高中物理 第1章 第3节 第2课时 电场线 匀强电场课件 新人教版选修3-1.ppt

第一章静电场 第2课时电场线匀强电场 1 知道电场线能形象地表示电场的方向和强弱 2 知道匀强电场的电场线的分布特点 会用电场强度及电场线描述电场 要点一电场线1 电场线 用来形象化地描述电荷周围电场的曲线 2 电场线的定义在电场中画出的一系列曲线 曲线上每一点的切线方向与该点处的场强方向一致 某一区域电场线的疏密反映了这一区域电场强度的大小 3 电场线的特点 1 在静电场中 电场线起始于正电荷 终止于负电荷或无穷远处 或者起始于无穷远处 终止于负电荷 电场线不闭合 2 任何两条电场线都不会相交 3 电场线不是真实的线 是为了形象地描述电场而引入的假想线 4 几种常见电场的电场线分布特征 1 正 负点电荷形成的电场线 如图所示 a 离电荷越近 电场线越密集 场强越强 方向是正点电荷由点电荷指向无穷远 而负点电荷则由无穷远处指向点电荷 b 在正 负 点电荷形成的电场中 不存在场强相同的点 c 若以点电荷为球心作一个球面 电场线处处与球面相垂直 在此球面上场强大小处处相等 方向处处不相同 2 等量异种点电荷形成的电场线 如图所示 a 两点电荷连线上各点 电场线方向从正电荷指向负电荷 场强大小可以计算 b 两点电荷连线的中垂面 中垂线 上 电场线方向均相同 即场强方向均相同 且总与中垂面 线 垂直 在中垂面 线 上到O点等距离处各点的场强大小相等 O为两点电荷连线的中点 c 在中垂面 线 上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面 线 垂直 因此 在中垂面 线 上移动电荷时电场力不做功 e 两个带负电的点电荷形成的电场线与两个正电荷形成的电场线分布完全相同 只是电场线的方向相反 4 点电荷与带电平板间的电场线 如图所示 有的同学误认为电场线是电荷在电场中的运动轨迹 辨析 电场线是为了形象地描述电场而引入的曲线 曲线上任意一点的场强方向就在该点的切线方向上 而电荷运动的轨迹不但与受力情况有关 而且还与初速度有关 因此 电场线与电荷的运动轨迹并没有必然的联系 例如 如图所示 正电荷在A点的受力方向沿着该点的电场线的切线方向 v0沿图示方向 则图中虚线反映了粒子的运动轨迹 并不和电场线重合 在A点 即使v0 0 电荷也不会沿电场线运动 要想使带电粒子的运动轨迹与电场线重合 则必须同时满足下列条件 1 电场线是直线 2 带电粒子只受电场力 或受其他力 但方向沿电场线所在直线 3 带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线 要点二匀强电场1 定义 各点的电场强度大小相等 方向相同 这样的电场叫做匀强电场 根据电场线的特点知道 匀强电场的电场线是平行且间隔均匀的直线 2 匀强电场的实例 带等量异号电荷的平行金属板间的电场为匀强电场 如下图所示 3 作用 对带电粒子施加恒定的静电力 如图所示的各电场中 A B两点电场强度相同的是 解析 场强是矢量 有大小和方向 故场强相同的只有C选项 A B选项中的A B两点场强大小相等 但方向不同 D选项中的A B两点场强方向相同 但大小不等 答案 C 方法总结 利用电场线解题 必须掌握电场线的特点和几种典型的电场线的特征 电场线的特点如下 1 电场线是一些假想的线 实际上并不存在 2 电场线的切线方向为该点的电场强度方向 3 电场线越密 电场强度越大 反之 电场强度越小 要了解各种常见电场的电场线分布特点 4 电场线不相交 也不相切 四种电场的电场线如图所示 一正电荷q仅在静电力作用下由M点向N点做加速运动 且加速度越来越大 则该电荷所在的电场是图中的 变式训练1 1 解析 由正电荷q仅在静电力的作用下由M点向N点做加速运动 故由M向N的方向为电场线的方向 故B错 加速度越来越大 即电场线越来越密 故A C错 D正确 答案 D 2015 正定中学高二月考 真空中有两个等量异种点电荷 以连线中点O为坐标原点 以它们的中垂线为x轴 下图中能正确表示x轴上电场强度的是 解析 画出等量异种点电荷电场线的分布图 连线中点O的电场线最密 场强最强 中垂线上电场强度对称分布 故以连线中点O为坐标原点 以它们的中垂线为x轴 A选项正确 答案 A 方法总结 解答此类问题应注意以下两点 1 熟记几种典型电场电场线的分布情况 2 理解电场线的特点 2014 龙子湖区二模 如图甲所示 MN为很大的薄金属板 可理解为无限大 金属板原来不带电 在金属板的右侧 距金属板距离为d的位置上放入一个带正电 电荷量为q的点电荷 由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布 