2023届高考物理三轮专题冲刺训练：电场力的性质（二）--电场强度的计算、叠加问题

电场强度的计算、叠加问题 一、电场强度的理解和计算 1．电场强度的性质 (1)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向。 (2)唯一性：电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置。 (3)叠加性：如果有几个静止点电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的电场强度是各场源电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。 2．电场强度的三个公式比较 二、等量同种和异种点电荷周围电场强度的比较 比较项目 等量异种点 电荷 等量同种点 电荷 电场线的分布图 连线中点O 处的场强 连线上O点场强最小，指向负电荷一方 为零 连线上的场强大小(从左到右) 沿连线先变小，再变大 沿连线先变小，再变大 沿连线的中垂线由O点向外的场强大小 O点最大，向外逐渐变小 O点最小，向外先变大后变小 关于O点对称点的场强(如A与A′、B与B′、C与C′等) 等大同向 等大反向 三、电场强度的叠加 1．电场强度的叠加(如右图所示) 2．“等效法”“对称法”和“填补法” (1)等效法 在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景． 例如：一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个等量异种点电荷形成的电场，如图甲、乙所示． (2)对称法 利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题大为简化． 例如：如图所示，均匀带电的球壳在O点产生的场强，等效为弧BC产生的场强，弧BC产生的场强方向，又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向． (3)填补法 将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板，或将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍． 3．选用技巧 (1)点电荷电场、匀强电场场强叠加一般应用合成法． (2)均匀带电体与点电荷场强叠加一般应用对称法． (3)计算均匀带电体某点产生的场强一般应用补偿法或微元法． 三、针对练习 1、(多选)下列关于电场强度的说法,正确的是( ) A．电场中某点的电场强度在数值上等于单位电荷在该点所受的电场力 B．电场强度的方向总是跟试探电荷所受电场力的方向一致 C．在点电荷Q附近的任意一点,如果没有把试探电荷放进去，则这一点的电场强 度为零 D．点电荷场强计算式是由库仑定律的表达式和电场强度的定义式 推导出来的，其中是带电荷量的点电荷产生的电场在带电荷量 的点电荷处的场强大小，而是带电荷量的点电荷产生的电场在带电荷量的点电荷处的场强大小 2、如图所示，E、F、G、H为矩形ABCD各边的中点，O为EG、HF的交点，AB边的长度为d.E、G两点各固定一等量正点电荷，另一电荷量为Q的负点电荷置于H点时，F点处的电场强度恰好为零．若将H点的负电荷移到O点，则F点处场强的大小和方向为(静电力常量为k)(　　) A．，方向向右 B．，方向向左 C．，方向向右 D．，方向向左 3、如图甲所示，AB是一个点电荷形成的电场中的一条电场线，图乙则是放在电场线上P、Q处检验电荷所受电场力的大小与其电荷量之间的函数图像，电场方向由A指向B，由此可以判断(　　) A．场源电荷是正电荷，位于A侧 B．场源电荷是正电荷，位于B侧 C．场源电荷是负电荷，位于A侧 D．场源电荷是负电荷，位于B侧 4、如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为Q，分别固定在正方形的四个顶点上，正方形边长为a，则正方形两条对角线交点处的电场强度(　　) A．大小为，方向竖直向上 B．大小为，方向竖直向上 C．大小为，方向竖直向下 D．大小为，方向竖直向下 5、(多选)电场线能直观、方便地反映电场的分布情况．如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两点．则(　　) A．E、F两点场强相同 B．A、D两点场强不同 C．B、O、C三点中，O点场强最小 D．从E点向O点运动的电子加速度逐渐减小 6、如图所示，在真空中有两个固定的等量异种点电荷＋Q和－Q.直线MN是两点电荷连线的中垂线，O是两点电荷连线与直线MN的交点．a、b是两点电荷连线上关于O的对称点，c、d是直线MN上的两个点．下列说法中正确的是(　　) A．a点的场强大于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小 B．a点的场强小于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先减小后增大 C．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所受电场力先增大后减小 D．a点的场强等于b点的场强；将一检验电荷沿MN由c移动到d，所