高中物理人教版選修3-1 1.3 電場(chǎng)強(qiáng)度

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度 課標(biāo)解讀1 初步了解場(chǎng)是物質(zhì)存在的形式之一 知道電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)的 2 理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念 能根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量及其方向是怎樣規(guī)定的 3 能夠利用庫侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義推導(dǎo)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度的公式 并能用此公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 4 知道電場(chǎng)線描述電場(chǎng)的方法 會(huì)用電場(chǎng)線描述各種典型電場(chǎng) 課前自主學(xué)習(xí)一 電場(chǎng)電荷周圍存在一種特殊的物質(zhì) 這種物質(zhì)看不見摸不著 法拉第首先提出 我們把它叫做電場(chǎng) 靜止的電荷產(chǎn)生的場(chǎng)稱為靜電場(chǎng) 它的分布不隨時(shí)間而改變 二 電場(chǎng)強(qiáng)度1 試探電荷 檢驗(yàn)電荷 用來檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷 是研究電場(chǎng)的工具 2 場(chǎng)源電荷 源電荷 激發(fā)或產(chǎn)生我們正研究的電場(chǎng)的電荷 是電場(chǎng)的來源 3 電場(chǎng)強(qiáng)度 1 概念 放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力與它的電荷量的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 簡稱場(chǎng)強(qiáng) 2 物理意義 表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 3 定義式以及單位 單位牛 庫侖 符號(hào)N C 4 矢量性 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同 三 點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 勻強(qiáng)電場(chǎng)和電場(chǎng)的疊加1 真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng) 1 大小 2 方向 Q為正電荷時(shí) 在電場(chǎng)中的P點(diǎn) E的方向由Q指向P Q是負(fù)電荷時(shí) E的方向由P指向Q 2 勻強(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同的電場(chǎng) 3 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 若場(chǎng)源電荷不唯一 空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度我們可以這樣處理 各點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和 這種關(guān)系叫做電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加 它遵循平行四邊形定則 四 電場(chǎng)線1 概念 電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中一條條有方向的曲線 曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向 2 特點(diǎn) 曲線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向 電場(chǎng)線起始于無窮遠(yuǎn)或正電荷 終于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn) 電場(chǎng)中任意兩條電場(chǎng)線不相交 電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)的大小 知識(shí)梳理圖 課堂互動(dòng)探究一 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)力的關(guān)系1 電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度 1 電場(chǎng) 電荷的周圍存在著由它產(chǎn)生的電場(chǎng) 這個(gè)電場(chǎng)就像我們已知的磁鐵的周圍存在磁場(chǎng)一樣 電場(chǎng)也是一種物質(zhì) 靜電荷周圍產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng) 靜止的電荷之間的相互作用 靜電力 是通過靜電場(chǎng)相互作用完成的 電場(chǎng)的基本性質(zhì) 電荷的周圍存在著電場(chǎng) 靜止電荷周圍存在著靜電場(chǎng) 電場(chǎng)的基本性質(zhì) 對(duì)放入其中的電荷 不管是靜止還是運(yùn)動(dòng) 有力的作用 電場(chǎng)具有能量 2 電場(chǎng)強(qiáng)度定義 放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電荷量的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 簡稱為場(chǎng)強(qiáng) 用E表示電場(chǎng)強(qiáng)度 即電場(chǎng)強(qiáng)度E是矢量 規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)的方向是正電荷受力的方向 那么 負(fù)電荷受電場(chǎng)力的方向跟該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相反 