高考物理一轮复习讲义第9章微点突破4　电场强度的叠加（2份打包，原卷版+教师版）

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1．电场强度的叠加(如图所示)
2．电场强度叠加常用的其他几种方法
(1)等效法
在保证效果相同的前提下，将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景。
例如：一个点电荷＋q与一个无限大薄金属板形成的电场，等效为两个等量异种点电荷形成的电场，如图甲、乙所示。
(2)对称法
利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点，使复杂电场的叠加计算问题简化。常见的圆环、圆盘等在轴对称的两点产生的电场具有对称性。
(3)填补法
将有缺口的带电圆环或圆板补全为完整的圆环或圆板，将半球面补全为球面，从而化难为易、事半功倍。
(4)微元法
将带电圆环、带电平面等分成许多微元电荷，每个微元电荷可看成点电荷，再利用公式和电场强度叠加原理求出合电场强度。
例1 (多选)(2024·湖南常德市一中月考)如图所示，在竖直平面内以O点为圆心的绝缘圆环上有A、B、C三点将圆三等分，其中A、B的连线水平。在A、B两点各固定一个电荷量为＋Q的点电荷，在C点固定一个电荷量为－2Q的点电荷。在O点有一个质量为M的带电小球处于静止状态，已知圆的半径为R，重力加速度为g，静电力常量为k，下列说法正确的是( )
A．小球带正电
B．O点的电场强度大小为eq \f(kQ,R2)
C．小球的带电荷量为eq \f(MgR2,3kQ)
D．撤去C点点电荷瞬间，小球的加速度大小为eq \f(2,3)g
例2 如图所示，均匀带正电的金属圆环的圆心为O，在垂直于圆环所在平面且过圆心O的轴线上有A、B、C三点，AO＝OB＝BC＝L，当B点放置电荷量为Q的负点电荷时，A点的电场强度为0。若撤去B点的负点电荷，在C点放置电荷量为2Q的正点电荷时，B点的电场强度大小为(k为静电力常量)( )
A.eq \f(3kQ,4L2) B.eq \f(5kQ,4L2) C.eq \f(7kQ,4L2) D.eq \f(9kQ,4L2)
例3 均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处时产生的电场。如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM＝ON＝2R，已知M点的电场强度大小为E，静电力常量为k，则N点的电场强度大小为( )
A.eq \f(kq,2R2)－E B.eq \f(kq,4R2)
C.eq \f(kq,4R2)－E D.eq \f(kq,4R2)＋E
例4 如图所示，真空中有一电荷均匀分布的带正电圆环，半径为r，带电荷量为q，圆心O在x轴的坐标原点处，圆环的边缘A点与x轴上P点的连线与x轴的夹角为37°，静电力常量为k，取sin 37°＝0.6、cs 37°＝0.8，则整个圆环产生的电场在P点的电场强度大小为( )
A.eq \f(27kq,125r2) B.eq \f(36kq,125r2) C.eq \f(48kq,125r2) D.eq \f(64kq,125r2)
1.(2024·湖北武汉市第六中学月考)用五根完全相同的均匀带电绝缘棒围成正五边形ABCDF，P为该五边形的中心。AB、BC、DF、FA棒所带电荷量均为＋q，CD棒所带电荷量为－2q，此时P处电场强度的大小为E。若移走CD棒而保持其他棒的位置和电荷分布不变，则P处电场强度的大小为( )
A.eq \f(E,2) B.eq \f(E,3) C.eq \f(E,4) D.eq \f(E,5)
2．(2023·河北秦皇岛市期中)半径为R的绝缘薄球壳固定，球心为O，球壳上均匀分布着电荷量为Q的正电荷。A、B、C为过球心大圆截面上的三点，三点将圆三等分，取走A、B两处极小的、面积均为ΔS面上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为3R的D点，C、D点位于O点同侧，O点的电场强度刚好为零。球面上剩余电荷分布不变，q为( )
A．正电荷，q＝eq \f(9QΔS,4πR2) B．负电荷，q＝eq \f(9QΔS,4πR2)
C．正电荷，q＝eq \f(9QΔS,4πR4) D．负电荷，q＝eq \f(9QΔS,4πR4)
3.(2023·陕西渭南市一模)如图所示，电荷量为＋q和－q的点电荷分别位于棱长为a的正方体的顶点，设静电力常量为k，则正方体中心的电场强度大小为( )
A．0 B.eq \f(16\r(3)kq,9a2)
C.eq \f(8\r(3)kq,3a2) D.eq \f(16\r(6)kq,9a2)
4．(2023·全国乙卷·24)如图，等边三角形△ABC位于竖直平面内，AB边水平，顶点C在AB边上方，3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下，BC边中点N处的电场强度方向竖直向上，A点处点电荷的电荷量的绝对值为q，求：
(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负；
(2)C点处点电荷的电荷量。