图解物理：电场图像详案.doc

学法学科教师辅导教案辅导科目：物理 年级：高二 学期：第一学期课时数：1 学员姓名： 学科教师：授课主题图解物理：电场图像教学目标掌握解读电场图像的要点，熟练画出电场强度和电势函数图象教学重难点等量同种电荷、等量异种电荷连线和中垂线的场强和电势分布培训方法 传统讲授法 游戏演练法 角色扮演法 演示教学法 小组讨论法 案例分析法 头脑风暴法 视频教学法 其他（如，用引导式提问的方式引起共鸣等） 引导式提问 教具配备及场地要求与其它课程联系授课日期及时段年月日 ：教 学 内 容.课堂导入建议用时5分钟！你能洞察上面图像的奥秘吗？.知识结构建议用时5分钟！：一、等量同种电荷形成的电场的特点1、场强特点 在两个等量正电荷的连线上，由A点向B点方向，电场强度的大小先减后增，在rA=R/2（即中点O处）场强最小为零；场强的方向先向右再向左即除中点O外，场强方向指向中点O。 在两个等量正电荷连线的中垂线上，由O点向N（M）点方向，电场强度的大小先增后减，=35.26时场强最大；方向由O点指向N（M）。 在两个等量负电荷的连线上，由A点向B点方向，电场强度的大小先减后增，在rA=R/2（即中点O处）场强最小为零；场强的方向先向左再向右（除中点O外）。在其连线的中垂线上，由O点向N（M）点方向，电场强度的大小先增后减，当=35.26时出现场强最大值；场强的方向由 N（M）指向O点。2、电势特点 在两个等量正电荷的连线上，由A点向B点方向，电势先减后增，在rA=R/2（即中点O处）电势最小，但电势总为正。 在两个等量正电荷的连线的中垂线上，由O点向N（M）点方向，电势一直减小且大于零，即O点最大，N （M）点为零。 在两个等量负电荷连线上，由A点向B点方向，电势先增后减，在rA=R/2（即中点O处）电势最大但电势总为负；在两个点电荷的连线的中垂线上，由O点向N（M）点方向，电势一直增大且小于零，即O点最小，N（M）点为零。二、等量异种电荷形成的电场的特点1、场强特点 在两个等量异种电荷的连线上，由A点向B点方向，电场强度的大小先减小后增大，在rA=R/2（即中点O处）场强最小；场强的方向指向负电荷。 在两个等量异种电荷的连线的中垂线上，由O点向N（M）点方向，电场强度的大小一直在减小；场强的方向平行于AB连线指向负电荷一端。2、电势特点 在两个等量异种电荷连线的中垂线上任意一点电势均为零即等量异种电荷的连线的中垂线（面）是零势线（面）。 在两个等量异种电荷的连线上，由A点向B点方向，电势一直在减小，在rA=R/2（即中点O处）电势为零，正电荷一侧为正势，负电荷一侧为负势。.典例精讲建议用时20分钟！题型一：Ex图像【例1】真空中间距为3a的两个点电荷M、N，分别固定于x轴上x10和x23a的两点，在它们连线上各点的电场强度E随x变化的关系如图所示，则点电荷M、N为_（选填“同种”或“异种”）电荷，点电荷M、N所带电荷量之比为_。Ea 2a 3aOx【解析】若两点电荷为异种电荷，则连线上各点场强方向相同，因此MN为同种电荷，根据x=2a处场强为零，根据场强叠加原理和点电荷产生的电场可以得出MN两电荷的电量之比。【答案】同种，4:1【例2】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（ ）（A）（B）（C）（D）【解析】两等量异种电荷的连线上场强的变化情况，可根据电场线的分布模型加以判断。由等量异种点电荷的电场强度的关系可知，在两电荷连线中点处电场强度最小，但不是零，从两点电荷向中点电场强度逐渐减小，因此A正确。【答案】A【例3】EBxAO空间存在一沿x轴方向的静电场，电场强度E随x变化的关系如图所示，图线关于坐标原点旋转对称，A、B是x轴上关于原点对称的两点。电子在该电场中仅受电场力作用，则（ ）（A）电子在A、B两点的电势能相等（B）电子在A、B两点的加速度方向相反（C）电子从A点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线（D）取无穷远处电势为零，则O点处电势亦为零【解析】电子从A移动到B，电场力先做负功后做正功，总功为零，故A、B两点的电势能相等，故A正确；电子在A、B两点受到的电场力方向相反，大小相等，故加速度方向相反，大小相等，故B正确；由于电场力方向与x轴平行，故速度与合力始终共线，故一定做直线运动，故C错误；电势高低与场强大小无关，场强为零，电势不一定为零，本题中，将一个试探电荷从O点移动到无穷远处，电场力做功不为零，说明O点电势与无穷远电势不相等，故D错误。【答案】AB【例4】空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）（A）O点的电势最低（B）x2点的电势最高（C）x1和x1两点的电势相等（D）x1和x3两点的电势相等【解析】可画出电场线，如下xEO场强E是矢量，图像中心对称，说明E是沿x轴对称分布的电场，电场线以O点为中心指向正。负方向，沿电场线电势降落，所以O点电势最高，A错误，根据根据微元思想，所以取无限远为0电势，x轴上某点的电势等于该点和无限远之间E-x图象面积表示，B错误，D错误，C正确。