第三節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度

1、一. 教學(xué)內(nèi)容：第三節(jié) 電場(chǎng)強(qiáng)度二. 知識(shí)要點(diǎn) 知道電場(chǎng)的意義，知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)。理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義式。能推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式，并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。知道電場(chǎng)的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析1. 電場(chǎng)和電場(chǎng)的基本性質(zhì)靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱為靜電場(chǎng)。對(duì)于靜電場(chǎng)，應(yīng)明確以下兩點(diǎn)：（1）電荷的周圍存在著電場(chǎng)，靜止電荷周圍存在著靜電場(chǎng)。（2）電場(chǎng)的基本性質(zhì)是：對(duì)方入其中的電荷有力的作用，（不管是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的） 電場(chǎng)具有能量。2. 電場(chǎng)強(qiáng)度放入電場(chǎng)中的電荷所受電場(chǎng)力跟所帶電量的比值叫做這點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。簡(jiǎn)稱為場(chǎng)強(qiáng)，用E表示電場(chǎng)強(qiáng)度。即E=電場(chǎng)強(qiáng)

2、度是矢量，規(guī)定場(chǎng)強(qiáng)的方向是正電荷受力的方向。那么，負(fù)電荷受力的方向跟場(chǎng)強(qiáng)方向相反。場(chǎng)強(qiáng)的單位是NC。場(chǎng)強(qiáng)的定義式說明：（1）在電場(chǎng)中的同一點(diǎn)，F(xiàn)/q是不變的，在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)，F(xiàn)/q往往不同；即F/q完全由電場(chǎng)本身性質(zhì)決定，與放不放電荷，放入電荷的電性、電量多少均無關(guān)系，正因F/q有上述特點(diǎn)，才將其定義為描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量一電場(chǎng)強(qiáng)度。這是物理學(xué)上定義物理量的常用方法之一。（2）E=變形為F=qE表明：如果已知電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E，便可計(jì)算在電場(chǎng)中該點(diǎn)放任何電量的帶電體所受的電場(chǎng)力大小，即場(chǎng)強(qiáng)E是反映電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量。3. 電場(chǎng)力（1）由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=，可導(dǎo)出電場(chǎng)力F=qE。電場(chǎng)中每一

3、點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向都惟一地確定了。若知道某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，就可求出電荷在該點(diǎn)受的電場(chǎng)力的大小和方向。（2）電場(chǎng)力是由力的性質(zhì)命名的，與重力、彈力、摩擦力一樣，遵循力學(xué)的一切規(guī)律。（3）電場(chǎng)力是由電荷和場(chǎng)強(qiáng)共同決定的，而場(chǎng)強(qiáng)是由電場(chǎng)本身決定的。4. 點(diǎn)電荷電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)源電荷Q與試探電荷q相距為r，則它們相互間的庫侖力F=q，所以電荷q處的電場(chǎng)強(qiáng)度E=。（1）公式：E=，Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電量，r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離。（2）方向：若Q為正電荷場(chǎng)強(qiáng)方向沿著Q和該點(diǎn)連線指向該點(diǎn)；若Q為負(fù)電荷場(chǎng)強(qiáng)方向沿著Q和該點(diǎn)連線指向Q。（3）適用條件：真空中點(diǎn)電荷。注意：由于庫侖定律僅適用于點(diǎn)電

4、荷電場(chǎng)，因而E=也是僅適用于真空中的點(diǎn)電荷。5. 場(chǎng)強(qiáng)的疊加如空間有幾個(gè)點(diǎn)電荷，則某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。說明：場(chǎng)強(qiáng)是矢量，場(chǎng)強(qiáng)的疊加遵循矢量疊加原理平行四邊形定則。6. 電場(chǎng)線的定義如圖1表示一條電場(chǎng)線，A，B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向在各點(diǎn)的切線上，箭頭表示各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向。圖17. 電場(chǎng)線的性質(zhì)（1）電場(chǎng)線是假想的曲線電場(chǎng)線跟“質(zhì)點(diǎn)”“點(diǎn)電荷”這些理想化的模型不同?！百|(zhì)點(diǎn)”“點(diǎn)電荷”這些理想化的模型包含有某些真實(shí)的內(nèi)容，具有一定的客觀性，在一定條件下，考慮對(duì)實(shí)際物理現(xiàn)象來說是主要的、本質(zhì)的特征，而忽略次要的、非本質(zhì)的因素。而“電場(chǎng)線”則完全是假想的、虛構(gòu)的。但它們都能反映

