高中物理选修3-1第1部分 第一章《静电场》第3节《电场 电场强度和电场线》教科

欢迎进入物理课堂 第3节 第一章 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 知识点一 知识点二 知识点三 考向一 考向三 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向二 3 电场强度由电场本身决定 与放入其中的电荷无关 4 电场线是为了形象描述电场而引入的假想的线 其疏密程度表示电场的强弱 自学教材 1 电场的本质与性质 2 电场力对电荷的作用力 3 静电场电荷周围产生的电场 电场 静止 重点诠释 1 在电场中的电荷 不论是静止的还是运动的 都受到电场力的作用 2 场与实物是物质存在的两种不同的形式 3 电荷间的相互作用是通过电场产生的 1 有关电场的下列说法正确的是 A 只要有电荷存在 电荷周围就一定存在着电场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客观存在的C 电荷间的相互作用是通过电场产生的 电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用D 电场是人为设想出来的 其实并不存在 解析 电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质 电荷间的相互作用是通过电场产生的 不是假想的 故A B C正确 D错误 答案 ABC 自学教材 1 检验电荷和场源电荷 1 检验电荷 定义 用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷 特点 a 检验电荷的电荷量要充分 放入电场之后不改变产生电场的带电体上的电荷分布 即不影响对原电场的研究 b 体积要充分 可视为点电荷 在电场中的位置可以准确描述 小 小 2 场源电荷 如果电场是由某个带电体激发产生的 那么该带电体所带的电荷也常称为场源电荷或源电荷 静电力 3 单位 牛每库 符号 4 方向 电场强度是矢量 规定某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向 负电荷在电场中某点所受的静电力的方向跟该点电场强度的方向 N C 相同 相反 重点诠释 个矢量相同 必须是大小和方向都相同 选项C中球面上各点的场强大小相同而方向不同 选项C错误 因电场中某点的电场强度的方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向 若为负电荷 则受力方向与场强方向相反 选项D错误 答案 B 1 定义用来形象直观地描述电场的曲线 曲线上任一点的表示该点的电场强度的方向 2 特点 1 电场线是为了形象描述电场而假想的 实际并不存在 2 任意两条电场线 自学教材 切线 线 不相交 3 电场线的表示电场的强弱 电场线上某点的表示该点电场的方向 4 电场线总是起自 或 止于 或 即电场线不闭合 在无电荷处不中断 切线方向 疏密程度 正电荷 无穷远处 负电 荷 无穷远处 3 几种常见电场的电场线画法 4 匀强电场中的电场线特点间隔相等 彼此平行 电场强度大小处处相等 方向相同 重点诠释 1 电场线与电荷的运动轨迹 1 电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线 规定电场线上某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 2 运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹 径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度方向 结合力学知识 可以知道物体的速度方向不一定与加速度的方向一致 因此电场线不一定是粒子的运动轨迹 3 电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件 电场线是直线 带电粒子只受静电力作用 或受其他力 但方向沿电场线所在的直线 带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线 图1 3 1 2 电场线的疏密与场强的关系 1 电场线越密 场强越大 电场线越疏 场强越小 2 若只有一条直电场线 如图1 3 2所示 则可分如下几种情况判断 若是正点电荷电场中的一根电场线 由点电荷场强公式可知EA EB 若是负点电荷电场中的一根电场线 则有EB EA 若是匀强电场中的一根电场线 则有EA EB 图1 3 2 3 如图1 3 3所示是静电场的一部分电场线分布 下列说法中正确的是 A 这个电场可能是负点电荷的电场B 点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大C 点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小 不计重力 D 负电荷在B点处所受到的电场力的方向沿B点切线方向 图1 3 3 答案 B 例1 在真空中O点放一个点电荷Q 1 0 10 9C 直线MN通过O点 OM的距离r 30cm M点放一个点电荷q 1 0 10 10C 如图1 3 4所示 求 1 q在M点受到的作用力 2 M点的场强 3 拿走q后M点的场强 4 M N两点的场强哪点大 图1 3 4 审题指导 解答本题时应注意以下三点 1 点电荷受到的作用力可由库仑定律求解 2 场强可用定义式或点电荷场强决定式求解 3 区别场源电荷与试探电荷 答案 1 1 0 10 8N方向沿MO指向Q 2 100N C方向沿OM连线背离Q 3 100N C方向沿OM连线背离Q 4 M点 答案 见解析 试确定电荷Q的电场中场强大小为100N C的点的位置 例2 如图1 3 5所示 直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上两点 若带电粒子运动中只受电场力作用 根据此图可以做出的判断是 A 带电粒子所带电荷的符号B 带电粒子在a b两点的受力方向C 带电粒子在a b两点的加速度何处大D 带电粒子在a b两点的加速度方向 图1 3 5 审题指导 解答本题时应注意以下两点 1 电场线的疏密与电场强度大小的关系 2 运动轨迹与合力 速度的关系 答案 BCD 分析此类问题首先要根据带电粒子的运动情况判断出受力情况 再把电场线方向 受力方向与电性相联系 然后把电场线疏密和受力大小 加速度大小相联系 一负电荷从电场中A点静止释放 只受电场力作用 沿电场线运动到B点 它运动的v t图像如图1 3 6所示 则A B两点所在区域的电场线分布情况可能是图1 3 7中的 图1 3 6 解析 由题图可知电荷的速度增加 加速度也增加 即所受的电场力 合外力 增加 电场强度也必定增加 且负电荷逆着电场线的方向运动 根据题图可以判断C选项符合要求 所以选项C正确 答案 C 图1 3 7 例3 2011 重庆高考 如图1 3 8所示 电量为 q和 q的点电荷分别位于正方体的顶点 正方体范围内电场强度为零的点有 A 体中心 各面中心和各边中点B 体中心和各边中点C 各面中心和各边中点D 体中心和各面中心 图1 3 8 答案 D 1 电场强度的叠加遵循平行四边形定则 不仅点电荷的电场可以叠加 其他的任何电场的场强都能进行叠加 同样遵循平行四边形定则 2 等量同种 异种电荷的连线和中垂线上场强分布特点 等量异种电荷 如图1 3 9所示 a 两电荷连线的中垂线上 各点的场强方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边 且与中垂线垂直 O点的场强最大 从O点沿中垂线向两边逐渐减小 直至无穷远时为零 中垂线上任意一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等 方向相同 图1 3 9 b 两电荷的连线上 各点场强的方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷 O点的场强最小 从O点沿两电荷的连线向两边逐渐增大 两电荷的连线上 任一点c与关于O点对称点d的场强相同 等量同种正电荷 如图1 3 10所示 a 两电荷的连线的中垂线上 O点和无穷远处的场强均为零 所以在中垂线上 由O点的零场强开始 场强先变大 后逐渐减小 到无穷远时减小为零 中垂线上任一点a与该点关于O点的对称点b的场强大小相等 方向相反 如图1 3 10所示 图1 3 10 b 两电荷的连线上 在两电荷的连线上 每点场强的方向由该点指向O点 大小由O点的场强为零开始向两端逐渐变大 任意一点c与该点关于O点的对称点d的场强大小相等 方向相反 如图1 3 10所示 点击下图片进入 随堂基础巩固 点击下图片进入 课时跟踪训练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全