物理选修3-1《静电场》专题讲座

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1、物理选修3-1《静电场》专题讲座谷城一中高二物理组王明汉一、电场基础知识学习的总思路电场描述电场性质的物理量电场强度：描述电场力学性质的物理量描述放入电场中的电荷的物理量电场力：电场对放入其中的电荷的作用力电势能：电场给予电荷的能量+q电势（电势差）：描述电场能的性质的物理量试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关和重力与重力势能类比WAB=EPA-EpB试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关Ф=EP/q电场力做功与路径无关电场力电场力的功电场强度电势差电势电势能电场中两点

2、电势之差叫电势差UAB=ФA-ФB等势面电场线电场力做功与电势差关系WAB=qUABE=F/qE数值等于沿场强方向单位距离的电势差E=U/d二、电场——力的性质1、点电荷：带点的质点，是一种理想化的物理模型。2、库仑定律：①内容（略）；②表达式：，其中静电力常量；③适用条件：真空中的点电荷。3、电场：带电体周围客观存在的一种物质，它是电荷相互作用的媒体，具有力和能的性质。4、电场强度：①物理意义：描述电场强弱和方向的物理量；②定义：放入电场中某点的点电荷所受电场力F跟它的电荷量q的比值；③定义式：，单位N/

3、C或V/m；④方向：正电荷在该点的受力方向，是矢量。5、关于场强的三个公式：第12页共12页（定义式，适用于任何电场，场强E与检验电荷受力F、电量q无关）；（点电荷产生电场的决定式，E与Q成正比）；（电场强度与电势差间的关系，适用于匀强电场，d是两点间距离在场强方向上的投影）。6、场强叠加原理：遵从矢量的平行四边形法则或三角形法则。7、电场力：F=qE正电荷受力方向与场强方向相同，负电荷受力方向与场强方向相反。8、电场线：①判断场强方向；描述场强的大小；描述电势的变化（沿着电场线方向电势逐渐降低）；②电场线

4、是为了形象的描述电场而假想的、实际并不存；③熟悉正、负点电荷、匀强电场、等量异种电荷、等量同种电荷的电场线分布图（略）。【例题1】如图所示，两个完全相同的绝缘金属壳a、b的半径为R，质量为m，两球心之间的距离为l=3R。若使它们带上等量的异种电荷，电荷为q，那么两球之间的万有引力F引，库仑力F库分别为：A．    B．C． D．解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量异种电荷．但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧，它

5、们之间距离小于l，故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力． 答案：D 解析：根据库仑定律，球3未与球1、球2接触前，球1、2间的库仑力为：F＝k，三个金属小球相同，接触后电量均分，球3与球2接触后，球2和球3的带电量q2＝q3＝，球3再与球1接触后，球1的带电量q1＝＝，此时1、2间的作用力F′＝k＝k，由题意知F′＝F，即n＝，解得n＝6.故D正确．【例题2】三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很

6、远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变．由此可知(　　) A．n＝3B．n＝4C．n＝5D．n＝6 第12页共12页【例题3】如图所示，位于正方形四个顶点处分别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，其中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确定过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度的大小和方向。 解析：四个点电荷各自在P点的电场强度EA、EB、EC、ED如图所示

7、，根据对称性可知，EA、EC的合场强E1沿OP向外，EB、ED的合场强E2沿OP指向O，由对称性可知，E1、E2大小相等，所以P点的场强为零。【例题4】一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v－t图象如图所示，则两点A、B所在区域的电场线分布情况可能是下图中的(　　) 解析：该电荷为负电荷，所受电场力方向与电场线方向相反，所以，将电荷由静止释放不可能顺着电场线移动，故A、D错误。由v－t图象可知，电荷由A到B运动过程中，加速度逐渐增大，即电场力增大，即A处电场线比B处稀

8、疏．故B项错误、C项正确．答案：C【例题5】如图所示，A为带正电的金属板，沿金属板的垂直平分线距板r处有一质量为m、电荷量为q的小球(小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止，小球用绝缘丝线悬挂于O点)，试求小球所在处的电场强度． 解析：分析小球受力如图所示．由平衡条件可知mg、F电的合力与FT是一对平衡力。由图中几何关系有：F电＝mgtanθ所以小球所在处的电场强度E＝＝又小球带正电，因此电场强度方向水平向右．【例