第二課時(shí)電場(chǎng)的力的性質(zhì)

1、第二課時(shí)電場(chǎng)的力的性質(zhì)【基礎(chǔ)知識(shí)】一、電場(chǎng)及電場(chǎng)強(qiáng)度1靜電場(chǎng)(1)電場(chǎng)是存在于電荷周圍的一種_，靜電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)叫靜電場(chǎng)(2)電荷間的相互作用是通過_實(shí)現(xiàn)的電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有_2電場(chǎng)強(qiáng)度 (1)定義式： (2)物理意義：表示電場(chǎng)的_和_，反應(yīng)了電場(chǎng)具有 的性質(zhì)。(3)單位： 或 (4)方向： 3場(chǎng)強(qiáng)三個(gè)表達(dá)式的比較(1)(2)(3)二、電場(chǎng)線1電場(chǎng)線的定義：為了直觀形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的_及_，在電場(chǎng)中畫出一系列的曲線，使曲線上各點(diǎn)的_方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，曲線的_表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小2幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布(1)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布。電場(chǎng)線由_出發(fā)，到_終止(2

2、)負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布。電場(chǎng)線由_出發(fā)，到_終止(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布。分布特點(diǎn)：間隔相等的平行直線(4)等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布。(5)等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布。三、電場(chǎng)的疊加電場(chǎng)疊加原理：多個(gè)點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度（合場(chǎng)強(qiáng)）等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的 ，這種關(guān)系叫電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加，電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵從 。對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度概念的理解1關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，下列說法正確的是()A由E可知，某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E與q成反比，與F成正比B正、負(fù)試探電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反，所以某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與放入試探電荷的正負(fù)有關(guān)C電場(chǎng)中某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與放入該點(diǎn)的試探電荷的正負(fù)無關(guān)D電場(chǎng)中某一

3、點(diǎn)不放試探電荷時(shí)，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零答案C解析電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷的受力情況及電荷性質(zhì)無關(guān)，故A、D錯(cuò)誤，C正確；電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷所受電場(chǎng)力方向相同，與負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向相反，但場(chǎng)強(qiáng)方向與試探電荷的正負(fù)無關(guān)，B錯(cuò)誤電場(chǎng)強(qiáng)度兩個(gè)表達(dá)式的比較2對(duì)于由點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)，下列說法正確的是A電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式仍成立，即E，式中的Q就是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷B在真空中，電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式為E，式中Q就是產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷C在真空中，電場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式E，式中q是檢驗(yàn)電荷D以上說法都不對(duì)答案B對(duì)電場(chǎng)線概念的理解3以下關(guān)于電場(chǎng)和電場(chǎng)線的說法中正確的是()A電場(chǎng)、電場(chǎng)線都是客觀存在的物質(zhì)

4、，因此電場(chǎng)線不僅能在空間相交，也能相切B在電場(chǎng)中，凡是電場(chǎng)線通過的點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)不為零，不畫電場(chǎng)線區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零C同一試探電荷在電場(chǎng)線密集的地方所受電場(chǎng)力大D電場(chǎng)線是人們假想的，用以表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，客觀上并不存在答案CD解析電場(chǎng)線是假想的，不是物質(zhì)，在空間不相交，不相切，不畫電場(chǎng)線區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不一定為零電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量合成例1如圖1所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，MOP60.電荷量相等、符號(hào)相反的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時(shí)O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E1；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)，則O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小變?yōu)镋2.E1與E2之比為()圖1A12 B21 C

5、2 D4答案B解析兩個(gè)點(diǎn)電荷分別在M點(diǎn)和N點(diǎn)時(shí)，每個(gè)點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相同，所以EMENE1，得EMEN.將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)時(shí)，假設(shè)M點(diǎn)的電荷為正電荷，則O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如圖所示M點(diǎn)和P點(diǎn)的點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小仍相等，夾角為120，所以O(shè)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)E2EM，即，B正確變式訓(xùn)練1如圖9，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、 c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q (q0)的固定點(diǎn)電荷已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為(k為靜電力常量)()圖9Ak Bk Ck Dk答案B解析電荷q產(chǎn)生的電

