第三节电场电场强度.doc

第三节、电场 电场强度1（2课时） 教学目标（一）知识与技能1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态2理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的3能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算4知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算（二）过程与方法 通过分析在电场中的不同点，电场力F与电荷电量q的比例关系，使学生理解比值F/q反映的是电场的强弱，即电场强度的概念；知道电场叠加的一般方法。 （三）情感态度与价值观 培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。重点：电场强度的概念及其定义式难点：对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算【典型例题】【例1】下列说法正确的是：（ ）A、 根据EF/q，可知，电场中某点的场强与电场力成正比B、 根据EkQ/r2 ，可知电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比C、 根据场强的叠加原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强D、 电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹 【例2】如图所示，以O为圆心，r为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有与x轴正方向相同的匀强电场E，同时在O点固定一个电荷量为Q的点电荷，如果把一个带电量为q的试探电荷放在c点，则恰好平衡，那么匀强电场的场强为多少？a、d两点的实际场强为多少？【例3】如图所示，质量m2.0×10-3kg的带电小球用绝缘细线竖直地悬挂于电场中，当小球的带电量为q11.0×10-4C时，悬线中的张力为T11.5×10-2N，则小球所在处的场强为多大？当小球的带电量为q21.0×10-4C时，悬线中的张力T2为多大？【基础练习】一、 选择题：1、下列说法中正确的是（ ）A、只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B、电场是一种物质，它与其它物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西C、电荷间相互作用是通过电场而产生，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用D、电场是人为设想出来的，其实并不存在2、电场强度的定义式EF/q，下列说法正确的是：（ ）A、该定义式只适用于点电荷形成的电场B、F是试探电荷所受到的力，q是产生电场电荷的电荷量C、电场强度的方向与F的方向相同D、由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比3、下列关于点电荷的场强公式的说法中，正确的是：（ ）A、 在点电荷Q的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比B、 Q是产生电场的电荷，r是场强为E的点到Q的距离C、 点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定都指向点电荷QD、 点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定都背向点电荷Q4、A为已知电场中的一固定点，在A点放一个电荷量为q的点电荷，所受的电场力为F,A点的场强为E，则：（ ）A、 若在A点换上点电荷q，A点的场强方向将发生变化B、 若在A点换上电荷量为2q 的点电荷，A点的场强变为2EC、 若将A点的电荷移去，A点的场强变为零D、 A点的场强的大小、方向与放在该处的q的大小、正负、有无均无关5、真空中有一个点电荷Q1，在距其r处的P点放一电荷量为Q2的试探电荷，试探电荷受到的电场力为F，则下列答案中正确的是：（ ）A、 P点的场强大小为 B、 P点的场强大小等于也等于C、 试探电荷的电荷量变为2Q2时，Q2受到的电场力将变为2F，而P处的场强为D、 若在P点不放试探电荷，则无法确定该点的场强方向6、如图所示，在a、b两点固定着两个带等量异种性质电的点电荷，c、d两点将a、b两点的连线三等分，则：（ ）A、c、d两点处的场强大小相等B、c、d两点处的场强大小不相等C、从c点到d点场强先变大后变小D、从c点到d点场强先变小后变大二、填空题：7、将一电荷量为2×10-5的试探电荷放在点电荷Q的电场中的P点处，所受的电场力的大小为2×10-2N，则P点的电场强度的大小为 N/C，如果P点距点电荷Q为10cm，则Q的电荷量为 C。 