3 高中物理电场强度理解与应用.ppt

基础知识回放基础知识回放基础知识回放基础知识回放3电场强度的理解与应用电场强度的理解与应用电场强度的理解与应用电场强度的理解与应用电场电场电场电场电荷周围空间存在的一种特殊物质电荷周围空间存在的一种特殊物质电荷周围空间存在的一种特殊物质电荷周围空间存在的一种特殊物质电场的基本性质电场的基本性质电场的基本性质电场的基本性质对放入电场的电荷有电场力的作用对放入电场的电荷有电场力的作用对放入电场的电荷有电场力的作用对放入电场的电荷有电场力的作用电场强度电场强度电场强度电场强度试探电荷：试探电荷：检验电场是否存在及其强弱分布检验电场是否存在及其强弱分布检验电场是否存在及其强弱分布检验电场是否存在及其强弱分布的带电体；电荷量小，点电荷。的带电体；电荷量小，点电荷。的带电体；电荷量小，点电荷。的带电体；电荷量小，点电荷。试探电荷放入电场后不影响原电场试探电荷放入电场后不影响原电场试探电荷放入电场后不影响原电场试探电荷放入电场后不影响原电场高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 场源电荷：场源电荷：激发电场的电荷，也叫源电荷，激发电场的电荷，也叫源电荷，激发电场的电荷，也叫源电荷，激发电场的电荷，也叫源电荷，是电场产生的源泉是电场产生的源泉是电场产生的源泉是电场产生的源泉场强的意义：场强的意义：描述电场强弱与方向的物理量描述电场强弱与方向的物理量场强定义：场强定义：试探电荷在电场中某点受到的静试探电荷在电场中某点受到的静试探电荷在电场中某点受到的静试探电荷在电场中某点受到的静电力电力电力电力 F F 跟它的电量跟它的电量跟它的电量跟它的电量 q q 的比值，叫的比值，叫的比值，叫的比值，叫做该的电场强度。做该的电场强度。做该的电场强度。做该的电场强度。场强定义式：场强定义式：E E=F F q q场强方向：场强方向：电场中正电荷所受静电力的方向电场中正电荷所受静电力的方向正正场强单位：场强单位：N/C 或或 V/m高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 点电荷的电场点电荷的电场点电荷的电场点电荷的电场场源：场源：场源：场源：点电荷点电荷Q 场强：场强：场强：场强：QPrE=kQr2场强方向：场强方向：场强方向：场强方向：Q 为正，沿半径背离为正，沿半径背离 QQ 为负，沿半径指向为负，沿半径指向 Q-+EE球体（球壳）：球体（球壳）：球体（球壳）：球体（球壳）：E=kQr2(r Rr R)高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 电场的叠加原理电场的叠加原理电场的叠加原理电场的叠加原理多个带电体在空间产生电场时，空间某的电场多个带电体在空间产生电场时，空间某的电场多个带电体在空间产生电场时，空间某的电场多个带电体在空间产生电场时，空间某的电场强度等于各个电荷独立在该处产生电场的矢量强度等于各个电荷独立在该处产生电场的矢量强度等于各个电荷独立在该处产生电场的矢量强度等于各个电荷独立在该处产生电场的矢量和，满足平行四边形定则。和，满足平行四边形定则。和，满足平行四边形定则。和，满足平行四边形定则。电场线电场线电场线电场线意义：意义：意义：意义：形象描述电场方向和强弱形象描述电场方向和强弱形象描述电场方向和强弱形象描述电场方向和强弱性质：性质：性质：性质：每点的切线方向与场强方向相同每点的切线方向与场强方向相同每点的切线方向与场强方向相同每点的切线方向与场强方向相同起于正电荷终止于负电荷，非封闭曲线起于正电荷终止于负电荷，非封闭曲线起于正电荷终止于负电荷，非封闭曲线起于正电荷终止于负电荷，非封闭曲线疏密反映了电场的强弱疏密反映了电场的强弱疏密反映了电场的强弱疏密反映了电场的强弱电场线不相交电场线不相交电场线不相交电场线不相交电场线是假想的，客观上不存在电场线是假想的，客观上不存在电场线是假想的，客观上不存在电场线是假想的，客观上不存在电场线并非带电体在电场中运动轨迹电场线并非带电体在电场中运动轨迹电场线并非带电体在电场中运动轨迹电场线并非带电体在电场中运动轨迹高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 