第2課時(shí)　電場(chǎng)力的性質(zhì)

1、第2課時(shí)電場(chǎng)力的性質(zhì)1.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算例1N(N>1)個(gè)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(diǎn)(圖中未標(biāo)出)的一個(gè)小球，則圓心O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為_(kāi)，方向_(已知靜電力常量為k)突破訓(xùn)練1單選如圖所示，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()AA點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 BB點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為EkCD點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小不可能為0 DA、C兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同突破訓(xùn)練2單選均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處

2、產(chǎn)生的電場(chǎng)如圖6所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過(guò)半球頂點(diǎn)與球心O的直線，在直線上有M、N兩點(diǎn)，2R.已知M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，則N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為()A.E B.C.E D.E2.兩個(gè)等量點(diǎn)電荷電場(chǎng)的分布例2多選如圖所示，兩個(gè)帶等量負(fù)電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)，被固定在光滑的絕緣水平面上，P、N是小球A、B連線的水平中垂線上的兩點(diǎn)，且POON.現(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶正電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn))由P點(diǎn)靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列關(guān)于小球C的說(shuō)法可能正確的是()A速度先增大，再減小 B速度一直增大C加速度先增大再減小，過(guò)O點(diǎn)后，加速度先減小再

3、增大D加速度先減小，再增大突破訓(xùn)練3單選如圖8所示，a、b兩點(diǎn)處分別固定有等量異種點(diǎn)電荷Q和Q，c是線段ab的中點(diǎn)，d是ac的中點(diǎn)，e是ab的垂直平分線上的一點(diǎn)，將一個(gè)正點(diǎn)電荷先后放在d、c、e點(diǎn)，它所受的電場(chǎng)力分別為Fd、Fc、Fe，則下列說(shuō)法中正確的是()AFd、Fc、Fe的方向都是水平向右BFd、Fc的方向水平向右，F(xiàn)e的方向豎直向上CFd、Fe的方向水平向右，F(xiàn)c0 DFd、Fc、Fe的大小都相等突破訓(xùn)練4多選如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且a和c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上以下判斷正確

4、的是()Ab點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) Bb點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)Ca、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D試探電荷q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能3帶電體的力電綜合問(wèn)題的分析方法例3如圖10所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN豎直固定在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1.0×105 N/C、與水平方向成30°角的斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，帶電荷量為Q4.5×106 C；另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，帶電荷量為q1.0×106 C，質(zhì)量為m1.0×102 kg.現(xiàn)將小球B從桿的N端由靜止釋放，小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(靜電力常量k9.0

5、×109 N·m2/C2，g10 m/s2)圖10(1)求小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a；(2)當(dāng)小球B的速度最大時(shí)，求小球距M端的高度h1；(3)若小球B從N端運(yùn)動(dòng)到距M端的高度為h20.61 m時(shí)，速度v1.0 m/s，求此過(guò)程中小球B電勢(shì)能的改變量Ep.課后練習(xí)1單選關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，下列說(shuō)法正確的是()A由E可知，某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E與q成反比，與F成正比B正、負(fù)試探電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反，所以某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與放入試探電荷的正負(fù)有關(guān)C電場(chǎng)中某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與放入該點(diǎn)的試探電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)D電場(chǎng)中某一點(diǎn)不放試探電荷時(shí)，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零2單選如圖所示，M、N和P是以MN

6、為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，MOP60°.電荷量相等、符號(hào)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)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小變?yōu)镋2.E1與E2之比為()A12 B21 C2 D43多選以下關(guān)于電場(chǎng)和電場(chǎng)線的說(shuō)法中正確的是()A電場(chǎng)、電場(chǎng)線都是客觀存在的物質(zhì)，因此電場(chǎng)線不僅能在空間相交，也能相切B在電場(chǎng)中，凡是電場(chǎng)線通過(guò)的點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)不為零，不畫(huà)電場(chǎng)線區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零C同一試探電荷在電場(chǎng)線密集的地方所受電場(chǎng)力大D電場(chǎng)線是人們假想的，用以表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，客觀上并不存在4單選對(duì)于由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()

