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高考物理电场强度求解方法及典型例题解析,含高中物理电荷习题思路

2026-01-30 09:42:34教育资讯0

是要为大家分享的,是【高考物理:求解电场强度的基本方法!】,能给大家在平时考试以及高考期间做题的时候提供思路,期望对大家会有帮助。czj物理好资源网(原物理ok网)

描述电场相关力的性质的那个物理量,是电场强度,而解决这类问题的基础所在,是求解电场强度。czj物理好资源网(原物理ok网)

1.电场强度的三个公式的比较czj物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电荷习题czj物理好资源网(原物理ok网)

2.电场强度的计算与叠加czj物理好资源网(原物理ok网)

通常状况下,能借由上述三个公式去计算电场强度,然而,于求解像带电圆环、带电平面这类特殊带电体产生的电场强度之际,上述公式没法直接加以应用,此时,要是转换了思维角度,灵活运用叠加法、对称法、补偿法、微元法、等效法等巧妙办法,能够化艰难为简易。czj物理好资源网(原物理ok网)

一、利用平衡状态求解电场强度czj物理好资源网(原物理ok网)

例1.如图所示,一个质量为30g带电量czj物理好资源网(原物理ok网)

半径极小的小球,被丝线悬挂于某匀强电场之中,该电场线与水平面呈平行状态。当小球处于静止之时,经过测量得出悬线与竖直存在夹角,此夹角为 30°,根据这些情况能够知道匀强电场的方向是怎样的,并且电场强度大小为/C。(g 的取值是 10m/s2)czj物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电荷习题czj物理好资源网(原物理ok网)

剖析:对小球受力状况予以分析,重力mg朝着竖直向下的方向,丝线拉力T沿着丝线方向朝着上方,鉴于小球处于平衡状态,故而还应当受到水平向左的电场力F。小球带有负电,其所受电场力方向与场强方向相反,所以场强方向是水平向右。czj物理好资源网(原物理ok网)

小球在三个力作用之下处于平衡状态。三个力的合力必为零。czj物理好资源网(原物理ok网)

所以F=°,又F=Eqczj物理好资源网(原物理ok网)

Eq=°czj物理好资源网(原物理ok网)

代入数据得:czj物理好资源网(原物理ok网)

二、利用czj物理好资源网(原物理ok网)

求解点电荷的电场强度czj物理好资源网(原物理ok网)

比如例2,像这样被给出的图当中,那个带电量是+q的点电荷,和均匀带电薄板,它们之间的距离是2d,并且,点电荷到带电薄板的垂线,它刚刚好通过板的几何中心。要是图里面a点处的电场强度变为零了,依据对称性,带电薄板在图里b点处产生的电场强度大小是多少,方向又如何。(这里静电力恒量是k)czj物理好资源网(原物理ok网)

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解析:图中a点的电场强度不存在了,表明带电薄板于a点所产生的场强Ea1,同点电荷+q在a点所产生的场强Ea2,二者大小是一样相同的,然而方向却是相互相反的(就如同图呈现的那样),也就是。czj物理好资源网(原物理ok网)

,由于czj物理好资源网(原物理ok网)

水平向左,则czj物理好资源网(原物理ok网)

水平向右。根据对称性,带电薄板在b点产生的强度czj物理好资源网(原物理ok网)

与其在a点产生的场强czj物理好资源网(原物理ok网)

大小相等而方向相反。所以,czj物理好资源网(原物理ok网)

其方向水平向左。czj物理好资源网(原物理ok网)

三、利用czj物理好资源网(原物理ok网)

求解匀强电场的电场强度czj物理好资源网(原物理ok网)

例3. 如图所示,存在这样的情况,其中A、B、C三点,它们都处于匀强电场当中,已知呈现出AC垂直于BC的态势,并且∠ABC的度数为60° ,同时BC的长度是20cm。将一个电量。czj物理好资源网(原物理ok网)

有着正电荷,其从A处移至B处,电场力所做的功是零这件事;正电荷从B处移至C处,电场力做的功是。czj物理好资源网(原物理ok网)

,则该匀强电场的场强大小和方向是:czj物理好资源网(原物理ok网)

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A. 865V/m,垂直AC向左;czj物理好资源网(原物理ok网)

