20xx教科版高中物理選修3-11-3電場電場強(qiáng)度和電場線(編輯修改稿)
2024-12-23 15:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 線上某點(diǎn)的切線方向規(guī)定為該點(diǎn)的場強(qiáng)方向，也是該點(diǎn)正電荷產(chǎn)生加速度的方向；而運(yùn)動軌跡是帶電粒子在電場中運(yùn)動的徑跡，徑跡上每點(diǎn)的切線方向是粒子的速度方向．速度方向和加速度方向不是一回事，二者不一定相同，因此不能將電場線和運(yùn)動軌跡混為一談．只有下列幾種情況同時(shí)具備時(shí)，電場線才和運(yùn)動軌跡重合： ① 電場線是直線； ② 僅受電場力作用； ③ 初速度為零或與電場線平行． 3. 如圖 1 － 3 － 5 所示是靜電場的一部分電場分布，下列說法中正確的是 ( ) 圖 1 － 3 － 5 A ．這個(gè)電場可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場 B ．點(diǎn)電荷 q 在 A 點(diǎn)處受到的靜電力比在 B 點(diǎn)處受到的靜電力大 C ．點(diǎn)電荷 q 在 A 點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在 B 點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小 ( 不計(jì)重力 ) D ．負(fù)電荷在 B 點(diǎn)處所受到的靜電力的方向沿 B 點(diǎn)切線方向 解析： 負(fù)點(diǎn)電荷的電場線是自四周無窮遠(yuǎn)處從不同方向指向負(fù)電荷的直線，故 A 項(xiàng)錯(cuò)．電場線越密的地方場強(qiáng)越大，由圖知 E A E B ，又因 F ＝ qE ，得 F A F B ，故 B 項(xiàng)正確．由 a ＝Fm，a ∝ F ，而 F ∝ E ， E A E B ，所以 a A a B ，故 C 項(xiàng)錯(cuò)． B 點(diǎn)的切線方向即 B 點(diǎn)場強(qiáng)方向，而負(fù)電荷所受靜電力方向與其相反，故 D 項(xiàng)錯(cuò)． 答案 ： B 電場強(qiáng)度的有關(guān)計(jì)算 【例 1 】 在真空中 O 點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷 Q ＝＋ 1 .0 10－ 9 C ，直線 MN 通過 O 點(diǎn)， OM 的距離 r ＝ 3 0 c m ， M 點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷q ＝－ 1 .0 10－ 10 C ，如圖 1 － 3 － 6 所示．求： ( 1 ) q 在 M 點(diǎn)受到的作用力． ( 2 ) M 點(diǎn)的場強(qiáng)． ( 3 ) 移走 q 后 M 點(diǎn)的場強(qiáng)． ( 4 ) M 、 N 兩點(diǎn)的場強(qiáng)哪點(diǎn)大？ 圖 1－ 3－ 6 思路點(diǎn)撥： 因 Q 、 q 是真空中的點(diǎn)電荷，所以計(jì)算 q 在 M 點(diǎn)受到的作用力可以運(yùn)用庫侖定律． M 點(diǎn)的場強(qiáng)可用定義式或點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式求出，并且 E M 不因 q 的存在而變化． M 、 N 兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小可根據(jù)點(diǎn)到 Q 的距離進(jìn)行判定． 解析： 根據(jù)題意， Q 是形成電場的電荷， q 為檢驗(yàn)電荷，為了方便，只用電荷量的絕對值計(jì)算庫侖力．力和場強(qiáng)的方向可通過電荷的正負(fù)判斷． ( 1 ) 電場是一種物質(zhì)，電荷 q 在電場中 M 點(diǎn)所受的作用力是電荷 Q 通過它的電場對 q 的作用力，根據(jù)庫侖定律，得 FM＝ kQqr2 ＝9 .0 109 1 .0 10－ 9 1 .0 10－ 100 .32 N ＝ 1 .0 10－ 8 N 因?yàn)?Q 為正電， q 為負(fù)電，庫侖力是吸引力，所以力的方向沿MO 指向 Q . ( 2 ) M 的場強(qiáng) EM＝FMq＝1 . 0 10－ 81 . 0 10－ 10 N/C ＝ 1 0 0 N/C 其方向沿 OM 連線背離 Q ，因?yàn)樗姆较蚋姾墒茈妶隽Φ姆较蛳嗤? ( 3 ) 在 M 點(diǎn)移去檢驗(yàn)電荷 q ，有的同學(xué)說 M 點(diǎn)的場強(qiáng) EM＝ 0 ，這是錯(cuò)誤的，其原因在于不懂得場強(qiáng)是反映電場的力的性質(zhì)的物理量，它是由形成電 場的電荷 Q 決定的，與檢驗(yàn)電荷 q 是否存在無關(guān)． ( 4 ) M 點(diǎn)場強(qiáng)大． 答案： ( 1 ) 1 . 0 10 － 8 N ，方向沿 MO 指向 Q ( 2 ) 1 0 0 N/C ，方向沿 OM 連線背離 Q ( 3 ) 1 0 0 N/C ，方向沿 OM 連線背離 Q ( 4 ) M 點(diǎn)場強(qiáng)大 反思領(lǐng)悟： ( 1 ) 明確區(qū)分 “ 場源電荷 ” 和 “ 試探電荷 ” ． ( 2 ) 電場由場源電荷產(chǎn)生，某點(diǎn)的電場強(qiáng)度 E 由場源電荷及該點(diǎn)到場源電荷的距離決定． ( 3 ) E ＝Fq不能理解成 E 與 F 成正比，與 q 成反比． 如圖 1 － 3 － 7 所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體 A 附近有一點(diǎn) B ，如在 B 處放 置一個(gè) q1＝－ 2 . 0 10－ 8 C 的電荷，測出其受到的電場力大小為 4 . 0 10－ 6 N ，則 B 處場強(qiáng)是多少？如果換用一個(gè) q2＝ 4 .0 10－ 7 C 的電荷放在 B 點(diǎn)，其受力多大？此時(shí) B 處場強(qiáng)多大？ 圖 1 － 3 － 7 解析： 由場強(qiáng)公式可得 EB＝F1q1＝4 .0 10－ 62 .0 10－ 8 N/C ＝ 2 .0 102 N/C ，因?yàn)槭秦?fù)電荷，所以場強(qiáng)方向與 F1方向相反． q2在 B 點(diǎn)所受電場力 F2＝ q2EB＝4 .0 10－ 7 2 .0 102 N ＝ 8 . 0 10－ 5 N ，方向與場強(qiáng)方向相同，也就是與 F1反向． 此時(shí) B 處場強(qiáng)：
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