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3电场强度,一、电场电场强度1.电场：存在于_周围的一种特殊的物质，由电荷产生。_产生的电场叫静电场。2.电场的性质：(1)物质性：电场是客观存在的一种特殊_，_和_是物质存在的两种不同形式。,电荷,静止的电荷,物质,场,实物,(2)力的性质：电场对放入其中的电荷具有_。3.两种电荷：(1)试探电荷：用来检验电场_及其_分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须_。(2)场源电荷：_的电荷。,作用力,是否存在,强弱,充分小,激发电场,4.电场强度：(1)概念：放入电场中某点的点电荷所受_与它的_的比值。(2)物理意义：表示电场的_。(3)定义式及单位：E=_，单位_，符号_。,电场力F,电荷量q,强弱和方向,牛顿每库仑,N/C,(4)电场强度的唯一性：决定于_，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均_(选填“有关”或“无关”)。(5)电场强度的矢量性：电场强度的方向与在该点的正电荷所受静电力的方向_，与负电荷的受力方向_。所以比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小和方向两个因素。,电场本身,无关,相同,相反,二、点电荷的电场电场强度的叠加1.真空中点电荷的场强：(1)大小：E=_。(Q为场源电荷的电荷量)(2)方向：Q为正电荷时，E的方向沿Q与该点的连线_；Q为负电荷时，E的方向沿Q与该点的连线_。2.电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的_。,向外,向内,矢量和,三、电场线匀强电场1.电场线：画在电场中的一条条有_的曲线。曲线上每点的_的方向表示该点的电场强度的方向。2.电场线的特点：(1)强弱：电场线的_表示电场的强弱。(2)方向：电场线上某点的_方向表示该点的电场方向。,方向,切线,疏密,切线,(3)不闭合：电场线起始于_电荷或_，终止于_或_电荷，不闭合。(4)不相交：电场中的任一点的电场方向_，所以任何两条电场线不能相交。3.匀强电场：(1)定义：各点的电场强度大小_、方向_的电场。(2)电场线：_的平行直线。,正,无限远,无限远,负,唯一,相等,相同,间隔相等,【思考辨析】(1)试探电荷不产生电场。()(2)电场强度的方向与试探电荷所受电场力的方向可能相同，可能相反。()(3)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同。(),(4)公式E=与E=中q与Q含义不同。()(5)在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场。(),提示：(1)。试探电荷周围也存在电场，只是电场较弱，对场源电荷的分布不产生明显影响，错误。(2)。正电荷所受电场力的方向与该点电场强度的方向相同，负电荷所受电场力的方向与该点电场强度的方向相反，正确。(3)。以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等，方向不同，错误。,(4)。公式中q是试探电荷，Q是场源电荷，所以正确。(5)。电场线是法拉第为了形象描述电场的强弱及方向而假想的，如果在每个地方都画电场线也就无法对电场进行描述了。所以在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方也有电场，所以正确。,【生活链接】打开水龙头，然后将水流调细，再用带静电的梳子去靠近水流。发现水流偏向带静电的梳子一侧，如图所示。请探究分析：为什么带静电的梳子与水流没有接触，水流的方向却发生弯曲？,提示：带静电的梳子与水流通过电场发生相互作用，吸引水流才导致水流弯曲。,知识点一对电场强度的理解探究导入：(1)如图所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q，已知q到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？,(2)如果再有一正点电荷Q=Q，放在如图所示的位置，q所在位置的电场的电场强度多大？,提示：(1)根据库仑定律有F=，所以Q在q所在位置产生的电场的电场强度为E=，方向沿Qq的连线由Q指向q。(2)如图所示，Q、Q分别对q有力的作用，q所受的静电力为两个力的合力所以q所在位置的电场的电场强度为,【归纳总结】1.电场的性质：(1)唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。,(2)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。,2.与的比较：,3.电场强度的叠加：,【特别提醒】电场强度的两点注意(1)理解电场强度的物理意义、区分电场强度的定义式()和决定式()是分析和理解有关电场强度问题的关键。(2)电场中某点的电场强度由电场本身决定，与试探电荷的有无、电荷量、电性及所受的电场力无关。,【典题通关】考查角度1对电场强度的理解【典例1】一检验电荷Q1，其所带电荷量q=410-9C，在电场中P点受到的电场力F=610-7N。求：(1)P点的电场强度大小。(2)没有检验电荷时P点的电场强度大小。,(3)放一电荷量为q=1.210-6C的点电荷Q2在P点，受到的电场力F是多大？【正确解答】(1)=1.5102N/C。(2)电场强度跟检验电荷无关，所以电场强度仍是1.5102N/C。(3)F=qE=1.210-61.5102N=1.810-4N。