電場強度疊加專題--高三二輪

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上For personal use only in study and research; not for commercial use電場強度疊加的基本方法專心-專注-專業(yè)命題研究：電場強度是描述電場力的性質(zhì)的物理量，是電場中最基本、最重要的概念之一，高中階段的學(xué)習(xí)對整個電場部分起了輔墊作用，而在高考中也是考試的熱點。求解電場強度的基本方法有：定義法EF/q，真空中點電荷場強公式法EKQ/r2，勻強電場公式法EU/d，矢量疊加法EE1+E2+E3等。但對于某些電場強度計算，必須采用特殊的思想方法?，F(xiàn)結(jié)合例題分析場強疊加的幾種方法專項攻破：一基本法遵循平行四邊形定則（矢

2、量合成）【典例1】圖中a、b是兩個點電荷，它們的電量分別為Q1、Q2，MN是ab連線的中垂線，P是中垂線上，電荷連線上方的一點。下列哪種情況能使P點場強方向指向MN的左側(cè)？（ ）A.Q1、Q2都是正電荷，且Q1<Q2B.Q1是正電荷，Q2是負電荷，且Q1>|Q2|C.Q1是負電荷，Q2是正電荷，且|Q1|<Q2D.Q1、Q2都是負電荷，且|Q1|>|Q2| 二對稱法對稱法實際上就是根據(jù)某些物理現(xiàn)象、物理規(guī)律、物理過程或幾何圖形的對稱性進行解題的一種方法，利用此法分析解決問題可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)演算和推導(dǎo)，直接抓住問題的實質(zhì)，有出奇制勝之效。【典例2】?如圖所示，帶電量為q

3、的點電荷與均勻帶電薄板相距為2d，點電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心。若圖中a點處的電場強度為零，根據(jù)對稱性，帶電薄板在圖中b點處產(chǎn)生的電場強度大小為_，方向_。（靜電力恒量為k）【解析】圖中a點處的電場強度為零，說明帶電薄板在a點產(chǎn)生的場強Ea1與點電荷q在a點產(chǎn)生的場強Ea2大小相等而方向相反（如圖所示），即，由于水平向左，則水平向右。根據(jù)對稱性，帶電薄板在b點產(chǎn)生的強度與其在a點產(chǎn)生的場強大小相等而方向相反。所以，其方向水平向左?！镜淅?】ab是長為l的均勻帶電細桿，P1、P2是位于ab所在直線上的兩點，位置如圖所示ab上電荷產(chǎn)生的靜電場在P1處的場強大小為E1，在P2處的場強大小為

4、E2，則以下說法正確的是()A兩處的電場方向相同，E1>E2B兩處的電場方向相反，E1>E2C兩處的電場方向相同，E1<E2D兩處的電場方向相反，E1<E2【解析】可從電場疊加角度分析，把均勻帶電細桿等效為沿桿放置的無數(shù)點電荷則設(shè)c為a關(guān)于P1對稱的點，則ac間的電荷在P1點產(chǎn)生的電場場強為零，ab桿上電荷在P1處產(chǎn)生的場強可等效為cb段電荷在P1處產(chǎn)生的場強而P2處場強是ab上所有電荷產(chǎn)生電場的疊加，所以兩點場強方向必定相反，由對稱性可知，cb段電荷在P1點和P2點產(chǎn)生的場強大小相等，而P2點場強大小等于ac，cb兩段電荷在P2點產(chǎn)生場強大小之和故E1<E2.三

5、、補償法求解物理問題，要根據(jù)問題給出的條件建立起物理模型。但有時由題給條件建立模型不是一個完整的模型，這時需要給原來的問題補充一些條件，組成一個完整的新模型。這樣，求解原模型的問題就變?yōu)榍蠼庑履Ｐ团c補充條件的差值問題。【典例4】如圖所示，用長為L的金屬絲彎成半徑為r的圓弧，但在A、B之間留有寬度為d的間隙，且d遠遠小于r，將電量為Q的正電荷均為分布于金屬絲上，求圓心處的電場強度。 【解析】中學(xué)物理只講到有關(guān)點電荷強的計算公式和勻強電場場強的計算方法以，本題是求一個規(guī)則帶電體所產(chǎn)生的電場，沒有現(xiàn)成公式直接可用，需變換思維角度。假設(shè)將這個圓環(huán)缺口補上，并且已補缺部分的電荷密度與原有缺口的環(huán)體上的電

