高中物理第2章電場(chǎng)與示波器探究電場(chǎng)的力的性質(zhì)學(xué)案滬科版選修3-1-wenkub
2022-11-30 23:12:29 本頁(yè)面
【正文】 場(chǎng)強(qiáng)度的矢量性：電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與在該點(diǎn)的正電荷所受靜電力的方向相同，與負(fù)電荷的受力方向相反．所以比較電場(chǎng)強(qiáng)度是否相同時(shí)，一定要考慮大小和方向兩個(gè)因素． [延伸思考 ] 電場(chǎng)強(qiáng)度是比值法定義的物理量．比值法定義的特點(diǎn)是什么？請(qǐng)結(jié)合密度 ρ＝mV、電阻 R＝UI的公式加以說(shuō)明． 答案 比值法定義的特點(diǎn)是被定義的物理量與作比值的兩個(gè)量無(wú) 關(guān)，只取決于物質(zhì)、電阻、電場(chǎng)本身的性質(zhì)． 二、點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 1所示，在正點(diǎn)電荷 Q 的電場(chǎng)中有一試探電荷 q，已知 q 到 Q 的距離為 r， Q 對(duì) q 的作用力是多大？ Q 在 q 所在位置產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大？方向如何？ 圖 1 答案 根據(jù)庫(kù)侖定律有 F＝ kQqr2 ，所以 Q 在 q 所在位置產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E＝ Fq＝ kQr2，方向沿 Qq 的連線由 Q 指向 q. 2．如果再有一正點(diǎn)電荷 Q′＝ Q，放在如圖 2 所示的位置， q 所在位置的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大？ 圖 2 答案 如圖所示， Q、 Q′分別對(duì) q有力的作用， q 所受的靜電力為兩個(gè)力的合力 F＝ F21＋ F2＝ 2kQqr2 . 所以 q 所在位置的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E＝ Fq＝ 2kQr2. [要點(diǎn)提煉 ] 1．點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)： (1)公式 E＝ kQr2，適用條件：真空中的點(diǎn)電荷． (2)方向：沿某點(diǎn)和 Q的連線， Q 為正電荷時(shí)，沿連線向外， Q 為負(fù)電荷時(shí)，沿連線向里．如果以 Q為中心， r 為半徑作一球面，則球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等．當(dāng) Q 為正電荷時(shí)， E 的方向沿半徑向外；當(dāng) Q 為負(fù)電荷時(shí)， E 的方向沿半徑向里． 2．場(chǎng)強(qiáng)是矢量，當(dāng)空間存在多個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和． 三、電場(chǎng)線 勻強(qiáng)電場(chǎng) [問(wèn)題設(shè)計(jì) ] 1．電場(chǎng)線是如何表示電場(chǎng)方向和強(qiáng)弱的？ 答案 在電場(chǎng)中，某點(diǎn)電場(chǎng)線的切線方向表示該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向；電場(chǎng)線的疏密表 示電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小，電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較密，反之較疏． 2．電場(chǎng)線是真實(shí)存在的嗎？能不能相交？ 答案 不是．如果相交，則在同一點(diǎn)的切線方向有兩個(gè)，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向也有兩個(gè)，這與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向只有一個(gè)相矛盾，所以不可能． [要點(diǎn)提煉 ] 1．電場(chǎng)線的特點(diǎn)有： (1)起始于無(wú)限遠(yuǎn)或正電荷，終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)． (2)任意兩條電場(chǎng)線不相交． (3)在同一幅圖中，電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，電場(chǎng)線某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向． 2．勻強(qiáng)電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相同；電場(chǎng)線是距離相等的平行直線． [延伸思考 ] 、等量同號(hào)點(diǎn)電荷、等量異號(hào)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線有何特點(diǎn)？ 2．電場(chǎng)線和帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡相同嗎？ 答案 ：正電荷的電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)延伸到無(wú)限遠(yuǎn)處，負(fù)電荷的電場(chǎng)線由無(wú)限遠(yuǎn)處延伸到負(fù)電荷，如圖所示，其特點(diǎn)有： (1)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，不存在場(chǎng)強(qiáng)相同的點(diǎn)． (2)若以點(diǎn)電荷為球心作一個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直．在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同． 等量同號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)：電場(chǎng)線分布如圖所示 (以等量正點(diǎn)電 荷為例 )，其特點(diǎn)有： (1)兩點(diǎn)電荷連線上，中點(diǎn) O 處場(chǎng)強(qiáng)為零，向兩側(cè)場(chǎng)強(qiáng)逐漸增大，方向指向中點(diǎn)． (2)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn) O 沿中垂面 (中垂線 )到無(wú)限遠(yuǎn)，電場(chǎng)線先變密后變疏，即場(chǎng)強(qiáng)先變大后變小，方向背離中點(diǎn)． 等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)：電場(chǎng)分布如圖所示，其特點(diǎn)有： (1)兩點(diǎn)電荷連線上的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場(chǎng)線方向場(chǎng)強(qiáng)先變小再變大，中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)最?。? (2)兩點(diǎn)電荷連線的中垂面 (中垂線 )上，電場(chǎng) 線的方向均相同，即電場(chǎng)強(qiáng)度方向都相同，總與中垂面 (或中垂線 )垂直且指向負(fù)點(diǎn)電荷一側(cè)．沿中垂面 (中垂線 )從中點(diǎn)到無(wú)限遠(yuǎn)處，場(chǎng)強(qiáng)大小一直減小，中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)最大． 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)的特點(diǎn)有： (1)場(chǎng)強(qiáng)的大小、方向處處相同． (2)電場(chǎng)線為間隔相等、相互平行的直線． 2．不一定相同．電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線，規(guī)定電場(chǎng)線上每點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向 (與負(fù)電荷受力方向相反 )．運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在 電場(chǎng)中實(shí)際通過(guò)的徑跡，徑跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向．在力學(xué)
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