5、出實(shí)際現(xiàn)象的基本規(guī)律，為我們的研究提供方便。（2）電場(chǎng)線總是從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止。因此，電場(chǎng)線有起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，不是閉合曲線。（3）電場(chǎng)線不相交。因?yàn)殡妶?chǎng)中每一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)只有一個(gè)惟一的方向。如果電場(chǎng)線在電場(chǎng)中某點(diǎn)相交，則交點(diǎn)處相對(duì)兩條電場(chǎng)線就有兩個(gè)切線方向，該點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)就有兩個(gè)方向，這是不可能的。（4）電場(chǎng)線不是帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。就是說點(diǎn)電荷在這種條件下才會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)。8. 勻強(qiáng)電場(chǎng)（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的定義在電場(chǎng)的某一區(qū)域，兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對(duì)，分別帶有等量的正負(fù)電荷，它們之間的電場(chǎng)除邊緣附近外，就是勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖2所示。圖2（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的性質(zhì) 因場(chǎng)強(qiáng)的大小相等、方向相同

6、，故勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間距相等的互相平行的直線。 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到恒定的電場(chǎng)力作用。如果帶電粒子的重力可以忽略，則粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用將做勻變速運(yùn)動(dòng)；如果帶電粒子的重力不可忽略，則粒子將在重力和電場(chǎng)力這兩個(gè)恒力作用下可能處于平衡狀態(tài)（重力與電場(chǎng)力平衡），也可能做勻變速運(yùn)動(dòng)。9. 電場(chǎng)強(qiáng)度的求解方法（1）用定義式求解由于定義式E=F/q是適用于任何電場(chǎng)的（只要放入的電荷q不影響原電場(chǎng)的分布），所以都可用測(cè)得的放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷q受到的電場(chǎng)力F，與放入電荷電量q之比求出該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2）用E= 求解中學(xué)階段絕大多數(shù)情況下只討論點(diǎn)電荷在真空中的電場(chǎng)分布情況，故直接用E=求電場(chǎng)

7、強(qiáng)度。其方向由場(chǎng)源電荷Q的正負(fù)確定，如+Q時(shí)，E的方向沿半徑r向外；若Q時(shí)，E的方向沿半徑r的反向（向內(nèi)）。（3）由場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差關(guān)系求解（后面將學(xué)到）在勻強(qiáng)電場(chǎng)中它們的關(guān)系是：場(chǎng)強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位距離上的電勢(shì)差。即E=。式中d為沿電場(chǎng)線方向的距離，U為這個(gè)距離的兩個(gè)點(diǎn)（或稱為等勢(shì)面）的電勢(shì)差。（4）矢量疊加法求解已知某點(diǎn)的幾個(gè)分場(chǎng)強(qiáng)求合場(chǎng)強(qiáng)，或已知合場(chǎng)強(qiáng)求某一分場(chǎng)強(qiáng)，則用矢量疊加法求得E。（5）用對(duì)稱性求解巧妙地合適地假設(shè)放置額外電荷，或?qū)㈦姾汕擅畹胤指钍箚栴}簡(jiǎn)化而求得未知場(chǎng)強(qiáng)，這都可采用對(duì)稱性求解。10. 常見的幾種電場(chǎng)的電場(chǎng)線的特點(diǎn)與畫法（1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線點(diǎn)電荷+Q周圍激發(fā)電

8、場(chǎng)，各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小方向不同，如圖3所示，如果用電場(chǎng)線的疏密表示場(chǎng)強(qiáng)E的大小，箭頭表示場(chǎng)強(qiáng)的方向，則圖3就可用圖4代替。 圖3 圖4 圖5同理可知點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)線如圖5所示。注意： 離點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密集，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，即電場(chǎng)線的疏密程度描述場(chǎng)強(qiáng)的大小。方向由點(diǎn)電荷指向無窮遠(yuǎn)（正）；或由無窮遠(yuǎn)指向點(diǎn)電荷（負(fù)）。 在正（負(fù)）點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，不存在場(chǎng)強(qiáng)相同的點(diǎn)； 若以點(diǎn)電荷為球心作一個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同。（2）等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)如圖6。圖6說明： 兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)，電場(chǎng)線方向從正電荷指向負(fù)電荷，場(chǎng)強(qiáng)大小亦可進(jìn)行計(jì)算。 兩個(gè)點(diǎn)電荷聯(lián)線的中垂面