常见电场的电场线分布图景：常见电场的电场线分布图景：常见电场的电场线分布图景：常见电场的电场线分布图景：孤立正电荷孤立正电荷孤立正电荷孤立正电荷孤立负电荷孤立负电荷孤立负电荷孤立负电荷高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 等量正点电荷等量正点电荷等量正点电荷等量正点电荷高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 等量异种电荷等量异种电荷等量异种电荷等量异种电荷高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 点电荷与金属板点电荷与金属板点电荷与金属板点电荷与金属板高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 两块靠近的带等量异两块靠近的带等量异两块靠近的带等量异两块靠近的带等量异种电荷的平行金属板种电荷的平行金属板种电荷的平行金属板种电荷的平行金属板高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 匀强电场匀强电场匀强电场匀强电场定义：定义：定义：定义：电场中某区域内，如果各处的场强大电场中某区域内，如果各处的场强大电场中某区域内，如果各处的场强大电场中某区域内，如果各处的场强大小和方向都相同，这个区域内的电场小和方向都相同，这个区域内的电场小和方向都相同，这个区域内的电场小和方向都相同，这个区域内的电场叫匀强电场叫匀强电场叫匀强电场叫匀强电场特点：特点：特点：特点：电场中各处的电场强度相同电场中各处的电场强度相同电场中各处的电场强度相同电场中各处的电场强度相同电场中电场线平行且疏密均匀电场中电场线平行且疏密均匀电场中电场线平行且疏密均匀电场中电场线平行且疏密均匀高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 电场及电场强度的理解电场及电场强度的理解电场及电场强度的理解电场及电场强度的理解例例1 关于电场强度，下列说法中正确的是（关于电场强度，下列说法中正确的是（）A.以点电荷为球心，以点电荷为球心，r 为半径的球面上，各点为半径的球面上，各点 的电场强度都相同的电场强度都相同B.正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的 电场强度大电场强度大C.若在电场中放入正试探电荷时，电场中某点若在电场中放入正试探电荷时，电场中某点 的场强方向向右，则在该点当放入负电荷时的场强方向向右，则在该点当放入负电荷时 受到的静电向左，但该点场强仍向右受到的静电向左，但该点场强仍向右D.电荷所受到的电场力很大，那么该点的电场电荷所受到的电场力很大，那么该点的电场 强度也很大强度也很大C C高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例2 2 对电场中某点对电场中某点对电场中某点对电场中某点 P P，正确的是，正确的是，正确的是，正确的是 （）A.A.若放在若放在若放在若放在 P P 点的电荷量减半，则点的电荷量减半，则点的电荷量减半，则点的电荷量减半，则 P P 点的电点的电点的电点的电 场强度也减半场强度也减半场强度也减半场强度也减半B.B.若将若将若将若将 P P 的电荷取走，则的电荷取走，则的电荷取走，则的电荷取走，则 P P 点的电场强度点的电场强度点的电场强度点的电场强度 为零为零为零为零C.C.P P 点的电场强度越大，则同一电荷在点的电场强度越大，则同一电荷在点的电场强度越大，则同一电荷在点的电场强度越大，则同一电荷在 P P 点受到的电场力也越大点受到的电场力也越大点受到的电场力也越大点受到的电场力也越大D.D.P P 点的电场强度方向与放在该点的电荷点的电场强度方向与放在该点的电荷点的电场强度方向与放在该点的电荷点的电场强度方向与放在该点的电荷 受到电场力方向相同受到电场力方向相同受到电场力方向相同受到电场力方向相同C C高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例3 下图是电场中某点处的电场强度下图是电场中某点处的电场强度 E 与放在该点处的试探电荷与放在该点处的试探电荷 q 及所受及所受 电场力电场力 F 之间的函数关系图像，其之间的函数关系图像，其 中正确的是中正确的是 （）A AE EE EE EE Eq qq qF FF