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免费下载高中人教版物理选修3-1公开课《1.3电场强度》ppt课件

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1.有关电场的叙述,正确的是( )
A.静电力是一种超距力,因此电场实际不存在
B.电荷间的作用是通过电场传递的
C.电场看不见、摸不着,因此电场不是物质
D.电场对放入其中的任何电荷都有力的作用
【解析】选B、D.电荷周围存在着由它产生的电场,处在电场中的其他电荷受到的作用力就是这个电场给予的,因此A错,B对;电场也具有质量、能量,是物质存在的一种形式,C错;电场的基本性质是对场中的电荷有作用力,D对.
2.(2010·泰安高二检测)关于电场强度的概念,下列
说法正确的是( )
A.由 可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正

B.正负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相
反,所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关
C.电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷正负无

D.电场中某一点不放试探电荷时,该点场强等于零
【解析】选C.电场强度的大小与方向由电场自身决
定,与放入其中的试探电荷的大小及正负无关,B、
D错误,C正确; 是电场强度的定义式、计算
式,不是决定式,电场的场强E与q成反比,与F成正
比是错误的,A错误.
3.真空中距点电荷(电量为Q)为r的A点处,放一个带
电量为q(q Q)的点电荷,q受到的电场力大小为F,
则A点的场强为( )
A.F/Q B.F/q C. D.
【解析】选B、D.由电场强度的定义可知A点场强为
E=F/q,又由库仑定律知 代入后得
B、D对,A、C错.
4.带电粒子M、N在电场中的受力方向如图所示,由图可以判断( )

A.M带正电荷 B.N带负电荷
C.M处的电场较强 D.N处的电场较强
【解析】选C.M所受静电力的方向与电场强度方向相反,M是负电荷,A错误;N所受静电力的方向与电场强度方向相同,N是正电荷,B错误;M处电场线密集,N处电场线稀疏,所以M处的电场较强,C正确.
5.在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为104 V/m,已知质量为1×10-4 kg的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10 m/s2.这雨滴携带的电荷量的最小值约为多少?
【解析】雨滴在电场中不会下落而处于平衡状态,根据平衡条件有:qE=mg,代入数值解得q=1×10-7C.
答案: 1×10-7 C
【典例1】如图所示,在一带负电的
导体A附近有一点B,如在B处放置一
个q1=-2.0×10-8 C的电荷,测出其
受到的静电力F1大小为4.0×10-6 N,
方向如图,则B处场强是多少?如果
换用一个q2=4.0×10-7 C的电荷放在B点,其受力多大?此时B处场强多大?
【思路点拨】解答本题应把握以下三点:
【标准解答】由场强公式可得

因为是负电荷,所以场强方向与F1方向相反.
q2在B点所受静电力
F2=q2EB=4.0×10-7×200 N
=8.0×10-5 N
方向与场强方向相同,也就是与F1反向.
此时B处场强仍为200 N/C不变,方向与F1相反.
【变式训练】下列说法正确的是( )
A.只要有电荷存在,电荷周围就一定存在电场
B.电场是一种物质,它与其他物质一样,是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用
D.电场是人为设想出来的,其实并不存在
【解析】选A、B、C.带电体及电荷周围存在电场,场是一种物质,是客观存在的,并不是人们假想的,电荷间的相互作用通过电场产生.所以A、B、C正确.
【典例2】(2010·沈阳高二检测)如图所示,在点电荷+Q
电场中的一条电场线上取a、b两点,Oa= Ob,当在a处
放一电量q=1.5×10-8C带正电的检验电荷时,受到的电
场力为F=3×10-6 N
(1)求a处的电场强度的大小、方向,若将检验电荷从a点
移走,a点的电场强度如何?
(2)如在b处放一个电子,它受到的电场力多大?方向怎
样?(e=1.6×10-19C)
【思路点拨】求解此题应把握以下两点:
【自主解答】 (1)
方向由a指向b,若移走检验电荷,a点场强不变
(2)Fb=eEb,由
Fb=1.6×10-19× ×200 N=2×10-18 N
方向由b指向a
答案:(1)200 N/C 方向由a指向b 场强不变
(2)2×10-18 N 方向由b指向a
【变式训练】真空中的A、B两点分别放置有异种点电荷Q1、Q2,已知它们间的库仑力为10 N,电荷量分别为Q1=2×10-4 C,Q2=-2×10-4 C.求:
(1)Q1在Q2处产生的电场强度E1;
(2)Q2在Q1处产生的电场强度E2;
(3)AB连线的中点O处的电场强度E0.
【解析】(1)Q1在Q2处产生电场强度

