2018-2019学年高中物理 第一章 电荷与电场 3 电场学案 教科版选修1-1

3电场学 习 目 标知 识 脉 络1.认识电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场具有力的性质2理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场的强弱和方向(重点)3认识电场线，会用电场线来定性描述电场的强弱和方向(难点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、电场1电荷周围存在电场，电场是一种特殊物质，电荷之间的作用就是通过电场发生的2电场的基本性质之一是对放入其中的电荷有力的作用二、电场强度1定义：放入电场中某一点的检验电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度2定义式：E，其单位是牛顿每库或伏特每米，符号为N/C或V/m.3点电荷的场强公式：Ek.4方向：电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受的静电力的方向相反5物理意义：描述电场强弱的物理量，由场源电荷及到场源的距离决定，与q0无关三、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，使这些曲线上每一点的切线方向与该点的场强方向一致2电场线的特点(1)始于正电荷(或无穷远)，终于负电荷(或无穷远)(2)任意两条电场线都不相交，电场线是不闭合的(3)电场线越密的地方，电场强度越强；电场线越稀的地方，电场强度越弱基础自测1思考判断(1)电场看不见、摸不着，因此电场不是物质()(2)电场对放入其中的任何电荷都有力的作用()(3)根据E电场强度E与F成正比，与q成反比()(4)电场线是客观存在的物质()(5)电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线()(6)电场线只表示电场强度的方向()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)2下列关于电场与电场线的说法中，正确的是()A电场是人为规定的B电场是客观存在的特殊物质，它对放入其中的电荷有力的作用C电场线是客观存在的一条条的线D电场线只能描述电场的方向，不能描述电场的强弱B电场是真实存在的，不是人为规定的，对放入电场中的电荷有力的作用，A错误，B正确；电场线是为了方便研究电场而人为引入的，不是真实存在的，电场线的疏密程度可表示电场强弱，而电场线的方向可表示电场方向，故C、D错误3由电场强度的定义式EF/q可知，关于某静电场中同一位置的说法，正确的是() 【导学号：37032017】A电场强度E与电场力F成正比，与电荷量q成反比B电场强度E的方向一定与电场力F的方向相同C无论q如何变化，电场强度E保持不变D上式中的电场强度E是由电荷q产生的CEF/q是电场强度的定义式，采用比值法定义，则知E与F、q无关，不能说E与电场力F成正比，与电荷量q成反正，故A错误电场强度E的方向一定与正电荷所受的电场力F方向相同，而与负电荷所受的电场力方向相反，故B错误电场强度反映其本身的性质，与试探电荷无关，则无论q如何变化，电场强度E保持不变，故C正确公式EF/q中q是放入电场中的试探电荷，E不是由电荷q产生的，故D错误4将电量为q的点电荷放在电场中的A点，它受到的电场力为F，产生该电场的场源电荷的电量为Q，则A点的场强大小为：()AF/qBFQCF/QDFqA根据电场强度定义得r处的场强大小为E，根据点电荷的场强公式得Ek，Q为场源电荷的电量，但间距r不知，故A正确，B、C、D错误；选A合 作 探 究攻 重 难对E和Ek的理解1E是电场强度的定义式，适用于任何情况虽然E，但E与F和q都无关，电场强度是由电场本身决定的量电场中某点的场强是确定的，其大小、方向只与建立电场的本身(或场源电荷)有关，而与放入的试探电荷无关2Ek是点电荷所形成的电场的决定式E由场源电荷Q和试探电荷到场源电荷的距离决定，与是否放入试探电荷无关3电场强度是矢量，当空间的电场是由几个电荷共同产生时，某点的场强应是每个点电荷单独存在时在该点场强的矢量和如图131所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电荷量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转角而静止，小球用绝缘细线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度图131【解析】要求小球所在处的电场强度，可以采用电场强度的定义式，需要求出小球所受到的电场力，可以通过平衡条件求得电场力分析小球受力如图所示，由平衡条件得：F电mgtan ，所以小球所在处的电场强度E，因为A带正电，小球受水平向右的电场力，因此电场强度方向水平向右【答案】电场强度大小为，电场强度方向为水平向右带电金属板A不能当成点电荷，电场强度是矢量，不仅要求出大小，还要求出方向.根据共点力的平衡条件即可求得带电体之间的作用力，从而进一步求解电场强度.