2019-2020学年高中物理 第1章 2 电场学案 新人教版选修1-1

二、电场学 习 目 标知 识 脉 络1.知道电场是客观存在的物质，认识电场2理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场(重点)3知道电场线，了解电场线的特点(重点)4学会用电场线描述常见电场的分布(难点、重点)一、电场和电场强度1电场(1)只要有电荷存在，电荷的周围就有电场电荷间相互作用是通过电场实现的(2)电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用(3)电场虽然看不见、摸不着，但它是客观存在的物质2试探电荷在电场中放入的电荷，它的电荷量要非常小，体积也要充分小3电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷，所受静电力F跟它的电荷量的比值，叫做该点的电场强度，简称场强(2)公式：E(3)单位：牛每库(N/C)(4)方向：电场强度是矢量物理学上规定：正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点场强的方向，负电荷受电场力的方向与该点场强的方向相反(5)物理意义：电场强度是描述电场强弱和方向的物理量二、电场线1概念为了直观形象地描述电场中各点电场强度的分布，在电场中画出一系列曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向2电场线的特点(1)始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)(2)任意两条电场线都不相交(3)在同一幅电场线分布图中，电场越强的地方，电场线越密3匀强电场(1)定义：场强的大小和方向处处相同的电场(2)电场线：匀强电场中的电场线是距离相等的平行直线(3)获取方法：平行正对分别带有等量的正负电荷的两金属板，在两板之间除边缘外就是匀强电场1思考判断(1)在电荷周围有电场，电场是客观存在的()(2)如果把放入电场中某点的试探电荷取走，则那点的电场强度变为0.()(3)电荷在电场中的受力方向就是该点的场强方向()(4)电场线是客观存在的物质()(5)电场线只能表示电场强度的方向()(6)电场中两条电场线之间未画电场线的地方电场强度不为0.()2(多选)下列说法正确的是()A电场强度E跟F成正比，跟q成反比B无论试探电荷q值(不为零)如何变化，F与q的比值始终不变C电场中某点的场强为零，则处在该点的电荷受到的静电力一定为零D一个不带电的小球在P点受到的静电力为零，则P点的场强一定为零BC电场中某点场强E只由电场本身决定，与是否引入试探电荷q及q的大小、正负无关，故A项错，B项对由FqE知，E0时，F一定为零；不带电物体受力F0，E不一定为零，故C项对，D项错3(多选)下列关于电场的说法正确的是()A电场是电荷周围存在的一种特殊物质B为了定性描述电场，引入了电场线，电场线是真实存在的C电场具有力的性质D电场不具有能的性质AC场是电荷周围存在的一种特殊物质，选项A正确；为了定性描述电场，引入了电场线，电场线不是真实存在的，是人们假想的，选项B错误；电场具有力的性质和能的性质，选项C正确，D错误4如图所示，关于a、b两点的电场强度的大小和方向，下列说法正确的是()AEaEb，方向相同BEaEb，方向相同CEaEb，方向不同DEaEb，方向不同D电场线密集的地方场强大，场强的方向是电场线的切向方向，因a点电场线较b点密集，则EaEb，但是方向不同，故选D.电场强度的理解和计算1.对电场强度的理解(1)电场强度是描述电场性质的物理量，与放入电场中的电荷无关，它的大小是由电场本身来决定的(2)公式E是电场强度的定义式，适用于一切电场，但E不随F和q的变化而变化，不能说E与F成正比，也不能说E与q成反比定义式仅告诉我们一种测量场强大小的方法(3)在电场中的同一点，是不变的；在电场中的不同点，往往不同，即完全由电场本身性质决定，与放不放试探电荷，放入试探电荷的电性、电荷量多少均无关系(4)电场强度是矢量空间某一点有几个电场叠加，该点的合场强可用平行四边形定则计算即几个点电荷的电场中某点的合场强等于各个点电荷在该点单独产生的场强的矢量和2点电荷的电场根据电场强度的定义式可得点电荷Q在空间中形成电场的电场强度的表达式：Ek(r为空间某点到点电荷的距离)【例1】场源电荷Q2104 C，是正点电荷；试探电荷q2105 C，是负点电荷它们相距r2 m而静止，且都在真空中，如图所示求：(1)q受的电场力；(2)q所在的B点的场强EB；(3)只将q换为q4105 C的正点电荷，再求q受的电场力及B点的场强思路点拨：应用定义式求EB.EB由场的特点决定，与放入的检验电荷无关解析(1)由库仑定律得Fk9109 N9 N.方向在A与B的连线上，且由B指向A.(2)因电场强度的定义式：E，所以EB N/C4.5105 N/C.方向沿A、B连线向右(3)由库仑定律Fk9109 N18 N.方向沿A、B连线向右EB N/C4.5105 N/C.