F0 00 00 00 0B BC CD DACAC高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例4 4 在下图电场中，在下图电场中，在下图电场中，在下图电场中，A A、B B 两点电场强两点电场强两点电场强两点电场强 度相同的是度相同的是度相同的是度相同的是 （）-A AB B+A AB BA AB BA AB BA AB BC CD DC C高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例5 5 如图甲所示，如图甲所示，如图甲所示，如图甲所示，ABAB 是一点电荷产生的是一点电荷产生的是一点电荷产生的是一点电荷产生的 电场中的一条电场线，图乙是在电场电场中的一条电场线，图乙是在电场电场中的一条电场线，图乙是在电场电场中的一条电场线，图乙是在电场 线上线上线上线上 a a、b b 两处的检验电荷电量与所两处的检验电荷电量与所两处的检验电荷电量与所两处的检验电荷电量与所 受电场力大小关系图像，由图像及电受电场力大小关系图像，由图像及电受电场力大小关系图像，由图像及电受电场力大小关系图像，由图像及电 场可以判断场可以判断场可以判断场可以判断 （）A.A.场源是正电荷，在场源是正电荷，在场源是正电荷，在场源是正电荷，在 B B 右侧右侧右侧右侧B.B.场源是正电荷，在场源是正电荷，在场源是正电荷，在场源是正电荷，在 A A 左侧左侧左侧左侧C.C.场源是负电荷，在场源是负电荷，在场源是负电荷，在场源是负电荷，在 A A 左侧左侧左侧左侧D.D.场源是负电荷，在场源是负电荷，在场源是负电荷，在场源是负电荷，在 B B 右侧右侧右侧右侧A AB B甲甲甲甲0 0F Fq qa ab b乙乙乙乙B B高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例6 6 如图所示，场强为如图所示，场强为如图所示，场强为如图所示，场强为 E E 的匀强电场，水的匀强电场，水的匀强电场，水的匀强电场，水 平向右。电场中某点平向右。电场中某点平向右。电场中某点平向右。电场中某点 O O 放置一个电量放置一个电量放置一个电量放置一个电量 为为为为 Q Q 的点电荷，以的点电荷，以的点电荷，以的点电荷，以 O O 为圆周为圆周为圆周为圆周 r r 为半径为半径为半径为半径 的圆周上的圆周上的圆周上的圆周上 A A 放置检验电荷放置检验电荷放置检验电荷放置检验电荷 q q 时，其所时，其所时，其所时，其所 电场力为零，试求图中电场力为零，试求图中电场力为零，试求图中电场力为零，试求图中B B、C C、D D 点处点处点处点处 的电场强度（的电场强度（的电场强度（的电场强度（ACAC水径水径水径水径，BDBD竖直）竖直）竖直）竖直）。O OA AB BC CD D高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 电场强度的应用电场强度的应用电场强度的应用电场强度的应用例例例例7 7 如图所示，如图所示，如图所示，如图所示，A A 为带正电为带正电为带正电为带正电 Q Q 的金属板，的金属板，的金属板，的金属板，沿金属板的垂直平分线上，距离板为沿金属板的垂直平分线上，距离板为沿金属板的垂直平分线上，距离板为沿金属板的垂直平分线上，距离板为 r r 处放置一个质量为处放置一个质量为处放置一个质量为处放置一个质量为 mm 的小，小球受的小，小球受的小，小球受的小，小球受 水平向右的电场力使悬线偏转水平向右的电场力使悬线偏转水平向右的电场力使悬线偏转水平向右的电场力使悬线偏转 角角角角 而静止，悬线为绝缘细线。试求小球而静止，悬线为绝缘细线。试求小球而静止，悬线为绝缘细线。试求小球而静止，悬线为绝缘细线。试求小球 所在处的电场强度。所在处的电场强度。所在处的电场强度。所在处的电场强度。A AQ Qmm、q qr r高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例8 如图所示，光滑绝缘斜面放置在竖直如图所示，光滑绝缘斜面放置在竖直 向下的匀强电场中，场强为向下的匀强电场中，场强为 E。现从。现从 斜面顶端斜面顶端 A 以初速度以初速度 v0 释放一个质释放一个质 量为量为m 的带负电的小球，带电量的带负电的小球，带电量 q。