,答案：(1)1.5102N/C(2)1.5102N/C(3)1.810-4N,考查角度2电场强度的叠加【典例2】在x轴上的两个点电荷，一个带正电荷Q1，另一个带负电荷Q2，且Q1=2Q2，用E1、E2分别表示两个点电荷产生的电场强度大小，则在x轴上(),A.E1=E2的点只有一处，该点合电场强度为零B.E1=E2的点有两处，一处电场强度为零，另一处电场强度为2E2C.E1=E2的点有三处，其中两处电场强度均为零，另一处合电场强度为2E2D.E1=E2的点有三处，其中一处电场强度均为零，另两处合电场强度为2E2,【正确解答】选B。在两个点电荷之间可以找到一点使电场强度大小E1=E2，由于Q1与Q2电性相反，该点处电场强度方向相同，合电场强度为2E2；在Q1、Q2的连线的延长线上的Q2一侧可以找到另一点，电场强度大小相等且方向相反，合电场强度为零。,【过关训练】1.(多选)真空中距点电荷(电量为Q)为r的A点处，放一个带电量为q(qQ)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为()A.B.C.D.,【解析】选B、D。由电场强度的定义可知A点场强为E=，又由库仑定律知F=，代入后得E=，B、D对，A、C错。,2.如图所示两个点电荷，电荷量分别为Q1、Q2，MN是两个点电荷连线的中垂线，P是中垂线上的一点。能使P点场强方向指向MN的右侧的条件是(),A.Q1、Q2都是正电荷，且Q1|Q2|C.Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|Q2|,【解析】选B。当两点电荷均为正电荷时，若电荷量相等，则它们在P点的电场强度方向沿NM方向；当Q1|Q2|，Q1在P点的电场强度大，则根据电场的叠加可知，合场强方向偏左，不符合题意，故D选项错误。,【补偿训练】如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处放一点电荷，将质量为m，带电量为q的小球从圆弧管的水平直径端点C由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力。则放于圆心处的点电荷在C点产生的场强大小为(),A.B.C.D.,【解析】选B。在B点由库仑力和重力的合力提供向心力，F-mg=qE=+mg，小球从C到B电场力不做功，由动能定理mgR=mv2，两个式子联立可知E=。点电荷在C点产生的场强大小与B点相同，故B正确。,知识点二电场线探究导入：如图所示，A、B是点电荷a、b连线上的两点，实线是它们间的电场线。(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷？(2)A、B两点的电场强度相同吗？方向相同吗？,提示：(1)由于电场线起始于正电荷，终止于负电荷，由图可知a带正电，b带负电。(2)电场线的疏密表示电场的强弱，电场线上某点的切线方向表示那一点的电场方向，故A、B两点中B点电场较强，电场方向均向右。,【归纳总结】1.点电荷的电场：正电荷的电场线从正电荷出发延伸到无限远处，负电荷的电场线由无限远处出发终止于负电荷，如图所示，其特点有,(1)离点电荷越近，电场线越密，电场强度越大。(2)点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点。(3)若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面垂直。在此球面上场强大小处处相等，方向各不相同。,2.等量同号点电荷的电场：电场线分布如图所示(以等量正点电荷为例)，其特点有(1)两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大，方向指向中点。(2)电荷连线中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。,(3)电荷连线的中垂面上各点场强方向都和连线垂直。(4)两点电荷连线中点O沿中垂面(中垂线)到无限远，电场线先变密后变疏，即场强先变大后变小，方向背离中点。(5)电荷连线的中垂面上距中点O等距的点场强大小相等，方向不同。,3.等量异号点电荷的电场：电场分布如图所示。,(1)两点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小。(2)两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线的方向均相同，即电场强度方向都相同，总与中垂面(或中垂线)垂直且指向负点电荷一侧。沿中垂面(中垂线)从中点到无限远处，场强大小一直减小，中点处场强最大。,1.匀强电场：如果电场中各点电场强度的大小相等、方向相同，这个电场叫作匀强电场。由于方向相同，匀强电场中的电场线应该是平行的，又由于电场强度的大小相同，电场线的密度应该是均匀的。,2.电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系：(1)电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的切线方向为该点的场强方向，也是正电荷在该点的受力方向(与负电荷受力方向相反)。,(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。(3)电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹。,【易错提醒】电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件(1)电场线是直线。(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的方向沿电场线所在直线。(3)带电粒子初速度为零或初速度的方向沿电场线所在的直线。