高中物理 | 求电场强度的5种基本方法全解析(附例题)

高中物理 | 求电场强度的5种基本方法全解析(附例题)

图2

解析:图中a 点处的电场强度为零,说明带电薄板在a 点产生的场强E a1 与点电荷+q 在a 点产生的场强E a2 大小相等而方向相反(如图3 所示),即,由于水平向左,则水平向右。根据对称性,带电薄板在b 点产生的强度与其在a 点产生的场强大小相等而方向相反。所以,其方向水平向左。

图3

三、用求解匀强电场的电场强度

例3、 如图4 中A 、B 、C 三点都在匀强电场中,已知AC ⊥BC ,∠ABC =60 °,BC =20cm 。把一个电量的正电荷从A 移到B ,电场力做功为零;从B 移到C ,电场力做功为,则该匀强电场的场强大小和方向是:

A. 865V/m ,垂直AC 向左;

B. 865V/m ,垂直AC 向右;

C. 1000V/m ,垂直AB 斜向上;

D. 1000V/m ,垂直AB 斜向下。

解析:把电荷从A 移到B ,电场力不做功,说明A 、B 两点必位于同一个等势面上。题中指明匀强电场,等势面应为平面。且场强方向应垂直等势面,可见,A 、B 不正确,可先排除。

根据电荷从B 移到C 的电场力做功情况,得B 、C 两点电势差。

即B 点电势比C 点低173V ,因此,场强方向必垂直于AB 斜向下,其大小为

由图可知

由以上三式整理得:

代入数据得E =1000V/m 。则正确答案为D 。

四、用带电粒子受力平衡及力的独立性原则求解电场强度

例4、 质量为m ,电量为+q 的小球在O 点以初速度v 0 与水平方向成θ角射出,如图5 所示,如果在某方向加上一定大小的匀强电场后,能保证小球仍沿v 0 方向做直线运动,试求所加匀强电场的最小值,加了这个电场后,经多少时间速度变为零?

解析:小球在未知电场时受重力mg 作用,根据力的独立性原则,电场力的作用只要能平衡垂直于速度方向重力的分力,就能使带电粒子沿v 0 方向做匀减速直线运动,此时电场力为最小值,如图6 所示。

因为,

所以

小球的加速度为

那么

五、用处于静电平衡中的导体性质求解电场强度

例5、 如图7 所示,金属球壳A 的半径为R ,球外点电荷的电量为Q ,到球心的距离为r ,则金属球壳感应电荷产生的电场在球心处的场强等于()

A.

B.

C. 0

D.

解析:金属球壳A 放在电荷周围,将发生静电感应现象,当导体处于静电平衡时,其内部场强处处为零,所以,对金属球壳内任意一点感应电荷在此处产生的场强与点电荷Q 在此处的场强大小相等,方向相反。而点电荷Q 在球心的场强为,则感应电荷在球心处的场强为。则正确答案为D 。

The end

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