6、場(chǎng)在b處的場(chǎng)強(qiáng)Eb，方向水平向右，由于b點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，故圓盤上的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在b處的場(chǎng)強(qiáng)EbEb，方向水平向左，故Q0.由于b、d關(guān)于圓盤對(duì)稱，故Q產(chǎn)生的電場(chǎng)在d處的場(chǎng)強(qiáng)EdEb，方向水平向右，電荷q產(chǎn)生的電場(chǎng)在d處的場(chǎng)強(qiáng)Ed，方向水平向右，所以d處的合場(chǎng)強(qiáng)的大小EEdEdk.兩個(gè)等量點(diǎn)電荷電場(chǎng)的分布等量同種點(diǎn)電荷和等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線的比較比較項(xiàng)目等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖連線中點(diǎn)O處的場(chǎng)強(qiáng)連線上O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小，指向負(fù)電荷一方為零連線上的場(chǎng)強(qiáng)大小(從左到右)沿連線先變小，再變大沿連線先變小，再變大沿中垂線由O點(diǎn)向外場(chǎng)強(qiáng)大小O點(diǎn)最大，向外逐漸減小O點(diǎn)最小，向外先變大后變小關(guān)于

7、O點(diǎn)對(duì)稱的A與A、B與B的場(chǎng)強(qiáng)等大同向等大反向例2如圖6所示，兩個(gè)帶等量負(fù)電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)，被固定在光滑的絕緣水平面上，P、N是小球A、B連線的水平中垂線上的兩點(diǎn)，且POON.現(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶正電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn))由P點(diǎn)靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，下列關(guān)于小球C的說法可能正確的是()圖6A速度先增大，再減小B速度一直增大C加速度先增大再減小，過O點(diǎn)后，加速度先減小再增大D加速度先減小，再增大解析在AB的中垂線上，從無窮遠(yuǎn)處到O點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度先變大后變小，到O點(diǎn)變?yōu)榱?，故正電荷受庫侖力沿連線的中垂線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電荷的加速度先變大后變小，速度不斷增大，在O點(diǎn)加速度變?yōu)?/p>

8、零，速度達(dá)到最大；由O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處時(shí)，速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對(duì)稱性如果P、N相距很近，加速度則先減小，再增大答案AD變式訓(xùn)練3如圖7所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中，MN為兩電荷連線的中垂線，a、b、c三點(diǎn)所在直線平行于兩電荷的連線，且a和c關(guān)于MN對(duì)稱，b點(diǎn)位于MN上，d點(diǎn)位于兩電荷的連線上以下判斷正確的是()圖7Ab點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)Bb點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小于d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)Ca、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D試探電荷q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在c點(diǎn)的電勢(shì)能答案BC解析根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布情況和由電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)大小可知EdEb.故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確a、c兩點(diǎn)

9、關(guān)于MN對(duì)稱，故UabUbc，選項(xiàng)C正確沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，所以ac，由Epq可知EpaEpc，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡例3實(shí)線為三條方向未知的電場(chǎng)線，從電場(chǎng)中的M點(diǎn)以相同的速度飛出a、b兩個(gè)帶電粒子，a、b的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2中的虛線所示(a、b只受電場(chǎng)力作用)，則()圖2Aa一定帶正電，b一定帶負(fù)電B電場(chǎng)力對(duì)a做正功，對(duì)b做負(fù)功Ca的速度將減小，b的速度將增大Da的加速度將減小，b的加速度將增大答案D解析由于電場(chǎng)線的方向未知，故無法確定a、b的電性，A錯(cuò)；電場(chǎng)力對(duì)a、b均做正功，兩帶電粒子動(dòng)能均增大，則速度均增大，B、C均錯(cuò)；a向電場(chǎng)線稀疏處運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電場(chǎng)力減小，故加

10、速度減小，b向電場(chǎng)線密集處運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電場(chǎng)力增大，故加速度增大，D正確變式訓(xùn)練4如圖所示，圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某帶電粒子通過該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可做出的正確判斷是()A帶電粒子所帶電荷的正、負(fù)B帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的加速度何處較大D帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大帶電體的力電綜合問題的分析方法1基本思路2運(yùn)動(dòng)情況反映受力情況(1)物體靜止(保持)：F合0.(2)做直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)合0.變速直線運(yùn)動(dòng)：F合0，且F合與速度方向總是一致(3)做曲

