2018年高中物理 第一章 静电场 1.4 电场力性质的定量描述——电场强度学案 新人教版选修3-1

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1、电场力性质的定量描述——电场强度一、考点突破:知识点考纲要求题型说明电场力性质的定量描述——电场强度1.深刻理解电场强度的概念;2.掌握电场强度的定义式并能进行场强的合成;3.掌握真空中点电荷的场强公式。选择题计算题本知识点属于高频考点,属于高中阶段重要物理概念,描述电场力的性质,考查的方向有矢量合成、平衡问题、动力学问题。二、重难点提示:重点:1.掌握电场强度的定义式并能进行场强的合成;2.深刻理解电场强度的概念。难点:掌握电场强度的叠加原理并进行计算。一、电场强度1.静电场(1)电场是存在于电荷周围的一种物质,静电荷产生的电场叫静电场。(2)电荷间的相互作用是通过电场实现的,电场

2、的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。(3)从场的观点理解电荷间的相互作用。2.电场强度电场强度物理意义表示电场的强弱和方向。定义电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度。定义式:E=;单位:牛顿/库仑(N/C)标矢性电场强度是矢量,正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向,电场强度的叠加遵从平行四边形定则。理解电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量,反映电场中某一点的电场性质,其大小表示电场的强弱,由产生电场的场源电荷和点的位置决定,与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。二、真空中点电荷的电场1.公式:E=(1)Q为激发电场

3、的场源电荷;(2)r为该点到场源电荷的距离;(3)上述公式为点电荷场强的决定式。2.场强的方向:正点电荷周围电场方向沿该点与电荷连线背离场源电荷;负点电荷周围电场方向沿该点与电荷连线指向场源电荷。3.孤立的点电荷周围空间没有场强相同的点。三、电场强度和电场力的对比分析电场强度E电场力F1是反映电场本身的力的性质的物理量,其大小表示电场的强弱仅指电荷在电场中的受力情况2定义式:E=F/q计算式:F=qE3E的大小只决定于电场本身,与电荷q无关F的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强E共同决定4E是矢量,其方向与正电荷(+q)在该点受到的电场力的方向相同F是矢量,其方向对于正电荷(+

4、q)而言,F与E同向;对于负电荷(-q)而言,F与E反向5E的单位:牛顿/库仑(N/C)F的单位:牛(N)四、适用范围电荷的意义定义式,适用于一切电场q是检验电荷,E与q无关仅对点电荷的电场适用,而且为决定式Q是场源电荷,E与Q成正比例题1如图,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.kB.kC.kD.k思路分析:电荷q产生的电场在b处的场强Eb=,方向水平向右,由于b点的合

5、场强为零,故圆盘上的电荷产生的电场在b处的场强Eb′=Eb,方向水平向左,故Q>0,由于b、d关于圆盘对称,故Q产生的电场在d处的场强Ed′=Eb′=,方向水平向右,电荷q产生的电场在d处的场强Ed=,方向水平向右,所以d处的合场强的大小E=Ed′+Ed=k。答案:B例题2下列选项中的各圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各圆环间彼此绝缘,坐标原点O处电场强度最大的是(  )思路分析:设圆环的电荷在原点O产生的电场强度为E0,根据电场强度叠加原理,在坐标原点O处,A图场强为E0,B图场强为E0,C图场强为E0,D图场强为0,因此本题答案为B。答案:B例题3图中边长为

6、a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q,则该三角形中心O点处的场强为(  )A.,方向由C指向OB.,方向由O指向CC.,方向由C指向OD.,方向由O指向C思路分析:每个点电荷在O点处的场强大小都是E=,画出矢量叠加的示意图如图所示,由图可得O点处的合场强为E0=2E=,方向由O指向C,B项正确。答案:B【方法提炼】利用补偿法和对称法求电场强度(1)补偿法:题给条件建立的模型A不是一个完整的标准模型,这时需要给原来的问题补充一些条件,由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B,并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型,这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的

7、标准模型与模型B的差值问题。(2)对称法:利用带电体(如球体、薄板等)产生的电场具有对称性的特点来求电场强度的方法。满分训练:N(N>1)个电荷量均为q(q>0)的小球,均匀分布在半径为R的圆周上,如图所示,若移去位于圆周上P点(图中未标出)的一个小球,则圆心O点处的电场强度大小为________,方向________。(已知静电力常量为k)思路分析:P点的带电小球在圆心O处的电场强度大小为E1=k,方向沿PO指向O;N个小球在O点处电场强度叠加后,合场强

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