场强的几种特殊求法

电场强度[E]是描述电场力的性质的重要物理量,求场强[E]是关于电场习题中的常见问题,在近几年各地高考试题中时常体现出来. 通常情况下我们可以根据场强的几个公式直接求得,如[E=Eq]是场强[E]的定义式,适用任何电场;[E=KQr2] 适用于真空中点电荷形成的电场;[E=Ud]仅适用于匀强电场. 但在有些问题中由于条件的制约,我们不能根据以上的公式来直接求,往往需要进行一些相关变换后通过一些特殊方法来间接求出. 以下是几种关于场强[E]的特殊求法.

一、对称法

物理学中有许多对称性的思想,许多事物或物理过程同样具有对称性,抓住了其中的对称性,能收到化难为易,出奇制胜的效果.

例1 (2013全国新课标卷I)如***1所示,一半径为[R]的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、 c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷. 已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( )

***1

A.[k3qR2] B.[k10q9R2]

C.[kQ+qR2] D.[k9Q+q9R2]

解析 如***2所示,由对称性知带电圆盘在[b、d]两点产生的场强大小相等(设为[E0])方向相反,设[a]处的点电荷[+q]在[b、d]两点产生的场强大小分别为[E1]、[E2]. 由[b]点处场强为零,有[E0=E1=kqR2],则可知[d]点处的场强大小为[Ed=E0+E2=kqR2+kq3R2][=k10q9R2],选项B正确.

***2

[***3]例2 如***3所示,电量+q均匀分布在半径为r的半球面ACB上,CD为通过半球顶点C与球心O的轴线,P、Q为CD轴上与O点等距离的两点,已知P点的场强为E1,求Q点的场强E2.

解析 根据对称性,半球面[ACB]上电荷在[P]点产生电场的场强[E1]方向为向右. 如果我们用同左半球 [***4] 电荷面密度同相的右半球[ADB]与左半球组成一个球体(如***4所示),则右半球[ADB]上的电荷在[Q]点产生的场强应与左半球[ACB]上的电荷在[P]点产生的场强大小相等,方向相反. 但整个球壳内的合场强处处为零,故左半球[ACB]上的电荷在[Q]点产生的场强大小[E2=E1],方向向右.

小结 非点电荷的且具有一定对称性的带电体,在空间的一些对称点上产生的电场强度也具有一定的对称性. 利用其对称性这一特点,就可以对问题进行转换.

二、等效法

以清楚直观的模型或简单明了的方法代替复杂的现象或过程,这种等效替代,能将物理模型进行还原与迁移,是一种创造性的思维过程,不仅可很快找到解决问题的途径,也能使复杂问题变为简单.

[***5]例3 如***5所示,长金属板[MN]接地,在板右方距板为d的A点放一点电荷[+Q],求A点到板垂线段中点O点的场强E0的大小.

解析 长金属板右侧的电场是[A]点处的点电荷[+Q]与板右侧产生的负感应电荷所共同产生的. 由于板右侧电场的电场线分布与相距为[2d]的等量异种电荷[+Q]与[-Q]电场的电场线分布完全相似的(如***6所示),***5中板右侧的电场与***6中虚线右侧的电场等同. 故[E0=kQ(d/2)2+kQ(3d/2)2=40kQ9d2]

***6

例4 (2013安徽)如***7所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z0的空间为真空. 将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷. 空间任意一点处 [***7]的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的. 已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上[z=h2]处的场强大小为([k]为静电力常量)( )

A.[k4qh2] B.[k4q9h2] C.[k32q9h2] D.[k40q9h2]

解析 导体在[xOy]平面上会产生感应电荷,使得[z>0]的空间的电场分布与同时在[z]轴上[z=h]处的点电荷[q]和z轴上[z=-h]处的点电荷[-q]产生的电场分布相同. 故在[z]轴上[z=h2]处的场强大小为 [E=kq(h2)2+kq(3h2)2=k40q9h2] ,选项D正确.

小结 电场线形象化地描述了电场强度. 将陌生问题中的电场线的分布与我们熟悉的一些典型电场的电场线的分布进行对比,从而可将陌生问题情景等效为已知的熟悉的情景进行求解.

