2019-2020年新課標(biāo)粵教版3-1 選修三1.3《電場強(qiáng)度》 WORD教案2.doc
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電場強(qiáng)度 學(xué)案 【例1】 把一個電量q=-10-6C的試驗電荷,依次放在帶正電的點(diǎn)電荷Q周圍的A、B兩處圖,受到的電場力大小分別是FA= 510-3N,F(xiàn)B=310-3N.(1)畫出試驗電荷在A、B兩處的受力方向.(2)求出A、 B兩處的電場強(qiáng)度.(3)如在A、B兩處分別放上另一個電量為q=10-5C的電荷,受到的電場力多大? [分析] 試驗電荷所受到的電場力就是庫侖力,由電荷間相互作用規(guī)律確定受力方向,由電場強(qiáng)度定義算出電場強(qiáng)度大小,并根據(jù)正試驗電荷的受力方向確定場強(qiáng)方向. [解答] (1)試驗電荷在A、B兩處的受力方向沿它們與點(diǎn)電荷連線向內(nèi),如圖中FA、FB所示. (2)A 、B兩處的場強(qiáng)大小分別為; 電場強(qiáng)度的方向決定于正試驗電荷的受力方向,因此沿A、B兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷連線向外. (3)當(dāng)在A、B兩點(diǎn)放上電荷q時,受到的電場力分別為 FA =EAq =510310-5N=510-2N; FB=EBq =310310-5N=310-2N.其方向與場強(qiáng)方向相同. [說明] 通過本題可進(jìn)一步認(rèn)識場強(qiáng)與電場力的不同.場強(qiáng)是由場本身決定的,與場中所放置的電荷無關(guān).知道場強(qiáng)后,由F=Eq即可算出電荷受到的力. 【例2】電場強(qiáng)度E的定義式為( ) A.這個定義式只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場 B.上式中,F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力,q是放入電場中的電荷的電量 C.上式中,F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生電場的電荷的電量 D.電荷q2產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q1處的場強(qiáng)大小,是點(diǎn)電荷q1產(chǎn)生的電場在點(diǎn)電荷q2處的場強(qiáng)大小 解析:式中F是放置在場中試驗電荷所受到的電場力,q是試驗電荷的電量,不是產(chǎn)生電場的電荷的電量. 電荷間的相互作用是通過電場來實現(xiàn)的.兩個點(diǎn)電荷q1、q2之間的相互作用可表示為 可見,電荷間的庫侖力就是電場力,庫侖定律可表示為 式中E1就是點(diǎn)電荷q1在q2處的電場強(qiáng)度,E2就是點(diǎn)電荷q2在q1處的電場強(qiáng)度. [答] B、D. [說明] 根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式,結(jié)合庫侖定律,可得出點(diǎn)電荷Q在真空中的場強(qiáng)公式,即 【例3】 如圖中帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線,在這條線上有A、B兩點(diǎn),用EA、EB表示A、B兩處的場強(qiáng)大小,則[ ] A.A、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向相同B.電場線從A指向B,所以EA>EB C.A、B同在一條電場線上,且電場線是直線,所以EA=EB D.不知A、B附近的電場線分布狀況,EA、EB的大小不能確定 [分析] 根據(jù)電場線的物理意義,線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場強(qiáng)方向.因題中的電場線是直線.所以A、B兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向相同,都沿著電場線向右 因為電場線的疏密程度反映了場強(qiáng)的大小,但由于題中僅畫出一條電場線,不知道A、B附近電場線的分布狀態(tài),所以無法肯定EA>EB或EA=EB [答] A、D. 【例4】 在真空中有一個點(diǎn)電荷,在它周圍跟Q一直線上有A、B兩點(diǎn),相距d=12cm,已知A點(diǎn)和B點(diǎn)的場強(qiáng)大小之比.試求場源電荷Q在該直線上的位置。 [解] 設(shè)場源電荷Q離A點(diǎn)距離為r1,離B 點(diǎn)距離為r2,根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式和題設(shè)條件,由下式: 滿足上述距離條件的場源位置可以有兩種情況,如圖1所示. 因此,可以有兩解: 也就是說,當(dāng)場源電荷Q在AB連線中間時,應(yīng)距A為4cm處;當(dāng)場源電荷Q在AB連線的A點(diǎn)外側(cè)時,應(yīng)距A為12cm. [說明] 題中把場源電荷局限于跟A、B在同一直線上.如果沒有此限,Q可以在A、B同一平面內(nèi)移動,可以A為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo).設(shè)場源電荷的位置坐標(biāo)為(x,y),它與A、B兩點(diǎn)相距分別為r1、r2,如圖2所示. ∴(d-x)2+y2=4(x2+y2), 整理得3x2+2dx+3y2=d2, 由此可見,場源電荷的軌跡是一個圓,圓心坐標(biāo)是 =8cm. 上面場源電荷與A、B在同一直線上的解,僅是它的一個特例,如圖3中P1、P2所示. 【例5】 在場強(qiáng)為E 、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中,有兩個質(zhì)量均為m的帶電小球A和B,電量分別為+2q和-q,兩小球間用長為l的絕緣細(xì)線連接,并用絕緣細(xì)線懸掛在O點(diǎn),如圖1所示.平衡時,細(xì)線對懸點(diǎn)的作用力多大? [分析] 細(xì)線對懸點(diǎn)的作用力大小等于懸線對上面一個小球A 的作用力.可以隔離每個小球,通過受力分析,由力平衡條件求得. [解] 設(shè)上、下兩細(xì)線的拉力分別為T1、T2,以兩小球為研究對象,作受力分析:A球受到向上的懸線拉力T1,向下的重力mg、細(xì)線拉力T2,庫侖力Fc,電場力FE1;B球受到向上的細(xì)線拉力T2,庫侖力F,電場力FE2,向下的重力mg.它們的隔離體受力圖如圖2所示. 平衡時,滿足條件 2019-2020年新課標(biāo)粵教版3-1 選修三1.3《電場強(qiáng)度》 WORD教案2 因T2=T2′,F(xiàn)c=Fc′,F(xiàn)E1=2qE,F(xiàn)E2=qE,聯(lián)立①、②兩式得 T1=2mg+FE1-FE2=2mg+qE. 根據(jù)牛頓第三定律,所以細(xì)線對懸點(diǎn)的拉力大小為2mg+qE. [說明] 如果把兩個小球和中間的細(xì)線作為一個整體(系統(tǒng)),那么電荷間相互作用的庫侖力Fc、Fc′,細(xì)線的拉力T2、T2′,都是系統(tǒng)的內(nèi)力,它們互相抵消,作用在系統(tǒng)上的外力僅為兩球重力2mg、懸線拉力T1,電場力FE=qE(圖3),于是由力平衡條件立即可得 T1=2mg+FE=2mg+qE.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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