9、（中垂線）上電場(chǎng)線方向都相同，與中垂面垂直。在中垂線上到O點(diǎn)等距離處各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等（O為兩點(diǎn)電荷連線中心）。 在中垂面（線）上的電荷受到的電場(chǎng)力方向總與中垂面（線）垂直，因此，在中垂面（線）上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功。（3）等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)如圖7所示圖7說明： 兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為零，此處無電場(chǎng)線。 中點(diǎn)O處附近的電場(chǎng)線非常稀疏，但場(chǎng)強(qiáng)并不為零。 兩點(diǎn)電荷連線中垂面（中垂線上），場(chǎng)強(qiáng)方向總沿面（線）遠(yuǎn)離O（等量正電荷）或指向O（等量負(fù)電荷）。 在中垂面（線）上從O點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)處，電場(chǎng)線先變密后變疏，即場(chǎng)強(qiáng)縣變強(qiáng)后變?nèi)酢?1. 等效法處理疊加場(chǎng)各種性質(zhì)的場(chǎng)與實(shí)物（由分子和原子構(gòu)成的物質(zhì)）的

10、根本區(qū)別之一是場(chǎng)具有疊加性，即幾個(gè)場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一空間，從而形成疊加場(chǎng)。對(duì)于疊加場(chǎng)中的力學(xué)問題，可以根據(jù)力的獨(dú)立作用原理分別研究每一種場(chǎng)力對(duì)物體作用效果，也可以同時(shí)研究幾種場(chǎng)力共同作用的效果，將疊加場(chǎng)等效為一個(gè)場(chǎng)，相當(dāng)于新的重力場(chǎng)，力學(xué)的規(guī)律都可以應(yīng)用。12. 力學(xué)知識(shí)綜合問題解決與力學(xué)相關(guān)的問題，處理方法與力學(xué)中處理問題的方法一樣，只是多了一個(gè)電場(chǎng)力而已。分析帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問題時(shí)，注意做曲線運(yùn)動(dòng)所受合外力指向曲線凹側(cè)，速度方向沿著軌跡的切線方向，再結(jié)合電場(chǎng)線、電場(chǎng)力的知識(shí)來分析?！镜湫屠}】例1 如圖是表示在一個(gè)電場(chǎng)中a、b、c、d四點(diǎn)分別引入檢驗(yàn)電荷時(shí)，測(cè)得的檢驗(yàn)電荷的電荷量跟

11、它所受電場(chǎng)力的函數(shù)關(guān)系圖像，那么下列敘述正確的是（ ）A. 這個(gè)電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)B. a、b、c、d四點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系是EdEaEbEcC. a、b、c、d四點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系是EaEbEdEcD. 無法確定這四個(gè)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系解析：圖中給出了a、b、c、d四個(gè)位置上電荷量和所受靜電力大小的變化關(guān)系，由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=可知，斜率的絕對(duì)值較大的對(duì)應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)較大，故B正確。例2 在x軸的原點(diǎn)O和x軸上的P點(diǎn)，分別固定同種電荷Q1和Q2，已知Q10 B. 0xl C. lx2l解析：題中空間存在著兩個(gè)靜電荷，因此空間里任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，都是此兩點(diǎn)電荷分別在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E1和E2的矢量和。由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)

12、公式E=，又因兩電荷為同種電荷，故只有在OP之間某處的合場(chǎng)強(qiáng)才能大小相等、方向相反，矢量和為零。設(shè)在x=a處，E=0，則有，所以 可知0l，即在0xl區(qū)間內(nèi)E=0，故選B項(xiàng)。說明：空間中有多個(gè)電荷存在時(shí)，空間中總的場(chǎng)強(qiáng)是各電荷在該處場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。這就是矢量疊加法求解，且應(yīng)用了E=。例3 某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖所示，帶電粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛線所示，由M運(yùn)動(dòng)到N，以下說法正確的是（ ）A. 粒子必定帶正電荷B. 粒子在M點(diǎn)的加速度大于它在N點(diǎn)的加速度C. 粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度D. 粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能小于它在N點(diǎn)的動(dòng)能分析：根據(jù)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲的情況，可以確定

13、點(diǎn)電荷受電場(chǎng)力的方向沿電場(chǎng)線方向，故此點(diǎn)電荷帶正電，A選項(xiàng)正確。由于電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大，點(diǎn)電荷受電場(chǎng)力就越大，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度也越大，故此點(diǎn)電荷在N點(diǎn)加速度大，C選項(xiàng)正確，粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理得此點(diǎn)電荷在N點(diǎn)動(dòng)能大，故D選項(xiàng)正確。例4 如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的一帶電小球由靜止釋放，如果帶電小球的運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為，那么勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的最小值是多少?解析：根據(jù)物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件列方程求解。帶電小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到重力mg和電場(chǎng)力qE的作用。這兩個(gè)力的合力在小球運(yùn)動(dòng)軌跡的直線上。從題目給的已知條件只能確定重力