三、转换法

当问题的条件不满足或物理情景陌生,可通过相关的物理规律或已有的结论,将所求的问题进行转换,来间接达到求解问题的目的.

例5 如***8所示,电 [***8]量为[+q]的固定点电荷与长为L的不带电的金属导体棒处于同一直线上,点电荷距棒左端R,求棒上感应电荷在棒中点O产生的场强.

解析 金属导体棒在点电荷的电场中将产生静电感应现象,达到静电平衡状态. 棒两端产生的等量异种感应电荷非点电荷,我们不能直接用点电荷的场强公式来求棒上两端的感应电荷在棒中点[O]处产生的场强. 椐静电平衡状态的特点,其内部的场强处处为零,即棒外部的固定点电荷[+q]在棒[O]点处产生的场强[E1]与棒两端的感应电荷在[O]点处产生的场强[E2]应大小相等方向相反. 于是我们可通过转换法求得[E2=E1=kq(R+L/2)2];方向由[O]指向[+q].

小结 利用处于静电平衡的导体内部场强处处为零这一特点,可将非点电荷的带电体在其内部某处产生的场强大小转换为外电场在该处的场强大小来进行求解.

四、补偿法

物理问题的求解首先是要根据问题给出的条件建立起一定的物理模型. 但有时由题给条件建立的模型不是一个完整的标准模型,这时需要给原来的问题补充一些条件,由这些补充条件建立另一个相对容易求解的模型来达到求解问题的目. 这是一种创新思维,会给我们带来一种全新的解题思路,能让原本复杂的问题变得简单易 [***9]行.

场强的几种特殊求法

转载请注明出处学文网 » 场强的几种特殊求法

学习

中国古代的体操――导引术

阅读(20)

本文为您介绍中国古代的体操――导引术,内容包括中国古代导引术简介,古代导引术教学。摘要:导引术是中国传统养生术之一,它以肢体运动、呼吸运动与自我按摩相结合,以强身健体、修身养性等为目的,是中华传统文化的精华和优秀遗产。然而这项古

学习

医学大家胡亚美

阅读(56)

1923年,胡亚美出生在一个富商家庭,在位于北京分司厅胡同的旧居里,她度过了无忧无虑的童年。胡亚美从小爱看文艺作品,安徒生的童话故事《卖火柴的小女孩》给她留下了深刻的印象,同时也让年轻的胡亚美对社会弱者产生了深深的同情……

学习

圣诞老人的故乡

阅读(54)

本文为您介绍圣诞老人的故乡,内容包括圣诞老人的故乡芬兰,圣诞老人的故乡在哪。我有幸来到了美丽而寒冷的“千湖之国”――芬兰,更有幸的是,我学习的大学就在圣诞老人的故乡――罗凡涅米。圣诞前夕,游走在圣诞老人的故乡,别有一番意味。

学习

热门话题作文范文精选

阅读(24)

本文为您介绍热门话题作文范文精选,内容包括32篇话题作文深度解析,中考作文预测20篇热门话题范文。热门话题作文篇1今年的一个周末,我去上学,在学校我看见许许多多的同学在讨论一件事情。我走上前去一听,原来大家在讨论上补习班的事呀!然后,

学习

十三个生活误区

阅读(34)

本文为您介绍十三个生活误区,内容包括十大生活原则全文,生活误区。用纱罩罩食物防蝇若苍蝇在纱罩上面停留,难免会留下病菌的虫卵,从孔隙中落下而污染食物。

学习

机电产品出口

阅读(38)

本文为您介绍机电产品出口,内容包括机电产品出口最新消息,机电出口上市公司。2008年经济信息绿皮书《中国与世界经济发展报告》指出:2008年支撑世界经济增长的有利因素仍将强于不利因素,因此世界经济稳定较快增长的基本因素没有变。预计20

学习

管理会计论文

阅读(25)

本文为您介绍管理会计论文,内容包括管理会计论文附录,管理会计学论文。一、管理会计在我国管理机构中的应用现状及问题分析

学习

片段式作文范文精选

阅读(14)