6、荷密度一樣，這樣就形成一個電荷均勻分布的完整帶電環(huán)，環(huán)上處于同一直徑兩端的微小部分所帶電荷可視為兩個相應(yīng)點的點電荷，它們在圓心O處產(chǎn)生的電場疊加后合場強為零。根據(jù)對稱性可知，帶電小段，由題給條件可視為點電荷，它在圓心O處的場強E1，是可求的。若題中待求場強為E2，則E1+ E20。設(shè)原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為,，則補上的那一小段金屬絲帶電量Q，在0處的場強E1K Q/r2,由E1+ E20可得：E2- E1，負號表示E2與E1反向，背向圓心向左。點評：從此題解法可以看出，由于添撲圓環(huán)缺口，將帶電體“從局部合為整體”，再“由整體分為局部”，這種先合后分的思想方法能使解題者迅速獲得解題思路。四、微

7、元法微元法就是將研究對象分割成若干微小的的單元，或從研究對象上選取某一“微元”加以分析，從而可以化曲為直，使變量、難以確定的量轉(zhuǎn)化為常量、容易確定的量。【典例5】如圖所示，均勻帶電圓環(huán)所帶電荷量為Q，半徑為R，圓心為O，P為垂直于圓環(huán)平面的稱軸上的一點，OPL，試求P點的場強?！窘馕觥吭O(shè)想將圓環(huán)看成由個小段組成，當相當大時，每一小段都可以看作點電荷，其所帶電荷量，由點電荷場強公式可求得每一小段帶電體在處產(chǎn)生的場強為由對稱性知，各小段帶電環(huán)在處的場強，垂直于軸的分量相互抵消，而其軸向分量之和即為帶電環(huán)在處的場強 點評：嚴格的說，微分法是利用微積分的思想處理物理問題的一種思想方法，對考生來說有一定

8、的難度，但是在高考題中也時而出現(xiàn)，所以，在復(fù)習(xí)過程中要進行該方法的思維訓(xùn)練，以適應(yīng)高考的要求。五、極值法物理學(xué)中的極值問題可分為物理型和數(shù)學(xué)型兩類。物理型主要依據(jù)物理概念、定理求解。數(shù)學(xué)型則是在根據(jù)物理規(guī)律列方程后，依靠數(shù)學(xué)中求極值的知識求解?！镜淅?】 如圖所示，兩帶電量均為+Q的點電荷相距2L，MN是兩電荷連線的中垂線，分析MN上場強的變化。六、等效替代法“等效替代”方法，是指在效果相同的前提下，從A事實出發(fā)，用另外的B事實來代替，必要時再由B而C直至實現(xiàn)所給問題的條件，從而建立與之相對應(yīng)聯(lián)系，得以用有關(guān)規(guī)律解之。如以模型代實物，以合力（合運動）替代數(shù)個分力（分運動）；等效電阻、等效電源等

9、?！镜淅?】 如圖所示，一帶正Q電量的點電荷A，與一塊接地的長金屬板MN組成一系統(tǒng)，點電荷A與板MN間的垂直距離為為d，試求A與板MN的連線中點C處的電場強度【解析】求金屬板和點電荷產(chǎn)生的合場強，顯然用現(xiàn)在的公式直接求解比較困難。能否用中學(xué)所學(xué)的知識靈活地遷移而解決呢？當然可以。由于金屬板接地，電勢為0，而一對等量異號的電荷在其連線的中垂線上電勢也為0，因而可以聯(lián)想成圖中所示的兩個等量異號電荷組成的靜電場等效替代原電場。根據(jù)電場疊加原理，容易求得C點的場強。點評：等效法的實質(zhì)在效果相同的情況下，利用物理問題中某些相似或相同效果進行知識遷移的一種解決問題方法，等效法解題往往是用較簡單的因素代替較

10、復(fù)雜的因素。七、利用處于靜電平衡中的導(dǎo)體求解電場強度【典例8】 如圖所示，金屬球殼A的半徑為R，球外點電荷的電量為Q，到球心的距離為r，則金屬球殼感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球心處的場強等于（? ）? A. ? B. ?C. 0? ? D. 【解析】：金屬球殼A放在電荷周圍，將發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，當導(dǎo)體處于靜電平衡時，其內(nèi)部場強處處為零，所以，對金屬球殼內(nèi)任意一點感應(yīng)電荷在此處產(chǎn)生的場強與點電荷Q在此處的場強大小相等，方向相反。而點電荷Q在球心的場強為，則感應(yīng)電荷在球心處的場強為。則正確答案為D。僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen