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高中物理考点:电场强度的叠加与计算方法
k
的单位为: N· m2· C- 2=
kg·m·s-2·m2·(A·s)-2=kg·m3·A-2·s-4,故 B 正确。答案 B
解析显隐
2.(2015·山东理综,18)直角坐标系 xOy 中,M、N 两点位于 x 轴上,G、H 两
点坐标如图 12。M、N 两点各固定一负点电荷,一电荷量为 Q 的正点电荷置
易
错
不会选择(或没有掌握)常用的物理思维方法
点
.如极限法、单位分析法、微元法、特殊
值法、补偿法、对称法等.
1.电场强度三个公式的比较
表达式 比较
公式 意义
适用 条件
E=F/q
电场强度 定义式 一切电场
E=kQ1Q2/r2
真空中点电荷电场强度 的决定式
①真空 ②点电荷
E=U/d
匀强电场中E与 U的关系式 匀强电场
C. a32kq,方向由 C 指向 O
D. a32kq,方向由 O 指向 C
EB EC
思维方法:叠加合成法
解析 各点电荷在 O 点处的场强大小都是 E
kq 3kq = 3a/3 2= a2 ,画出矢量叠加的示意图,
如图示,由图可得 O 点处的合场强为 E0=2E
6kq = a2 ,方向由
O
指向
C.B
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Contents Page
考点强化: 电场强度的叠加与计算方法
1.考点精讲
2.典例剖析
3.规律方法
4.备选训练 5.高考模拟演练
基础课
1.考点精讲
考情分析:对电场强度概念的理解、点电荷的电场及电场的叠加是高考 的高频考点.
高考题型:选择题
不能准确的理解电场强度这个概念.
不会分析新情景下的物理问题.
C.k4QRq2 ,方向水平向左 D.不能确定
思维方法:微元法与对称法相结合
解析 先把带电圆环分成若干个小部分,每一部分可视为点电荷,各点电荷对检验
电荷的库仑力在水平方向上相互抵消,竖直向上方向上电场力大小为kqQc2oRs245°,
故选 B. 答案 B
解析显隐
5.高考模拟演练
1.(2015·安徽理综,15)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电
将其固定距离变为2r,则两球间库仑力的大小为(
)
A.
5F 16
B.F5
C.45F
D.165F
解析 两球相距 r 时,根据库仑定律 F=kQ·r52Q,两球接触后,带电荷量均
为 2Q,则 F′=k(2Q2r·)2Q2,由以上两式可解得 F′=165F,D 正确。 答案 D
解析显隐
3.[库仑力作用下带电体的平衡问题] (2016·浙江理综,19)(多选)如图 2 所示,把 A、B 两个相同的导电小球分别用长为 0.10 m 的绝缘细线悬挂 于 OA 和 OB 两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与 A 球接触,棒移开后将悬点 OB 移到 OA 点固定。两球接触后分开,平衡时距离为 0.12 m。已测得每 个小球质量是 8.0×10-4 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度 g=10 m/s2,静电力常量 k=9.0×109 N·m2/C2,则( )
关于O点对称的A与A′、 B与B′的场强特点
等大、同向
等大、反向
2.典例剖析
1.[库仑定律的理解] 如图1所示,两个质量均为m的完全相同的金属
球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支架
上,两球心间的距离为l,l为球壳外半径r的3倍。若使它们带上等量
异种电荷,电荷量的绝对值均为Q,那么,a、b之间的万有引力F1与
荷,带电荷量分别为q1和q2,其间距离为r时,它们之间相互作用力的
大小为 F=kqr12q2 ,式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位
表示,k的单位应为 ( )
A.kg·A2·m3 B.kg·A-2·m3·s-4 C.kg·m2·C-2 D.N·m2·A
-2
解析
由
F=kqr12q2得
k= Fr2 ,则 q1q2
于 O 点时,G 点处的电场强度恰好为零。静电力常量用 k 表示。若将该正点
电荷移到 G 点,则 H 点处场强的大小和方向分别为(
A.34kaQ2 ,沿 y 轴正向 C.54kaQ2 ,沿 y 轴正向
B.34kaQ2 ,沿 y 轴负向 D.54kaQ2 ,沿 y 轴负向
)
转到解析
荷或 D 点一个正电荷,分析可知放在 C 点 Q=-q 或放在 D 点 Q=q,故选 C.
解析显隐
【备选训练】 图中边长为 a 的正三角形 ABC 的三个顶点分别固定三个
点电荷+q、+q、-q,则该三角形中心 O 点处的场强为( ).
A.6ak2q,方向由 C 指向 O
B.6ak2q,方向由 O 指向 C
(2)两个等量点电荷连线及中垂线上场强的比较
比较
等量异种点电荷
等量同种点电荷
电场线分布图
连线中点O处的场强
最小,指向负电荷一方
为零
比较 连线上的场强大小
等量异种点电荷
等量同种点电荷
沿连线先变小,再变大 沿连线先变小,再变大
沿中垂线由O点向外的 场强大小
O点最大,向外逐渐减小
O点最小,向外先变 大后变小
E’
E
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
解析 经分析得+q、-q 在 O 点形成的合场强水平向右,要使圆心处场强为
零,则另一电荷形成场强要水平向左,且大小相等,所以应放在 C 点一个负电
项正确.答案
B
解析显隐
【跟踪训练】 如图所示,一个均匀的带电圆环,带电荷量为+
Q,半径为 R,放在绝缘水平桌面上.圆心为 O 点,过 O 点作
一竖直线,在此线上取一点 A,使 A 到 O 点的距离为 R,在 A
点放一检验电荷+q,则+q 在 A 点所受的电场力为( ).
A.kRQ2q,方向向上
B. 24kRQ2 q,方向向上
决定 因素
相同点
由电场本身决 定
与q无关
由场源电荷Q和场源电荷 到该点的距离r共同决定
由电场本身决定 ,d为沿电场方向
的距离
矢量,遵守平行四边形定则,单位:1 N/C=1 V/m
2. 电场的叠加
(1)场强是矢量,它的叠加遵守矢量合成的平行四边形定则.当空间中 有几个点电荷同时存在时,某点的场强是各点电荷单独存在时在该点 产生场强的矢量和.
库仑力F2为 ( )
A.F1=Gml22,F2=kQl22
B.F1≠Gml22,F2≠kQl22
C.F1≠Gml22,F2=kQl22
D.F1=Gml22,F2≠kQl22
转到解析
2.[库仑定律和电荷守恒定律的应用](2017·河南安阳调研)两个分别 带有电荷量-Q 和+5Q 的相同金属小球(均可视为点电荷),固定 在相距为 r 的两处,它们间库仑力的大小为 F,两小球相互接触后
电场强度的计算方法
基本公式 计算法
平衡条件 求解法
对称法
补偿法
电场叠加 合成法
等效法
4.备选训练
思维方法:矢量合成法
【跟踪训练】 如图所示,AB和CD为圆上两条相互垂
直的直径,CD水平,圆心为O.将电荷量分别为+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.要使圆心处的电场强度为零,可在
A.两球所带电荷量相等 B.A 球所受的静电力为 1.0×10-2 N
C.B 球所带的电荷量为 4 6×10-8 C
D.A、B 两球连线中点处的电场强度为 0
转到解析
3.规律方法
分析电场叠加问题的一般步骤 (1)确定分析计算的空间位置; (2)分析该处有几个分电场,先计算出各个分电场在该点的电场强 度的大小和方向; (3)依次利用平行四边形定则求出矢量和.