B. 865V/m,垂直AC向右;czj物理好资源网(原物理ok网)

C. 1000V/m,垂直AB斜向上;czj物理好资源网(原物理ok网)

D. 1000V/m,垂直AB斜向下。czj物理好资源网(原物理ok网)

解读:把位于某点带电荷的物体朝着B处移动,电场力对此未有做功的情况,这就能表明A点与B点必定处在同为一个等势面之上。题目当中明确指出是匀强电场 ,那么等势面应当呈现为平面的形状。并且场强所延伸的方向应当是处于与等势面互相垂直的状态 ,由此看得见 ,选项A以及选项B是不正确之举 ,于是可以先将其排除掉。czj物理好资源网(原物理ok网)

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czj物理好资源网(原物理ok网)

也就是B点的电势相较于C点而言,低了173V,所以呢,场强的方向必然是垂直于AB,并且是斜向下的,它的大小是。czj物理好资源网(原物理ok网)

由图可知czj物理好资源网(原物理ok网)

由以上三式整理得:czj物理好资源网(原物理ok网)

代入数据得E=1000V/m。则正确答案为D。czj物理好资源网(原物理ok网)

四、利用带电粒子在某一方向上受力平衡求解电场强度czj物理好资源网(原物理ok网)

例,四,质量是m,电量为正q的小球,在O点,以初速度v0,跟水平方向,成θ角而射出,如图中所示,要是在某方向,加上一定大小的匀强电场之后,能够确保小球,仍旧沿着v0方向,做直线运动,试着求所加匀强电场的最小值,加了这个电场之后,经过多少时间,速度变为零。czj物理好资源网(原物理ok网)

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分析:存在一个小球,当它处于未知电场的状况之下,此刻它会受到重力mg的作用,电场力所起到的作用在于,只要能够去平衡垂直于速度方向的重力的分力,那么就能够致使带电粒子沿着v0方向去做匀减速直线运动,在这个时候,电场力呈现为最小值,情况如同图中所展示的那样。czj物理好资源网(原物理ok网)

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因为czj物理好资源网(原物理ok网)

所以czj物理好资源网(原物理ok网)

小球的加速度为czj物理好资源网(原物理ok网)

那么czj物理好资源网(原物理ok网)

五、利用处于静电平衡中的导体求解电场强度czj物理好资源网(原物理ok网)

示例5.如同所展示的那样,具有特定半径为R的金属球壳A,处于球外且具备电量为Q的点电荷,该点电荷到球壳球心的距离标识为r,那么由金属球壳感应电荷产生的电场,在球壳球心这个位置处的场强数值等同于()czj物理好资源网(原物理ok网)

A.czj物理好资源网(原物理ok网)

B.czj物理好资源网(原物理ok网)

C. 0czj物理好资源网(原物理ok网)

D.czj物理好资源网(原物理ok网)

剖析:金属球壳A放置于电荷的周边区域,将会出现静电感应这种现象。当导体处于静电平衡状态时,它的内部场强每一处都为零因此,对于金属球壳内部的任意一个点来说,感应电荷在这个地点产生的场强跟点电荷Q在这个地方产生的场强大小是相等的,方向是相反的。而点电荷Q在球心之处产生的场强为。czj物理好资源网(原物理ok网)

,则感应电荷在球心处的场强为czj物理好资源网(原物理ok网)

。则正确答案为D。czj物理好资源网(原物理ok网)

六、叠加法czj物理好资源网(原物理ok网)

例6,如所展示的图那样,三根呈现均匀带电状态的等长绝缘棒共同构成等边三角形ABC,P处于该三角形的中心位置,当AB棒以及AC棒所带的电荷量都为正q ,而BC棒带的电荷量为负2q 时,P点的场强大小是E ,现在把BC棒拿走,AB棒与AC棒的电荷分布维持不变,那么拿走BC棒之后,P点的场强大小是(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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解析:AB棒带电同质等价,于P点造成的电场强度数值等同,鉴于两带电棒针对P点呈轴对称结构,故而两带电棒在P点之时的电场方向均是朝着棒的垂直平分线穿越P点斜向下,又因两个电场方向相互构成120°夹角,那么AB棒与AC棒于P点营造的合场强数值等同于AB棒于P点产出的场强数值。由于BC棒于P点处的电场强度,是AB棒以及AC棒在P点的合电场强度的两倍之大小,鉴于P点合场强的数值为E,故而BC棒在P点的场强是2E除以3,要是取走BC棒之后,P点场强大小是E除以3,此选项B正确。czj物理好资源网(原物理ok网)

