专题 第三节 电场 电场强度 题型分析-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版必修第三册）

专题　电场 电场强度 题型分析 专题一 电场强度和电场线 例1 如图所示是点电荷Q周围的电场线，以下判断正确的是(　　) A．Q是正电荷，A的电场强度大于B的电场强度 B．Q是正电荷，A的电场强度小于B的电场强度 C．Q是负电荷，A的电场强度大于B的电场强度 D．Q是负电荷，A的电场强度小于B的电场强度 解析　正点电荷的电场是向外辐射状的，电场线密的地方电场强度大．所以A正确． 答案　A 归纳总结：可以在该题目的基础上进一步研究几种常见电场中不同位置的电场强度的分布情况，例如等量同种电荷或者等量异种电荷等. 专题二 电场强度的叠加 例2 把一个电荷量q＝－1×10－6 C的试探电荷，依次放在带正电的点电荷Q周围的A、B两处，如图所示，受到的电场力大小分别是FA＝5×10－3 N，FB＝3×10－3 N。 (1)画出试探电荷在A、B两处的受力方向。 (2)求出A、B两处的电场强度。 (3)如在A、B两处分别放上另一个电荷量为q′＝＋1×10－5 C的电荷，该电荷受到的电场力为多大？ 解析　(1)试探电荷在A、B两处的受力方向为沿试探电荷与点电荷Q的连线指向Q，如图中FA、FB所示。 (2)A、B两处的电场强度大小分别为： EA＝eq \f(EA,q)＝eq \f(5×10－3,1×10－6) N/C＝5×103 N/C EB＝eq \f(FB,q)＝eq \f(3×10－3,1×10－6) N/C＝3×103 N/C 电场强度的方向与负试探电荷的受力方向相反，因此A、B两处电场强度的方向沿两点与点电荷Q的连线并远离Q。 (3)当在A、B两处放上电荷q′时，它受到的电场力分别为 FA′＝EAq′＝5×103×1×10－5 N＝5×10－2 N； FB′＝EBq′＝3×103×1×10－5 N＝3×10－2 N。 方向与电场强度方向相同。 [答案]　见解析 归纳总结：在解答和计算时应注意区别电场强度定义式E＝eq \f(F,q)及决定式E＝keq \f(Q,r2)，二者不能混淆。 专题三 电场线及其特点 例3 如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是(　　) 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点处受到的静电力的方向沿B点切线方向 解析　因为(孤立)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球对称分布的，而图中的电场线分布不具备这种特点，所以它不可能是负点电荷的电场，选项A错误． 因电场线越密处场强越大，故由图知场强EA>EB.又因点电荷q在电场中所受静电力F＝qEE，故静电力FA>FB，选项B正确． 由牛顿第二定律知，加速度a＝F/mF，而FA>FB，故aA>aB，选项C错误． 因“B点切线方向”即B点场强方向，而负电荷所受静电力方向与场强方向相反，故选项D错误． 答案　B 归纳总结：电场线的特点：①电场线上某点切线的方向表示该点场强的方向，不表示电荷受力的方向，也不表示速度的方向；②电场线的疏密反映电场强弱，在电场线密的地方，电场强．③电场线不是电荷运动的轨迹，只有当电场线是直线，而带电粒子只受电场力，且初速度方向与电场线平行时，运动轨迹才能与电场线重合． 专题四 电场内力学问题的分析方法 例4 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场．其电场强度为E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡，如图所示．请问： (1)小球带电荷量是多少？ (2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？ 解析　(1)由于小球处于平衡状态知小球带正电，对小球受力分析如图所示 FTsin θ＝qE① FTcos θ＝mg② 由eq \f(①,②)得tan θ＝eq \f(qE,mg)，故q＝eq \f(mgtan θ,E) (2)由第(1)问中的方程②知FT＝eq \f(mg,cos θ)，而剪断丝线后小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线对小球的拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于eq \f(mg,cos θ).小球的加速度a＝eq \f(F合,m)＝eq \f(g,cos θ)，小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板上时，它的位移为x＝eq \f(b,sin θ)，又由x＝eq \f(1,2)at2，得t＝ eq \r(\f(2x,a))＝ eq \r(\f(2bcos θ,gsin θ))＝ eq \r(\f(2b,g)cot θ) 答案　(1)eq \f(mgtan θ,E)　(2) eq \r(\f(2b,g)cot θ) 归纳总结：带电体在电场中的平衡问题