新人教版高三一轮复习电场强和电场线学案中学教育高中教育_中学教育-中学课件.pdf
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1、学案 2 电场强度和电场线【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【知识梳理】知识点 1.电场强度由什么决定?大小、方向如何确定?思考 1有关电场强度的理解,下述说法正确的是()A由 EFq可知,电场强度 E 跟放入的电荷 q 所受的电场力成正比 B当电场中存在试探电荷时,电荷周围才出现电场这种特殊的物质,才存在电场强度 C由 Ekqr2可知,在离点电荷很近,r 接近于零,电场强度达无穷大 D电场强度是反映电场本身特性的物理量,与是否存在试探电荷无关 思考 2关于电场,下列叙述正确的是()A在以点电荷为圆心,r 为半
2、径的球面上,各点的场强都相同 B正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大 C在电场中某点放入试探电荷 q,该点的场强为 EF/q,取走 q 后,该点场强不为零 D电荷所受电场力越大,该点电场强度一定越大 知识点 2.电场线真实存在吗?用电场线如何表示电场强度的大小和方向?思考 3关于电场线,下述说法中正确的是()A电场线是客观存在的 B电场线与电荷运动的轨迹是一致的 C电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同 D沿电场线方向,场强一定越来越大 思考 4如图 1 所示,MN 是电场中的一条电场线,一电子从 a 点运动到 b 点速度在不断地增大,则下列结论正确的是()图 1 A该
3、电场是匀强电场 B该电场线的方向由 N 指向 M C电子在 a 处的加速度小于在 b 处的加速度 D 因为电子从 a 到 b 的轨迹跟 MN 重合,所以电场线实际上就是带电粒子在电场中的运动轨迹【典例导学】一、场强的三个表达式的比较及场强的叠加 1场强的三个表达式的比较 定义式 决定式 关系式 表达式 EF/q EkQ/r2 EU/d 适用范围 任何电场 真空中的点电荷 匀强电场 说明 E 的大小及方向与检验电荷的电荷量及存在与否无关 Q:场源电荷的电荷量 r:研究点到场源电荷的距离,用于均匀带电球体(或球壳)时,r 是球心到研究点的距离,Q是整个球体的带电荷量 U:电场中两 点 的 电势差
4、d:两点沿电场方向的距离.2.电场的叠加原理 多个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,电场强度的叠加遵循平行四边形定则【例 1】(2011 深圳模拟)如图 3 甲所示,在一个点电荷 Q 形成的电场中,Ox 坐标轴与它的一条电场线重合,坐标轴上 A、B 两点的坐标分别为 2.0 m 和 5.0 m放在 A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟 x 轴的正方向相同,电场力的大小跟试探电荷所带电荷量的关系图象如图乙中直线 a、b 所示,放在 A 点的电荷带正电,放在 B 点的电荷带负电求:图 3(1)B 点的电场强度的大小和方向;(2)试
5、判断点电荷 Q 的电性,并说明理由;(3)点电荷 Q 的位置坐标 【例 2】(2011 重庆 19)如题图 4 所示,电量为q 和q 的点电荷分别位于正方体的顶点,正方体范围内电场强度为零的点有()A体中心、各面中心和各边中点 B体中心和各边中点 C各面中心和各边中点 D体中心和各面中心 图 4 的电场线分布分析问题知识梳理知识点电场强度由什么决定大小方向如何确定思考有关电场强度的理解下述说法正确的是由可知电场强度跟放入的电荷所受的电场力成正比当电场中存在试探电荷时电荷周围才出现电场这种特殊的物存在试探电荷无关思考关于电场下列叙述正确的是在以点电荷为圆心为半径的球面上各点的场强都相同正电荷周围
6、的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大在电场中某点放入试探电荷该点的场强为取走后该点场强不为度零电荷所电场线下述说法中正确的是电场线是客观存在的电场线与电荷运动的轨迹是一致的电场线上某点的线方向与电荷在该点受力方向可以不同沿电场线方向场强一定越来越大思考如图所示是电场中的一条电场线一电子从点运动到点速度 二、对电场线的进一步认识 1点电荷的电场线的分布特点(如图 5 所示)(1)离点电荷越近,电场线越密集,场强越强(2)若以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小处处相等,方向各不相同 图 5 图 6 2等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图 6 所示)(1)
