20xx教科版高中物理選修3-11-3電場電場強度和電場線-展示頁
2024-11-29 15:44本頁面
【正文】 線上某點的切線方向規(guī)定為該點的場強方向，也是該點正電荷產生加速度的方向；而運動軌跡是帶電粒子在電場中運動的徑跡，徑跡上每點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動軌跡混為一談．只有下列幾種情況同時具備時，電場線才和運動軌跡重合： 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 ．這個電場可能是負點電荷的電場 B ．點電荷 q 在 A 點處受到的靜電力比在 B 點處受到的靜電力大 C ．點電荷 q 在 A 點處的瞬時加速度比在 B 點處的瞬時加速度小 ( 不計重力 ) D ．負電荷在 B 點處所受到的靜電力的方向沿 B 點切線方向 解析： 負點電荷的電場線是自四周無窮遠處從不同方向指向負電荷的直線，故 A 項錯．電場線越密的地方場強越大，由圖知 E A E B ，又因 F ＝ qE ，得 F A F B ，故 B 項正確．由 a ＝Fm，a ∝ F ，而 F ∝ E ， E A E B ，所以 a A a B ，故 C 項錯． B 點的切線方向即 B 點場強方向，而負電荷所受靜電力方向與其相反，故 D 項錯． 答案 ： B 電場強度的有關計算 【例 1 】 在真空中 O 點放一個點電荷 Q ＝＋ 1 .0 10－ 9 C ，直線 MN 通過 O 點， OM 的距離 r ＝ 3 0 c m ， M 點放一個點電荷q ＝－ 1 .0 10－ 10 C ，如圖 1 － 3 － 6 所示．求： ( 1 ) q 在 M 點受到的作用力． ( 2 ) M 點的場強． ( 3 ) 移走 q 后 M 點的場強． ( 4 ) M 、 N 兩點的場強哪點大？ 圖 1－ 3－ 6 思路點撥： 因 Q 、 q 是真空中的點電荷，所以計算 q 在 M 點受到的作用力可以運用庫侖定律． M 點的場強可用定義式或點電荷的場強公式求出，并且 E M 不因 q 的存在而變化． M 、 N 兩點的場強大小可根據點到 Q 的距離進行判定． 解析： 根據題意， Q 是形成電場的電荷， q 為檢驗電荷，為了方便，只用電荷量的絕對值計算庫侖力．力和場強的方向可通過電荷的正負判斷． ( 1 ) 電場是一種物質，電荷 q 在電場中 M 點所受的作用力是電荷 Q 通過它的電場對 q 的作用力，根據庫侖定律，得 FM＝ kQqr2 ＝9 .0 109 1 .0 10－ 9 1 .0 10－ 100 .32 N ＝ 1 .0 10－ 8 N 因為 Q 為正電， q 為負電，庫侖力是吸引力，所以力的方向沿MO 指向 Q . ( 2 ) M 的場強 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 ，因為它的方向跟正電荷受電場力的方向相同． ( 3 ) 在 M 點移去檢驗電荷 q ，有的同學說 M 點的場強 EM＝ 0 ，這是錯誤的，其原因在于不懂得場強是反映電場的力的性質的物理量，它是由形成電 場的電荷 Q 決定的，與檢驗電荷 q 是否存在無關． ( 4 ) M 點場強大． 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 點場強大 反思領悟： ( 1 ) 明確區(qū)分 “ 場源電荷 ” 和 “ 試探電荷 ” ． ( 2 ) 電場由場源電荷產生，某點的電場強度 E 由場源電荷及該點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，在一帶負電的導體 A 附近有一點 B ，如在 B 處放 置一個 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 處場強是多少？如果換用一個 q2＝ 4 .0 10－ 7 C 的電荷放在 B 點，其受力多大？此時 B 處場強多大？ 圖 1 － 3 － 7 解析： 由場強公式可得 EB＝F1q1＝4 .0 10－ 62 .0 10－ 8 N/C ＝ 2 .0 102 N/C ，因為是負電荷，所以場強方向與 F1方向相反． q2在 B 點所受電場力 F2＝ q2EB＝4 .0 10－ 7 2 .0 102 N ＝ 8 . 0 10－ 5 N ，方向與場強方向相同，也就是與 F1反向． 此時 B 處場強：
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