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(文件)
【正文】 的學(xué)習(xí)中我們就已經(jīng)知道，物體運(yùn)動(dòng)速度的方向和它的加速度的方向是兩回事，不一定相同，因此，電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡不能混為一談，不能認(rèn)為電場(chǎng)線就是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡．只有當(dāng)電場(chǎng)線是直線，且?guī)щ娏Ｗ又皇莒o電力作用 (或受其他力，但方向沿電場(chǎng)線所在直線 )，同時(shí)帶電粒子的初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在直線時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡才和電場(chǎng)線重合，這只是一種特殊情況． 一、對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解 例 1 如圖 3 所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體 A附近有一點(diǎn) B，若在 B 處放置一個(gè) q1＝－ 10－ 8 C 的電荷，測(cè)出其受到的靜電力 F1 大小為 10－ 6 N，方向如圖，則： 圖 3 (1)B 處場(chǎng)強(qiáng)是多少？方向如何？ (2)如果換成一個(gè) q2＝ 10－ 7C 的電荷放在 B 點(diǎn)，其受力多大？此時(shí) B 處場(chǎng)強(qiáng)多大？ 解析 (1)由場(chǎng)強(qiáng)公式可得 EB＝ F1|q1|＝ 10－ 10－ 8 N/C＝ 200 N/C 因?yàn)槭秦?fù)電荷，所以場(chǎng)強(qiáng)方向與 F1 方向相反 (2)q2在 B點(diǎn)所受靜電力 F2＝ q2EB＝ 10－ 7200 N＝ 10－ 5 N，方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，也就是與 F1 反向．此時(shí) B 處場(chǎng)強(qiáng)仍為 200 N/C 不變，方向與 F1 相反． 答案 (1)200 N/C 方向與 F1 相反 (2)10－ 5 N 200 N/C 二、點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 例 2 如圖 4 所示，真空中，帶電荷量分別為＋ Q 和－ Q 的點(diǎn)電荷 A、 B 相距 r，則： 圖 4 (1)點(diǎn)電荷 A、 B 在中點(diǎn) O 產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)分別為多大？方向如何？ (2)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn) O 的場(chǎng)強(qiáng)為多大？ (3)在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，距 A、 B 兩點(diǎn)都為 r 的 O′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何？ 解析 分別求＋ Q 和－ Q 在某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向，然后根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理，求出該點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)． (1)如圖甲所示， A、 B 兩點(diǎn)電荷在 O 點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，均由A→ 、 B 兩點(diǎn)電荷 在 O 點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 EA＝ EB＝ kQr2＝ 4kQr2 . (2)O 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為： EO＝ EA＋ EB＝ 8kQr2 ，方向由 A→B. (3)如圖乙所示， EA′＝ EB′＝ kQr2，由矢量圖所形成的等邊三角形可知， O′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) EO′＝ EA′＝ EB′＝ kQr2 ，方向與 A、 B 的中垂線垂直，由 A→B. 答案 (1)4kQr2 ，方向由 A→B 4kQr2 ，方向由 A→B (2)8kQr2 ，方向由 A→B (3)kQr2 ，方向由 A→B 三、電場(chǎng)線的理解和應(yīng)用 例 3 某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖 5 所示，下列說(shuō)法正確的是 ( ) 圖 5 A． c 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于 b 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 B．若將一試探電荷＋ q 由 a 點(diǎn)靜止釋放，它將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到 b 點(diǎn) C． b 點(diǎn)的電場(chǎng) 強(qiáng)度大于 d 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 D． a 點(diǎn)和 b 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同 解析 電場(chǎng)線的疏密表征了電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由題圖可知 Ea＜ Eb， Ed＞ Ec， Eb＞ Ed， Ea＞ Ec，故選項(xiàng) C 正確，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤．由于電場(chǎng)線是曲線，由 a 點(diǎn)靜止釋放的正電荷不可能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng) B錯(cuò)誤．電場(chǎng)線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向， a點(diǎn)和 b 點(diǎn)的切 線不在同一條直線上，故選項(xiàng) D 錯(cuò)誤． 答案 C 1.(對(duì)電場(chǎng)線的理解 )如 圖 6 所示，帶箭頭的直線是某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，在這條線上有A、 B 兩點(diǎn)，用 EA、 EB 表示 A、 B 兩處的場(chǎng)強(qiáng)，則 ( ) 圖 6 A． A、 B 兩處的場(chǎng)強(qiáng)方向相同 B．因?yàn)?A、 B 在一條電場(chǎng)線上，且電場(chǎng)線是直線，所以 EA＝ EB C．電場(chǎng)線從 A指向 B，所以 EA＞ EB D．不知 A、 B 附近電場(chǎng)線的分布情況， EA、 EB 的大小不能確定 答案 AD 解析 電場(chǎng)線的切線方向即場(chǎng)強(qiáng)方向，所以 A 對(duì)；電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小，只有一條電場(chǎng)線的情況下不能判斷場(chǎng)強(qiáng)大小，所以 B、 C 錯(cuò)誤， D 正確． 2． (電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的疊加 ) N(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 7 所示．向右移去位于圓周上 P 點(diǎn)的一個(gè)小球，則圓心 O 點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 ________，方向 ________． (
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