物理选修3-1《静电场》专题讲座.doc

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 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 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=qUAB E=F/q E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/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： （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： 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 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＝keq \f(nq2,r2)， 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＝eq \f(nq,2)， 球3再与球1接触后，球1的带电量q1＝eq \f(q＋\f(nq,2),2)＝eq \f(?n＋2?q,4)， 此时1、2间的作用力F′＝keq \f(\f(nq,2)·\f(?n＋2?q,4),r2)＝keq \f(n?n＋2?q2,8r2)， 由题意知F′＝F， 即n＝eq \f(n?n＋2?,8)， 解得n＝6. 故D正确． 【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： 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，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： 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： 解析：