20xx教科版高中物理选修3-11-3电场电场强度和电场线

20xx教科版高中物理选修3-11-3电场电场强度和电场线内容摘要：

线上某点的切线方向规定为该点的场强方向，也是该点正电荷产生加速度的方向；而运动轨迹是带电粒子在电场中运动的径迹，径迹上每点的切线方向是粒子的速度方向．速度方向和加速度方向不是一回事，二者不一定相同，因此不能将电场线和运动轨迹混为一谈．只有下列几种情况同时具备时，电场线才和运动轨迹重合： ① 电场线是直线； ② 仅受电场力作用； ③ 初速度为零或与电场线平行． 3. 如图 1 － 3 － 5 所示是静电场的一部分电场分布，下列说法中正确的是 ( ) 图 1 － 3 － 5 A ．这个电场可能是负点电荷的电场 B ．点电荷 q 在 A 点处受到的静电力比在 B 点处受到的静电力大 C ．点电荷 q 在 A 点处的瞬时加速度比在 B 点处的瞬时加速度小 ( 不计重力 ) D ．负电荷在 B 点处所受到的静电力的方向沿 B 点切线方向 解析： 负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的直线，故 A 项错．电场线越密的地方场强越大，由图知 E A E B ，又因 F ＝ qE ，得 F A F B ，故 B 项正确．由 a ＝Fm，a ∝ F ，而 F ∝ E ， E A E B ，所以 a A a B ，故 C 项错． B 点的切线方向即 B 点场强方向，而负电荷所受静电力方向与其相反，故 D 项错． 答案 ： B 电场强度的有关计算 【例 1 】 在真空中 O 点放一个点电荷 Q ＝＋ 1 .0 10－ 9 C ，直线 MN 通过 O 点， OM 的距离 r ＝ 3 0 c m ， M 点放一个点电荷q ＝－ 1 .0 10－ 10 C ，如图 1 － 3 － 6 所示．求： ( 1 ) q 在 M 点受到的作用力． ( 2 ) M 点的场强． ( 3 ) 移走 q 后 M 点的场强． ( 4 ) M 、 N 两点的场强哪点大。 图 1－ 3－ 6 思路点拨： 因 Q 、 q 是真空中的点电荷，所以计算 q 在 M 点受到的作用力可以运用库仑定律． M 点的场强可用定义式或点电荷的场强公式求出，并且 E M 不因 q 的存在而变化． M 、 N 两点的场强大小可根据点到 Q 的距离进行判定． 解析： 根据题意， Q 是形成电场的电荷， q 为检验电荷，为了方便，只用电荷量的绝对值计算库仑力．力和场强的方向可通过电荷的正负判断． ( 1 ) 电场是一种物质，电荷 q 在电场中 M 点所受的作用力是电荷 Q 通过它的电场对 q 的作用力，根据库仑定律，得 FM＝ kQqr2 ＝9 .0 109 1 .0 10－ 9 1 .0 10－ 100 .32 N ＝ 1 .0 10－ 8 N 因为 Q 为正电， q 为负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO 指向 Q . ( 2 ) M 的场强 EM＝FMq＝1 . 0 10－ 81 . 0 10－ 10 N/C ＝ 1 0 0 N/C 其方向沿 OM 连线背离 Q ，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同． ( 3 ) 在 M 点移去检验电荷 q ，有的同学说 M 点的场强 EM＝ 0 ，这是错误的，其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电 场的电荷 Q 决定的，与检验电荷 q 是否存在无关． ( 4 ) M 点场强大． 答案： ( 1 ) 1 . 0 10 － 8 N ，方向沿 MO 指向 Q ( 2 ) 1 0 0 N/C ，方向沿 OM 连线背离 Q ( 3 ) 1 0 0 N/C ，方向沿 OM 连线背离 Q ( 4 ) M 点场强大 反思领悟： ( 1 ) 明确区分 “ 场源电荷 ” 和 “ 试探电荷 ” ． ( 2 ) 电场由场源电荷产生，某点的电场强度 E 由场源电荷及该点到场源电荷的距离决定． ( 3 ) E ＝Fq不能理解成 E 与 F 成正比，与 q 成反比． 如图 1 － 3 － 7 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，测出其受到的电场力大小为 4 . 0 10－ 6 N ，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。 图 1 － 3 － 7 解析： 由场强公式可得 EB＝F1q1＝4 .0 10－ 62 .0 10－ 8 N/C ＝ 2 .0 102 N/C ，因为是负电荷，所以场强方向与 F1方向相反． q2在 B 点所受电场力 F2＝ q2EB＝4 .0 10－ 7 2 .0 102 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：。