高二物理电场强度.doc

第一章 电场第二章 学案3 电场强度一、电场1电场是电荷周围存在的一种特殊_，它的基本性质是对放入其中的_有作用力2静电场是指_的电荷周围存在的电场二、电场的描述1放入电场中探测电场性质的电荷称为_它的电荷量应足够_，线度应足够_2不同的试探电荷在电场中的同一点上受到的电场力的大小与试探电荷的电荷量的比值是_的，我们可以用这一比值表示电场的强弱，该比值称为_，简称_用字母_表示3电场强度的定义式为E_，国际单位制中它的单位是_，电场强度是_量，其方向与_在该点受到的电场力的方向相同4如果电场中各点的场强大小和方向都相同，这种电场叫做_5点电荷Q在距它r处的P点所产生的电场强度E_.6如果在空间同时存在着多个点电荷，这时在空间某一点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强的_，这叫做电场的叠加原理三、怎样“看见”电场1在电场中画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向和该处的_方向一致，这样的曲线叫电场线2电场线的疏密程度反映了电场的_，匀强电场的电场线是_直线答案一、1.物质电荷2.静止二、1.试探电荷小小2.恒定电场强度场强E3.N/C矢正电荷4.匀强电场 5.k 6.矢量和三、1.场强 2.强弱 间距相等的平行一、电场图1问题情境天体之间没有直接接触，就有引力作用，如图1所示，这种作用是通过引力场传递的，电荷与电荷之间的相互作用是通过电场来实现的1你知道哪里有电场吗？2.电场具有怎样的特征呢？答案1.电荷的周围都存在电场.2.电场的基本特征是对放入其中的电荷有电场力的作用要点提炼电场是存在于电荷周围的一种特殊物质电荷间的相互作用是通过电场发生的二、电场的描述问题情境1.什么是试探电荷？其作用是什么？为什么它的带电荷量和体积都要小？2如何描述电场中各点的电场强弱？3电场强度采用了怎样的定义方式？我们以前有没有用到过？4什么样的电场称为匀强电场？5在点电荷形成的电场中，某点的场强大小由哪些因素决定？6什么是电场的叠加原理？它遵循什么原则？答案1.放入电场中探测电场性质的电荷称为试探电荷作用是用来检验电场的性质带电荷量足够小是为了把它放入电场后不会影响原有电场的分布；体积小是为了研究电场中各点的情况2用试探电荷在某点所受的力F与其带电量q的比值来定义该点的电场强弱(即电场强度这一物理量)3比值定义法，我们学过的有R.4如果电场中各点的场强大小和方向都相同，这种电场叫做匀强电场5由点电荷的带荷电荷量Q和所研究的点到点电荷的距离r决定6如果在空间同时存在多个点电荷，这时在空间某一点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理它遵循平行四边形定则要点提炼1电场强度：描述电场的强弱和方向的物理量，是_量，其大小由E来计算，其方向与_电荷的受力方向相同2匀强电场：各点的场强_和_都相同的电场3点电荷的场强公式：E_，Q为真空中的点电荷的电荷量，r为该点到点电荷Q的距离4电场的叠加原理：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_场强叠加的本质是矢量叠加，所以叠加时遵循_答案1.矢量正 2.大小方向 3.k 4.矢量和平行四边形定则问题延伸1根据公式E可以得出E与F成正比或E与q成反比的结论吗？2公式E与E有何区别？答案1.比值只是电场强度的定义式，并不能由此式得出场强与电荷受到的电场力成正比或与电荷量成反比，某点的场强仅由电场本身决定2公式E与E的对比理解项目意义适用条件Q或q的意义公式中各量的关系E电场强度的定义式任何电场q是试探电荷E用F与q的比值来表示，但E大小与F、q大小无关Ek点电荷的场强公式点电荷真空中点电荷在Q是场源电荷E不仅是Q、r EQ，E三、怎样“看见”电场问题情境1.电场线是如何表示电场方向的？2电场线能不能相交？3电场线是如何表示电场强弱的？答案1.在电场中，某点电场线的切线方向表示该点场强方向2如果相交，则在同一点的切线方向有两个，电场强度方向也有两个，这与电场强度的方向只有一个相矛盾，所以不可能3用电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏要点提炼1在电场中画出一系列曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该点的_方向一致，这样的曲线叫做电场线电场线的疏密程度反映了电场的_2电场线从_电荷或无穷远出发，终止于无穷远或_电荷，电场线不相交3几种常见电场的电场线画法答案1.场强强弱 2.正负3.正负等量同种等量异种问题延伸1电场线是不是电荷的运动轨迹？试分析在具备什么条件时带电粒子的运动轨迹可以和电场线重合？2匀强电场的电场线有何特点？答案1.如图所示，正电荷在A点的受力方向沿着该点的电场线的切线方向，v0沿图示方向，则图中虚线方向反映了粒子的运动轨迹，并不和电场线重合，在A点，即使v00，电荷也不会沿电场线运动在下列特殊条件同时满足时，带电粒子的运动轨迹可以与电场线重合：(1)仅受静电力；(2)电场线是直线；(3)带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一直线上2(1)场强方向处处相同，电场线是平行直线；(2)场强大小处处相等，电场线疏密程度相同，即电场线分布均匀例1如图2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q12.0108 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0106 N，方向如图，则B处场强是多大？