例7,如图所示,空间一种正四棱锥形状的物体,其底面边长以及侧棱长都为a,水平的底面的四个顶点的地方,都固定着电荷量是+q的小球,顶点P之处有一个质量为m的带电小球,在库仑力以及重力这两种力的作用下,恰好处于静止的状态。若把P处小球的电荷量减少一半,同时添加一个竖直方向的电场强度为E的匀强电场,此刻P处小球依旧能够保持静止。重力加速度是g,静电力常量为k,那么所添加的匀强电场 的电场强度的大小为( )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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七、对称法czj物理好资源网(原物理ok网)

例8. 如图所示,xOy平面乃是无穷大导体的表面,此导体充满z<0的空间,z>0的空间是真空。把电荷量为q的点电荷放置于z轴上z=h处,于是在xOy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场都是由点电荷q以及导体表面上的感应电荷一同激发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零,那么在z轴上z=h/2处的场强大小为(k为静电力常量)(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

比如说例9,就如同这样,呈现出一幅景象,有一个圆环,其上电荷是均匀分布着的,在一条轴线上有着a、b、d三个点,这条轴线垂直于圆盘并且是经过圆心c的,a和b、b和c、c和d之间的距离都是R高中物理电荷习题,在a点的位置存在一个电荷量为q的固定点电荷,这里规定q大于0。已知b点处的场强是零,那么d点处场强是多少呢?(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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八、补偿(填补)法czj物理好资源网(原物理ok网)

例10.质地均匀且带有电荷的球壳,在球的外部空间所生成的电场,就如同把电荷全都集中在球心的位置而产生的电场那般。如同以下所呈现的图示,在半球面AB之上,呈现着正电荷密度均匀的分布状态,总的电荷量为q,球面半径是R,CD乃是经由半球面顶点以及球心O的轴线,在这条轴线上存在着M、N两点,OM的长度等于ON的长度,其值均为2R。已知M点的场强大小为E,那么N点的场强大小为(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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已知,具备均匀带电性质的球体,于球的外部所产生的电场,跟一个处于球心位置的、电荷量相等的点电荷所产生的电场是一样的。如同图示那般,半径是R的球体之上均匀地分布着电荷量为Q的电荷,在经过球心O的直线上面存有A、B这两个点,其中O和B、B和A之间的距离全都是R。当下以OB作为直径,在球内挖出一个球形的空腔,要是静电力常量是k,球的体积公式为V=43πr3,那么A点处场强的大小是(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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例12. 如右边所被示出的那般,存在一个圆圆的均匀带电的平板,该平板的拥有的半径是大写字母R高中物理电荷习题,其具备单位面积带电量被标记作了西格玛,在所给定轴线上随便找一点称作P,此P 点的对应的坐标被记为x ,那该点的电场强度是能经过库仑定律以及电场强度的叠加原理给求取出来的:czj物理好资源网(原物理ok网)

,方向沿x轴.现考虑单位面积带电量为czj物理好资源网(原物理ok网)

就那呈现出无限大状态 有着均匀带电属性的平板 从其处于中间位置的地方 挖去了一块半径设定为r的圆版 像图显示的那样 那么呢 在圆孔轴线上 任意指定了一点Q 该点对应的坐标是x 此点的电场强度的情况是这样的 ()。czj物理好资源网(原物理ok网)

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九、等效(转换)法czj物理好资源网(原物理ok网)

存在这般问题,运用常常规规的思维方式去求解,是极为繁杂琐碎的,并且极易陷入那般困境之中,要是我们能够灵动地采用诸如等效转换这类思维方式的话,那么便往往能够拥有寻得可行之路破局重生的可能。czj物理好资源网(原物理ok网)

示例 13. 像图所显示的那样 ,有一个均匀带电的球体 ,其半径是 R , 在这个球的内部存在着一个点 A ,该点 A 与球心之间的距离是 R/ 2 , 在球的外头有一个点 B , 此点 B 与球心的距离为 3R/ 2 , 已然知晓球体外的场强跟电荷全部聚集在球心处的点电荷所激发出来的场强是一样的 , 均匀带电的球壳内部场强在任何地方都是零 , 那么 A 、 B 这两点的场强比值是(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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A.3∶1czj物理好资源网(原物理ok网)

