高中物理—电场强度的综合应用 T

一、电场

定义：电荷周围存在的一种传递相互作用力的媒介即为电场。电场是一种特殊的物质。 电场的基本性质：______________________________，此力称电场力。 【答案】电场对放入其中的电荷有力的作用

二、电场强度E

1、定义：放入电场中某点的电荷_______________________，叫做该点的电场强度，简称场强。 注意：电场中某点场强大小和方向，均与该点放不放检验电荷、放那种电荷、放多大检验电荷无关，是电场自身的性质，与外界因素无关。

2、电场强度的定义式：______

其中的q 为________（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。 电场强度是矢量，规定其方向与______在该点受到的______方向相同。 4、电场强度的单位：______或______。

5、点电荷周围的场强公式是：______，其中Q 是产生该电场的电荷，叫______。 【答案】所受的电场力F 跟它的电荷量q 的比值；F

E q

=；试探电荷；正电荷；电场力；N/C ；V/m ；2

Q

E k

r =；场源电荷

三、匀强电场

1、在电场的某一区域，如果场强的______和______都相同，这个区域的电场叫做匀强电场。

2、匀强电场是最简单的电场，在实验研究中经常用到它。两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场．匀强电场电场线特征：_________________________

3、匀强电场中电势差和电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于______，式中d 是______的距离。

【答案】大小；方向；是一簇平行等间距的直线；ab U Ed =；沿场强方向

知识点回顾

电场强度的综合应用

一、电场中的平衡问题

分析带电体平衡问题的方法与力学中分析平衡的方法相同。 1、当力在同一直线上时，根据二力平衡的条件求解；

2、三力作用下物体处于平衡状态，一般运用矢量三角形知识求解；

3、三个以上的力作用下物体的平衡问题，一般用正交分解法求解。

二、电场中动力学问题

电场中动力学问题和牛顿第二定律的两类问题类似

1、根据物体受力情况算出合外力，然后求出加速度，最后分析物体的运动情况。

2、根据物体的运动情况分析出加速度，然后求出合外力，最后根据受力分析求出其他力。

2、对物体进行受力分析顺序

重力→电场力（有时候需要自行根据题意判断是否存在电场力）→弹力→摩擦力 重力是否考虑的原则

带点粒子（电子、质子、粒子等）在电场中运动通常不计重力。而在计算带点微粒、带点小球、带电液滴在电场中运动时，必须考虑重力。在处理这些问题时，利用重力来表示未知力，是一种重要的方法。

3、解题步骤

知识点一：与力相关的问题

知识点讲解

确定研究对象

运动情况分析

受力分析

根据规律列方程

解方程，判断合理性

考点一：带电粒子的平衡问题

【例1】如图所示，用一根绝缘细线悬挂一个带电小球，小球的质量为m，电量为q，现加一水平的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向夹θ角。

（1）试求这个匀强电场的场强E大小；

（2）如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后，小球平衡时，绝缘细线仍与竖直方向夹θ角，则E′的大小又是多少？

【难度】★★

【答案】

tan

mg

q

θ

；

sin

mg

q

θ

。

【解析】（1）对小球受力分析可知小球带负电，对小球沿水平和竖直方向进行分解得tan

qE

mg

θ=，则电场强度

tan

mg

E

q

θ

=；

（2）电场逆时针旋转后对小球进行受力分析，小球受力平衡则'

sin

mg qE

θ=，可得'sin

mg

E

q

θ

=。

【例2】如图所示，竖直绝缘墙壁上有个固定的质点A，在A的正上方的P点用丝线恳挂另一质点B，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角。由于漏电，使A、B两质点的带电量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小（）

A．逐渐减小B．逐渐增大

C．保持不变D．先变大后变小

【难度】★★

【答案】C

课堂练习

【变式训练】

1、如图所示，将两个摆长均为l 的单摆悬于O 点，摆球质量均为m ，带电量均为q （q ＞0）。将另一个带电量也为q （q ＞0）的小球从O 点正下方较远处缓慢移向O 点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc 的三个顶点上时，摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于

（

）

A ．23mg

B ．2mg

C ．2

23q k l

D ．2

2

3q k

l 【难度】★★

【答案】D

2、用两根长度相等的绝缘细线系住两个质量相等的带电小球A 和B ，A 带正电，B 带负电，且|q A |＝3|q B |，悬挂在水平向右的匀强电场中，保持平衡状态，能正确表示系统平衡状态的图是

（

）

【难度】★★ 【答案】D

3、如图所示，有三根长度均为L ＝0.3 m 的不可伸长的绝缘细线，其中两根的一端分别固定在天花板上的P 、Q 点，另一端分别拴有质量均为m ＝0.12 kg 的带电小球A 和B ，其中A 球带正电，电荷量为q ＝3×10－

6 C ，B 球带负电，与A 球带电荷量相同．A 、B 之间用第三根线连接起来．在水平向左的匀强电场作用下，A 、B 保持静止，悬线仍处于竖直方向，且A 、B 间细线恰好伸直．（静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2）

（1）求此匀强电场的电场强度E 的大小．

（2）现将P A 之间的线烧断，由于有空气阻力，A 、B 球最后会达到新的平衡位置．求此时细线QB 所受的拉力T 的大小，并求出A 、B 间细线与竖直方向的夹角θ

B

O

E

A

B

O

E A

B O

A B O

E A

B

A

C

D