高中物理第2章電場與示波器探究電場的力的性質(zhì)學案滬科版選修3-1(存儲版)
【正文】 “無關 ”)． 2．電場強度的矢量性：電場強度的方向與在該點的正電荷所受靜電力的方向相同，與負電荷的受力方向相反．所以比較電場強度是否相同時，一定要考慮大小和方向兩個因素． [延伸思考 ] 電場強度是比值法定義的物理量．比值法定義的特點是什么？請結(jié)合密度 ρ＝mV、電阻 R＝UI的公式加以說明． 答案 比值法定義的特點是被定義的物理量與作比值的兩個量無 關，只取決于物質(zhì)、電阻、電場本身的性質(zhì)． 二、點電荷的電場 電場強度的疊加 [問題設計 ] 1所示，在正點電荷 Q 的電場中有一試探電荷 q，已知 q 到 Q 的距離為 r， Q 對 q 的作用力是多大？ Q 在 q 所在位置產(chǎn)生的電場的電場強度是多大？方向如何？ 圖 1 答案 根據(jù)庫侖定律有 F＝ kQqr2 ，所以 Q 在 q 所在位置產(chǎn)生的電場的電場強度為 E＝ Fq＝ kQr2，方向沿 Qq 的連線由 Q 指向 q. 2．如果再有一正點電荷 Q′＝ Q，放在如圖 2 所示的位置， q 所在位置的電場的電場強度多大？ 圖 2 答案 如圖所示， Q、 Q′分別對 q有力的作用， q 所受的靜電力為兩個力的合力 F＝ F21＋ F2＝ 2kQqr2 . 所以 q 所在位置的電場的電場強度為 E＝ Fq＝ 2kQr2. [要點提煉 ] 1．點電荷電場的場強： (1)公式 E＝ kQr2，適用條件：真空中的點電荷． (2)方向：沿某點和 Q的連線， Q 為正電荷時，沿連線向外， Q 為負電荷時，沿連線向里．如果以 Q為中心， r 為半徑作一球面，則球面上各點的電場強度大小相等．當 Q 為正電荷時， E 的方向沿半徑向外；當 Q 為負電荷時， E 的方向沿半徑向里． 2．場強是矢量，當空間存在多個點電荷產(chǎn)生的電場時，電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和． 三、電場線 勻強電場 [問題設計 ] 1．電場線是如何表示電場方向和強弱的？ 答案 在電場中，某點電場線的切線方向表示該點場強方向；電場線的疏密表 示電場強度的相對大小，電場強度較大的地方電場線較密，反之較疏． 2．電場線是真實存在的嗎？能不能相交？ 答案 不是．如果相交，則在同一點的切線方向有兩個，電場強度的方向也有兩個，這與電場強度的方向只有一個相矛盾，所以不可能． [要點提煉 ] 1．電場線的特點有： (1)起始于無限遠或正電荷，終止于負電荷或無限遠． (2)任意兩條電場線不相交． (3)在同一幅圖中，電場線的疏密表示場強的大小，電場線某點的切線方向表示該點電場強度的方向． 2．勻強電場中各點的電場強度大小相等，方向相同；電場線是距離相等的平行直線． [延伸思考 ] 、等量同號點電荷、等量異號點電荷電場的電場線有何特點？ 2．電場線和帶電粒子在電場中的運動軌跡相同嗎？ 答案 ：正電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到無限遠處，負電荷的電場線由無限遠處延伸到負電荷，如圖所示，其特點有： (1)點電荷形成的電場中，不存在場強相同的點． (2)若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直．在此球面上場強大小處處相等，方向各不相同． 等量同號點電荷的電場：電場線分布如圖所示 (以等量正點電 荷為例 )，其特點有： (1)兩點電荷連線上，中點 O 處場強為零，向兩側(cè)場強逐漸增大，方向指向中點． (2)兩點電荷連線中點 O 沿中垂面 (中垂線 )到無限遠，電場線先變密后變疏，即場強先變大后變小，方向背離中點． 等量異號點電荷的電場：電場分布如圖所示，其特點有： (1)兩點電荷連線上的各點場強方向從正電荷指向負電荷，沿電場線方向場強先變小再變大，中點處場強最小． (2)兩點電荷連線的中垂面 (中垂線 )上，電場 線的方向均相同，即電場強度方向都相同，總與中垂面 (或中垂線 )垂直且指向負點電荷一側(cè)．沿中垂面 (中垂線 )從中點到無限遠處，場強大小一直減小，中點處場強最大． 勻強電場的電場線分布如圖所示，勻強電場的特點有： (1)場強的大小、方向處處相同． (2)電場線為間隔相等、相互平行的直線． 2．不一定相同．電場線是為了形象地描述電場而引入的假想曲線，規(guī)定電場線上每點的切線方向為該點的場強方向，也是正電荷在該點的受力方向 (與負電荷受力方向相反 )．運動軌跡是帶電粒子在 電場中實際通過的徑跡，徑跡上每點的切線方向為粒子
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