場(chǎng)強(qiáng)的單位牛 庫 符號(hào)N C 是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 適用于任何電場(chǎng) 注意 在電場(chǎng)中的同一點(diǎn) F q是不變的 在電場(chǎng)中的不同點(diǎn) F q往往是不同的 即F q完全由電場(chǎng)本身決定 與放不放電荷 放入電荷的電性及電荷量的多少無關(guān) 正因F q有上述特點(diǎn) 才將其定義為描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量 電場(chǎng)強(qiáng)度 這是物理學(xué)上定義物理量常用的方法之一 變形為F qE 表明 如果已知電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E 便可以計(jì)算在電場(chǎng)中該點(diǎn)放任何電量的帶電體所受電場(chǎng)力的大小 點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)源電荷Q與試探電荷q相距r 則它們相互間的庫侖力所以電荷Q在q處的電場(chǎng)強(qiáng)度 a 公式 Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電量 r為某點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離 b 方向 若Q為正電荷 場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q與該點(diǎn)的連線指向該點(diǎn) 若Q為負(fù)電荷 場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向Q c 適用條件 真空中點(diǎn)電荷 3 電場(chǎng)的疊加如果空間有幾個(gè)點(diǎn)電荷 則某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和 即遵循平行四邊形定則 4 電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別和聯(lián)系 1 電場(chǎng)力是電荷在電場(chǎng)中受到的力 其大小F qE 由電場(chǎng)和電荷共同決定 正電荷電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向相同 負(fù)電荷電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向相反 2 電場(chǎng)強(qiáng)度反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱 由電場(chǎng)本身決定 可由定義式來計(jì)算電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小 但電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向與試探電荷q 及電場(chǎng)力F無關(guān) 電場(chǎng)的方向與正的試探電荷受到電場(chǎng)力方向相同 二 電場(chǎng)線和帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡1 電場(chǎng)線 1 電場(chǎng)線的定義 在電場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線 使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致 這樣的曲線就叫做電場(chǎng)線 如圖表示一條電場(chǎng)線 A B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向在各點(diǎn)的切線上 箭頭表示各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向 2 電場(chǎng)線的性質(zhì) 電場(chǎng)線是人們?yōu)榱搜芯侩妶?chǎng)而假想的一些曲線 實(shí)際電場(chǎng)中并不存在這些曲線 它只是用來形象的表示電場(chǎng) 電場(chǎng)線總是從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止 或由正電荷出發(fā)終止于無窮遠(yuǎn) 或由無窮遠(yuǎn)出發(fā)終止于負(fù)電荷 因此 電場(chǎng)線有起點(diǎn)和終點(diǎn) 不是封閉曲線 電場(chǎng)中任意兩條電場(chǎng)線永遠(yuǎn)不會(huì)相交 因?yàn)殡妶?chǎng)中任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)只有一個(gè)唯一的方向 如果在某點(diǎn)相交 則交點(diǎn)處相對(duì)兩條電場(chǎng)線就有兩個(gè)切線方向 該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就有兩個(gè)方向 這是不可能的 電場(chǎng)線不是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡 只有當(dāng)電場(chǎng)線為直線 點(diǎn)電荷初速為零或初速度方向與電場(chǎng)方向一致且只受電場(chǎng)力作用時(shí) 點(diǎn)電荷的軌跡才會(huì)與電場(chǎng)線重合 就是說點(diǎn)電荷在這種條件下才會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) 在同一幅電場(chǎng)線的分布圖中 可以用電場(chǎng)線的疏密來表示場(chǎng)強(qiáng)的相對(duì)大小 電場(chǎng)線密集的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)大 電場(chǎng)線稀疏的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)小 2 電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的比較 1 電場(chǎng)中并不存在電場(chǎng)線 是為了研究電場(chǎng)方便而人為引入的 