1、第3節(jié) 電場強度 九江中學(xué)陳熹 2005年9月,1. 使物體帶電的三種方式 摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。,2.基本電荷的電量：1.61019C（元電荷）,3. 庫倫定律：,適用的條件：真空中點電荷,描述電場強弱和方向的物理量,4.電場強度,第3節(jié) 電場強度,描述電場強弱和方向的物理量,電場強度,1. 定義:放入電場中某點的電荷所受到的力它的電荷量的比值，叫作電場強度，簡稱場強: EF/q,（1）這是定義式，適用于任何電場。,（2）q為試探電荷（檢驗電荷），電量要求小，但可正可負(fù).,（3）電場強度是矢量。,2.點電荷產(chǎn)生的場強：,3. 勻強電場：EU/d,電場線,描述電場的,法拉第提出的,假想

2、的曲線,電 場 線,電 場 線 的 作 用,切線方向即是場強方向,疏密代表場強的相對大小,勻 強 電 場 場中任意兩點電場強度都相同,+ + + + + + + + +,- - - - - - - - -,電場線的特點,（2）任何兩條不相交、不相切、不閉合,（1）起始于正電荷(或無窮遠(yuǎn)),終止于負(fù)電荷(或無窮遠(yuǎn)),（3）電場線一般不與放入電場中的帶電粒子的運動軌跡重合。,1.如圖所示A，B兩點場強相同的是( ),A B C D,C,2.如圖所示是電場中的一條直線，下列說法中正確的是( ) A：這是正電荷形成的電場線的一條，且EA EB C：這是平行金屬板中的一條，且EA= EB D：無法確定，

3、也無法比較EA，EB的大小,D,3.某電場中的幾條線，帶負(fù)電荷的點電荷q,在A點，受電場力方向如圖 (1)：試在圖中畫出電場線的方向 (2)：試比較EA，EB 的大小 (3)分加在A點B點放等量的異種點電荷，則點電荷在哪點受力大？,4.一正電荷在電場中由A點到B點做加速運動，且加速度越來越大，那么它是下圖中的哪個( ),A B C D,C,5如圖所示，用兩根同樣長的細(xì)繩把兩個帶同種電荷的小球懸掛在一點上，兩球的質(zhì)量相等，A球所帶的電量大于B球所帶的電量，兩球靜止，懸線的偏角分別為、，則（ ） A ; B =; C ; D 無法確定.,B, ,注意：兩電荷之間的靜電力為相互作用力：等值反向,兩個

4、固定的電荷Q1Q2,放入一電荷q,6:,E,E ,Q1,Q2,E,E=0,場強為零的點在兩個電荷的連線的延長線上且在小電荷的外側(cè),所引入的電荷電性不限,電量不限,兩個不固定的電荷Q1Q2，放入一電荷q,7:,Q1,Q2,-q,兩個不固定的電荷Q1Q2，放入一電荷q,7:,Q1,Q2,-q,+q,兩邊的必同種、中間的必異種,qQ1,中間的電荷電量最少,離中間電荷較遠(yuǎn)的電荷電量較大,祝同學(xué)們學(xué)習(xí)快樂！,電場線,1. 定義:放入電場中某點的電荷所受到的力它的電荷量的比值，叫作電場強度，簡稱場強: EF/q,（1）這是定義式，適用于任何電場。,（2）q為試探電荷（檢驗電荷），電量要求小，但可正可負(fù).,

5、（3）電場強度是矢量。,2.點電荷產(chǎn)生的場強：,適用于一切電場,只適用于真 空中的點電荷,FqE,+ + + +,- - - -,E,E,E ,例3若已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為r，公轉(zhuǎn)的周期為T，萬有引力常量為G，則由此可求出（ ） A某行星的質(zhì)量 B太陽的質(zhì)量 C某行星的密度 D太陽的密度,B,練習(xí)一顆人造地球衛(wèi)星在離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上運行，其運行速度是地球第一宇宙速度的 倍. 此處的重力加速度g= .（已知地球表面處重力加速度為g0）,0.25 g0,練習(xí)、 從地球上發(fā)射的兩顆人造地球衛(wèi)星A和B，繞地球做勻速圓周運動的半徑之比為RARB=41，求它們的線速度之比和運動周期之

