2018-2019学年鲁科版高中物理选修3-1（课件+教师用书+学业分层测评）：第1章 第4节　电场中的导体 (3份打包)

第4节　电场中的导体 学 习 目 标 知 识 脉 络(教师用书独具) 1．知道电场强度的叠加遵循平行四边形定则，会应用其进行场强叠加运算．(重点) 2．知道静电感应产生的原因及静电平衡的概念．(重点) 3．了解静电屏蔽，知道静电屏蔽的实际应用．(难点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、场强叠加原理 1．概念 若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和．这个结论叫作场强的叠加原理． 2．方法 场强的叠加遵循平行四边形定则． 3．特点 电场叠加具有普遍性，不仅点电荷的电场可以叠加，其他任何电场的场强都可以进行叠加． 二、静电平衡与静电屏蔽 1．静电平衡 (1)定义：导体中没有电荷移动的状态． (2)特点 ①导体内部场强处处为零． ②电荷只分布在导体的外表面上． 2．静电屏蔽 (1)定义：当中空的导体达到静电平衡时，内部无电场，因而导体的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受电场影响的现象． (2)应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响． [基础自测] 1．思考判断 (1)场强叠加原理仅适用于点电荷共同形成的电场．(×) [提示]　场强叠加原理适用于所有场． (2)在场强叠加区域，电场线可以相交叉．(×) [提示]　电场线是叠加场的电场线，空间不相交． (3)等量同种电荷连线上，中点场强为零．(√) (4)在电场中导体处于静电平衡时，导体内任一点的场强为零．(√) (5)处于静电平衡的导体，净电荷只能分布在导体的外表面上．(√) (6)在电场中导体处于静电平衡时，导体内任一点的感应电荷的场强为零．(×) [提示]　导体内合场强为零． (7)静电屏蔽就是空腔导体把电场挡在了外面．(×) [提示]　是因感应电荷的场与原来空间场叠加，而使空腔内合场强为零． 2．对于处在静电平衡状态的导体，下列说法正确的是(　　) 【导学号：46242039】 A．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B．导体内部和外表面处的电场强度均为零 C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D．导体内部电场强度为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 D　[导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、负电荷总量相等，电荷量为零，其表面处有净电荷，以至于该处电场强度不为零，导体表面的电荷代数和不一定为零，故选项D正确．] [合 作 探 究·攻 重 难] 电场强度叠加原理的理解 1.场强叠加的适用条件：场强的叠加原理不仅适用于几个点电荷的电场叠加，也适用于匀强电场和非匀强电场的叠加，都遵从平行四边形定则． 2．某点场强的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．场强的叠加遵循平行四边形定则，如图1­4­1甲所示． 图1­4­1 3．均匀带电球周围的场强：均匀带电球体(或球壳)外各点的电场强度：E＝k，式中r是球心到该点的距离(r≫R)，Q为整个球体(或球壳)所带的电荷量，如图1­4­1乙所示． 　如图1­4­2所示，边长为L的正方形的四个顶点A、B、C、D处依次放置有点电荷－2Q、＋2Q、－Q、＋2Q，试求正方形的中心O点处的场强． 图1­4­2 思路点拨：先求出四个点电荷在O点处分别产生的电场强度，再进行矢量合成． [解析]　B、D两点处的点电荷在O点处产生的场强大小相等，方向相反，合场强为零． A点处的点电荷在O点处产生的场强大小为 EA＝k，方向沿OA连线指向A. ＝k＝ C点处的点电荷在O点处产生的场强大小为 EC＝k，方向沿OC连线指向C. ＝k＝ A、C两点处的点电荷在O点处产生的场强方向相反． 综上所述，O点处的合场强为E＝EA－EC＝k，方向沿OA连线指向A. [答案]　k，方向沿OA连线指向A 计算合场强的三点注意 (1)明确有几个场源． (2)分析各个场源在所考查的位置或空间激发电场的大小和方向． (3)根据场强叠加原理，多个场源激发电场的合电场强度等于各个电场单独存在时，在该点产生的电场强度的矢量和． [针对训练] 1．如图1­4­3所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距r，则： 图1­4­3 (1)点电荷A、B在中点O产生的场强分别为多大？方向如何？ (2)两点电荷连线的中点O的场强为多大？ (3)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O′点的场强如何？ 【导学号：46242040】 甲 [解析]　(1)如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，均由A→B，A、B两点电荷在O点产生的电场强度大小 EA＝EB＝. ＝ (2)O点的场强为EO＝EA＋EB＝， 方向由A→B. 乙 (3