针对训练1关于电场，下列说法正确的是()【导学号：37032018】A由E知，若q减半，则该处电场强度为原来的2倍B由Ek知，E与Q成正比，而与r2成反比C由Ek知，在以Q为球心，以r为半径的球面上，各处场强均相同D电场中某点场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向B因E为场强定义式，而电场中某点场强E只由电场本身决定，与是否引入电荷及q的大小、正负无关，故A错误；由场强方向的规定知D错误；Ek是点电荷的场强公式，故B正确、C错误对电场线的理解1电场线的特点(1)电场线是为了形象地描述电场而假想的，实际并不存在，因此电场线是一种理想化的模型(2)电场线始于正电荷，止于负电荷在正电荷形成的电场中，电场线起于正电荷，延伸到无穷远处；在负电荷形成的电场中，电场线起于无穷远处，止于负电荷(3)电场线分布的疏密反映了电场的强弱表示场强的大小相对而言，电场线越密的区域，电场强度就越大(4)电场线上任意一点的切线方向与该点场强方向一致(5)电场线在电场中一定不相交，不中断2电场线不是电荷的运动轨迹电场线是为了形象地描述电场而引入的假想线，规定电场线上每点的场强方向沿该点的切线方向，也就是正电荷在该点受电场力产生的加速度的方向(负电荷受力方向相反)运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的轨迹，径迹上每点的切线方向为带电粒子在该点的速度方向结合力学知识我们知道，物体的速度方向不一定与加速度的方向一致，因此电场线不是带电粒子的运动轨迹只有当电场线是直线，而带电粒子又只受电场力作用由静止开始或初速度方向沿电场线方向运动时轨迹才有可能与电场线重合3几种常见电场的电场线分布如图132所示图132(多选)某电场区域的电场线如图133所示，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法中正确的是()图133Aa点的场强方向一定沿着过a点的电场线向右Ba点的场强一定大于b点的场强C正电荷在a点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力D负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力思路点拨：根据电场线疏密分析电场强度的大小根据电场线的切向分析电场强度的方向ABC过a点的电场线是一条水平向右的直线，故选项A对，a点处电场线密集，电场较强，故EaEb，选项B对无论电荷正负，根据FqE，EaEb，所以FaFb，只是正负电荷所受的静电力的方向相反，故选项C对，选项D错电场线是为了形象、直观、方便地描述电场的特性，而引入的一种辅助手段如果知道了电场线的疏密分布及电场线的形状、箭头指向，就能讨论电场中各点的场强大小关系和方向因此了解各种常见电场的电场线分布情况，对于灵活运用电场线判断电场的性质是大有帮助的针对训练2如图134所示的电场线可形象描述等量同种电荷形成的电场，EM、EN分别表示电场中同一直线上M、N两点的电场强度大小关于M、N两点的电场强度，下列判断正确的是() 【导学号：37032019】图134AEMEN，方向不同BEMEN，方向不同DEMEN，方向相同D电场中，电场线的疏密表示场强的大小，该点的切线方向表示该点的场强方向，故EMEN，方向相同，故D正确，A、B、C错误当 堂 达 标固 双 基1电场强度的定义式为E，则()A定义式中，F是置于电场中试探点电荷所受的电场力，q是该点电荷的电荷量B此公式只适用于点电荷形成的电场C电场中的场强E与点电荷所受电场力F成正比D场强方向与试探电荷的正、负有关A定义式E中，F是置于电场中试探点电荷所受的电场力，q是该点电荷的电荷量，故A正确；电场强度的定义式E，采用比值法定义，适用于任何电场，故B错误；根据比值法定义的共性可知，电场中某点的场强E的大小跟放在该点的检验电荷q所受电场力、检验电荷q都无关，由电场本身的性质决定，故C、D错误2下面的说法中不正确的是() 【导学号：37032020】A电荷的周围存在电场B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而存在的C电荷甲对电荷乙的电场力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力D电场力是不相接触的物体之间的作用力，这种相互作用不经其他物质便可直接进行D电场是电荷周围存在的一种特殊物质，电荷间的相互作用力是通过电场进行的，故ABC均正确，D不正确3电场中有一点P，下列哪种说法是正确的()A若放在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强减半B若P点没有检验电荷，则P点场强为零CP点场强越大，则同一电荷在P点所受电场力越大DP点场强方向为试探电荷在该点受力方向C为了知道电场中某点的强度，可以把一个检验电荷放入该点，其受到的电场力F与自身的电荷量q的比值可反映该点场强的大小，但该点的场强由电场本身决定，与检验电荷的电荷量多少、电性无关，所以选项A、B错由E得FEq，当q一定时，E越大，F越大，所以选项C正确电场中某点的场强方向规定为正电荷在该点时受到的电场力方向，与负电荷受力的方向相反，选项D错4.如图135所示，为静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是()图135A这个电场可能是负点电荷的电场B这个电场可能是匀强电场C点电荷q在A点时受到的电场力比在B点时受到的电场力大D负电荷在B点受到的电场力的方向为沿B点的切线方向C点电荷电场线为汇聚状射线，这个电场既不是匀强电场也不是负点电荷的电场，A、B错误A点比B点电场线密，场强大，点电荷q在A点受到的电场力比在B点大，C正确正电荷在B点受到的电场力的方向与B点切线方向相同，D错误5某匀强电场的电场线如图136所示，A、B是电场中的两点，电荷量q2107 C的正点电荷，放在A点时受到的电场力大小F4103N.问：图136(1)该匀强电场的电场强度大小是多少？(2)若把另一个电荷量q4107 C的负电荷，放在电场中的B点，则它受到的电场力大小多少？方向如何？【导学号：37032021】【解析】(1)根据电场强度的定义公式可得匀强电场的电场强度大小为：E2104 N/C.(2)根据FqE可得电荷受到的电场力为：FqE410721048103N，因为是负电荷，所以电场力方向向左【答案】(1)2104 N/C(2)8103 N水平向左8