2019-2020学年高中物理 第1章 静电场 第4节 电场中的导体课堂互动教案 鲁科版选修3-1.doc

2019-2020学年高中物理 第1章 静电场 第4节 电场中的导体课堂

互动教案 鲁科版选修3-1

三点剖析

一、场强叠加原理

1.同一直线上的场强叠加时，方向相同的两个电场的合场强等于两场强之和，方向与分场强方向一致；方向相反的两个电场的合场强等于两场强之差，方向与场强大的那个分场强的方向一致.

2.不在同一直线上的场强叠加时，其合场强的计算遵守平行四边形定则.

【例1】 如图1-4-1所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的顶点，∠B ＝现在A 、B 两点放置两个点电荷q a 、q b ，测得C 点场强方向与AB 平行，问q a 带什么电?q a ∶q b 是多少?

图1-4-1

图1-4-2

解析：由A 、B 在C 点产生的场强E c ，可作出矢量图（如图1-4-2所示），可知A 一定带负电，且E a ∶E b =

21，又E a =k 2AC q A ，E b =k 2BC q B ，所以2AC q A :2BC q B =21，即q a ∶q b =22:BC AC =1∶8.

答案：负电 1∶8

二、静电平衡和静电屏蔽

1.导体在静电平衡状态下的重要特性

（1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零.

（2）处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上.

2.静电屏蔽的应用

静电屏蔽不但可以使金属壳内部不受外部电场的影响，还可以通过用金属壳接地的方法隔离内部带电体对外界的影响.

【例2】如图1-4-3所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近，但不相碰，则下列结论中正确的是( )

图1-4-3

A.B 端的感应电荷越来越多

B.导体内的场强越来越大

C.感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强

D.感应电荷在M 点和N 点产生的场强相等

解析：绝缘导体向带电体移动的过程中，导体中的自由电荷（电子）受到外电场的作用力变大，使电荷不断地做定向移动，由于导体移动缓慢，所以移动导体的过程可将导体视为总是处于静电平衡状态，在导体内部的场强（感应电荷的场强和外电场场强的叠加）应等于零，要使合场强等于零，感应电荷在M 、N 两点的场强跟电荷Q 在M 、N 两点的场强要满足大小相等、方向相反，再由E =k 2r

Q 可得感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强.正确选项为A 、C.

答案：AC

各个击破

类题演练1

在x 轴上有两个点电荷，一个带正电Q 1，另一个带负电Q 2,且Q 1＝2Q 2，用E 1和E 2分别表示两个电荷产生的场强的大小，则在x 轴上( )

A.E 1＝E 2之点只有一处，该处合场强为零

B.E 1＝E 2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E 2

C.E 1＝E 2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E 2

D.E 1＝E 2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E 2

温馨提示

处于静电平衡的导体，其内部场强处处为零，即外电场与感应电荷的电场大小相等、方向相反.

解析：由点电荷场强公式E =k 2

r Q 可知，场强相等的点距Q 1比距Q 2远，因此在x 轴上E 1＝E 2的点一处在Q 1、Q 2之间，合场强为2E 2;另一个在Q 2外侧、合场强为零，不可能在Q 1外侧，故B 正确.

答案：B

类题演练2

一金属球，原来不带电，现沿球的直径延长线放置一均匀带电细杆MN ，如图1-4-4所示.金属球上感应电荷在球内直径上a 、b 、c 三点的场强大小分别为E a 、E b 、E c ，三者相比有

( )

图1-4-4

A.E a 最大

B.E b 最大

C.E c 最大

D.E a ＝E b ＝E c

解析：金属球上感应电荷的场强和外电场场强的合场强等于零.带电细杆MN 在c 点的场强最大，所以感应电荷在c 点产生的场强最大.

答案：C

变式提升

如图1-4-5所示，两个点电荷相距为r ，带电荷量分别为+Q 和—Q ，在它们之间放一根不带电的导体棒，棒的中点O 位于两点电荷连线的中点.当导体棒达静电平衡状态后，感应电荷在O 处产生的场强大小为_______，方向为_______.

图1-4-5

解析：感应电荷在O 处产生的场强大小与两点电荷在O 处产生的场强大小相等、方向相反.即E =28r kQ

，方向向左指向+Q . 答案：28r kQ

向左