2 曲線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向 同時(shí)也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向 即正電荷在該點(diǎn)的加速度方向 3 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是客觀存在的 4 軌跡上每一點(diǎn)的切線方向即為粒子在該點(diǎn)的速度方向 但速度方向與加速度方向不一定相同 三 勻強(qiáng)電場(chǎng)定義 電場(chǎng)中某一區(qū)域 如果場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同 這個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)稱為勻強(qiáng)電場(chǎng) 1 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間距相等互相平行的直線 2 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到恒定外力的作用 典例分析一 對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解例1 場(chǎng)源電荷Q 2 10 4C 是正點(diǎn)電荷 試探電荷q為負(fù)點(diǎn)電荷 電荷量為2 10 5C 它們相距2m 處于靜止?fàn)顟B(tài) 如圖所示 求 1 q受到的電場(chǎng)力 2 q所在的B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EB 3 只將q換為q 4 10 5C的正電荷 q 受到的電場(chǎng)力和B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 4 將試探電荷去掉后B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 解析 點(diǎn)電荷之間的庫侖力可以根據(jù)庫侖定律計(jì)算大小和確定方向 1 由庫侖定律得方向在A與B連線上且指向A 2 由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式所EB 9 109 N C 4 5 105N C方向由A指向B 3 由庫侖定律方向由A指向BN C 4 5 105N C方向由A指向B 4 因E和q無關(guān) q 0也不會(huì)影響E的大小與方向 故去掉試探電荷后B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向不變 答案 1 9N方向在A與B連線上指向A 2 4 5 105N C 方向由A指向B 3 18N方向由A指向B4 5 105N C方向由A指向B 4 4 5 105N C方向由A指向B 名師點(diǎn)撥 電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量 雖然但E跟F q無關(guān) 電場(chǎng)強(qiáng)度是電場(chǎng)本身決定的量 是從試探電荷的角度上定義電場(chǎng)的 不能理解成E與F成正比 與q成反比 鞏固練習(xí) 1 在真空中相距30cm的A B兩點(diǎn)上 分別放置場(chǎng)源電荷Q和檢驗(yàn)正點(diǎn)電荷q 已知q 1 6 10 12C q受到的電場(chǎng)力F 3 2 10 9N 并沿AB方向 求 1 B點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)大小 2 場(chǎng)源點(diǎn)電荷的帶電量Q 答案 1 2 0 103N C 2 2 0 10 8C 二 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加例2 如圖中a b是兩個(gè)點(diǎn)電荷 它們的電量分別為Q1 Q2 MN是ab連線的中垂線 P是中垂線上的一點(diǎn) 下列哪種情況能使P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向MN的左側(cè) A Q1 Q2都是正電荷 且Q1 Q2 C Q1是負(fù)電荷 Q2是正電荷 且 Q1 Q2 解析 MN是ab的中垂線 則MN上P點(diǎn)到a b距離相等 設(shè)為r 由點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式知 E1 E2 若Q1 Q2都是正電荷 其在P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)如右圖所示 若Q1 Q2 則E1 E2 其合場(chǎng)強(qiáng)必指向MN左側(cè) A項(xiàng)正確 若Q1是正電荷 Q2是負(fù)電荷 則E2方向反向 不論E1 E2多大 其合場(chǎng)強(qiáng)必指向MN右側(cè) B項(xiàng)錯(cuò)誤 同理可判斷C D正確 答案 ACD 名師點(diǎn)撥 解決此類問題首先明確有幾個(gè)場(chǎng)源電荷在你所考慮的空間位置激發(fā)電場(chǎng) 其次是分析各個(gè)場(chǎng)源電荷在所考查位置激發(fā)電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向 然后 根據(jù)疊加原理 求各個(gè)場(chǎng)源電荷在該處所激發(fā)電場(chǎng)的矢量和即可 鞏固練習(xí) 2 如下圖所示 Q1 Q2是位置固定的正 負(fù)電荷 a b是它們連線的延長線上的兩點(diǎn) 現(xiàn)在把另一正電荷q從a點(diǎn)沿直線移到b點(diǎn) 在此過程中 q所受電場(chǎng)力的變化情況可能是 A 不斷減小B 不斷增大C 先減小后增大D 先增大后減小 解析 由于Q1 Q2在ab間各點(diǎn)上的合場(chǎng)強(qiáng)變化情況不確定 所以以上四種情況均有可能 故選ABCD 答案 ABCD 三 電場(chǎng)線例3 如圖所示是某靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線分布情況 下列說法中正確的是 A 這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)B 