第九章　专题强化　静电场中力的性质 高中物理人教版（2019）必修第三册（课件 教案 学案 练习四份打包）

专题强化　静电场中力的性质 [学习目标]　1.会利用几种特殊方法求解带电体的电场强度(重难点) 。2.会分析电场线与带电粒子运动轨迹结合的问题(重点)。3.会分析电场中的动力学问题(难点)。 一、非点电荷电场强度的求解 求解点电荷的电场强度时，一般可用公式E＝、E＝计算。但当一个带电体的体积较大时，已不能看作点电荷，求这个带电体在某处的电场强度时，常用微元法、对称法、补偿法等方法，化难为易。 1．微元法 把带电体分成很多小块，每小块都可以看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算。 例1　如图甲所示，均匀带电圆环所带电荷量为Q，半径为R，圆心为O，P为垂直于圆环平面中心轴上的一点，OP＝L，静电力常量为k，求P点的电场强度大小时： 设想将圆环看成由n个相同的小段组成，当n相当大时，每一小段都可以看成一个点电荷，其所带电荷量Q′＝_____，由点电荷电场强度公式可求得每一小段带电体在P点产生的电场强度大小E＝_____，如图乙中所示，E垂直于中心轴的分量Ey相互抵消，而沿轴方向的分量Ex之和即为带电圆环在P点的电场强度EP，即EP＝_____。 答案　　　 2．对称法 带电体所带电荷或部分电荷对称分布，可应用对称性解决问题，使问题简单化。 例如：均匀带电的圆环有一个圆弧的缺口，判断O点的电场强度方向时，由于圆环上任何两个关于圆心中心对称的两点在O点产生的电场强度矢量和为零，故可以等效为弧BC在O点产生的电场强度，弧BC上关于OM对称的两点在O点产生的电场强度沿MO方向，故 O点的电场强度沿MO方向。 例2　如图所示，电荷均匀分布的半球，在中心O处的电场强度的大小为E0，现沿图示方向过球心O从半球上切下一瓣，夹角为α＝60°，则切下的一瓣在O点的电场强度大小为(　　) A．E0 B. C. D. 答案　B 解析　将半球面看作是无数点电荷的集合，根据对称性可知O点只具有竖直平面内的电场强度分量，且切下的一瓣在O点的电场强度与水平方向夹角为斜向右下，剩余的一瓣在O点的电场强度与水平方向夹角为，斜向左下，如图所示，根据矢量的运算法则及几何关系可知切下的一瓣在O点的电场强度为 E＝E0sin＝，故选B。 3．补偿法 当带电体的形状不完整，如有缺口的带电圆环或球面，通常将它补全为完整的圆环或球面，根据作差法求解。 例如：已知均匀带电球壳内部电场强度处处为零。如图半球球壳电荷量为＋q，A、B两点关于半球壳球心O点对称，且半球壳在A点产生的电场强度大小为E。求半球壳在B点产生的电场强度大小时，可以将题目中半球壳补成一个均匀带电的完整球壳，设右半球在A点产生的电场强度大小为E′。由于均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则E′和E大小相等。根据对称性可知，左半球在B点产生的电场强度大小也为E。 例3　(多选)(2023·如皋市调研)均匀带电球面内部的电场强度处处为零。如图所示，O为均匀带正电半球面的球心，P为与半球截面相平行截面的圆心，则(　　) A．P点的电场强度为零 B．P点的电场强度方向向左 C．PO连线上各点电场强度方向向左 D．PO连线上各点电场强度方向向右 答案　BC 解析　将另一个均匀带等量正电半球面与该半球面组成一个球面，两个半球面在P点的电场强度等于零，则右半球面在P点的电场强度方向向左，A错误，B正确；因为P点的电场强度方向向左，所以PO连线上各点电场强度方向向左，C正确，D错误。 拓展　如图甲，若此球面大于半球，则P点的场强方向_____；如图乙，若此球面小于半球，则P点的场强方向_____(均选填“向右”或“向左”)。 答案　向左　向左 解析　将该球面补成一个完整球面，则P点的电场强度等于零，则题图甲、乙所示的两种情况，在P点的电场强度方向均向左。 二、电场线与带电粒子运动轨迹结合的问题 若实线为电场线，虚线为带电粒子的运动轨迹，带电粒子只受静电力的 ... ...