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-文庫(kù)吧資料
2024-11-27 23:12本頁(yè)面
【正文】 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)最小． (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)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)
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