高二物理竞赛：静电场的性质和动量守恒定律课件

静电场的性质和动量守恒定律

由多个点电荷产生的电场

在点电荷和的静电场中，做如下的三个闭合面求通过各闭合面的电通量.讨论

将从移到点电场强度是否变化？穿过高斯面的有否变化？*高斯定理1）高斯面上的电场强度为所有内外电荷的总电场强度.4）仅高斯面内的电荷对高斯面的电场强度通量有贡献.2）高斯面为封闭曲面.5）静电场是有源场.3）穿进高斯面的电场强度通量为负，穿出为正.总结四高斯定理的应用

其步骤为对称性分析；根据对称性选择合适的高斯面；应用高斯定理计算.（用高斯定理求解的静电场必须具有一定的对称性）选取高斯面原则2.高斯面要经过所研究的场点1.要求电场具有高度对称性3.高斯面应选取规则形状4.面上各点的场强大小相等，方向与高斯面法线方向一致写成5.高斯面上某一部分各点的场强方向与高斯面法线方向垂直，该部分的通量为0++++++++++++例2均匀带电球壳的电场强度

一半径为,均匀带电的薄球壳.求球壳内外任意点的电场强度.解（1）（2）+++++例3无限长均匀带电直线的电场强度选取闭合的柱形高斯面

无限长均匀带电直线，单位长度上的电荷，即电荷线密度为，求距直线为处的电场强度.对称性分析：轴对称解+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++例4无限大均匀带电平面的电场强度

无限大均匀带电平面，单位面积上的电荷，即电荷面密度为，求距平面为处的电场强度.选取闭合的柱形高斯面对称性分析：

垂直平面解底面积++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++讨论无限大带电平面的电场叠加问题由于火箭不受外力的作用，系统的总动量保持不变。根据动量守恒定律设燃气相对于火箭的喷气速度是一常量化简

设火箭开始飞行的速度为零，质量为，燃料烧尽时，火箭剩下的质量为，此时火箭能达到的速度是火箭的质量比多级火箭第i级火箭喷气速率第i级火箭质量比(1)确定研究系统(2)写出系统动量表达式(3)求出系统动量变化率(4)分析系统受力(5)应用动量定理求解变质量问题的处理方法例1：匀加速提柔软链条例2：装煤车的牵引力例3：一长为l，密度均匀的柔软链条，其单位长度的质量为，将其卷成一堆放在地面上，如图所示。若用手握住链条的一端，以加速度a从静止匀加速上提。当链条端点离地面的高度为x时，求手提力的大小。OX解：以链条为系统，向上为X正向，地面为原点建立坐标系。t时刻，系统总动量t时刻，系统受合外力OX系统动量对时间的变化率为：根据动量定理，得到例4：列车在平直铁轨上装煤,列车空载时质量为m0,煤炭以速率v1竖直流入车厢,每秒流入质量为。假设列车与轨道间的摩擦系数为,列车相对于地面的运动速度v2保持不变,求机车的牵引力。XY解：车和煤为系统,向下为Y正向，向左为X正向，建立坐标系。tt+dt时刻，dm=dtXYXY竖直水平

例5

质量为m1

和m2的两个小孩，在光滑水平冰面上用绳彼此拉对方。开始时静止，相距为l。问他们将在何处相遇？解把两个小孩和绳看作一个系统，水平方向不受外力，此方向的动量守恒。

建立如图坐标系。设开始时质量为m1

的小孩坐标为x10,质量为m2的小孩坐标为x20，他们在任意时刻的速度分别v1为v2,相应坐标为x1和x2由运动学公式得Cm2m1x10x20xO(1)(2)在相遇时，x1=x2，于是有即(3)因