,【典题通关】【典例】静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线ab为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于P点的带电粉尘颗粒的运动,轨迹，下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)(),【正确解答】选A。粉尘受电场力方向为电场线的切线方向，故P点微粒受力沿切线方向，从静止开始运动时应沿P点的切线运动，但运动方向不可能沿电场线方向，否则没有力提供向心力，故选项C、D错误；此后粒子受力偏向右，故粒子应从P点的切线方向向右下偏，但运动轨迹一定在P所在电场线的上方，故选项B错误，选项A正确。,【规律方法】带电粒子在电场中的运动规律(1)带电粒子所受静电力的方向与带电粒子运动轨迹的弯曲方向一致，指向轨迹凹的一侧。(2)正电荷所受电场力方向与电场线方向相同，负电荷所受电场力方向与电场线方向相反。(3)电场线密的地方表示电场强度大，同一电荷所受静电力也大，由牛顿第二定律可知其加速度也大。,【过关训练】1.(多选)把质量为m的点电荷q在电场中释放，在它运动过程中，如果不计重力，下列说法中正确的是()A.点电荷运动轨迹必和电场线重合B.若电场线是直线，则点电荷运动轨迹必和电场线重合,C.点电荷的速度方向必定和它所在的电场线的切线方向一致D.点电荷的加速度方向必定和它所在的电场线的切线方向在一直线上,【解析】选B、D。如果电场线是曲线则运动轨迹不和电场线重合，因此选项A错误，选项B正确；电场线的切线方向和点电荷的受力方向一致，而点电荷的受力方向和点电荷的加速度方向一致，因此，选项C错误，选项D正确。,2.(2018济南高二检测)如图为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是(),A.A、B可能是带等量异号的正、负电荷B.A、B可能是带不等量的正电荷C.a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D.同一试探电荷在a、b两点处所受静电力大小相等，方向一定相反,【解析】选D。从电场线向外且对称可知，A、B点电荷带等量正电荷，故选项A、B错误；根据电场的叠加，a点处的电场强度方向向上，b点处的电场强度方向向下，且由对称性可知，两点电场强度大小相等，因此将同一试探电荷放在a、b两点处所受静电力大小相等，故选项C错误，D正确。,【补偿训练】一负电荷由电场中的A点由静止释放，只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的v-t图象如图所示，则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的(),【解析】选C。由v-t图象可知负电荷做加速运动，故静电力方向指向B，则电场方向应指向A，A、D错误；由v-t图象可知加速度逐渐增大，表示电场强度越来越大，所以C正确，B错误。,【拓展例题】考查内容：电场力作用下的综合问题【典例】如图所示，一带电荷量为q=-510-3C，质量为m=0.1kg的小物块处于一倾角为=37的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰好处于静止状态。(g取10m/s2)求：,(1)电场强度多大？(2)若从某时刻开始，电场强度减小为原来的，物块下滑距离L=1.5m时的速度大小为多少？,【正确解答】(1)小物块受力如图，由受力平衡得：qE-FNsin=0mg-FNcos=0,由得E=代入数据得E=150N/C。(2)由牛顿第二定律得：mgsin-cos=mav2=2aL由得v=代入数据得速度大小为v=3m/s。答案：(1)150N/C(2)3m/s,物理思想方法比值法在电场强度定义中的应用【案例示范】由电场强度的定义式E=可知，在电场中的同一点()A.电场强度E跟F成正比，跟q成反比B.无论放入的试探电荷所带的电荷量如何变化，始终不变,C.电场中某点的场强为零，放入该点的电荷受到的静电力不一定为零D.试探电荷在该点受到的静电力的方向就是该点的电场强度方向【解析】选B。电场中某点电场强度，与形成电场的场源电荷和空间位置有关，与试探电荷及其所受电场力无关，其方向是正电荷在该点的受力方向，故B正确。,【方法技巧】场强的决定因素电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。,【类题训练】1.一个试探电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在图中能正确反映q、E、F三者关系的是(),【解析】选D。电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的试探电荷及其所受电场力无关，A、B错误；试探电荷在该点受到的电场力F=Eq，F正比于q，C错误，D正确。,2.A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为q的试探电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则()A.若在A点换上电荷量为-q的试探电荷，A点场强方向发生变化B.若在A点换上电荷量为2q的试探电荷，A点的场强将变为2EC.若在A点移去电荷q，A点的场强变为零,D.A点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关【解析】选D。电场强度E=是通过比值定义法得出的，其大小及方向与试探电荷无关，故放入任何电荷时电场强度的方向、大小均不变，故A、B、C错误，D正确。,
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