高二物理電場(chǎng)北師大版知識(shí)精講

1、高二物理電場(chǎng)北師大版 【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：電場(chǎng)教學(xué)過程一. 教學(xué)重點(diǎn)：1. 電場(chǎng)強(qiáng)度：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電量的比值，叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。用E表示，即E=F/q。電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同。在國際單位制中場(chǎng)強(qiáng)的單位是N/C或V/m。2. 電場(chǎng)線：在電場(chǎng)中畫出一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止或由正電荷出發(fā)到無窮遠(yuǎn)截止，由無窮遠(yuǎn)出發(fā)到負(fù)電荷截止的曲線，使曲線上每點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致，這些曲線就叫電場(chǎng)線。要掌握五種常見場(chǎng)的電場(chǎng)線，即正點(diǎn)電荷場(chǎng),負(fù)點(diǎn)電荷場(chǎng)，等量同種電荷場(chǎng)，等量異種電荷場(chǎng)及勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線。二.

2、 難點(diǎn)分析（一）電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力1. 電場(chǎng)是電荷周圍存在的一種物質(zhì)，電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的。2. 電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)。公式E=F/q是場(chǎng)強(qiáng)定義式，適用于一切場(chǎng)，但F與q不能決定場(chǎng)強(qiáng)大小，且不反映關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)E與電場(chǎng)力F：場(chǎng)強(qiáng)E是電場(chǎng)的性質(zhì)，只與產(chǎn)生場(chǎng)的電荷及所研究的位置有關(guān)。F是電荷在電場(chǎng)中受力，它的大小和方向由場(chǎng)強(qiáng)和檢驗(yàn)電荷共同決定。3. 公式E=kQ/r2是真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)決定式，其中Q是產(chǎn)生電場(chǎng)的場(chǎng)電荷的大小，r是所研究點(diǎn)到場(chǎng)點(diǎn)電荷的距離。且有EQ，Er-2的關(guān)系。4. 場(chǎng)強(qiáng)是矢量，如果幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，則某處合場(chǎng)強(qiáng)等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)

3、在此處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。5. 空中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是唯一的。（二）場(chǎng)強(qiáng)與電場(chǎng)線1. 電場(chǎng)線是形象研究電場(chǎng)的假想曲線，電場(chǎng)線用某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，用其疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小。2. 靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線的主要特點(diǎn)是：由正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止或由正電荷出發(fā)到無窮遠(yuǎn)終止，由無窮遠(yuǎn)出發(fā)到負(fù)電荷終止。不中斷、不相交。3. 各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小方向都相同的電場(chǎng)叫勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電強(qiáng)的電場(chǎng)線是平行且等距的直線。（三）電場(chǎng)線與粒子運(yùn)動(dòng)軌跡電場(chǎng)線與粒子運(yùn)動(dòng)軌跡有本質(zhì)區(qū)別：電場(chǎng)線是為形象研究電場(chǎng)而假想出來的線，由激發(fā)電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷決定。粒子運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)徑跡。由粒子的初速度及其受力決定。一般電場(chǎng)線與粒子運(yùn)動(dòng)

4、軌跡不重合，只有在直線電場(chǎng)線的電場(chǎng)中，初速為零或初速與電場(chǎng)線平行時(shí)，帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下才能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)。三. 例題分析例一. 在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷，一個(gè)帶正電Q1，一個(gè)帶負(fù)電-Q2，且Q1=2Q2，用E1和E2分別表示兩個(gè)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小，則在x軸上（ ）。A. E1=E2的點(diǎn)只有一處，該點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為零B. E1=E2的點(diǎn)共有兩處，一處合場(chǎng)強(qiáng)為零，另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2C. E1=E2的點(diǎn)共有三處，其中兩處合場(chǎng)強(qiáng)為零，另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2D. E1=E2的點(diǎn)共有三處，其中一處合場(chǎng)強(qiáng)為零，另兩處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2分析：如圖所示x軸上有Q1、Q2兩電荷，注意題設(shè)E1、E2，只表示兩電荷激發(fā)電場(chǎng)點(diǎn)：