方向沿AB的延长线方向.
(2)Q2在Q1处产生的电场强度

(3)根据库仑定律 得:
O点电场强度由Q1、Q2共同产生,根据电性判断指向为A→B,


E0=2E1=4×105 N/C.
答案:(1)5×104N/C 方向沿AB的延长线方向
(2)5×104N/C 方向A→B
(3)4×105N/C 方向A→B
【典例3】某静电场中的电场线如图所示,带电粒子在电场中仅受电场力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由M运动到N,以下说法正确的是
A.粒子必定带正电荷
B.粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度
D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能
【标准解答】选A、C、D.根据电荷运动轨迹弯曲的情况,可以确定点电荷受电场力的方向沿电场线方向,故此点电荷带正电,A选项正确.由于电场线越密,场强越大,点电荷受电场力就越大,根据牛顿第二定律可知其加速度也越大,故此点电荷在N点加速度大,C选项正确.粒子从M点到N点,电场力做正功,根据动能定理得此点电荷在N点动能大,故D选项正确.
【变式训练】如图所示,直线是
一簇未标明方向的由点电荷产生
的电场线,曲线是某一带电粒子
通过电场区域时的运动轨迹,a、
b是轨迹上两点.若带电粒子运动中只受电场力作用,根据此图可以做出的判断是( )
A.带电粒子所带电荷的符号
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的加速度何处大
D.带电粒子在a、b两点的加速度方向
【解析】选B、C、D.如图所示,由于
带电粒子在电场力作用下做曲线运动,
所以电场力应指向轨迹的凹侧,且沿
电场线,即沿电场线向左,B正确;由于电场线方向未
知,故不能确定带电粒子的电性,A错误;加速度由电
场力产生,由于a处电场线较b处密,所以a处电场强度
大,由 知,带电粒子在a处受电场力大,故加速度
大,且方向与电场力方向相同,C、D正确.
【典例4】实线为三条未知方向的电场
线,从电场中的M点以相同的速度飞出
a、b两个带电粒子,a、b的运动轨迹
如图中的虚线所示(a、b只受电场力作
用),则
A.a一定带正电,b一定带负电
B.电场力对a做正功,对b做负功
C.a的速度将减小,b的速度将增大
D.a的加速度将减小,b的加速度将增大
【思路点拨】求解此题应把握以下两点:
(1)由粒子的运动轨迹可判断其所受静电力方向.
(2)做好粒子的受力分析和做功情况分析.
【标准解答】选D.由于电场线方向未知,故无法确定a、b的电性,A错;电场力对a、b均做正功,两带电粒子动能均增大,则速度均增大,B、C均错;a向电场线稀疏处运动,电场强度减小,电场力减小,故加速度减小,b向电场线密集处运动,故加速度增大,D正确.
1.(2010·广州高二检测)当电场中某点放入正电荷时受到的电场力向右,当放入负电荷时它受到的电场力向左,下列关于电场强度与电场力的关系的说法中,正确的是( )
A.放入正电荷时,该点的场强方向向右;放入负电荷时,该点的场强方向向左
B.只有在该点放入检验电荷时,该点才有场强
C.该点场强方向一定向右
D.电场强度方向与电场力方向一致
【解析】选C.电场强度的方向是由电场本身决定的,与放入该点的正电荷所受静电力的方向相同,与放入该点的负电荷所受静电力的方向相反,所以只有C项正确.
2.(2010·海南高考)如图,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP=60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的场强大小变为E2,E1与E2之比为( )
A.1∶2 B.2∶1 C.2∶ D.4∶
【解析】选B.依题意,因为M、N
两点都在圆周上,距离O点的距离
相等,合场强为E1,则每个点电
荷在O点产生的场强为 ,则当N
点处的点电荷移至P点时,O点场
强如图所示,构成内角为60°的等边三角形,合场强大
小为 B正确.
3.(2010·福建高考)物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证,有时只需要通过一定的分析就可以判断结论是否正确.如图所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为R1和R2的圆环,两圆环上的电荷量均为
q(q<0),而且电荷均匀分布.两圆环的圆心O1和O2相距为2a,联线的中点为O,轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r(r<a).分析判断下列关于A点处电场强度大小E的表达式(式中k为静电力常量)正确的是( )
【解析】选D.由 可判断A、C错误,再根据特殊值
法,当r=a时,A点位于圆心O2处,带电圆环O2由于对称性
在A点的场强为0,根据微元法可求得此时的总场强E=E1=
将r=a代入B、D选项,可知D对.
4.(2010·永泰高二检测)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
的速度—时间图象如图所示,则A、
B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的( )
【解析】选C.由该电荷的速度—时间图象可知,它做加速运动且加速度越来越大,所以电荷所受电场力与运动方向相同,且沿AB方向,电场力越来越大,由此可知,电场线的方向B→A,且沿AB方向越来越密,C正确.
1.(5分)在电场中的A、B两处分别引入不同的试探电荷
q,得到试探电荷所受的电场力随电荷量变化的关系如
图所示,则( )