如图所示，本题图像所对应的物理模型是一对等量正点电荷，图像反映的是连线垂直平分线上的电场分布规律。根据这个模型，再根据等量同种电荷连线平分线上场强有一极大值的特点，题中问题很容易解决。【答案】C题型二：x图像【例5】UU0x1x2x0某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则（ ）A在0x1之间不存在沿x方向的电场B在0x1之间存在着沿x方向的匀强电场C在x1x2之间存在着沿x方向的匀强电场D在x1x2之间存在着沿x方向的非匀强电场【解析】0-x1电势不变化，等势面，电场线与等势面垂直，无x方向的电场，x1-x2中电势随x均匀降低，因此是有x方向的匀强电场。【答案】AC【例6】两个等量点电荷位于x轴上，它们的静电场的电势随位置x变化规律如图所示(只画出了部分区域内的电势)，x轴上两点B、C点，且OBOC，由图可知（ ）（A）C点的电势低于B点的电势（B）B点的场强大小大于C点的场强大小，B、C点的电场方向相同（C）正电荷可以在x轴上B、C之间的某两点做往复运动（D）负电荷沿x轴从移到的过程中电场力先做正功后作负功【解析】两个等量异种电荷的电势分布看图即可比较BC两点电势高低，直接根据等量异种电荷的电场线分布可以判断出BC两点场强大小和方向，要在BC两点做往复运动必须受到回复力，而电场力方向始终不变，不满足回复力，从B到C电势升高，负电荷的电势能降低，电场力始终做正功。【答案】B【例7】两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置x变化规律的是图（ ）【解析】将两个等量异种电荷的电场分为三个区域：正电荷的左侧、正、负电荷之间、负电荷右侧，因电场线起始于正电荷，终止于负电荷，在正电荷的左侧，电场线向左侧；正、负电荷之间，电场线向右侧；负电荷右侧，电场线向左侧。根据电场线指向电势降低的方向的特点，逐段分析知：A正确。【答案】A【例8】两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的A、B两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系图线如图所示，其中P点电势最低，且APBP，则（ ）（A）AB中点的电场强度大小为零（B）q1的电荷量大于q2的电荷量（C）q1和q2是同种电荷，但不一定是正电荷（D）负电荷从P点左侧移到P点右侧，电势能先减小后增大【解析】电势随x变化的关系图线上每点切线的斜率表示电场强度E，P点的切线斜率为0，知P点的场强为0，则AB中点的场强大小一定不为0。故A错误。因为P点的场强为0，所以A、B两点的电荷在P点产生的场强大小相等，方向相反，距离大的电量大，所以q1的电荷量大于q2的电荷量故B正确。因为P点的场强为0，所以A、B两点的电荷在P点产生的场强大小相等，方向相反，两电荷为同种电荷，根据沿电场线方向电势逐渐降低，知两电荷为正电荷。故C错误。负电荷在P点所受电场力为0，在P点左边所受电场力向左，在P点右边所受电场力向右，负电荷从P点左侧移到P点右侧，电场力先做负功，后做正功，电势能先增大后减小。故D错误。【答案】B【例9】两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，ND段中C点电势最高，则（ ）（A）C点的电场强度大小为零（B）A点的电场强度大小为零（C）NC间场强方向向x轴正方向（D）将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功【解析】C点电势的拐点，若正点电荷从D到N点，电势能先增大后减小。则电场强度为零，故A正确；由图知A点的电势为零，则O点的点电荷的电量比M点的点电荷的电量大，且O点的电荷带正电，M点电荷带负电故B错误；由图可知：OM间电场强度方向沿x轴正方向，MC间电场强度方向沿x轴负方向，CD间电场强度方向沿x轴正方向。故C错误；因为MC间电场强度方向沿x轴负方向，CD间电场强度方向沿x轴正方向，则将一负点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后负功。故D正确。【答案】AD.方法回顾建议用时5分钟！ 电场线：（1）电场线是为了形象地表示电场的方向和强弱引入的假想线，它不是电场中实际存在的线。电场线也不是电荷在电场中运动的轨迹。（2）电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方，其场强就越大。（3）电场线上某点的切线方向即该点的场强力向，也就是正电荷在该点所受电场力的方向。（4）静电场的电场线是不闭合的曲线，总是从正电荷(或无穷远处)发出，终止于负电荷(或无穷远处)。在没有电荷的地方电场线不会中断，也不会相交。正电荷一定要发出电场线，负电荷一定要接收电场线。（5）电场线不会相交或相切。等势面：（1）定义：电场中电势相同的点构成的面叫做等势面。（2）等势面的特点：等势面是为了形象描述电场中各点电势高低分布而引入的假想图，不是电场中实际存在的面。