5、一是在Q1、Q2間靠近Q2的C1處，此位置Q1、Q2激發(fā)電場(chǎng)方向相同，均沿x軸正方向，故實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)為E=E1+E2=2E1=2E2；另一點(diǎn)在Q1Q2連線沿長線上；靠近Q2的C2處，且方向沿x軸反方向，故該點(diǎn)實(shí)際場(chǎng)強(qiáng)為E=E1-E2=0。解：在兩個(gè)點(diǎn)電荷之間可以找到一點(diǎn)使場(chǎng)強(qiáng)大小E1=E2，由于Q1與Q2電性相反，在中間產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)方向相同，合為2E2，在Q1Q2連線延長線上Q2一側(cè)可以找到另一點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)大小相等，且方向相反，合為零。所以B選項(xiàng)正確。例二. 在如圖所示的甲、乙、丙、丁四種典型電場(chǎng)的情況中，指出其中哪種電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同？甲、平行板電容器帶電時(shí)，極板間除邊緣附近外的任意兩點(diǎn)a、

6、b乙、兩個(gè)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的連線上，與連線中點(diǎn)O等距的任意兩點(diǎn)a、b丙、離點(diǎn)電荷等距的任意兩點(diǎn)a、b丁、兩個(gè)等量同號(hào)點(diǎn)電荷的連線的中垂線上，與連線中點(diǎn)O等距的任意兩點(diǎn)a、b分析：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，若a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同，必需這兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相同、方向也相同。利用電場(chǎng)線來研究電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，并加以比較，這種方法既形象又簡便。解答：畫出甲、乙、丙、丁四種電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布情況如圖所示。由電場(chǎng)線的分布情況可以看出：電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向都相同的是甲圖和乙圖。例三. 如圖所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，固定著一個(gè)點(diǎn)電荷P，a、b、c為電場(chǎng)中三點(diǎn)，其

7、中a、b兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷P在同一水平線上，a點(diǎn)位于點(diǎn)電荷P左側(cè)r遠(yuǎn)處，b點(diǎn)位于電荷P右側(cè)2r遠(yuǎn)處，c點(diǎn)位于電荷P正上方r遠(yuǎn)處。若a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，則點(diǎn)電荷P帶有的電量為_；b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小為_，方向_；c點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小為_，方向_。（設(shè)靜電力恒量為k）分析：空間任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)E與點(diǎn)電荷P激發(fā)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，由a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零可知，P在a處激發(fā)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向水平向左，故P為正電荷，且強(qiáng)電場(chǎng)成45角，所以該題考查兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)。（1）點(diǎn)電荷在空間電場(chǎng)分布（2）電場(chǎng)的疊加滿足平行四邊形定則。解：例四. 如圖所示為某區(qū)域電場(chǎng)線圖，虛線為某帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。A、B是電場(chǎng)中軌跡上兩點(diǎn)。（1）比較A、B兩點(diǎn)

8、場(chǎng)強(qiáng)EA、EB的大?。唬?）比較帶電粒子在A、B受電場(chǎng)力和加速度的大小；（3）此電荷電性如何？分析：由電場(chǎng)線的分布可知，EAEB；設(shè)帶電粒子帶電量為q，質(zhì)量為m，則電場(chǎng)力F=qE，故FAFB；又由牛頓定律a=F/m，所以aAaB。此題比較難的是該粒子電性的判斷，可以這樣來分析：若無電場(chǎng)存在，則粒子沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，但實(shí)際軌跡向右偏，說明在A點(diǎn)的電場(chǎng)力方向與E方向相同（帶電粒子在A點(diǎn)受力方向要么與E同向，要么反向），故帶電粒子帶正電荷。解：（1）EAEB（2）FAFB（3）aAaB（3）正電荷【模擬試題】1. 下列說法正確的是（ ）A. 根據(jù)公式，可知電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小跟電場(chǎng)力成