6、比。,【分析解答】衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有,GMm/R2=mv2/R,v2=GM/R 1/R, vA/vB=1/2,GMm/R2=m42R/T2, T2 R3 （開普勒第三定律 ）, TA/TB=8:1,例4、假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍做圓周運動，則 （ ） 根據(jù)公式v=r，可知衛(wèi)星的線速度將增大到原來 的2倍 根據(jù)公式F=mv2 /r，可知衛(wèi)星所需的向心力將減少 到原來的1/2 根據(jù)公式F=GMm/r2，可知地球提供的向心力將 減少到原來的1/4 根據(jù)上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運動的線 速度將減少到原來的,C D

7、,04年江蘇高考4,若人造衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動，則下列說法正確的是 （ ） A.衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的 運行速度越大 B.衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的 運行速度越小 C.衛(wèi)星的質(zhì)量一定時，軌道半徑越大，它需要的 向心力越大 D.衛(wèi)星的質(zhì)量一定時，軌道半徑越大，它需要的 向心力越小,B D,例5一宇宙飛船在離地面h的軌道上做勻速圓周運動，質(zhì)量為m的物塊用彈簧秤掛起，相對于飛船靜止，則此物塊所受的合外力的大小,為 .（已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g）,練習(xí)月球表面重力加速度為地球表面的1/6，一位在地球表面最多能舉起質(zhì)量為120kg的杠鈴的運動員，在月球上最多能舉起（ ） A120kg

8、的杠鈴 B720kg 的杠鈴 C重力600N 的杠鈴 D重力720N 的杠鈴,B,例6若某行星半徑是R，平均密度是，已知引力常量是G，那么在該行星表面附近運動的人造衛(wèi)星 的線速度大小是 .,練習(xí)如果發(fā)現(xiàn)一顆小行星，它離太陽的距離是地球離太陽距離的8倍，那么它繞太陽一周的時間應(yīng)是 年.,A B D,練習(xí)、人造地球衛(wèi)星在繞地球運行的過程中，由于高空稀薄空氣的阻力影響，將很緩慢地逐漸向地球靠近，在這個過程，衛(wèi)星的 ( ) (A) 機械能逐漸減小 (B) 動能逐漸減小 (C) 運行周期逐漸減小 (D) 加速度逐漸減小,A C,例8如圖所示，有A、B兩顆行星繞同一顆恒星M做圓周運動，旋轉(zhuǎn)方向相同，A行星

9、的周期為T1，B行星的周期為T2，在某一時刻兩行星相距最近，則 （ ） A經(jīng)過時間 t=T1+T2兩行星再次相距最近 B 經(jīng)過時間 t=T1T2/(T2-T1)，兩行星再次相距最近 C經(jīng)過時間 t=(T1+T2 )/2，兩行星相距最遠(yuǎn) D經(jīng)過時間 t=T1T2/2(T2-T1) ，兩行星相距最遠(yuǎn),解：經(jīng)過時間 t1 ， B 轉(zhuǎn)n 轉(zhuǎn)，兩行星再次相距最近， 則A比B多轉(zhuǎn)1 轉(zhuǎn),t1 =nT2 =（n+1）T1,n= T1/(T2-T1)，, t1 =T1T2/(T2-T1) ，,經(jīng)過時間 t2 ， B 轉(zhuǎn)m 轉(zhuǎn)，兩行星再次相距 最遠(yuǎn)， 則A比B多轉(zhuǎn)1/2 轉(zhuǎn),t2 =mT2 =（m+1/2）T1

10、,m= T1/2(T2-T1), t2 =T1T2/2(T2-T1),B D,例9宇宙飛船要與軌道空間站對接，飛船為了追上軌道空間站 （ ） A只能從較低軌道上加速 B只能從較高軌道上加速 C只能從空間站同一高度軌道上加速 D無論從什么軌道上加速都可以,A,練習(xí)地球的質(zhì)量約為月球的81倍，一飛行器在地球與月球之間，當(dāng)?shù)厍驅(qū)λ囊驮虑驅(qū)λ囊Υ笮∠嗟葧r，這飛行器距地心的距離與距月心的距離之比為 .,91,例10物體在一行星表面自由落下，第1s內(nèi)下落了9.8m，若該行星的半徑為地球半徑的一半，那么它的質(zhì)量是地球的 倍.,解：h=1/2g t2, g =19.6m/s2 = 2g,mg = G