A.EA>EB B.EA<EB
C.EA=EB D.不能判定EA、EB的大小
【解析】选A.根据电场强度的定义式 电场强度与
图中图线的斜率相对应,所以EA>EB.A项正确.
2.(2010·厦门高二检测)(5分)一带电量为q的检验电荷在电场中某点受到的电场力大小为F,该点场强大小为E,则下面能正确反映这三者关系的是( )
【解析】选B、C.场强由电场本身决定,不随q或F的变化而变化,A、D错误,B正确;F=Eq,场强不变时,F与q成正比,C正确.
3.(2010·吉安高二检测)(5分)如图所示是某点电荷电场中的一条电场线,下列说法中正确的是( )
A.A点场强一定大于B点场强
B.在B点由静止释放一个电子,电子将一定向A点运动
C.该点电荷一定带正电
D.正电荷运动通过A点时,其运动方向一定沿AB方向
【解析】选B.由图象可判断场强方向向右,无法判断电场线的疏密情况,所以无法判断场强的大小变化情况,A错误;在B点静止释放一个电子,其受力方向向左,B正确;该点电荷既可以是位于左侧的正电荷,也可以是位于右侧的负电荷,C错误;正电荷以与AB成一定夹角的初速度经过A点时,将在静电力的作用下做曲线运动,D错误.
4.(5分)如图,一带电小球用丝线悬
挂在水平方向的匀强电场中,当小
球静止后把悬线烧断,则小球在电
场中将做( )
A.自由落体运动
B.曲线运动
C.沿着悬线的延长线做匀加速直线运动
D.变加速直线运动
【解析】选C.烧断前,小球受三个力而平衡,线的拉力与重力和电场力的合力等大反向,烧断线后,拉力消失,而另外两个力不变,合力与拉力方向相反,则小球将沿着悬线的延长线做初速度为零的匀加速直线运动.故C正确.
5.(2010·永泰高二检测)(6分)
如图所示,有一水平方向的匀
强电场,场强大小为900 N/C,
在电场内一水平面上作半径为
10 cm的圆,圆上取A、B两点,
AO沿E方向,BO⊥OA,另在圆心处放一电量为10-9C的正点电荷,则A处场强大小EA=______N/C,B处的场强大小EB=________N/C.
【解析】由 点电荷在A处产生的场强EA=
900 N/C,方向向左,所以A处合场强为零.
在B处产生的产强EB=900 N/C,方向向下,所以B处合场强为1.27×103 N/C
答案:0 1.27×103
【思维拓展】
6.(2009·上海高考)(5分)两带电量分别为q和-q的点电荷放在x轴上,相距为L,能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图( )
【解析】
7.(9分)如图所示,E为某匀强
电场,将质量为2×10-3 kg的
小球从A点由静止释放,小球
恰能沿直线AB向右下方运动,
且AB与竖直方向成45°角.已知
小球的带电量为2×10-4 C.求匀强电场强度大小.(g=
10 m/s2)
【解析】小球受力情况如图所示,
F=Eq=mg

