《探究电场力的性质》学案

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1、《探究电场力的性质》学案江四金太阳新课标资源网主编整理【典例引路】【例1】把一个电量q二一10叱的试验电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两处图，受到的电场力大小分别是Fa二5X10_3N,Fb=3X10_3N.（1）画出试验电荷在A、B两处的受力方向.（2）求出A、B两处的电场强度.（3）如在A、B两处分别放上另一-个电量为q=10'5C的电荷,受到的电场力多大?A・B■Q・［分析］试验电荷所受到的电场力就是库仑力，由电荷间相互作用规律确定受力方向，由电场强度定义算出电场强度大小，并根据正试验电荷的受力

2、方向确定场强方向.［解答］（1）试验电荷在A、B两处的受力方向沿它们与点电荷连线向内，如图中仇、氏所示.（2）A、B两处的场强人小分别为；电场强度的方向决定于正试验电荷的受力方向，因此沿A、B两点与点电荷连线向外.Fa5X1Q-3"q"10~6N/C=5X103N/C；Fb_3X1Q~3~qIO-6N/C=3X103N/C（3）当在A、B两点放上电荷q'时,受到的电场力分别为Fa'二Eg'=5X103X105N=5X10_2N；Fb'=EBq，=3X10'X10!N=3X10_2N.其方向与场强方向相同.［说明

3、］通过本题可进一步认识场强与电场力的不同.场强是由场本身决定的，与场中所放置的电荷无关.知道场强后，由2Eq即可算出电荷受到的力.【例2】电场强度E的定义式为E=-（）qA.这个定义式只适用于点电荷产生的电场B.上式中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电虽C.上式中，F是放入电场屮的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电量0.电荷彳产生的电场在点电荷q】处的场强大小是点电荷q】产生的电场在点电荷q?处的场强人小解析：式中F是放置在场中试验电荷所受到的电场力，q是试验电荷的电量，不是产纶电场的电

4、荷的电量.电荷间的相互作用是通过电场来实现的.两个点电荷5、间的和互作用可表示为可见，电荷间的库仑力就是电场力，库仑定律可表示为珂2=或巧1即珂2=E］“2或戸21=E2*qi式中Ei就是点电荷q】在q2处的电场强度，E2就是点电荷q2在q】处的电场强度.［答］B、D.［说明］根据电场强度的定义式，结合库仑定律，可得出点电荷Q在真空中的场强公式，即【例3】如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用Ea、Eb表示A、B两处的场强大小,则［］A.A、B两点的场强方向相同B.电场线从A指向

5、B,所以Ea>EbC.A、B同在-•条电场线上，且电场线是直线，所以E.fEbA.不知A、B附近的电场线分布状况,Ea、Eb的大小不能确定［分析］根据电场线的物理意义，线上各点的切线方向表示该点的场强方向.因题中的电场线是直线.所以A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右因为电场线的疏密程度反映了场强的人小，但由于题屮仅画出一条电场线，不知道A、B附近电场线的分布状态，所以无法肯定Ea>Eb或Ea二Eb［答］A、D.【例4］在真空屮有一个点电荷，在它周围跟Q—宜线上有A、B两点，和距d=12cm,F己知A点和

6、B点的场强人小之比」■=4.试求场源电荷Q在该直线上的位置。Eb［解］设场源电荷Q离A点距离为口，离B点距离为“，根据点电荷场强公式和题设条件,由下式:QQk亍胡k于rlr2得r2=2rl・满足上述距离条件的场源位置可以冇两种情况，如图1所示.因此，可以有两解：{q=12cmr2=24cm{q=4cm勺=8cm也就是说，当场源电荷Q在AB连线屮

7、'可吋，应距A为4cm处；当场源电荷Q在AB连线的A点外侧时，应距A为12cm.［说明］题屮把场源电荷局限于跟A、B在同一直线上.如果没有此限，Q可以在A、B同一平而内

8、移动，可以A为原点建立平而直角他标.设场源电荷的位置处标为（x,y）,它与A、B两点相距分别为匕、r2,如图2所示.E②/.(d—x)2+y2=4(x2+y2),整理得3x2+2dx+3y2=d2,由此可见，场源电荷的轨迹是一个圆，圆心坐标是,0）,也就是（0）,半径R=-

9、dX12cm=8cm.上面场源电荷与A、B在同一直线上的解，仅是它的一个特例，如图3中R、P2所示.【例5】在场强为E、方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m的带电小球八和B,电量分别为+2q和一q,两小球间用长为1的绝缘细线连接，并用

10、绝缘细线悬挂在0点，如图1所示.平衡时，细线对悬点的作用力多人？0［分析］细线对悬点的作用力大小等于悬线对上而一个小球A的作用力.可以隔离每个小球，通过受力分析，由力平衡条件求得.［解］设上、下两细线的拉力分别为5T2,以两小球为研究对彖，作受力分析：A球受到向上的悬线拉力Ti,向下的重力mg、细线拉力T2,库仑力Fc,电场力Fei；B球受到向上的细线拉力T2',库仑力F',电场力&2