14、mg的大小、方向和合力的方向。而電場(chǎng)力的大小和方向均不能確定，這實(shí)際是一個(gè)不定解的問題，電場(chǎng)力不可能只有惟一的值。由平行四邊形定則可知，依據(jù)一個(gè)分力（mg）的大小、方向和合力的方向，可以作無數(shù)多個(gè)平行四邊形，如圖所示。在這無數(shù)個(gè)平行四邊形中，mg是一個(gè)固定的邊，其另一個(gè)鄰邊qE只有與合力F垂直時(shí)才能取得最小值，此時(shí)qE=mgsin，E=。例5 半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m、帶正電的珠子，空間存在水平向右勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示，珠子所受靜電力是其重力34倍。將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)靜止釋放，則珠子所能獲得最大動(dòng)能Ek為多少?解析：設(shè)珠子的帶電量為q，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。珠子在

15、運(yùn)動(dòng)過程中受到三個(gè)力作用，其中只有電場(chǎng)力和重力對(duì)珠子做功，其合力大小為F=mg設(shè)F與豎直方向間夾角為，如圖所示，則sin=，cos=把這個(gè)合力等效為復(fù)合場(chǎng)，此復(fù)合場(chǎng)的強(qiáng)度g=g，g與豎直方向間的夾角如圖所示，設(shè)為。珠子沿圓環(huán)運(yùn)動(dòng)，可以類比于單擺的振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能最大的位置在“最低點(diǎn)”，由能的轉(zhuǎn)換及守恒可求出最大動(dòng)能為Ek=mgr（1一cos）=mgr【模擬試題】（答題時(shí)間：50分鐘）1. 在電場(chǎng)中某點(diǎn)引入電量為q的正電荷，這個(gè)電荷受到的電場(chǎng)力為F，則（ ）A. 在這點(diǎn)引入電量為2q的正電荷時(shí)，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度將等于F2qB. 在這點(diǎn)引入電量為3q的正電荷時(shí)，該點(diǎn)的電荷強(qiáng)度將等于F3qC. 在這點(diǎn)

16、引入電量為2e的正離子時(shí)，則離子所受的電場(chǎng)力大小為2eFqD. 若將一個(gè)電子引入該點(diǎn)，則由于電子帶負(fù)電，所以該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?qū)⒑驮谶@一點(diǎn)引入正電荷時(shí)相反2. 在真空中O點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷Q=+1.010-9C，直線MN通過O點(diǎn)，OM的距離r=30cm，M點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷q=1.01 0一10 C，如圖所示，求：（1）q在M點(diǎn)受到的作用力。（2）M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。（3）拿走q后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。（4）M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)哪點(diǎn)大?3. 如圖所示，A、B、C三點(diǎn)為一直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，B=30，現(xiàn)在A、B兩點(diǎn)放置兩點(diǎn)電荷qA、qB，測(cè)得C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向與AB平行，則qA帶 電，qA：qB= 。4. 法拉第首先提出用電

17、場(chǎng)線形象生動(dòng)地描繪電場(chǎng)，如圖為點(diǎn)電荷a，b所形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布，以下幾種說法正確的是（ ）A. a，b為異種電荷，a的電荷量大于b的電荷量B. a，b為異種電荷，a的電荷量小于b的電荷量C. a，b為同種電荷，a的電荷量大小b的電荷量D. a，b為異種電荷，a的電荷量等于b的電荷量5. 如圖所示，A、B兩小球用絕緣細(xì)線懸掛在支架上，A球帶2l0-3C的正電荷，B球帶等量的負(fù)電荷，兩懸點(diǎn)相距3 cm，在外加水平勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下，兩球都在各自懸點(diǎn)正下方處于平衡狀態(tài)，則該場(chǎng)強(qiáng)大小是 NC。（兩球可視為點(diǎn)電荷）6. 如圖所示，A為帶正電Q的金屬板，沿金屬板的垂直平分線，在距板r，處放一質(zhì)量為m、電荷量