本文为您介绍片段式作文范文精选,内容包括片段式作文600字初中,议论文片段式范文。片段式作文篇1[摘要]

学习

生物技术制药

阅读(20)

本文为您介绍生物技术制药,内容包括生物制药技术教材,生物制药技术大全。关键词:生物技术制药生物技术的应用生物技术发展生物药物研究进展

学习

艺术概论论文范文精选

阅读(23)

本文为您介绍艺术概论论文范文精选,内容包括艺术概论论文怎么写,艺术概论论文题目大全。艺术概论论文篇1运动艺术概论论文范文一:浅析现代艺术运动对现代平面设计的影响

学习

新教育实验范文精选

阅读(32)

本文为您介绍新教育实验范文精选,内容包括新教育实验读书笔记,新教育美篇范文。新教育实验篇1一提起教育,大部分人总会条件反射般地大批特批当下的应试教育,随后表现出对素质教育的向往。但是,人们对素质教育有多少了解又有着怎样的理解呢?

学习

企业发展电子商务

阅读(18)

本文为您介绍企业发展电子商务,内容包括企业电子商务发展规划,电子商务哪里发展最好。摘要:电子商务自99年底开始,IT业陷入了相对趋缓的发展阶段,许多的网站及经营公司纷纷出现困境,经营难以维续,甚至倒闭,一些知名的门户网站高层出现动荡。

学习

老年人学电脑的窍门

阅读(25)

本文为您介绍老年人学电脑的窍门,内容包括老年人学电脑最好的方法,老年人学电脑免费全套课程。随着电脑进入千家万户,许多退休在家的老年朋友也想学习电脑,但苦于自己年龄大,记忆力差,文化底子薄,使一些老年人“望屏生畏”,不敢涉及。我也是退

学习

浅谈音频信号的几种传输模式

阅读(12)

本文为您介绍浅谈音频信号的几种传输模式,内容包括音频信号传输用哪种传输方式好,音频信号传输原理。摘要:随着电视节目播出形式、播出内容等的不断发展,广播设备及技术也在不断的飞速发展。本文着重介绍了音频信号传输的集中方式,如调频发

学习

线性方程组通解的几种写法

阅读(40)

本文为您介绍线性方程组通解的几种写法,内容包括线性方程组通解的格式,怎么求非齐次线性方程组的通解。关键词:线性方程组行最简形矩阵通解

学习

浅谈二项式系数的求法

阅读(29)

本文为您介绍浅谈二项式系数的求法,内容包括二项式系数求法来源,二项式的系数问题。一、通项公式法

学习

激发学习兴趣的几种方法

阅读(25)

兴趣爱好会影响人的一生,它是克服困难的动力,是走出低谷的火车头。古今中外名人的成才史及心理学的研究告诉我们,兴趣爱好的养成会影响人的一生。正当、有益、适度的兴趣爱好,能开阔人的眼界,丰富人的知识,诱发人的活力,增进人的健康。

学习

几种常用的护胃药物

阅读(27)

本文为您介绍几种常用的护胃药物,内容包括护胃常用药物,餐中服用的护胃药物。人体胃的表面是一层粘膜,它有消化、吸收及保护胃体不受损害等作用,但是,这层粘膜经常会发生“破损”,这就是人们常说的胃溃疡。专家们经过多年的摸索研究,至今已研

学习

浅谈计算流体力学的几种解法

阅读(83)

本文为您介绍浅谈计算流体力学的几种解法,内容包括计算流体力学方法的优缺点,计算流体力学求解问题的一般步骤。[关键词]流体力学;计算;解法

学习

识字教学中常用的几种教学方法

阅读(21)

本文为您介绍识字教学中常用的几种教学方法,内容包括一年级识字教学方法,识字写字教学方法。《语文课程标准》对低年级学生识字的要求是认识常用汉字1600-1800个,其中800-1000个会写,并喜欢学习汉字,有主动学习汉字的愿望。这么多的识字量,

学习

关于曲线之切线的求法

阅读(23)

本文为您介绍关于曲线之切线的求法,内容包括利用导数求曲线的切线方程,曲线运动的切线的求法。关键词:曲线切线几何法判别式法导数法