8、在空间某一区域，有一匀强电场，有一质量为m的液滴带正电荷，电荷量为q，在此电场中恰能沿竖直方向作匀速直线运动，则此区域的电场强度大小为 N/C，方向 。 9、在x轴上有两个点电荷，一个带正电荷Q1，另一个带负电荷Q2，且Q1 2Q2，用E1、E2分别表示这两个点电荷所产生的场强的大小，则在x轴上，E1E2点共有 处，这几处的合场强分别为 。 一、 计算题：10、如图所示，绝缘细线一端固定于O点，另一端连接一带量为q、质量为m的带正电小球，要使带电小球静止时细线与竖直方向夹角，可在空间加一匀强电场，则当所加的匀强电场沿着什么方向时可使场强最小？最小的场强多大？这时细线中的张力多大？ 11、如图所示真空中A、B两点分别放置异种点电荷QA、QB、QA=-1×10-8C，QB=4×10-8C，已知两点电荷间库仑引力为10-5N，求：若移去B处的电荷后，B处的电场强度为多大？ 若不移去B处点电荷，则AB连线中点处C的场强是多大？ 12、如图所示，同一竖直平面内，有两根光滑绝缘杆OA和OB，与竖直线的夹角均为45°，两杆上均套有能自由滑动的导体小球，两球的质量均为9×10-4kg，带电量均为2×10-7C，且静止于同一竖直高度处，问：两球相距多远？OC为AB中垂线，OC线上何处电场强度最小？最小场强是多少？（距O点0.1m处、0）【能力提升】1、点电荷A、B带有等量正电荷，将第三个电荷C放在A、B连线的中点恰好平衡。现将B作缓慢地远离A点的运动，则C的运动情况是：（ ）A、靠近A的运动 B、远离A的运动C、仍然保持静止 D、有可能靠近A，也可能靠近B2、如图所示，有一弯管ab，其中心线是半径为R的一段圆弧，弧的圆心处有一个点电荷Q，有一束带负电的粒子流从a端的中点射入，恰能沿中心线通过弯管的粒子应为：（ ）A、质量和速度均相同的粒子 B、电量和动量均相同的粒子C、电量和动能均相同的粒子 D、电量和速度均相同的粒子3、一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为Q的电荷，此时球心处的场强为 ，若在球壳上挖去半径为r（r<<R）的一个小圆孔，则此时球心处的场强为 。4、如图所示，在真空中A、B两点处各固定一个点电荷，它们的电荷量相等，均为4.0×10-10C，而带电的性质不同，A为正、B为负，两者相距80cm，P点与A、B等距离，均为50cm，试确定P点的场强大小和方向？试求P点处的场强和A、B连线中点O处的场强之比？答 案【典型例题】1、【解析】这个问题涉及到有关电场的基本概念。EF/q作为电场强度的定义式，给出了电场强度的一种测量方式或方法。而对于电场中的某一确定的点，放在该处的试探电荷的电荷量不同，电荷受到的电场力也不同，但电场力和电荷量的比值却是不变的，即电场强度与电场力及试探电荷的电荷量无关，而由场源电荷及研究点在场中的位置决定。对于点电荷形成的电场，确定点的场强与形成电场的场源电荷的电量成正比。电场强度是矢量，合场强由平行四边形法则确定，作为合场强的平行四边形的对角线不一定比作为分场强的平行四边形的邻边长。只有当电场线是直线，带电粒子只在电场力的作用下，电荷的初速度为零或初速度方向与电场线重合时，电荷的运动轨迹才会与电场线重合。【答案】B2、【解析】图示空间有匀强电场和点电荷形成的电场，任何一点的场强都是两个电场在该处场强的合场强。由带电量为q的试探电荷在c处于平衡可得： 解得匀强电场的场强为：由正点电荷形成的电场场强方向从圆心沿半径方向向外。故在a点，点电荷场强方向沿x轴正方向；在d点，点电荷场强方向沿y轴的正方向。在a点，为两个等大、同方向场强的合成，即 在b点，为两个等大、互相垂直的场强的合成，即 3、【解析】小球的重力G=mg=2.0×10-2N由题意：绳子拉力T1=1.5×10-2NG故电场力F方向向上且有F+T1=G 得F=G-T1=5×10-3N小球处的场强E=当q2=-1.0×10-4C时，电场力F/=F=5×10-3N，方向向下，此时绳中张力为T2=G+F/=2.5×10-2N【基础练习】1、ABC 2、D 3、AB 4、D 5、C 6、AD 7、103、1.1×10-9 8、mg/q 竖直向上 9、2、0、 2E210、带电小球除受电场力外，还受自身的重力和细线的拉力，而重力的切向分力mgsin有使小球摆下的效果，为了使小球静止，电场力至少要平衡这一回复力，即电场方向沿与水平方向成角偏向右上。F=qEmin=mgsinEmin=11、E=F库/qB=10-5/4×10-8=250 N/CF库=k r=0.6mEC=EA+EB=k· = 5000N/C 12、F库=k=mgtan45°解得r=0.2m距O点0.1m处、0【能力提升】1、D 2、C 3、0 4、EA=EB=kEP=2EAcos=2×14.4×=23.04N/C 方向平行于AB，沿AB方向EO=2=2×9×109×