高二物理人教选修3-1第一章第3节《电场强度》（新人教）

欢迎进入物理课堂 3电场强度 1 电荷的周围存在着由它产生的 电荷之间通过 相互作用 电场对放入其中的电荷有 的作用 2 电场强度 放入电场中某一点的试探电荷受到的 与它的 的比值 叫做该点的电场强度 其表达式为 静电力 电荷量 E Fq 3 匀强电场 电场中各点电场强度的 和 都相同 大小 方向 电场 电场 力 4 在点电荷形成的电场中 其电场强度 C A 处处相等B 与场源电荷等距的各点的电场强度都相等C 与场源电荷等距的各点的电场强度的大小都相等 但方向不同D 场中各点的电场强度与该点至场源电荷的距离r成反比 5 双选 以下关于电场和电场线的说法中正确的是 A 电场和电场线都是客观存在的物质 因此电场线不仅能在空间相交 也能相切B 在电场中 凡是电场线通过的点场强不为零 不画电场线区域内的点的场强为零C 同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大D 电场线是人们假设的 用以形象表示电场的强弱和方向 客观上并不存在 解析 电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线 我们规定电场线上某点的切线方向就是该点电场的方向 电场线的疏密反映电场的强弱 所以利用电场线可以判断电场的强弱和方向 答案 CD 知识点1对电场强度概念其及公式的理解1 试探电荷q在某点受到的静电力大小为F 则该点的电 正 3 真空中点电荷Q产生的电场场强的公式是 其中r为该点到场源的 场强度E 电场强度简称 在国际单位制中 其单位为 符号为 2 物理学中 规定电场中某点的电场强度的方向与 电荷在该点所受的静电力的方向相同 Fq 场强 牛每库 N C 距离 1 对电场强度的理解 1 电场强度是描述电场力性质的物理量 它仅由电场本身 决定 2 电场中某点的场强E是唯一 客观存在的 其大小和方向取决于场源电荷及空间位置 与放入该点的试探电荷q的正负 电荷多少及所受的静电力F无关 与该点放不放试探电荷无关 其方向规定为正电荷在该点所受静电力的方向 3 电场强度反映了电场的强弱与方向 场强越大 表示电 量相同的试探电荷在该点所受电场力越大 4 若在某一空间中有多个电荷 则空间中某点的场强等于 所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和 例1 如图1 3 1所示 在一带负电的导体A附近有一点B 如在B处放置一个q1 2 0 10 8C的电荷 测出其受到的电场力大小为4 0 10 6N 则B处场强是多少 方向怎样 如果换用一个q2 4 0 10 7C的电荷放在B点 其受力多大 此时B处场强多大 方向是否改变 图1 3 1 触类旁通 1 相距为30cm的A B两点上 分别放置点电荷Q和试探电荷q 已知q 1 6 10 12C q受到的电场力 F 3 2 10N 并沿AB方向 求 1 B点处的场强大小 2 若将试探电荷q取走 B点处的场强是多大 3 点电荷Q的带电荷量为多少 9 2 两个场强公式的比较 答案 B 答案 BD 知识点2电场线 方向 切线 场强 1 电场线是画在电场中的一条条有 的曲线 曲线上每点的 方向表示该点的 方向 如图1 3 2 电场线是为了形象地描述电场而假想的线 不是实际存在的 图1 3 2 2 电场线的特点 1 电场线不是闭合线 从 或无限远出发 终 止于无限远或 正电荷 负电荷 2 电场线在电场中不能 这是因为在电场中任意 一点的电场强度不可能有两个方向 相交 3 在同一幅图中 电场强度较大的地方电场线 电场强度较小的地方电场线 因此可以用电场线的 来表示电场强度的相对大小 较密 较疏 疏密 3 如图1 3 3所示为某电场中的一条直的电场线 能否 确定A B两点的电场强度大小关系 图1 3 3 根据一条电场线不能判断电场线的疏密程度 因此无法确定A B两点的电场强度的大小关系 仅能确定场强的方向相同 1 电场线与场强 1 在电场中根据电场线的疏密可比较电场强度的大小 根据电场线的切线方向确定出电场强度的方向及电荷所受静电力的方向 2 不同电场 电场线分布不同 各种常见电场的电场线 分布情况如下表所示 例3 如图1 3 4所示是静电场的一部分电场线分布 下列说法中正确的是 图1 3 4A 这个电场可能是负点电荷产生的电场B A点的场强一定大于B点的场强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点处受到的电场力的方向沿B点电场方向 解析 根据正 负点电荷的电场线分布 可以判断选项A错误 因电场线越密处场强越大 故由图知场强EA EB B正确 又因点电荷q在电场中所受电场力F qE ma E 故aA aB 选项C错误 因B点电场方向即B点场强方向 而负电荷所受电场力方向与场强方向相反 故选项D错误 答案 B 触类旁通 C 3 下列所示的各电场中 A B两点场强相同的是 2 电场线与电荷运动轨迹的关系 1 电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较 电场线 电场中并不实际存在 是为研究电场方便而人为引入的 曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向 