=100 N/C
答案:100 N/C
8.(10分)地球是一个带电体,且电荷均匀分布于地球表面.若已知地球表面附近有一电量为2×10-4 C的正电荷受到4×10-3 N的电场力,且方向竖直向下,则地球带何种电荷?所带总电量为多少?(已知地球半径R=6.4×106 m,
k=9×109 N·m2/C2)
【解析】地球所带电量可以认为集中于地球中心,设地球所带电量为Q,则地球表面附近的场强 ①
据场强定义知 ②
将k=9×109 N·m2/C2,R=6.4×106 m,F=4×10-3 N,q=2×10-4 C代入①②求得Q=9.1×104 C
因正电荷受到的电场力竖直向下,故地球附近的电场方向竖直向下,即指向地心,地球带负电.
答案:负电 9.1×104 C
1.如图所示,在匀强电场中将一个电荷量为q,
质量为m的小球由静止释放,小球的运动轨迹
为一直线,此直线与竖直方向的夹角为θ,
则匀强电场场强E的最小值是( )
A.mg/q B.mgsinθ/q
C.mgcosθ/q D.mgtanθ/q
【解析】选B.由受力分析知当电场力的方
向与直线的方向垂直时,电场力存在最小
值,即电场强度存在最小值
2.(2010·农安高二检测)如图所示,
中子内有一个电荷量为 的上夸
克和两个电荷量为 的下夸克,
3个夸克都分布在半径为r的同一圆
周上,则3个夸克在其圆心处产生
的电场强度为( )
A. B.
C. D.
【解析】选A.由点电荷的场强公式 ,三个点电
荷在O点产生的电场强度分别是: ,方向向下;
方向O→B; ,方向O→C,它们的矢量
和为 ,A正确.
3.点电荷A和B,分别带正电和负电,
电荷量分别为4Q和-Q,在A、B连线
上,如图所示,电场强度为零的地
方在( )
A.A和B之间 B.A的右侧
C.B的左侧 D.A的右侧及B的左侧
【解析】选C.因为A带正电,B带负电,所以只有在A右侧
和B左侧两者产生的电场强度方向相反,因为QA>QB,由
点电荷的场强表达式 可知只有在B的左侧,才有
可能EA与EB等大反向,因而才可能有EA和EB矢量和为零的
情况.故正确答案为C.
4.(2010·孝感高二检测)如图所示,
A为带电量为Q的圆形金属薄板(图中
A板为侧视图),B为质量为m,电荷量
大小为q的带负电小球,用绝缘丝线
悬挂于O点.小球由于电场力而静止
在过金属板中心且垂直于金属板的直
线上距板为r的位置,悬线与竖直方
向的夹角为θ.关于小球所在位置处的场强,下列说法中正确的是( )
A.小球所在位置处场强大小为 ,方向水平向右
B.小球所在位置处场强大小为 ,方向水平向左
C.小球所在位置处场强大小为 ,方向水平向左
D.小球所在位置处场强大小为 ,方向水平向右
【解析】选C.根据受力平衡,小球所受安培力F=mgtanθ,
方向向右,所以小球所在位置的场强大小为
方向向左,C正确.
5.如图所示,QA=2×10-8 C,
QB=-2×10-8 C,A、B相距3 cm;
在水平方向匀强电场的作用
下A、B保持相对静止,绝缘悬
线沿竖直方向.求:
(1)外电场场强大小及方向.
(2)A、B中点处电场的场强大小及方向.
【解析】先将电荷性质符号标于图.
为了对抗两电荷的相互吸引力,应
加水平向左的外电场,将电场线画
在图上.对A或者B,只看水平方向,
受两力平衡,一个由
计算,另一个由F2=QE外计算,即可解出E外.
(1)由题意知外加电场方向如图所示,以A为研究对象,
由水平方向受力平衡,有 得
方向向左.
(2)A、B中点处的场强由E外与A、B两电荷的电场叠加而
成,则 方向向右.
答案:(1)2×105 N/C,方向水平向左
(2)1.4×106 N/C,方向向右