P是点电荷右侧 与点电荷之间的距离也为d的一个点 几位同学想求出P点的电场强度大小 但发现问题很难 几位同学经过仔细研究 从图乙所示的电场得到了一些启示 经过查阅资料他们知道 图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的 图乙中两异号点电荷量的大小均为q 它们之间的距离为2d 虚线是两点电荷连线的中垂线 变式训练2 1 由此他们分别求出了P点的电场强度大小 一共有以下四个不同的答案 k为静电力常量 其中正确的是 答案 A 2014 漳州模拟 如图所示 实线为不知方向的三条电场线 从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a b两个带电粒子 仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示 则下列说法错误的是 A a一定带正电 b一定带负电B a的速度将减小 b的速度将增加C a的加速度将减小 b的加速度将增加D 两个粒子的动能 一个增加一个减小 解析 a b两个带电粒子 仅在电场力作用下做曲线运动 受力指向轨迹的内侧 则电场力做正功 a b动能均增加 速度增大 故B D选项错误 电场线的指向不明 不能判断出粒子的电性 故A选项错误 电场线的疏密程度表示场强的强弱 a受到的电场力逐渐减小 b受到的电场力逐渐增大 故C选项正确 答案 ABD 方法总结 解决此类问题的方法为 1 由带电粒子的运动轨迹确定其速度方向 运动轨迹的切线方向为该点的速度方向 2 由运动轨迹的弯曲方向 合力指向轨迹的内侧 及电场线 电场线的切线方向为该点的电场强度方向 确定电场力方向可进一步判断带电粒子的电性 2015 浙江一模 如图所示 直线MN是某电场中的一条电场线 方向未画出 虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下 由a运动到b的运动轨迹 轨迹为一抛物线 下列判断正确的是 变式训练3 1 A 电场线MN的方向一定是由N指向MB 带电粒子一定带正电荷C 带电粒子在a点的加速度一定等于在b点的加速度D 带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度解析 带电粒子电性未知 只受电场力作用 电场线MN的方向无法确定 A B选项错误 a到b的运动轨迹为一抛物线 说明粒子一定受恒力 即带电粒子在a点的加速度等于在b点的加速度 C选项正确 D选项错误 答案 C 1 以下关于电场和电场线的说法中正确的是 A 电场 电场线都是客观存在的物质 因此电场线不仅在空间相交 也能相切B 在电场中 凡是电场线通过的点 场强不为零 不画电场线区域内的点场强为零C 同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大D 电场线是人们假设的 用以形象表示电场的强弱和方向 客观上并不存在 解析 电场线是为了描述电场的强弱和方向而假想的一种线 空间某点的场强只有一个值 电场线不能相交也不能相切 A B错误 D正确 电场线密集的地方场强大 同一电荷在该点所受电场力大 C正确 答案 CD 2 2014 江苏模拟 如图所示 一点电荷先后置于匀强电场中的A B两点 则该点电荷在这两点所受的电场力 A 大小相等 方向相同B 大小相等 方向相反C 大小不等 方向相同D 大小不等 方向相反解析 匀强电场的电场强度处处相等 故点电荷在A B两点受到的电场力大小相等 方向相同 故A选项正确 答案 A 3 如图所示为静电场的一部分电场线的分布 下列说法正确的是 A 这个电场可能是负点电荷形成的B C点处的场强为零 因为那里没有电场线 C 点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大D 负电荷在B点时受到的电场力的方向沿B点切线方向 解析 负点电荷的电场线是指向负点电荷的直线 故A错误 电场线只是形象地描述电场 没有画电场线的地方 场强不一定为零 故B错误 EA EB F qE 所以FA FB 故C正确 负电荷在B点时受电场力的方向与B点的切线方向相反 故D错误 答案 C 4 2015 北京六十七中期中 如图所示为某区域的电场线 A B为电场中两点 一个电荷量q 1 0 10 8C的点电荷在A点所受的电场力大小为FA 2 0 10 5N 1 在图中画出该负电荷在A点所受电场力的方向 2 求A点电场强度EA的大小 解析 1 电场中某点电场强度的方向沿该点电场线的切线方向 负电荷受力方向和电场强度方向相反 据此画出电场力的方向如图所示 答案 1 见解析 2 2 103N C