方向沿A、B连线向右答案(1)9 N，方向在A与B连线上，且由B指向A(2)4.5105 N/C，方向沿A、B连线向右(3)18 N，方向沿A、B连线向右；4.5105 N/C，方向沿A、B连线向右注意事项(1)电场强度的大小和方向都取决于电场本身(2)电场强度的大小虽然可由来量度，但与试探电荷的存在与否无关(3)电场力FqE取决于电荷量q及电场中这一点的电场强度E的大小1空间存在电场，在电场中的A点放入电荷量为2109C的正电荷，电荷受到方向向右、大小为4104N的电场力，A点的场强大小为_N/C，方向_；若在该点改放电荷量为4109C的负电荷，电荷受到的电场力大小为_N，方向_；该点的场强大小为_N/C，方向_如果不在A点放电荷，该点的场强大小为_N/C，方向_解析根据E，代入数据可求A点的场强大小为2105 N/C，方向为正电荷受力方向，向右A点的场强与试探电荷无关，改变试探电荷的电荷量或不放试探电荷，该点的场强都是2105 N/C，方向向右在A点改放电荷量为4109 C的负电荷，根据FEq，代入数据可求得电场力大小为8104 N，方向与电场强度的方向相反，向左答案2105向右8104向左2105向右2105向右电场线的理解应用1.电场线的特点(1)不相交(空间任何一点，只能有一个确定的场强方向)；(2)不闭合(起于正电荷或来自无穷远处，止于负电荷或伸向无穷远处)；(3)电场线上各处的切线方向(或在电场中电场线的方向)表示场强的方向；(4)电场线的疏密程度表示场强的大小电场线越密场强越大，越疏场强越小2几种常见带电体周围的电场线分布电场电场线图样简要描述电场特点正点电荷发散状直线离点电荷近处电场强度大，方向背离正电荷负点电荷会聚状直线离点电荷近处电场强度大，方向指向负电荷等量同种电荷相斥状曲线连线上：中点场强最小(为零)，靠近电荷变大中垂线：中点场强最小(为零)，向外移动先变大后变小等量异种电荷相吸状曲线连线上：中点场强最小，靠近电荷变大中垂线：中点场强最大，向外移动逐渐变小匀强电场(两平行板正对，中间部分为匀强电场)平行的、等间距的、同向的直线大小相等，方向相同【例2】如图所示是某电场中的几条电场线，带负电的点电荷q在A点受到的电场力方向如图所示(1)试在图中画出电场线的指向；(2)试比较EA、EB的大小；(3)在A、B两点分别放上等量异种点电荷，则点电荷在哪点受力较大？解析(1)由于负电荷所受电场力方向与场强方向相反，可知A点场强方向如图所示亦可标出电场线方向如图所示(2)由于A点处的电场线比B点处的密，可知EAEB.(3)电场力FqE，由于EAEB，所以FAFB，点电荷在A点受力大答案(1)见解析(2)EAEB(3)A点解题误区(1)电场线不是客观存在的，它只是用来描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹(2)带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受的合外力与初速度共同决定的(3)电场线能反映带电粒子在电场线上各点受电场力的方向2(多选)如图中带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条直线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强大小，则()AA、B两点的场强方向相同B电场线从A指向B，所以EAEBCA、B同在一条电场线上，且电场线是直线，所以EAEBD不知A、B附近的电场线分布状况，EA、EB的大小不能确定AD根据电场线的物理意义，线上各点的切线方向表示该点的场强方向因题中的电场线是直线，所以A、B两点的场强方向相同，都沿着电场线向右；电场线的疏密程度反映了场强的大小，但由于题中仅画出一条电场线，不知道A、B附近电场线的分布状况，所以无法确定EA、EB的大小，故A、D项正确1关于场强，下列说法中正确的是()A根据公式E，电场中某位置的场强与放在该点试探电荷的电荷量q成反比B根据公式E，电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的静电力成正比C公式E和E适用条件相同D电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关D空间某点的场强由形成电场的场源电荷和该点位置决定，与检验电荷及其受力均无关，公式E中q是检验电荷，E中Q是场源电荷，故A、B、C错，D正确2如图所示，属于匀强电场的有()C因为匀强电场的电场线间距相等且平行，故选C.3在如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是()A B C D.CA选项中A、B两点电场强度大小相等，但方向不同；B选项中EAEB；C选项中是匀强电场；D选项中EBEA，且方向也不同故只有C正确4如图所示，把质量为0.2 g的带电小球A用丝线吊起，若将带电荷量为4106 C的小球B靠近它，当两小球在同一高度相距3 cm时，丝线与竖直夹角为45，此时小球B受到的库仑力F_ N，小球B处的场强为_ N/C(g取10m/s2). 解析A球、B球之间的库仑力为作用力与反作用力，则求B球受力可通过求A球所受库仑力根据对A球的受力分析有F=mg=0.210310N2103 N，B点的场强为A球产生的，所以E500 N/C.答案2103 N500 N/C- 8 -