27、磁感應強度與b點的磁感應強度大小相等12. 如圖所示，甲圖中線圈A的a、b端加上如圖乙所示的電壓時，在0 t0時間內(nèi)線圈B中感應電流的方向及線圈B的受力方向變化情況是( ) A感應電流方向不變B受力方向不變C感應電流方向改變D受力方向改變?nèi)?、填空題（每空2分，共20分）13.自然界中的閃電,生產(chǎn)中靜電產(chǎn)生的電火花容易引起爆炸、燃燒等事故。為了防范靜電帶來的危害，我們可以采用_、使用避雷針和_等措施。14一根長為20cm的通電直導線放在勻強磁場中，直導線與磁場方向垂直。若導線中通以100mA的電流時，它所受到的磁場力為210-3N，該勻強磁場的磁感應強度大小為 T。若將此導線轉過90，使之與磁場

28、方向一致，則該處的磁感應強度大小應為 T。15如圖所示，一個矩形線框，面積為S，線框平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直，則此時穿過線框的磁通量_；若線框從初始位置繞OO軸轉過180角時，穿過線框的磁通量的變化量的絕對值_。16. 如圖為一個應用簡單邏輯電路控制的自動樓道燈原理電路，圖中S為聲控開關（有聲音時開關閉合，無聲音時開關斷開），Rt為光敏電阻（有光照時阻值會降到很?。?，R1和R2都是定值電阻，A為某種門電路，L為燈泡。當晚上有人發(fā)聲時，能夠自動打開樓道燈，白天即使有人發(fā)聲樓道燈也不會亮。則圖中門電路的符號為 ，為了增加電路的靈敏度，可調(diào)節(jié)電阻R1 （填寫大些，小些）。17. 有一臺

29、電動機，其兩端的電壓為380V，通過它的電流為5A，電動機剛好能提起600N的物體以3m/s的速度勻速上升，不考慮其它機械損失，則電動機的電功率為_W，電動機線圈的電阻為_。四、實驗題(每空1分，共10分)18如圖所示為多用表在測量時指針在刻度盤上停留的位置，若選擇旋鈕在：（1）直流“10V”位置，則測量值為_；（2）直流“50mA”位置，則測量值為_；（3）“1k”位置，則測量值為_，若測量一個阻值約為300的電阻，則應選選擇_倍率。19. 如圖所示是利用DIS實驗在研究通電螺線管中心軸線上的磁感強度分布圖，A、B是在兩個不同電流下得出的圖像，由圖像可得出通電螺線管中間區(qū)域的磁場是_ 磁場。比較A、B電流的大小IA_IB（填“ ”、“ = ” 或 “ ”）。20右圖所示是利用DIS測定電動機效率的電路，試完成下列問題：（1）圖中方框A、B、C分別為：A_，B_，C_。（選填“電壓傳感器”、“電流傳感器”和“數(shù)據(jù)采集