點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力比在B點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力大C 點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小 不計(jì)重力 D 負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的電場(chǎng)力的方向沿B點(diǎn)切線方向 解析 負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線是自四周無窮遠(yuǎn)處從不同方向指向負(fù)點(diǎn)電荷的直線 故A錯(cuò) 電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大 由圖知EA EB 又因F qE 得FA FB 故B正確 由知 a F 而F E EA EB 所以aA aB 故C錯(cuò) B點(diǎn)的切線方向即B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向 而負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向與其相反 故D錯(cuò) 答案 B 名師點(diǎn)撥 根據(jù)電場(chǎng)線的分布情況 結(jié)合電場(chǎng)線的特點(diǎn) 我們可以分析知道電場(chǎng)的分布特點(diǎn) 從而進(jìn)一步分析有關(guān)電荷受力情況及電荷的運(yùn)動(dòng)情況 鞏固練習(xí) 3 如下圖所示 AB是某點(diǎn)電荷電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線 在電場(chǎng)線上P處自由釋放一個(gè)負(fù)試探電荷時(shí) 它沿直線向B點(diǎn)處運(yùn)動(dòng) 對(duì)此現(xiàn)象下列判斷正確的是 不計(jì)電荷重力 A 電荷向B做勻加速運(yùn)動(dòng)B 電荷向B做加速度越來越小的運(yùn)動(dòng)C 電荷向B做加速度越來越大的運(yùn)動(dòng)D 電荷向B做加速運(yùn)動(dòng) 加速度的變化情況不能確定 解析 從靜止起運(yùn)動(dòng)的負(fù)電荷向B運(yùn)動(dòng) 說明它受的電場(chǎng)力指向B 負(fù)電荷受的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反 可知此電場(chǎng)線的指向應(yīng)為B A 這就有兩個(gè)可能性 一是B處有正點(diǎn)電荷為場(chǎng)源 則越靠近B處場(chǎng)強(qiáng)越大 負(fù)電荷會(huì)受到越來越大的電場(chǎng)力 加速度應(yīng)越來越大 二是A處有負(fù)點(diǎn)電荷為場(chǎng)源 則越遠(yuǎn)離A時(shí)場(chǎng)強(qiáng)越小 負(fù)檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力越來越小 加速度越來越小 故正確答案為D 答案 D 課后鞏固提升鞏固基礎(chǔ)1 下列說法中正確的是 A 電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)力的性質(zhì) 因此電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與試探電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力成正比B 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于但與試探電荷的受力大小及電荷量無關(guān)C 電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向即試探電荷在該點(diǎn)的受力方向D 公式和對(duì)于任何靜電場(chǎng)都是適用的 解析 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是唯一確定的 與場(chǎng)源電荷有關(guān) 與試探電荷無關(guān) 只適用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 故B選項(xiàng)正確 答案 B 2 關(guān)于電場(chǎng)線的特征 下列說法中正確的是 A 如果某空間中的電場(chǎng)線是曲線 那么在同一條電場(chǎng)線上各處的場(chǎng)強(qiáng)不相同B 如果某空間中的電場(chǎng)線是直線 那么在同一條電場(chǎng)線上各處的場(chǎng)強(qiáng)相同C 如果空間中只存在一個(gè)孤立的點(diǎn)電荷 那么這個(gè)空間中的任意兩條電場(chǎng)線不相交 如果空間中存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷 那么這個(gè)空間中有許多電場(chǎng)線相交D 電場(chǎng)中任意兩條電場(chǎng)線都不相交 解析 如果電場(chǎng)線是曲線 那么這條曲線上各點(diǎn)的切線方向表示在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向 故曲線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向不同 A選項(xiàng)正確 在電場(chǎng)中任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是唯一確定的 兩條電場(chǎng)線如相交 則交點(diǎn)有兩個(gè)切線方向 該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)就不再唯一 故D選項(xiàng)正確 答案 AD 3 下面是對(duì)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式的幾種不同理解 其中正確的是 A 當(dāng)r 0時(shí)E B 當(dāng)r 時(shí)E 0C 某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小與距離r成反比D 以點(diǎn)電荷Q為中心 r為半徑的球面上各處的場(chǎng)強(qiáng)相同 解析 當(dāng)r 