11、 mM /r2,mg= G mM/R2,G M/r2= 2GM/R2,M / M = 2r2 / R2 = 21/4 = 1/2,1/2,例11一物體在地球表面重16N，它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的視重為9N，則此火箭離開地球表面的距離是地球半徑的 （ ） A1倍 B2倍 C3倍 D4倍,解： G=mg=16N,F-mg =ma,mg =F-ma = 9-1/2mg = 9 8 = 1N, g =1/16g,GM/(R+H) 2= 1/16GM/R 2,H=3R,C,例12地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T1，軌道半徑為R1，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為T2，軌道半徑為R2，則太陽的質(zhì)量是地球質(zhì)量

12、的多少倍.,解：,例13地核的體積約為整個地球體積的16%，地核的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的34%，地核的平均密度為 kg/m3 (G取6.671011Nm2/kg2，地球半徑R=6.4106m，結(jié)果取兩位有效數(shù)字),解：GmM球/R球2=mg,M球=gR球2/G,球=M球/V球=3M球/(4R球3 ) =3g / (4 R球G) =30/ (46.41066.6710-11 ) =5.6 103 kg/m3,核=M核/V核=0.34 M球/0.16V球 =17/8 球 =1.2 104 kg/m3,1.2104,例14某行星上一晝夜的時間為T=6h，在該行星赤道處用彈簧秤測得一物體的重力大小比在該行

13、星兩極處小10%，則該行星的平均密度是多大？（G取6.671011Nm2/kg2）,解：由題意可知赤道處所需的向心力為重力的10%,兩個星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動。現(xiàn)測得兩星中心距離為R，其運動周期為T，求兩星的總質(zhì)量。,2001年春18.,解答：設(shè)兩星質(zhì)量分別為M1和M2，都繞連線上O點作周期為T 的圓周運動，星球1和星球2到O 的距離分別為l 1和 l2 由萬有引力定律和牛頓第二定律及幾何條件可得,l 1 + l2 = R,聯(lián)立解得,例15有一雙星各以一定的速率繞垂直于兩星連線的軸轉(zhuǎn)動，兩星與軸的距離分別為l1和l2， 轉(zhuǎn)動周期為T，

14、那么下列說法中錯誤的 （ ） A這兩顆星的質(zhì)量必相等 B這兩顆星的質(zhì)量之和為 42(l1+l2)3/GT2 C這兩顆星的質(zhì)量之比為 M1/M2=l2/l1 D其中有一顆星的質(zhì)量必為 42 l1(l1+l2)2/GT2,提示：雙星運動的角速度相等,A,2003年江蘇高考14、,（12分）據(jù)美聯(lián)社2002年10月7日報道，天文學(xué)家在太陽系的9大行星之外，又發(fā)現(xiàn)了一顆比地球小得多的新行星，而且還測得它繞太陽公轉(zhuǎn)的周期約為288年. 若把它和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道都看作圓，問它與太陽的距離約是地球與太陽距離的多少倍. （最后結(jié)果可用根式表示）,解：設(shè)太陽的質(zhì)量為M；地球的質(zhì)量為m0,繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T

15、0，太陽的距離為R0，公轉(zhuǎn)角速度為0；新行星的質(zhì)量為m，繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為T，與太陽的距離為R，公轉(zhuǎn)角速度為 ，根據(jù)萬有引力定律和牛頓定律，得,由以上各式得,已知 T=288年，T0=1年 得,1990年5月，紫金山天文臺將他們發(fā)現(xiàn)的第2752號小行星命名為吳鍵雄星，該小行星的半徑為16 km。若將此小行星和地球均看成質(zhì)量分布均勻的球體，小行星密度與地球相同。已知地球半徑R=6400km，地球表面重力加速度為g。這個小行星表面的重力加速度為 （ ） A400g Bg/400 C20g Dg/20,04年北京20,解：設(shè)小行星和地球的質(zhì)量、半徑分別為m吳、M地、r吳、R地,密度相同 吳=地 m吳