7、A電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式仍成立，即E，式中的Q就是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷B在真空中，電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式為E，式中Q就是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷C在真空中，電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式E，式中q是檢驗(yàn)電荷D以上說(shuō)法都不對(duì)5單選實(shí)線為三條方向未知的電場(chǎng)線，從電場(chǎng)中的M點(diǎn)以相同的速度飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，a、b的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2中的虛線所示(a、b只受電場(chǎng)力作用)，則()Aa一定帶正電，b一定帶負(fù)電 B電場(chǎng)力對(duì)a做正功，對(duì)b做負(fù)功Ca的速度將減小，b的速度將增大 Da的加速度將減小，b的加速度將增大6單選如圖所示，真空中O點(diǎn)有一點(diǎn)電荷，在它產(chǎn)生的電場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為Ea，方向與ab連線成60°角，b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)

8、大小為Eb，方向與ab連線成30°角關(guān)于a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小Ea、Eb的關(guān)系，以下結(jié)論正確的是()AEaEb BEaEbCEaEb DEa3Eb7多選用電場(chǎng)線能很直觀、很方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱如圖3甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線，圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn)：O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對(duì)O對(duì)稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)O對(duì)稱則()AB、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同BA、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反CE、O、F三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)DB、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最弱8如圖所示，將光滑絕緣的細(xì)圓管彎成半徑為R的半圓形，固定在豎直面內(nèi)，管口B、C的連線水平質(zhì)量為m的帶正電小

9、球從B點(diǎn)正上方的A點(diǎn)自由下落，A、B兩點(diǎn)間距離為4R.從小球(小球直徑小于細(xì)圓管直徑)進(jìn)入管口開(kāi)始，整個(gè)空間中突然加上一個(gè)斜向左上方的勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球所受電場(chǎng)力在豎直方向上的分力方向向上，大小與重力相等，結(jié)果小球從管口C處離開(kāi)圓管后，又能經(jīng)過(guò)A點(diǎn)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量沒(méi)有改變，重力加速度為g，求： (1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)小球受到的電場(chǎng)力大??；(3)小球經(jīng)過(guò)管口C處時(shí)對(duì)圓管壁的壓力第2課時(shí)電場(chǎng)力的性質(zhì)答案1.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算例1答案沿OP指向P解析P點(diǎn)的帶電小球在圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1k，方向沿PO指向O；N個(gè)小球在O點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度疊加后，合場(chǎng)強(qiáng)為零；移去P點(diǎn)的小球后，則剩余N1

10、個(gè)小球在圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度與P點(diǎn)的小球在圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度等大反向，即EE1k，方向沿OP指向P.利用補(bǔ)償法和對(duì)稱法求電場(chǎng)強(qiáng)度(1)補(bǔ)償法：題給條件建立的模型不是一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型，比如說(shuō)模型A，這時(shí)需要給原來(lái)的問(wèn)題補(bǔ)充一些條件，由這些補(bǔ)充條件建立另一個(gè)容易求解的模型B，并且模型A與模型B恰好組成一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型，這樣求解模型A的問(wèn)題就變?yōu)榍蠼庖粋€(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)模型與模型B的差值問(wèn)題(2)對(duì)稱法：利用帶電體(如球體、薄板等)產(chǎn)生的電場(chǎng)具有對(duì)稱性的特點(diǎn)來(lái)求電場(chǎng)強(qiáng)度的方法突破訓(xùn)練1答案A突破訓(xùn)練2答案A解析設(shè)想球殼是一完整的球面，則M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0k，去掉左側(cè)半球面，右側(cè)半球面在N點(diǎn)產(chǎn)生的

11、場(chǎng)強(qiáng)大小與只有左側(cè)半球面時(shí)在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小2.兩個(gè)等量點(diǎn)電荷電場(chǎng)的分布例2答案AD解析在AB的中垂線上，從無(wú)窮遠(yuǎn)處到O點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小，到O點(diǎn)變?yōu)榱?，故正電荷受?kù)侖力沿連線的中垂線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電荷的加速度先變大后變小，速度不斷增大，在O點(diǎn)加速度變?yōu)榱?，速度達(dá)到最大；由O點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對(duì)稱性如果P、N相距很近，加速度則先減小，再增大突破訓(xùn)練3答案A解析根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，等量異種點(diǎn)電荷連線及中垂線上的電場(chǎng)線分布如圖所示，d、c、e三點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向都是水平向右，正點(diǎn)電荷在各點(diǎn)受電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同可得到A正確，B、C錯(cuò)誤；連線上場(chǎng)強(qiáng)由A到B先減小后增大