9、正比，跟放入電場(chǎng)中的電荷的電量成反比B. 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向總跟電場(chǎng)力方向一致C. 用負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電量的比值也可以求出場(chǎng)強(qiáng)的大小D. 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與放入電場(chǎng)中該點(diǎn)的電荷正負(fù)有關(guān)2. 電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為（ ）A. 這個(gè)定義式只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)B. 上式中，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力，q是放入電場(chǎng)中的電荷的電量C. 上式中，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷受的力，q是產(chǎn)生場(chǎng)的電荷的電量D. 在庫侖定律的表達(dá)式中，是產(chǎn)生的電場(chǎng)在處的場(chǎng)強(qiáng)大小，而是產(chǎn)生的電場(chǎng)在處的場(chǎng)強(qiáng)大小。3. 在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，畫一個(gè)以O(shè)點(diǎn)為圓心，半徑為r的圓。在圓周上等間隔地分布著a、b、c、d、e、f、h、

10、s各點(diǎn)。如圖所示，直徑ea與E平行，再在O點(diǎn)固定一個(gè)帶電量為Q的點(diǎn)電荷?；卮鹣铝袉栴}：（1）若把電量為-q的檢驗(yàn)電荷放在e點(diǎn)，它所受點(diǎn)電荷Q的作用力與勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用力恰好平衡，那么勻強(qiáng)電場(chǎng)的E等于（ ）A. B. C. D. （2）若將此電荷移至h點(diǎn)，則在h點(diǎn)此檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力F大小等于（ ）A. B. C. D. 4. 如圖所示，A、B為兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷，在其連線中垂線上的P點(diǎn)放一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷q（不計(jì)重力），由靜止釋放后，下列說法中正確的是（ ）A. 點(diǎn)電荷在從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，加速度越來越大，速度越來越大B. 點(diǎn)電荷在從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C. 點(diǎn)電

11、荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度達(dá)最大值D. 點(diǎn)電荷越過O點(diǎn)后，速度越來越小，加速度越來越大，直到粒子速度為零5. 如圖所示，實(shí)線表示某勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛線表示某帶電粒子（不計(jì)重力）以v0的速度射入電場(chǎng)中時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以下說法正確的是（ ）A. 粒子帶正電B. 粒子帶負(fù)電C. 一定從a射入，從b射出D. 一定從b射入，從a射出6. 如圖所示是電場(chǎng)中一根電場(chǎng)線，電場(chǎng)線上a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小分別是Ea、Eb，則（ ）A. B. C. D. 以上均不對(duì)7. 有一帶電小球，帶電量為，當(dāng)把它放在電場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)，受到，方向向下的電場(chǎng)力，則該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為_，方向_，如有一個(gè)電量為的粒子置于該點(diǎn)，它受到的電場(chǎng)力為

12、_，方向_，若這一點(diǎn)不放置電荷，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為_。8. 兩個(gè)等量異種電荷+Q和，相距為r。在它們連線中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)大小為_，方向?yàn)開。在O點(diǎn)放負(fù)電荷此電荷受電場(chǎng)力大小為_，方向?yàn)開。9. 如圖所示，在x軸上坐標(biāo)為零處放一個(gè)電量為的點(diǎn)電荷，在坐標(biāo)為2處放一個(gè)電量為的點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)強(qiáng)度為零處的x坐標(biāo)為_。10. 在一點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn)，兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離分別為ra和rb，兩點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小分別為Ea和Eb。（1）若，則=_。（2）若_。11. 在x軸上，x=0處放置一個(gè)電荷為+4Q的點(diǎn)電荷，x=9cm處放置一個(gè)電荷為的點(diǎn)電荷。（1）合場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)的坐標(biāo)為_。（2）在x軸上合場(chǎng)強(qiáng)的方向沿x軸正方向的區(qū)域是_。12. 如圖所示，一個(gè)帶電液滴，電量為q，質(zhì)量為m，在兩水平放置的場(chǎng)強(qiáng)為E的平行金屬板之間靜止。這個(gè)液滴帶什么電_，電量_，當(dāng)兩板間場(chǎng)強(qiáng)突然變?yōu)樵瓉頃r(shí)，液滴則向_運(yùn)動(dòng)，其加