0時(shí)就不能視為點(diǎn)電荷 不再適用 故A選項(xiàng)錯(cuò)誤 點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中 某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小與距離r的平方成反比 當(dāng)r E 0 故B選項(xiàng)正確 C選項(xiàng)錯(cuò)誤 電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量 有大小 有方向 故以點(diǎn)電荷為中心 r為半徑的球面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等 但方向不同 故D選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案 B 4 正電荷q在電場(chǎng)力作用下由P向Q做加速運(yùn)動(dòng) 而且加速度越來越大 那么可以斷定 它所在的電場(chǎng)是下圖中的哪一個(gè) 解析 q在電場(chǎng)力作用下由P點(diǎn)到Q點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng) 且加速度越來越大 即Q點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) 故D選項(xiàng)正確 答案 D 5 在電場(chǎng)中某點(diǎn)引入電量為q的正電荷 這個(gè)電荷受到的電場(chǎng)力為F 則 A 在這點(diǎn)引入電量為2q的正電荷時(shí) 該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度將等于B 在這點(diǎn)引入電量為3q的正電荷時(shí) 該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度將等于C 在這點(diǎn)引入電量為2e的正離子時(shí) 則離子所受的電場(chǎng)力大小為D 若將一個(gè)電子引入該點(diǎn) 則由于電子帶負(fù)電 所以該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?qū)⒑驮谶@一點(diǎn)引入正電荷時(shí)相反 解析 電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量 它是由產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷以及在電場(chǎng)中各點(diǎn)的位置決定的 與某點(diǎn)有無電荷或電荷的正負(fù)無關(guān) 所以排除選項(xiàng)中的A B D 而電場(chǎng)力F Eq不僅與電荷在電場(chǎng)中的位置有關(guān) 還與電荷q有關(guān) 該題中根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義式可知該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為則正離子所受的電場(chǎng)力大小應(yīng)為F E 2e 2e 故選項(xiàng)C正確 答案 C 6 如下圖所示 A B C三點(diǎn)為一直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn) B 30 現(xiàn)在A B兩點(diǎn)放置兩個(gè)點(diǎn)電荷qA qB 測(cè)得C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與BA平行 則qA的電性 qB的電性 qA qB 解析 放在A點(diǎn)和B點(diǎn)的點(diǎn)電荷在C處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)在AC BC的連線上 因C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)與BA平行向左 故A點(diǎn)的點(diǎn)電荷和放在B點(diǎn)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)只能如右圖所示 由C A和由B C 故qA帶負(fù)電 qB帶正電 且EB 2EA 答案 負(fù)電正電1 8 提升能力7 如下圖甲所示 AB是一個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線 圖乙則是放在電場(chǎng)線上a b處的檢驗(yàn)電荷的電荷量與所受電場(chǎng)力大小間的函數(shù)圖像 F q圖像 指定電場(chǎng)方向由A指向B為正方向 由此可以判定 A 場(chǎng)源可能是正電荷 位置在A側(cè)B 場(chǎng)源可能是正電荷 位置在B側(cè)C 場(chǎng)源可能是負(fù)電荷 位置在A側(cè)D 場(chǎng)源可能是負(fù)電荷 位置在B側(cè)解析 檢驗(yàn)電荷為正電荷 而Fa Fb均為正值 所以場(chǎng)強(qiáng)E與Fa Fb同向 即由A指向B 如果場(chǎng)源為正電荷必在A側(cè) 場(chǎng)源是負(fù)電荷必在B側(cè) 又因Fb Fa 檢驗(yàn)電荷q所在點(diǎn)b應(yīng)距場(chǎng)源電荷較近 于是可以斷定選項(xiàng)D正確 答案 D 8 把質(zhì)量為m的正點(diǎn)電荷q 在電場(chǎng)中從靜止釋放 在它運(yùn)動(dòng)過程中如果不計(jì)重力 下述正確的是 A 點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡必與電場(chǎng)線重合B 點(diǎn)電荷的速度方向 必定和所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致C 點(diǎn)電荷的加速度方向 必與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致D 點(diǎn)電荷的受力方向 必與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致解析 明確受力方向和加速度方向與合力的方向的關(guān)系 正點(diǎn)電荷q由靜止釋放 如果電場(chǎng)線為直線 電荷將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) 