同一等势面上各点间的电势差为零，电荷在等势面上移动时电场力不做功。电场线垂直于等势面，并指向电势降低最快的方向。等势面不相交。电场强度较大的地方，等差的等势面较密。电场线的描绘：利用电场线和等势面的垂直关系，先描绘出电场中的等势面，再画出电场线。.魔法小测建议用时10分钟！xEx1x1O1、空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示，x1和x1为x轴上对称的两点。下列说法正确的是（ ）（A）O点的电势最低w w w.ks5 u .c om（B）x1和x1两点的电势相等（C）电子在x1处的电势能大于在x1处的电势能（D）电子从x1处由静止释放后，向O点运动，到达O点时速度最大【答案】BD2、空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示，下列说法正确的是（ ）AO点的电势最低Bx1和x3两点的电势相等Cx2和x2两点的电势相等Dx2点的电势低于x3点的电势【答案】C3、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轴上电场强度情况的是（ ）【答案】A4、两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，下列能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是（ ）【答案】A5、有一静电场，其电场强度方向平行于x轴其电势随坐标x的改变而变化，变化的图线如图1所示，则图2中正确表示该静电场的场强E随x变化的图线是(设场强沿x轴正方向时取正值)（ ）图1图2【答案】A6、某静电场中的一条电场线与x轴重合，其电势的变化规律如图所示。在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则在- x0x0区间内（ ）A该静电场是匀强电场B该静电场是非匀强电场C电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐减小D电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐增大【答案】BC7、如图甲所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点的电势随x变化的情况如图乙所示，若在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则（ ）A电子将沿Ox方向运动 B电子的电势能将增大C电子运动的加速度恒定 D电子运动的加速度先减小后增大【答案】AD8、真空中有一半径为r0的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点的电势分布如图，r表示该直线上某点到球心的距离，r1、r2分别是该直线上A、B两点离球心的距离.下列说法中正确的是（ ）AA点的电势低于B点的电势BA点的电场强度方向由A指向BCA点的电场强度小于B点的电场强度D正电荷沿直线从A移到B的过程中，电场力做负功【答案】B9、空间某一静电场的电势在x轴上分布如图所示，A、B、C、D是x轴上的四点，电场强度在x轴方向上的分量大小分别是EA、EB、EC、ED，则（ ）AEAEBBECEDCA、D两点在x轴方向上的场强方向相反D同一负点电荷在A点时的电势能小于在B点时的电势能【答案】BCD10、空间某一静电场的电势在x轴上分布如图所示，x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、ECx，下列说法中正确的有（ ）（A）EBx的大小大于ECx的大小（B）EBx的方向沿x轴正方向（C）电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大（D）负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功【答案】AD11、空间某一静电场的电势随x变化情况如图所示，根据图中信息可以确定下列说法中正确的是（ ）（A）空间各点场强的方向均与x轴垂直（B）电荷沿x轴从O移到x1的过程中，一定不受电场力的作用（C）正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中，电场力做正功，电势能减小（D）负电荷沿x轴从x4移到x5的过程中，电场力做负功，电势能增加【答案】D本次测试得分_ .物理巴士一位妇女因驾车超速被拦住，警察对她说：“太太，您刚才的车速是每小时60英里！”妇女反驳说：“先生，这是不可能的，我刚才只开了7分钟。这真是天大的笑话！我开车还没有1小时，怎么可能每小时走60英里呢？”“太太，我的意思是说，如果您继续像现在这样开车，在下1个小时您将开过60英里。”“这也是不可能的。”妇女接着说：“我只要再行使10英里就到家了，根本不需要再开60英里的路程。”第 12 页 共 12 页