【物理】2019届一轮复习人教版静电场电场强度教案 8页

第28讲 静电场 电场强度 ‎【教学目标】‎ ‎1.理解电场强度的定义、意义及表示方法.‎ ‎2.熟练掌握各种电场的电场线分布，并能利用它们分析解决问题.‎ ‎3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题．‎ ‎【教学过程】‎ ‎ ‎ ‎★重难点一、电场强度的叠加问题★‎ ‎1．电场强度三个表达式的比较 E＝ E＝k E＝ 公式意义 电场强度定义式 真空中点电荷电场强度的决定式 匀强电场中E与U的关系式 适用条件 一切电场 ‎①真空②点电荷 匀强电场 决定因素 由电场本身决定，与q无关 由场源电荷Q和场源电荷到该点的距离r共同决定 由电场本身决定，d为沿电场方向的距离 相同点 矢量，遵守平行四边形定则 单位：1 N/C＝1 V/m ‎2．电场强度的叠加 ‎(1)叠加原理：多个电荷在空间某处产生的电场为各电荷在该处所产生的电场强度的矢量和。‎ ‎(2)运算法则：平行四边形定则。‎ ‎3．计算电场强度常用的五种方法 ‎(1)电场叠加合成法。(2)平衡条件求解法。(3)对称法。(4)补偿法。(5)等效法。‎ ‎【特别提醒】‎ 求解合场强常用的方法 ‎【典型例题】如图所示，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q＞0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　　)‎ A．k B．k C．k D．k ‎【答案】　B ‎【解析】　由于在a点放置一点电荷q后，b点电场强度为零，说明点电荷q在b点产生的电场强度与圆盘上Q在b点产生的电场强度大小相等，即EQ＝Eq＝k，根据对称性可知Q在d点产生的场强大小E′Q＝EQ＝k，则Ed＝E′Q＋E′q＝k＋k＝k，故选项B正确。‎ ‎★重难点二、电场线的理解与应用★‎ ‎1．电场线的三个特点 ‎(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远或负电荷处；‎ ‎(2)电场线在电场中不相交；‎ ‎(3)在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏。‎ ‎2．六种典型电场的电场线 ‎3．两种等量点电荷的电场 比较 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 沿连线先变小后变大 电荷连线上的电场强度 O点最小，但不为零 O点为零 中垂线上的电场强度 O点最大，向 外逐渐减小 O点最小，向外 先变大后变小 关于O点对称位置的电场强度 A与A′、B与B′、C与C′‎ 等大同向 等大反向 ‎4.电场线的作用 ‎(1)判断电场强度的方向 电场线上任意一点的切线方向即为该点电场的方向。‎ ‎(2)判断电场力的方向——正电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相同，负电荷的受力方向和电场线在该点切线方向相反。‎ ‎(3)判断电场强度的大小(定性)——电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小，进而可判断电荷受力大小和加速度的大小。‎ ‎(4)判断电势的高低与电势降低的快慢——沿电场线的方向电势逐渐降低，电场强度的方向是电势降低最快的方向。‎ ‎3．电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系 一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合。‎ ‎(1)电场线为直线。‎ ‎(2)粒子初速度为零，或初速度方向与电场线平行。‎ ‎(3)粒子仅受电场力作用或所受其他力合力的方向与电场线平行。‎ ‎【特别提醒】‎ 电场线与轨迹问题判断方法 ‎(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向)，从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况。‎ ‎(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、电场强度的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向中若已知其中的任一个，可顺次向下分析判定各待求量；若三个都不知，则要用“假设法”分别讨论各种情况。‎ ‎【典型例题】（多选）如图所示，图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用，根据此图可以作出的正确判断是 A．带电粒子所带电荷的正、负 B．带电粒子在a、b两点的受力方向 C．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大 D．带电粒子在a、b两点的速度何处较大 ‎【审题探究】‎ ‎①电场线方向、粒子电性未知，能判断电场力方向吗？依据是什么？‎ ‎②a、b两点的场强大小有什么关系？‎ ‎③根据什么知识可判断va、vb关系？‎ ‎【答案】　BCD ‎【解析】　粒子的电性、电场线方向无法判断，但根据曲线运动的规律可判断电场力的方向为沿电场线向左，故A错、B对。由于a处的电场线密度比b处大，故Ea>Eb，则粒子在a处受电场力较大，加速度较大，C对，粒子的速度沿虚线的切线，与电场力方向夹角大于90°，因此a→b粒子减速，D对。‎ ‎★重难点三、带电体的力电综合应用★‎ 解决力电综合问题的一般思路 ‎【典型例题】如图所示，一根长为L＝1.5 m的光滑绝缘细直杆MN竖直固定在电场强度大小为E＝1.0×105 N/C、与水平方向成θ＝30°角的斜向上的匀强电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，带电荷量为Q＝＋4.5×10－6 C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，带电荷量为q＝＋1.0×10－6 C，质量为m＝1.0×10－2 kg。现将小球B从杆的N端由静止释放，小球B开始运动。(静电力常量k＝9.0×109 N·m2/C2，g＝10 m/s2)‎ ‎(1)求小球B开始运动时的加速度a；‎ ‎(2)当小球B的速度最大时，求小球距M端的高度h1；‎ ‎(3)若小球B从N端运动到距M端的高度为h2＝0.61 m 时，速度v＝1.0 m/s，求此过程中小球B电势能的改变量ΔEp。‎ ‎【审题指导】‎ ‎(1)试画出小球B运动前的受力示意图。‎ 提示：‎ ‎(2)试描述B球的运动情景。‎ 提示：B球释放后先向下加速运动，然后向下减速运动，速度最大时，所受合力为零，加速度为零。‎ ‎(3)第(1)问求加速度a时，应对B球在N位置时利用牛顿第二定律求解；小球速度最大时，a＝0，要利用平衡条件求解；电势能的变化对应电场力做功，应通过动能定理求解。‎ ‎【答案】　(1)3.2 m/s2，竖直向下 ‎(2)0.9 m　(3)8.4×10－2 J ‎【解析】　(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆向下运动，由牛顿第二定律得 mg－－qEsin θ＝ma 解得a＝3.2 m/s2，方向竖直向下。‎ ‎(2)小球B速度最大时受到的合力为零，‎ 即＋qEsin θ＝mg 代入数据得h1＝0.9 m。‎ ‎(3)小球B在从开始运动到速度为v的过程中，设重力做功为W1，电场力做功为W2，库仑力做功为W3，则根据动能定理得W1＋W2＋W3＝mv2　W1＝mg(L－h2)‎ 又由功能关系知ΔEp＝|W2＋W3|‎ 代入数据得ΔEp＝8.4×10－2 J。‎