12、，中垂線上由O到無(wú)窮遠(yuǎn)處逐漸減小，因此O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)是連線上最小的(但不為0)，是中垂線上最大的，故Fd>Fc>Fe，故D錯(cuò)誤突破訓(xùn)練4答案BC解析根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布情況和由電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小可知Ed>Eb.故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確a、c兩點(diǎn)關(guān)于MN對(duì)稱，故UabUbc，選項(xiàng)C正確沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，所以a>c，由Epq可知Epa>Epc，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤3帶電體的力電綜合問(wèn)題的分析方法例3答案(1)3.2 m/s2(2)0.9 m(3)8.4×102 J審題與關(guān)聯(lián)解析(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)小球B受重力、庫(kù)侖力、桿的彈力和電場(chǎng)力，沿桿的方向

13、運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mgqEsin ma，解得a3.2 m/s2(2)小球B速度最大時(shí)受到的合力為零，即qEsin mg代入數(shù)據(jù)得h10.9 m(3)小球B在從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度為v的過(guò)程中，設(shè)重力做功為W1，電場(chǎng)力做功為W2，庫(kù)侖力做功為W3，則根據(jù)動(dòng)能定理得W1W2W3mv2W1mg(Lh2)又由功能關(guān)系知Ep|W2W3|代入數(shù)據(jù)得Ep8.4×102 J課后練習(xí)1答案C解析電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷的受力情況及電荷性質(zhì)無(wú)關(guān)，故A、D錯(cuò)誤，C正確；電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷所受電場(chǎng)力方向相同，與負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向相反，但場(chǎng)強(qiáng)方向與試探電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤2答

14、案B解析兩個(gè)點(diǎn)電荷分別在M點(diǎn)和N點(diǎn)時(shí)，每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相同，所以EMENE1，得EMEN.將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)時(shí)，假設(shè)M點(diǎn)的電荷為正電荷，則O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如圖所示M點(diǎn)和P點(diǎn)的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小仍相等，夾角為120°，所以O(shè)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E2EM，即，B正確3答案CD解析電場(chǎng)線是假想的，不是物質(zhì)，在空間不相交，不相切，不畫(huà)電場(chǎng)線區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不一定為零4答案B5答案D解析由于電場(chǎng)線的方向未知，故無(wú)法確定a、b的電性，A錯(cuò)；電場(chǎng)力對(duì)a、b均做正功，兩帶電粒子動(dòng)能均增大，則速度均增大，B、C均錯(cuò)；a向電場(chǎng)線稀疏處運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電場(chǎng)力減小，故加速度減小，b向電場(chǎng)

15、線密集處運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電場(chǎng)力增大，故加速度增大，D正確6答案D解析由題圖可知，rbra，再由E可知，故D正確7答案ACD8答案(1)(2)mg(3)3mg，方向水平向右解析(1)小球從開(kāi)始自由下落至到達(dá)管口B的過(guò)程中機(jī)械能守恒，故有：mg·4Rmv到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度大小為vB(2)設(shè)電場(chǎng)力的豎直分力為Fy，水平分力為Fx，則Fymg，小球從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：Fx·2Rmvmv小球從管口C處離開(kāi)圓管后，做類平拋運(yùn)動(dòng)，由于經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，有y4RvCt，x2Raxt2t2聯(lián)立解得：Fxmg電場(chǎng)力的大小為：FqEmg(3)小球經(jīng)過(guò)管口C處時(shí)，向心力由Fx和圓管的彈力F

16、N的合力提供，設(shè)彈力FN的方向向左，則FxFN，解得：FN3mg根據(jù)牛頓第三定律可知，小球經(jīng)過(guò)管口C處時(shí)對(duì)圓管的壓力為FNFN3mg，方向水平向右第2課時(shí)電場(chǎng)力的性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)一、電場(chǎng)強(qiáng)度1靜電場(chǎng)(1)電場(chǎng)是存在于電荷周圍的一種物質(zhì)，靜電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)叫靜電場(chǎng)(2)電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用2電場(chǎng)強(qiáng)度(1)物理意義：表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向(2)定義：電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(3)定義式：E.(4)標(biāo)矢性：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵從平行四邊形定則二、電場(chǎng)

17、線1定義：為了直觀形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小及方向，在電場(chǎng)中畫(huà)出一系列的曲線，使曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，曲線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小2特點(diǎn)：(1)電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)處；(2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交；(3)在同一電場(chǎng)里，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)面在相交處互相垂直3幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線(如圖3所示)4電場(chǎng)線與電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡(1)電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡與電場(chǎng)線一般不重合若電荷只受電場(chǎng)力的作用，在以下條件均滿足的情況下兩者重合：電場(chǎng)線是直線電荷由靜止釋放或有初速度，且初速度方向與電場(chǎng)線方向平行(2)由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