7、两点电荷连线上各点,电场线方向从正电荷指向负电荷(2)两点电荷连线的中垂面(线)上,场强方向均相同,且总与中垂面(线)垂直在中垂面(线)上到 O 点等距离处各点的场强相等(O 为两点电荷连线的中点)(3)关于 O 点对称的两点 A 与 A,B 与 B的场强等大、同向 图 7 3等量同种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图 7 所示)(1)两点电荷连线中点 O 处场强为零(2)中点 O 附近的电场线非常稀疏,但场强并不为零(3)在中垂面(线)上从 O 点到无穷远,电场线先变密后变疏,即场强先变大后变小(4)两点电荷连线中垂线上各点的场强方向和该直线平行(5)关于 O 点对称的两点 A 与 A
8、,B 与 B的场强等大、反向 4匀强电场中电场线分布特点(如图 8 所示)图 8 的电场线分布分析问题知识梳理知识点电场强度由什么决定大小方向如何确定思考有关电场强度的理解下述说法正确的是由可知电场强度跟放入的电荷所受的电场力成正比当电场中存在试探电荷时电荷周围才出现电场这种特殊的物存在试探电荷无关思考关于电场下列叙述正确的是在以点电荷为圆心为半径的球面上各点的场强都相同正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大在电场中某点放入试探电荷该点的场强为取走后该点场强不为度零电荷所电场线下述说法中正确的是电场线是客观存在的电场线与电荷运动的轨迹是一致的电场线上某点的线方向与电荷在该点受力方向可
9、以不同沿电场线方向场强一定越来越大思考如图所示是电场中的一条电场线一电子从点运动到点速度电场线是平行、等间距的直线,场强方向与电场线平行【例 3】(2010 广东理综 21)图 9 是某一点电荷的电场线分布图,下列表述正确的是()Aa 点的电势高于 b 点的电势 B该点电荷带负电 Ca 点和 b 点电场强度的方向相同 D a 点的电场强度大于 b 点的电场强度 图 9 【例 4】(2011 烟台模拟)如图 10 所示,M、N 为两个固定的等量同种正电荷,在其连线的中垂线上的 P 点放一个静止的负电荷(重力不计),下列说法中正确的是()A从 P 到 O,可能加速度越来越小,速度越来越大 B从 P
10、 到 O,可能加速度先变大,再变小,速度越来越大 C越过 O 点后,加速度一直变大,速度一直变小 D越过 O 点后,加速度一直变小,速度一直变小 图 10 三、电场中的力学问题【例 5】(2011 福建 20)反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似如图 11 所示,在虚线 MN 两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场,一带电微粒从 A 点由静止开始,在电场力作用下沿直线在 A、B 两点间往返运 动已知电场强度的大小分别是 E12.0103 N/C 和 E24.0103 N/C,方向如图所示,带电微粒质量 m1.01020 kg,带电荷量
11、q1.0109 C,A 点距虚线 MN 的距离 d11.0 cm,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应求:(1)B 点距虚线 MN 的距离 d2;(2)带电微粒从 A 点运动到 B 点所经历的时间 t.图 11 的电场线分布分析问题知识梳理知识点电场强度由什么决定大小方向如何确定思考有关电场强度的理解下述说法正确的是由可知电场强度跟放入的电荷所受的电场力成正比当电场中存在试探电荷时电荷周围才出现电场这种特殊的物存在试探电荷无关思考关于电场下列叙述正确的是在以点电荷为圆心为半径的球面上各点的场强都相同正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大在电场中某点放入试探电荷该点的场强为取走后该点场强
12、不为度零电荷所电场线下述说法中正确的是电场线是客观存在的电场线与电荷运动的轨迹是一致的电场线上某点的线方向与电荷在该点受力方向可以不同沿电场线方向场强一定越来越大思考如图所示是电场中的一条电场线一电子从点运动到点速度电场强度和电场线【当堂检测】1(2011 南京模拟考试)在如图 12 所示的四种电场中,分别标记有 a、b 两点其中a、b 两点的电势相等,电场强度相同的是()图 12 A甲图中与点电荷等距的 a、b 两点 B乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a、b 两点 C丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a、b 两点 D丁图中匀强电场中的 a、b 两点 2(2011
13、 新课标 20)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线 abc 从 a 运动到 c,已知质点的速率是递减的关于 b 点电场强度 E 的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在 b 点的切线)()3一负电荷从电场中 A 点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到 B 点,它运动的速度时间图象如图 13 所示则 A、B 两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()图 13 的电场线分布分析问题知识梳理知识点电场强度由什么决定大小方向如何确定思考有关电场强度的理解下述说法正确的是由可知电场强度跟放入的电荷所受的电场力成正比当电场中存在试探电荷时电荷周围才出现电场这种特殊的物存在试探电荷无关思考