斜面顶端与底端高度差为斜面顶端与底端高度差为 h。（1）场强）场强 E 为多少时，小球才能到达为多少时，小球才能到达B。（2）如小球能到达）如小球能到达B，则在，则在B点最小速度。点最小速度。B Bv v0 0h hE EA A高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例9 9 如图所示，质量为如图所示，质量为如图所示，质量为如图所示，质量为 mm，带电量为，带电量为，带电量为，带电量为 q q 的的的的 滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块 滑到竖直向下的匀强电场区域时，滑滑到竖直向下的匀强电场区域时，滑滑到竖直向下的匀强电场区域时，滑滑到竖直向下的匀强电场区域时，滑 块的运动状态（块的运动状态（块的运动状态（块的运动状态（）A.A.继续匀速下滑继续匀速下滑继续匀速下滑继续匀速下滑B.B.将加速下滑将加速下滑将加速下滑将加速下滑C.C.将减速下滑将减速下滑将减速下滑将减速下滑D.D.上述三种情况都可能发生上述三种情况都可能发生上述三种情况都可能发生上述三种情况都可能发生+A A高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例10 10 如图所示，带电量为如图所示，带电量为如图所示，带电量为如图所示，带电量为 +q q 的点电荷与的点电荷与的点电荷与的点电荷与 均匀带电薄板相距为均匀带电薄板相距为均匀带电薄板相距为均匀带电薄板相距为 2 2d d，点电荷到，点电荷到，点电荷到，点电荷到 带电薄板的垂线通过板的几何中心。带电薄板的垂线通过板的几何中心。带电薄板的垂线通过板的几何中心。带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中若图中若图中若图中 a a 点处的电场强度为零。那么点处的电场强度为零。那么点处的电场强度为零。那么点处的电场强度为零。那么 带电薄板在带电薄板在带电薄板在带电薄板在b b 点产生的电场强度大小点产生的电场强度大小点产生的电场强度大小点产生的电场强度大小 为为为为 _，方向，方向，方向，方向 _。b bd dd dd d+q+qa akd2q水平向左水平向左带电薄板带电薄板带电薄板带电薄板高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例11 11 如图所示，质量为如图所示，质量为如图所示，质量为如图所示，质量为 MM 的塑料箱内有的塑料箱内有的塑料箱内有的塑料箱内有 一根与底部连接的轻质绝缘弹簧，一根与底部连接的轻质绝缘弹簧，一根与底部连接的轻质绝缘弹簧，一根与底部连接的轻质绝缘弹簧，弹簧上端系一个带正电的小球，电弹簧上端系一个带正电的小球，电弹簧上端系一个带正电的小球，电弹簧上端系一个带正电的小球，电 量为量为量为量为 q q，质量为，质量为，质量为，质量为 mm。突然，加上匀。突然，加上匀。突然，加上匀。突然，加上匀 强电场，小球向上运动，当弹簧正强电场，小球向上运动，当弹簧正强电场，小球向上运动，当弹簧正强电场，小球向上运动，当弹簧正 好恢复原长时，小球速度最大。求好恢复原长时，小球速度最大。求好恢复原长时，小球速度最大。求好恢复原长时，小球速度最大。求 容器对桌面压力为零时，小球的加容器对桌面压力为零时，小球的加容器对桌面压力为零时，小球的加容器对桌面压力为零时，小球的加 速度。速度。速度。速度。a a=MgMg mm 高中物理高中物理高中物理高中物理 选修选修选修选修 3-13-1静电场静电场静电场静电场南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作史献计工作室制作 例例例例12 12 半径为半径为半径为半径为 R R 的硬质橡胶圆环，其上带的硬质橡胶圆环，其上带的硬质橡胶圆环，其上带的硬质橡胶圆环，其上带 有均匀分布的正电荷有均匀分布的正电荷有均匀分布的正电荷有均匀分布的正电荷 q q，现在环上，现在环上，现在环上，现在环上 截去一小段弧截去一小段弧截去一小段弧截去一小段弧 ABAB，AB AB 弧长为弧长为弧长为弧长为 l l，且，且，且，且 l l R R，试求圆环中心处的电场强度。，试求圆环中心处的电场强度。，试求圆环中心处的电场强度。，试求圆环中心处的电场强度。B BR RO OA A