9.3.2 电场 电场强度应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

湘西州民族中学 杨宇翔 第九章 静电场及其应用 3 电场 电场强度的应用 物理必修第三册 2025年7月21日5时40分 单击此处编辑母版标题样式 诚 朴 勤 勇 定义式: 电场强度 方向:电场强度是矢量。电场在某点的电场方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同,与负电荷在该点所受电场力方向相反。 点电荷电场: 诚 朴 勤 勇 +Q +Q +Q -Q 独立性:各个场强对电荷的作用互不影响。 电场中任意一点的总场强等于各个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和,这就是场强叠加。 电场强度的叠加 诚 朴 勤 勇 a b a b a a b d c a b b a a b 几种常见电场的电场线分布 诚 朴 勤 勇 【例题】AB和CD为圆上两条相互垂直的直径,圆心为O.将电量分别为+q和-q的两点电荷放在圆周上,其位置关于AB对称且距离等于圆的半径,如图所示.要使圆心处的电场强度为零,可在圆周上再放一个适当的点电荷Q,则该点电荷( ) A.应放在A点,Q=2q B.应放在B点,Q=-2q C.应放在C点,Q=-q D.应放在D点,Q=q E1 E2 E0 +Q 先将+q、-q在O点产生的场强合成 因为+q、-q与O点构成等边三角形,可求出合场强E0方向水平向右,大小E0=E1=E2,如图所示 要使O点合场强为零,放入的电荷Q在O点产生的场强必与E0等大反向 -Q CD 电场的叠加 典例解析 诚 朴 勤 勇 B A.在 <m></m> 处放置一个电荷量为 <m></m> 的点电荷 B.在 <m></m> 处放置一个电荷量为 <m></m> 的点电荷 C.在 <m></m> 处放置一个电荷量为 <m></m> 的点电荷 D.在 <m></m> 处放置一个电荷量为 <m></m> 的点电荷 练习.如图所示,正方形 <m></m> 四边的中点分别为 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> ,在 <m></m> 、 <m></m> 位置分别放置电荷量为 <m></m> 和 <m></m> 的点电荷,为使 <m></m> 点处的电场强度为零,则可以( ) 电场的叠加 典例解析 诚 朴 勤 勇 6 电场的叠加 (2018 全国 高考真题)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线.设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则( ) A.a、b的电荷同号, B.a、b的电荷异号, C.a、b的电荷同号, D.a、b的电荷异号, D 典例解析 诚 朴 勤 勇 B 电场的叠加 典例解析 诚 朴 勤 勇 【2013 全国 高考真题】如图所示,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( ) A.B. C. D. B 电场的对称性 典例解析 诚 朴 勤 勇 (2013 江苏 高考真题)下列选项中的各1/4圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各1/4圆环间彼此绝缘.坐标原点O处电场强度最大的是( ) A. B. C. D. B 电场的对称性 典例解析 诚 朴 勤 勇 (2013 安徽 高考真题)如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空.将电荷量为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在 z轴上z=h/2处的场强大小为(k为静电力常量)( ) A. B. C. D. D 电场的对称性 典例解析 诚 朴 勤 勇 诚 朴 勤 勇 割补法法 B A. <m></m> B. <m></m> C. <m></m> D. <m></m> 例 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面 <m></m> 上均匀分布着正电荷,半球面总电荷量为 <m></m> ,球面半径为 <m></m> , <m></m> 为通过半球顶点与球心 <m></m> 的轴线,在轴线上有 <m></m> 、 <m></m> 两点, <m></m> ,已知 <m></m> 点的场强大小为 <m></m> ,静电力常量为 <m></m> ,则 <m></m> 点的场强大小为( ) 典例解析 诚 朴 勤 勇 13 典例解析 诚 朴 勤 勇 练习 已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的电荷量相等的点电荷产生的电场相同.如图所示,半径为 <m></m> 的球体均匀分布着电荷量为 <m></m> 的电荷,在过球心 <m></m> 的直线上有 <m></m> 、 <m></m> 两个点, <m></m> 和 <m></m> 间的距离为 <m></m> 、 <m></m> 和 <m></m> 间的距离为 <m></m> .现以 <m></m> 为直径在球内挖一球形空腔,静电力常量为 <m></m> ,半径为 <m></m> 的球的体积为 <m></m> ,则剩余部分在 <m></m> 点处产生的场强大小为( ) D A. <m></m> B. <m></m> C. <m></m> D. <m></m> 割补法法 典例解析 诚 朴 勤 勇 15 (2022 山东 高考真题)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为 L的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点,O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,q为( ) A.正电荷, B.正电荷, C.负电荷, D.负电荷, C 割补法法 典例解析 诚 朴 勤 勇 微元法 例 如图所示,均匀带电圆环所带电荷量为 <m></m> ,半径为 <m></m> ,圆心为 <m></m> , <m></m> 为垂直于圆环平面的对称轴上的一点, <m></m> ,静电力常量为 <m></m> ,求 <m></m> 点处的场强大小. 典例解析 诚 朴 勤 勇 17 &8& 解析 将圆环看成由 <m></m> 个小微元组成,当 <m></m> 足够大时,每个小微元都可以看作点电 荷,其所带电荷量 <m></m> ,由点电荷场强公式可求得每个小微元在 <m></m> 点处产生的场强均为 <m></m> ,由对称性知,各个小微元在 <m></m> 点处的场强 <m></m> 垂直于轴向的分量 <m></m> 相互抵消,而其轴向分量 <m></m> 之和即为带电环在 <m></m> 点处的场强 <m></m> ,所以 <m></m> . 典例解析 诚 朴 勤 勇 18 谢谢! 2025年7月21日5时40分 单击此处编辑母版标题样式 诚 朴 勤 勇 【解析】假设在O点的右侧存在一个与半球面AB完全相同的半球面 ,两球面组合成一个完整的球面,则完整球面在N点产生的电场强度大小为 。根据电场的矢量叠加原理可得,半球面 在N点产生的场强大小为 ,则根据对称性可知,半球面AB在M点的场强大小也为 。故选B。 $$