20xx教科版高中物理選修3-11-3電場電場強度和電場線-閱讀頁
2024-12-07 15:44本頁面
【正文】 示電場的強弱，只有一條電場線時，則應(yīng) 討論如下：若此電場線為正點電荷電場中的，則有 Ea＞ Eb；若此電場線為負點電荷電場中的，則有 Ea＜ Eb；若此電場線是勻強電場中的，則有 Ea＝ Eb；若此電場線是等量異種點電荷電場中的那一條直的電場線，則 Ea和 Eb的關(guān)系不能確定．故正確選項為 A 、 D. 答案 ： AD 反思領(lǐng)悟： 從電場線的分布了解場強大小，從其分布的疏密程度來分析，而不是從電場線方向等因素來分析．在處理過程中要逐步形成牢固的認識，另外，這種將抽象的物理模型轉(zhuǎn)化為形象的物理模型、化難為易、化繁為簡的方法值得在以后學習中遷移． 與電場有關(guān)的力學問題 【例 4 】 豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強電場，其電場強度為 E . 在該勻強電場中，用絲線懸掛質(zhì)量為 m 的帶電小球，絲線跟豎直方向成 θ 角時小球恰好平衡，此時小球與右板相距為 b ，如圖 1 － 3 － 11 所示，請問： 圖 1 － 3 － 11 ( 1 ) 小球所帶的電荷量是多少？ ( 2 ) 若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時間？ 思路點撥： 對小球進行受力分析，知其共受三力作用．重力、線的拉力和電場力，小球處于平衡狀態(tài)，用正交分解法列出平衡方程．當剪斷絲線后，小球在重力與電場力的合力 ( 恒力 ) 作用下做初速度為零的勻加速直線運動．根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式可求出小球的運動時間． 解析： ( 1 ) 由于小球處于平衡狀態(tài)，對小球受力分析如圖所示． F s in θ ＝ qE ① F co s θ ＝ mg .② 由①②得 t a n θ ＝qEmg，故 q ＝mg t a n θE. ( 2 ) 小球在水平方向的分運動為勻變速直線運動，用牛頓第二定律得 ax＝qEm， 則 b ＝12axt2得 t＝ 2 bmqE＝ 2 bgco t θ . 答案： ( 1 )mg t a n θE ( 2 ) 2 bg co t θ 反思領(lǐng)悟： 求解電場力在內(nèi)的力學綜合題的一般方法如下： ①明確研究對象； ② 對所選對象進行受力分析，畫出力的示意圖；③ 根據(jù)物體所處的狀態(tài)列方程； ④ 求解并驗根． 創(chuàng)新拓展 單位判斷法 當試題各選項用符號表示計算結(jié)論時，往往會設(shè)置一些由于運算錯誤導致的錯誤選項，只要對物理量的單位進行分析就可以篩選出正確答案，例如結(jié)果的單位不是要計算的物理量的單位，或者等式兩邊單位不一致，則肯定是錯誤的，可以排除． 但是，有時單位表達正確，但由于常數(shù)項的不確定，不能確定正確答案，這時就可以輔以其他方法進一步確認． 【例 5 】 物理學中有些問題的結(jié)論不一定必須通過計算才能驗證，有時只需通過一定的分析就可以判斷結(jié)論是否正確．如圖 1 － 3 － 12 所示為兩個彼此平行且共軸的半徑分別為 R1和R2的圓環(huán)，兩圓環(huán)上的電荷量均為 q ( q 0 ) ，而且電荷均勻分布，兩圓環(huán)的圓心 O1和 O2相距為 2 a ，連線的中點為 O ，軸線上的A 點在 O 點右側(cè)與 O 點相距為 r ( r a ) ．試分析判斷下列關(guān)于 A點處電場強度大小 E 的表達式 ( 式中 k 為靜電力常量 ) 正確的是( ) 圖 1 － 3 － 12 A ． E ＝??????kqR1[ R21＋ ? a ＋ r ?2]－kqR2[ R22＋ ? a － r ? ]2 B ． E ＝????????kqR1[ R21＋ ? a ＋ r ?2]32－kqR2[ R22＋ ? a － r ?2]32 C ． E ＝??????kq ? a ＋ r ?[ R21＋ ? a ＋ r ?2]－kq ? a － r ?[ R22＋ ? a － r ?2] D ． E ＝??????kq ? a ＋ r ?[ R21＋ ? a ＋ r ?2]32－kq ? a － r ?[ R22＋ ? a － r ?2]32 解析： 由單位量綱關(guān)系可確定 A 、 C 選項錯誤． E 的表達式由兩項相減而成．其中第一項應(yīng)為左環(huán)在 A 點產(chǎn)生的場強．第二項應(yīng)為右環(huán)在 A 點產(chǎn)生的場強 ．若 R 1 ＝ R 2 ＝ 0 ，則兩環(huán)縮小為一點電荷，此時 A 點場強大小應(yīng)為 E ＝??????kq? a ＋ r ?2 － kq? a － r ?2 ，而當 R 1 ＝ R 2 ＝ 0 時， B 項中的 E ＝ 0 ， D 項可化簡出上式，故可判斷 D 項正確． 答案 ： D
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