B.1∶1czj物理好资源网(原物理ok网)

C.9∶8czj物理好资源网(原物理ok网)

D.9∶1czj物理好资源网(原物理ok网)

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仅就例14而言,存在这样一种情况,有一金属球,其原本处于不带电的状态,沿着该球的一条直径的延展出去的方向上,放置了一根呈现均匀带电状态的细杆MN,就如同处于像图示那样的情况之中,这般一来,关于金属球上因感应而产生电荷所形成的电场,依据此电场,分别看向球内直径上的a、b、c这三点,在这三点的场强依次为Ea、Eb、Ec,于是就会有这样的问题,即会问道(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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A.Ea最大czj物理好资源网(原物理ok网)

B.Eb最大czj物理好资源网(原物理ok网)

C.Ec最大czj物理好资源网(原物理ok网)

D.Ea=Eb=Ecczj物理好资源网(原物理ok网)

解析:因为感应电荷分布状态模糊不清,所以在a、b、c三点的场强没办法进行比较,要是我们转变一下思维的角度,依据“金属球达到静电平衡时内部的合场强为零”这个特征,那么去比较感应电荷在球内直径上三点场强的大小就能够转换为比较带电细杆产生的场强在三点处的大小。鉴于细杆能够等效为处于棒中心的点电荷模型,由E=kQ/r2推知带电细杆在c点处产生的场强最大,所以金属球上的感应电荷在c点的场强Ec最大,C正确。czj物理好资源网(原物理ok网)

十、微元法czj物理好资源网(原物理ok网)

众多细小“微元”被微元法用于分解研究过程或者研究对象,进行必要数学方法或者物理思想处理,仅分析这些“微元”,我们就能解决问题。带电体被分成许多元电荷,每个元电荷被看成点电荷,依据库仑定律先求出每个元电荷具有的场强,再凭借对称性以及场强叠加原理求出合场强。czj物理好资源网(原物理ok网)

在一个半径是R的圆环之上,其上电荷分布均匀且电量为Q,在垂直于该圆环平面的对称轴那儿存在一点P,此点P与环心O之间的距离是OP等于L,设定静电力常量为k,对于P点的场强E而言,有四个表达式,其中只有一个是正确的,要依靠所学物理知识,经过一定分析,来判定正确的表达式是什么(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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将圆环按图所示放置,其半径是R,此圆环均匀带电,ab是一段极小的缺口,该缺口长度为L,并且L远小于R,圆环所带电荷量是QL,且为正电荷,于圆心处放置一个带电荷量为q的负点电荷,尝试求解负点电荷受到的库仑力的大小以及方向。czj物理好资源网(原物理ok网)

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十一、极限(特殊值)法czj物理好资源网(原物理ok网)

极限法会将某个物理量朝着极端去推进,进而开展科学的推理剖析,给出判断或者导出一般性的结论,这种方法通常适用于题干里所涉及的物理量依据条件单调变化的情形,极限思维法于开展某些物理过程分析之际,有着独特的作用,能够让问题从困难变得容易,从繁杂变得简明,收获事半功倍的成效。czj物理好资源网(原物理ok网)

例17.像图所展示的那样,存在一个半径是R的绝缘环,其上电荷是均匀分布的,电荷量为Q,在垂直于圆环平面的对称轴那儿有一点P,它和环心O的距离是OP=L,静电力常量为k,对于P点的场强E而言,有四个表达式,其中有一个是正确的,借助你所学的物理知识,经过一定的分析,去判断下列正确的表达式是(  )。czj物理好资源网(原物理ok网)

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解析:在 R 等于 0 的情形下,带电圆环那种状况等同于点电荷,依据点电荷电场强度计算式能够知道在 P 点的电场强度处于 E 等于的状态为 kQ 除以 L 的平方,把R 等于 0代入四个选项当中,发现这样只有 A、D这项选项是满足要求的;在 L 等于 0的状态下起步网校,均匀带电圆环的中心位置所产生的电场的电场强度呈现为0 这种情况,把 L 等于 0代入至选项A、D里面可以看到只有选项D达到了相应要求,情况就是这样。czj物理好资源网(原物理ok网)

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