14、关于电场下列叙述正确的是在以点电荷为圆心为半径的球面上各点的场强都相同正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大在电场中某点放入试探电荷该点的场强为取走后该点场强不为度零电荷所电场线下述说法中正确的是电场线是客观存在的电场线与电荷运动的轨迹是一致的电场线上某点的线方向与电荷在该点受力方向可以不同沿电场线方向场强一定越来越大思考如图所示是电场中的一条电场线一电子从点运动到点速度 4如图 14 所示,有一带电物体处在一个斜向上的匀强电场E 中,由静止开始沿天花板向左做匀速直线运动,下列说法正确的是()图 14 A物体一定带正电 B物体一定带负电 C物体不一定受弹力的作用 D物体一定受弹力的作
15、用 5如图 15 所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由 AOB 匀速飞过,电子重力不计,则电子所受另一个力的大小和方向变化情况是()A先变大后变小,方向水平向左 B先变大后变小,方向水平向右 C先变小后变大,方向水平向左 图 15 D先变小后变大,方向水平向右 6(2010 广东汕尾期末)如图 16 所示,真空中 O 点有一点电荷,在它产生的电场中有 a、b 两点,a 点的场强大小为 Ea,方向与 ab 连线成 60 角,b 点的场强大小为 Eb,方向与 ab 连线成 30,关于 a、b 两点场强 Ea、Eb及电势 a、b的关系,正确的是()AEa3Eb,ab BEa3Eb,ab CEaEb3
16、,ab DEa 3Eb,ab【巩固提升】图 16 1在 x 轴上有两个点电荷,一个带正电荷 Q1,一个带负电荷 Q2,且 Q12Q2,用 E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小,则在 x 轴上()AE1E2的点有一处,该处合场强为零 BE1E2的点有两处,其中一处合场强为零,另一处合场强为 2E2 CE1E2的点有三处,其中两处合场强为零,另一处合场强为 2E2 DE1E2的点有三处,其中一处合场强为零,另两处合场强为 2E1 2如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b 是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受电场力作
17、用,根据此图可做出的正确判断是()A带电粒子所带电荷的正、负 的电场线分布分析问题知识梳理知识点电场强度由什么决定大小方向如何确定思考有关电场强度的理解下述说法正确的是由可知电场强度跟放入的电荷所受的电场力成正比当电场中存在试探电荷时电荷周围才出现电场这种特殊的物存在试探电荷无关思考关于电场下列叙述正确的是在以点电荷为圆心为半径的球面上各点的场强都相同正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大在电场中某点放入试探电荷该点的场强为取走后该点场强不为度零电荷所电场线下述说法中正确的是电场线是客观存在的电场线与电荷运动的轨迹是一致的电场线上某点的线方向与电荷在该点受力方向可以不同沿电场线方向场
18、强一定越来越大思考如图所示是电场中的一条电场线一电子从点运动到点速度B带电粒子在 a、b 两点的受力方向 C带电粒子在 a、b 两点的加速度何处较大 D带电粒子在 a、b 两点的速度何处较大 3(2010 上海模拟)如图 17 所示,在光滑绝缘水平面上有两个分别带异种电荷的小球 A和 B,它们均在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动,且始终保持相对静止设小球 A 的电荷量为 QA,小球 B 的电荷量为 QB,则下列判断正确的是()A小球 A 带正电,小球 B 带负电,且 QAQB B小球 A 带正电,小球 B 带负电,且 QAQB C小球 A 带负电,小球 B 带正电,且 QAQB D小球 A
19、 带负电,小球 B 带正电,且 QAQB 图 17 4(2010 浙江金华模拟)如图 18 所示,一质量为 m、带电荷量为 q 的物体处于场强按 EE0kt(E0、k 均为大于零的常数,取水平向左为正方向)变化的电场中,物体与竖直墙壁间动摩擦因数为 ,当 t0 时刻物体处于静止状态若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且电场空间和墙面均足够大,下列说法正确的是()A物体开始运动后加速度先增加、后减小 图 18 B物体开始运动后加速度不断增大 C经过时间 tE0k,物体在竖直墙壁上的位移达最大值 D经过时间 tqE0mgkq,物体运动速度达最大值 5如图 19 所示,一带电荷量为 q5103
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