18、為q的小球，小球受水平向右的電場(chǎng)力偏轉(zhuǎn)角而靜止，小球用絕緣絲懸掛于O點(diǎn)，試求小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度。7. 如圖所示，AB是某點(diǎn)電荷電場(chǎng)中一條電場(chǎng)線，在電場(chǎng)線上P處自由釋放一個(gè)負(fù)試探電荷時(shí)，它沿直線向B點(diǎn)處運(yùn)動(dòng)，對(duì)此現(xiàn)象下列判斷正確的是（不計(jì)電荷重力）（ ）A. 電荷向B做勻加速運(yùn)動(dòng)B. 電荷向B做加速度越來越小的運(yùn)動(dòng)C. 電荷向B做加速度越來越大的運(yùn)動(dòng)D. 電荷向B做加速運(yùn)動(dòng)，加速度的變化情況不能確定8. 如圖中A、B兩點(diǎn)放有電荷量+Q和+2Q的點(diǎn)電荷，A、B、C、D四點(diǎn)在同一直線上，且AC=CD=DB，將一正電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn)，則（ ）A. 電場(chǎng)力一直做正功B. 電場(chǎng)力先做正功再做負(fù)功C

19、. 電場(chǎng)力一直做負(fù)功D. 電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功9. 在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一質(zhì)量為m、帶正電的小球，用長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為，如圖所示?，F(xiàn)給小球一個(gè)沖量，使小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。試問：（1）小球做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，在哪一位置速度最小?速度最小值多大?（2）小球受到的沖量是多大?10. 豎直放置的兩塊足夠長(zhǎng)的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)。其電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成角時(shí)小球恰好平衡，如圖所示，請(qǐng)問：（1）小球帶電荷量是多少?（2）若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長(zhǎng)時(shí)間?【試題答案】1. C解析：電場(chǎng)強(qiáng)

20、度是描述電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，它是由產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷以及在電場(chǎng)中的位置決定的，與該點(diǎn)有無電荷無關(guān)，所以排除選項(xiàng)中的A、B、D，而電場(chǎng)力F=Eq不僅與電荷在電場(chǎng)中的位置有關(guān)，還與電荷q有關(guān)，該題中根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義式可知該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E=，則正離子所受的電場(chǎng)力大小應(yīng)為F=E2e=2e。2. 解析：根據(jù)題意，Q是形成電場(chǎng)的電荷，q為檢驗(yàn)電荷，為了方便，只用電荷量的絕對(duì)值計(jì)算庫侖力。力和場(chǎng)強(qiáng)的方向可通過電荷的正負(fù)判斷。（1）電場(chǎng)是一種物質(zhì)，電荷q在電場(chǎng)中M點(diǎn)所受的作用力是電荷Q通過它的電場(chǎng)對(duì)q的作用力，根據(jù)庫侖定律，得FM=1.010-8 N因?yàn)镼為正電，q為負(fù)電，庫侖力是吸引力，所以力的方向沿MO指向

21、Q。（2）M的場(chǎng)強(qiáng)EM=FMq=1.01081.010一10 NC=100NC，其方向沿OM連線背離Q，因?yàn)樗姆较蚋姾墒茈妶?chǎng)力的方向相同。（3）在M點(diǎn)拿走檢驗(yàn)電荷q，有的同學(xué)說M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EM=0，這是錯(cuò)誤的，其原因在于不懂得場(chǎng)強(qiáng)是反映電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，它是由形成電場(chǎng)的電荷Q決定的，與檢驗(yàn)電荷q是否存在無關(guān)。（4）M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大。3. 解析：放在A點(diǎn)和B點(diǎn)的點(diǎn)電荷在C處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向在AC和BC的連線上，因C點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與BA方向平行，故放在A點(diǎn)的點(diǎn)電荷和放在B點(diǎn)的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向只能如圖所示，由CA和由BC，故qA帶負(fù)電，qB帶正電，且EB=2EA，即=2，又由幾何關(guān)系知=2，所以qA：qB=1：8。4. B解析：由題中圖形可知一系列電場(chǎng)線在a，b之間，則一定為異種電荷，由于電場(chǎng)線左右不對(duì)稱可知，兩電荷是不等量的，又根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可知b所帶電荷量大。5. 解析：小球受勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)力和庫侖力作用，所以兩個(gè)力的合力為零。小球A、B的受力情況相似，只分析A受力即可，要使懸線處于豎直狀態(tài)，必須有qE=，即該場(chǎng)強(qiáng)度的大小是E=NC=2.01010NC6. 解析：要求小球所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度，可以采用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，需要求出