同时也是正电荷在该点的受力方向 即正电荷在该点产生加速度的方向 电荷运动轨迹 粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的 轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向 但加速度的方向与速度的方向不一定相同 通常电荷在电场中运动的轨迹与电场线是不会重合的 2 电场线与带电粒子运动轨迹重合的必备条件 电场线是直线 带电粒子只受电场力作用 或受其他力 但合力方向沿电 场线所在直线 带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直 线 例4 双选 某静电场中的电场线如图1 3 5所示 带电粒子在电场中仅受静电力作用 其运动轨迹如图中虚线所示 由M运动到N 以下说法正确的是 A 粒子必定带正电荷B 粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C 粒子在M点的加速度小于它 图1 3 5 在N点的加速度D 粒子在M点的速度大于它在N点的速度 解析 电荷做曲线运动时受到的合力 电场力 必指向轨迹的凹侧 故得粒子带正电 A正确 因电场力的方向与粒子的速度方向的夹角为锐角 电场力做正功 故N点的动能增大 D错误 电场线的疏密程度能描述电场的强弱 由图可看出 N处电场线密 电场强度大 由a Eqm 可知 粒子在N处的加 速度大 C正确 B错误 答案 AC 思维总结 解答此类问题的分析思路 第一步 根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向 判断出受力 方向 第二步 把电场方向 受力方向与粒子电性相联系 第三步 把电场线的疏密和受力大小 加速度大小相联系 触类旁通 4 如图1 3 6所示 图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动过程中只受 到电场力作用 根据此图无法作出正确判断的是 A 带电粒子所带电荷的正 负B 带电粒子在a b两点的受力方向C 带电粒子在a b两点的速度何处 较大 图1 3 6 D 带电粒子在a b两点的加速度何处较大 解析 由轨迹的弯曲情况 可知电场力应沿电场线向左 但因不知电场线的方向 故带电粒子所带电荷符号不能确定 A错 由电场线的疏密程度知a点场强大于b点场强 带电粒子在a点受电场力较大 从而加速度较大 设粒子从a运动到b 也可分析从b到a的情况 两种分析不影响结论 速度方向与电场力夹角大于90 故速度减小 综上所述 B C D正确 答案 A 1 电场强度的计算与叠加 3 因电场强度是矢量 如果空间中同时存在几个场源 则空间中某点的电场强度就是这几个场源单独存在时产生的电场强度的矢量和 例5 如图1 3 7所示 真空中 带电荷量分别为 Q 和 Q的点电荷A B相距为r 则 1 Q在B点产生的场强多大 2 两点电荷连线的中点O的场强多大 3 在两点电荷连线的中垂线上 距A B两点都为r的O 点的场强如何 图1 3 7 图1 3 8 图1 3 9 触类旁通 5 双选 图1 3 10中a b是两个点电荷 它们的电量分别为Q1 Q2 MN是a b连线的中垂线 P是中垂线上的一 点 下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的左侧 A Q1 Q2都是正电荷 且Q1 Q2B Q1是正电荷 Q2是负电荷 且Q1 Q2 C Q1是负电荷 Q2是正电荷 且 图1 3 10 Q1 Q2 图1 答案 CD 2 静电场与力学的综合 处理静电力与动力学综合问题仍是应用处理力学问题的方法 先确定研究对象 分析受力及运动情况 然后列出牛顿第二定律方程求解 例6 如图1 3 11所示 用30cm的细线将质量为4 10 3kg的带电小球P悬挂在O点下 当空间有方向为水平向右 大小为1 104N C的匀强电场时 小球偏转37 后处在静止状态 取g 10m s2 sin37 0 6 1 分析小球的带电性质 2 求小球的带电荷量 3 分析若把细绳剪断 小球做什么性质的运动 图1 3 11 图1 3 12 触类旁通 6 双选 如图1 3 13所示 在匀强电场中 一质量为m 电荷量为q的带电小球沿图示轨迹直线运动 该直线与竖直方 向的夹角为 则关于电场强度大小的分析正确的是 A 有唯一值 mgtan q B 最小值为 mgsin q C 最大值为 mgtan q D 可能为 mgq 图1 3 13 解析 带电小球在匀强电场中受到重力mg和电场力qE的作用 这两个力的合力在小球运动轨迹的直线上 从题目给的已知条件只能确定重力mg的大小 方向和合力的方向 而电场力的大小和方向均不能确定 电场力不可能只有唯一的值 A错 由平行四边形定则可知 依据一个分力 mg 的大小 方向和合力的方向 可以作无数多个平行四边形 如图2所示 在这无数个平行四边形中 mg是一个固定的边 其另一个邻边qE只有与合力F垂直时才能取得最小值 此时qE mgsin 答案 BD 图2 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