16、/r吳3=M地/R地3,由萬有引力定律 g吳=Gm吳r吳2 g地=GM地R地2,g吳/ g地=m吳R地2M地r吳2= r吳R地=1/400,B,（16分）某顆地球同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一觀察者，他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察被太陽光照射的此衛(wèi)星，試問，春分那天（太陽光直射赤道）在日落12小時內(nèi)有多長時間該觀察者看不見此衛(wèi)星？已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T，不考慮大氣對光的折射。,04年廣西16,解：設(shè)所求的時間為t，用m、M分別表示衛(wèi)星和地球的質(zhì)量，r 表示衛(wèi)星到地心的距離.,春分時，太陽光直射地球赤道，如圖所示， 圖中圓E表示赤道，S表示衛(wèi)星， A表示觀察者，O表示

17、地心.,由圖可看出當(dāng)衛(wèi)星S繞地心O轉(zhuǎn)到圖示位置以后（設(shè)地球自轉(zhuǎn)是沿圖中逆時針方向），其正下方的觀察者將看不見它. 據(jù)此再考慮到對稱性，有,rsin =R ,由以上各式可解得,例16.“神舟三號”順利發(fā)射升空后，在離地面340km的圓軌道上運行了108圈。運行中需要多次進(jìn)行 “軌道維持”。所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小方向，使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運行。如果不進(jìn)行軌道維持，由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力，軌道高度會逐漸降低，在這種情況下飛船的動能、重力勢能和機械能變化情況將會是 （ ） A.動能、重力勢能和機械能都逐漸減小 B.重力勢能逐漸減小，動能逐漸增

18、大，機械能不變 C.重力勢能逐漸增大，動能逐漸減小，機械能不變 D.重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能逐漸減小,解：由于阻力很小，軌道高度的變化很慢，衛(wèi)星運行的每一圈仍可認(rèn)為是 勻速圓周運動。,由于摩擦阻力做負(fù)功，根據(jù)功能原理，衛(wèi)星的機械能減小；,由于重力做正功，衛(wèi)星的重力勢能減小；,由 可知，衛(wèi)星動能將增大。,答案選 D,D,例17 如圖所示，某次發(fā)射同步衛(wèi)星時，先進(jìn)入一個近地的圓軌道，然后在P點點火加速，進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道（該橢圓軌道的近地點為近地圓軌道上的P，遠(yuǎn)地點為同步軌道上的Q），到達(dá)遠(yuǎn)地點時再次自動點火加速，進(jìn)入同步軌道。設(shè)衛(wèi)星在近地圓軌道上運行的速率為v1，在P點短時間加速后

19、的速率為v2，沿轉(zhuǎn)移軌道剛到達(dá)遠(yuǎn)地點Q時的速率 為v3，在Q點短時間加速后進(jìn)入同步 軌道后的速率為v4。試比較v1、v2、 v3、v4的大小，并用大于號 將它們排列起來 。,解：,根據(jù)題意在P、Q 兩點點火加速過程中，衛(wèi)星速度將增大，所以有v2v1 、v4 v3，,而v1、v4是繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星的線速度，由于它們對應(yīng)的軌道半徑 r1r4，所以 v1 v4。,衛(wèi)星沿橢圓軌道由PQ 運行時，由于只有重力做負(fù)功，衛(wèi)星機械能守恒，其重力勢能逐漸增大，動能逐漸減小，因此有 v2v3,把以上不等式連接起來，可得到結(jié)論： v2 v1 v4 v3,04年浙江23,(16分)在勇氣號火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達(dá)最高點時高度為h，速度方向是水平的，速度大小為v0，求它第二次落到火星表面時速度的大小，計算時不計火星大氣阻力。已知火星的一個衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，周期為T?；鹦强梢暈榘霃綖閞0的均勻球體。,解：,以g表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的質(zhì)量， m表示火星的衛(wèi)星的質(zhì)量，m表示火星表面處某一物體的質(zhì)量，,由萬有引力定律和牛頓第二定律，有,設(shè)v表示著陸器第二次落到火星表面時的速度，它的豎直分量為v1，水平分量仍為v0， 有,由以上各式