11、線運(yùn)動(dòng)：F合0，F(xiàn)合與速度方向不在一條直線上，且總指向運(yùn)動(dòng)軌跡曲線凹的一側(cè)(4)F合與v的夾角為，加速運(yùn)動(dòng)：090；減速運(yùn)動(dòng)：90180.(5)勻變速運(yùn)動(dòng)：F合恒量4如圖11所示，絕緣光滑水平軌道AB的B端與處于豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形粗糙絕緣軌道BC平滑連接，圓弧的半徑R0.40 m在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E1.0104 N/C.現(xiàn)有一質(zhì)量m0.10 kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平軌道上與B端距離s1.0 m的位置，由于受到電場(chǎng)力的作用帶電體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道的C端時(shí)，速度恰好為零已知帶電體所帶電荷量q8.0105 C，求：圖11(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到

12、圓弧形軌道的B端時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力；(2)帶電體沿圓弧形軌道從B端運(yùn)動(dòng)到C端的過程中，摩擦力做的功答案(1)5.0 N，方向豎直向下(2)0.72 J解析(1)設(shè)帶電體在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a根據(jù)牛頓第二定律有qEma解得a8.0 m/s2設(shè)帶電體運(yùn)動(dòng)到B端的速度大小為vB，則v2as解得vB4.0 m/s設(shè)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓軌道B端時(shí)受軌道的支持力為FN，根據(jù)牛頓第二定律有FNmg解得FNmg5.0 N根據(jù)牛頓第三定律可知，帶電體運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道的B端時(shí)對(duì)圓弧軌跡的壓力大小FNFN5.0 N方向：豎直向下(2)因電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，所以帶電體沿圓弧形軌道運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力所做的功W電qE

13、R0.32 J設(shè)帶電體沿圓弧形軌道運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力所做的功為Wf，對(duì)此過程根據(jù)動(dòng)能定理有W電WfmgR0mv解得Wf0.72 J9.一根長(zhǎng)為l的絲線吊著一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如圖8所示，絲線與豎直方向成37角，現(xiàn)突然將該電場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向下且大小不變，不考慮因電場(chǎng)的改變而帶來的其他影響(重力加速度為g，cos 370.8，sin 370.6)，求：圖8(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；(2)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)絲線的拉力答案(1)(2)mg解析(1)電場(chǎng)未變化前，小球靜止在電場(chǎng)中，受力分析如圖所示：顯然小球帶正電，由平衡條件得：mgtan 37Eq故E(2)電場(chǎng)方

14、向變成豎直向下后，小球開始做圓周運(yùn)動(dòng)，重力、電場(chǎng)力對(duì)小球做正功小球由靜止位置運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，由動(dòng)能定理得：(mgqE)l(1cos 37)mv2由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，在最低點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)向FT(mgqE)m聯(lián)立以上各式，解得：FTmg.變式訓(xùn)練2如圖所示，兩個(gè)帶等量正電荷的小球A、B(可視為點(diǎn)電荷)，被固定在光滑的絕緣水平面上P、N是小球連線的中垂線上的兩點(diǎn)，且POON.現(xiàn)將一個(gè)電荷量很小的帶負(fù)電的小球C(可視為質(zhì)點(diǎn))，由P點(diǎn)靜止釋放，在小球C向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，下列關(guān)于小球C的速度、加速度的圖象中，可能正確的是()作業(yè)1在如圖所示的四種電場(chǎng)中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)其中a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，電場(chǎng)強(qiáng)度相同的

15、是( )A甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)B乙圖中兩等量異種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)C丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)D丁圖中勻強(qiáng)電場(chǎng)中的a、b兩點(diǎn)2一負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止釋放，只受電場(chǎng)力作用，沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，它運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象如圖所示則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)線分布情況可能是下圖中的()4在如圖所示的四個(gè)電場(chǎng)中，均有相互對(duì)稱分布的a、b兩點(diǎn)，其中a、b兩點(diǎn)電勢(shì)和場(chǎng)強(qiáng)都相同的是 ()【例4】如圖所示,用金屬絲AB彎成半徑r=1m的圓弧,但在A、B之間留出寬度為d=2cm的間隙,間隙相對(duì)來說很小的.將電荷量Q=3.1310-9C的正電荷均勻分布在金屬絲上,求圓心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度.【訓(xùn)練4】均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