但電場(chǎng)線如果是曲線 電荷一定不沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng) 因?yàn)槿绻仉妶?chǎng)線運(yùn)動(dòng) 其速度方向與受力方向重合 不符合曲線運(yùn)動(dòng)的條件 故A選項(xiàng)不正確 由于點(diǎn)電荷做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 其速度方向與電場(chǎng)力方向不再一致 初始時(shí)刻除外 故B選項(xiàng)不正確 而點(diǎn)電荷的加速度方向 也即電荷所受電場(chǎng)力方向必與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向一致 即與所在點(diǎn)的電場(chǎng)線的切線方向一致 故C D選項(xiàng)正確 答案 CD 9 如圖所示 一帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下 從A運(yùn)動(dòng)到B的徑跡如虛線所示 下列結(jié)論中正確的是 A 由于該電場(chǎng)的電場(chǎng)線為直線 所以該電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)B B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大C 粒子帶負(fù)電D 帶電粒子的加速度不斷變小解析 勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間距相等且互相平行的直線 故A選項(xiàng)錯(cuò)誤 由圖可知B點(diǎn)電場(chǎng)線比A點(diǎn)密集 故B選項(xiàng)正確 D選項(xiàng)錯(cuò)誤 由粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知 粒子受到電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反 故帶負(fù)電 C選項(xiàng)正確 答案 BC 10 如圖所示 在豎直放置的光滑半圓形絕緣細(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)電荷 將質(zhì)量m 帶電量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)A由靜止釋放 小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí) 對(duì)管壁恰好無壓力 則放于圓心處的電荷在AB弧中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為 解析 帶電小球從A到B的過程中 只有重力做功 機(jī)械能守恒 則 mgR mv2B 在B處小球受重力和庫侖力的合力提升向心力 得qE mg 得E 故C選項(xiàng)正確 答案 C 11 下圖是電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與放在該點(diǎn)處的檢驗(yàn)電荷q及所受電場(chǎng)力F之間的函數(shù)關(guān)系圖象 其中正確的是 解析 電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度與試探電荷無關(guān) 所以A選項(xiàng)正確 由F qE可知 F q圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線 故D選項(xiàng)正確 答案 AD 12 如下圖所示 半徑為R的橡膠圓環(huán) 均勻帶有電荷量為Q的正電荷 現(xiàn)從環(huán)上截去長 s的一小段 若 s R 且圓環(huán)剩余部分的電荷分布不變 則圓環(huán)剩余部分的電荷在環(huán)心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為 方向?yàn)?解析 因?yàn)閳A環(huán)上電荷分布的對(duì)稱性 原來圓心處的合場(chǎng)強(qiáng)為零 當(dāng)截掉一小段 s后 其余部分的電荷分布不變 則只有 s正對(duì)的直徑另一端的同樣一小段上的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)沒有抵消 即為后來圓心處的場(chǎng)強(qiáng) 單位長度帶電荷量 s長的一段帶電荷量q s 因 s R q可看做點(diǎn)電荷 所以圓心處場(chǎng)強(qiáng)E 方向由O指向 s 13 一個(gè)質(zhì)量m 30g 帶電荷量為q 1 7 10 8C的半徑極小的小球 用絲線懸掛在某勻強(qiáng)電場(chǎng)中 電場(chǎng)線水平 當(dāng)小球靜止時(shí) 測(cè)得懸線與豎直方向成30 夾角 如右圖所示 求該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小 說明場(chǎng)強(qiáng)方向 解析 經(jīng)受力分析可判斷出小球所受電場(chǎng)力向左 因此場(chǎng)強(qiáng)方向向右 Eq mgtan30 E 107N C 答案 場(chǎng)強(qiáng)大小為107N C方向水平向右 14 一粒子質(zhì)量為m 帶電荷量為 Q 以初速度v與水平方向成45 角射向空間一勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域 粒子恰做直線運(yùn)動(dòng) 求這個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的最小場(chǎng)強(qiáng)的大小 并說明方向 解析 粒子做直線運(yùn)動(dòng)的條件是粒子所受合力與初速度的方向在同一條直線上 由此畫出粒子的受力分析圖 分析可得結(jié)果 粒子進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域后只受重力和電場(chǎng)力兩個(gè)力作用而做直線運(yùn)動(dòng) 知其合力必與v在一直線上 由右圖及力的分解知識(shí)可知 最小的電場(chǎng)力qE mgsin45 所以 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全