物理选修3-1静电场习题课.ppt

1．理解电场强度的含义并会用来计算． 2．会用力的观点解决带电物体的受力问题． 一、电场强度的求解方法 1．用定义式求解 由于定义式E＝F/q是适用于任何电场的(只要放入的电荷q不影响原电场的分布)，所以都可用测得的放入电场中某点的电荷q受到的电场力F，与放入电荷的电荷量q之比求出该点的电场强度． 2．用E＝kQ/r2求解 中学阶段绝大多数情况下只讨论点电荷在真空中的电场分布情况，故直接用E＝kQ/r2求电场强度．其方向由场源电荷Q的正负确定，如＋Q时，E的方向沿半径r向外；若－Q时，E的方向沿半径r的反向(向内)． 3．矢量叠加法求解 已知某点的几个分场强求合场强，若已知合场强求某一分场强，则用矢量叠加法求得E. 4．对称性求解 巧妙地合适地假设放置额外电荷，或将电荷巧妙地分割使问题简化而求得未知场强，这都可采用对称性求解． 二、场强叠加原理和等量电荷周围的场强讨论 电场强度是矢量，当空间某点的电场是由两个或多个点电荷产生时，该点的电场强度是几个电荷单独形成的电场强度的矢量和． 下面根据场强叠加原理可得等量电荷周围的电场的特点： 1．等量同种电荷 (1)两者连线上的场强(如图甲所示)，不论是两电荷之间还是左右两侧都关于中点对称，取向右为场强的正方向，场强与空间位置的关系如图乙所示． 两电荷的连线中点场强为零，从中点向电荷靠近场强逐渐增大；在电荷外侧，离电荷越远场强越小，逐渐趋近于零． (2)两者连线的中垂线上的场强(如图甲所示)，连线两侧的场强关于连线对称，取向上为正方向，场强与空间位置的关系如图乙所示． 两电荷的连线中点场强最小等于零．因无限远处场强也为零，则沿中垂线从连线中点到无限远处，电场强度先增大后减小，中间某位置必有最大值． 2．等量异种电荷 (1)两者连线上的场强(如图甲所示)，两电荷之间的场强方向与电荷外侧的方向相反．场强大小：在两电荷之间，中点的场强最小，越靠近两侧场强越大；在电荷外侧，离电荷越远场强越小．取向右为正方向，场强与空间位置的关系如图乙所示． (2)两者连线的中垂线上的场强(如图甲所示)，对于中垂线上各点的电场方向都与中垂线垂直，且从正电荷一侧指向负电荷一侧(或与两点电荷的连线平行)；场强大小中点最大，向两侧逐渐减小．场强与空间位置的变化关系如图乙所示． 三、电场线 1．等量异种点电荷形成的电场线(如图所示) (1)两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷，场强大小可以用场强的矢量叠加来计算，在连线上中点处场强最小． (2)两点电荷连线的中垂面(线)上，场强方向均相同，总与中垂面(线)垂直．在中垂面(线)上到O点等距离处各点的场强相等(O为两点电荷连线中点)．场强大小可以用场强的矢量叠加计算，在中垂面(线)上中点处场强最大． 2．等量同种点电荷形成的电场线(如图所示) (1)两点电荷连线中点处场强为零． (2)两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零． (3)两点电荷连线中垂面(中垂线)上，场强方向总沿面(线)远离(等量正电荷)． (4)在中垂面(线)上从O沿面(线)到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱． (5)两个带负电的点电荷形成的电场线与两个正电荷形成的电场线分布完全相同，只是电场线的方向相反． 3．电场线与运动轨迹 电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线，曲线上某点的切线方向规定为该点的场强方向，也是该点正电荷产生加速度的方向；而运动轨迹是带电粒子在电场中运动的径迹，径迹上每点的切线方向是粒子的速度方向．速度方向和加速度方向不是一回事，二者不一定相同，因此不能将电场线和运动轨迹混为一谈．只有下列几种情况同时具备时，电场线才和运动轨迹重合：①电场线是直线；②仅受电场力作用；③初速度为零或与电场线平行． 如图所示，真空中带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，则 (1)两点电荷连线的中点O的电场强度多大？ (2)距A、B两点都为r的O′点的电场强度如何？ 思路点拨：同一直线上场强的合成，可直接求代数和；两电荷连线之外的点的电场强度叠加，可利用平行四边形定则进行合成． 【题后总结】在等量异种电荷连线的垂直平分线上，中点的场强最大，两边呈对称分布，离中点越远，场强越小，场强的方向都相同，都是从正电荷指向负电荷的方向． 【针对训练】 1.两带电荷量分别为＋q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图中的(　　) 解析：由等量异种点电荷的电场强度的关系可知，在两电荷连线中点处电场强度最小，但不是零，从两点电荷向中点电场强度逐渐减小，因此选项A正确． 答案：A 如图所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a