如果换用一个q24.0107 C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？图2思路点拨解答本题应把握以下三点：(1)电场强度的大小计算和方向判断可分开进行(2)场强大小可由场强的定义式求解(3)场强方向与正(负)电荷所受电场力方向相同(反)解析由场强公式可得EB N/C200 N/C因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反q2在B点所受静电力F2q2EB4.0107200 N8.0105 N方向与场强方向相同，也就是与F1反向此时B处场强：EB N/C200 N/C.答案200 N/C8.0105 N200 N/C变式训练1在真空中O点放一个电荷Q1.0109 C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q1.01010 C，如图3所示，求：图3(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)若MN30 cm，则N点的场强多大？思路点拨解答本题时，可按以下思路分析：(1)库仑定律求受力(2)场强定义求M点场强(3)场强的决定式求N点场强答案(1)1.0108 N，方向沿MO指向Q(2)100 N/C，方向沿OM指向M(3)100 N/C，沿OM指向M(4)25 N/C解析(1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FMk N1.0108 N因为Q带正电，q带负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.(2)由电场强度的定义式得：EM N/C100 N/C，方向由O指向M.(3)拿走q后M点的场强仍为100 N/C，方向由O指向M.(4)N点的场强ENEM25 N/C.例2如图4所示，真空中，带电荷量分别为Q和Q的点电荷A、B相距r，则：图4(1)两点电荷连线的中点O的场强为多大？(2)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？解析分别求出Q和Q在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出合场强BA、B两点电荷在O点产生的电场强度EAEB，所以O点的场强为：E2EA.(2)，方向由AB(2)，方向由AB变式训练2如图5所示是静电场的一部分电场线的分布图，下列说法中正确的是()图5A这个电场可能是负电荷的电场B点电荷q在M点受到的电场力比在N点受到的电场力大C点电荷q在M点的瞬时加速度比在N点的瞬时加速度小D负电荷在N点受到的静电力方向沿N点的切线方向答案B解析负电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的直线，故A错电场线越密的地方场强越强，由图知M点比N点的场强强，又因FEq，得电荷在M点比在N点受的力大，故B对由牛顿第二定律可知，a与F成正比，所以电荷在M点的加速度比在N点的大，故C错N点的切线方向即N点的场强方向，而负电荷所受电场力方向与其相反，故D错【即学即练】1电场强度的定义式为EF/q()A该定义式只适用于点电荷产生的电场BF是检验电荷所受到的力，q是产生电场的电荷的电荷量C场强的方向与F的方向相同D由该定义式可知，场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比答案D解析定义式E对任何电场都适用，所以A错；公式中F指检验电荷在这一点所受的电场力大小，q是指检验电荷的电荷量，所以B错；场强方向与正电荷在该点所受F的方向相同，与负电荷所受F的方向相反，所以C错；由定义式可得，F与E成正比，所以D对2A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为q的电荷，所受电场力为F，A点的场强为E，则()A若在A点换上q，A点场强方向发生变化B若在A点换上电荷量为2q的电荷，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DA点场强的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关答案D解析场强E是由电场本身的性质决定，与检验电荷所受电场力F和检验电荷带电荷量q均无关，与这一点有无电荷也无关，所以A、B、C均错，D正确3关于电场线的说法，正确的是()A电场线的方向，就是电荷受力的方向B正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动C电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大D静电场的电场线不可能是闭合的答案CD解析正电荷的受力方向沿着电场线的切线方向，负电荷的受力方向沿着电场线切线的反方向，并且电场线不一定和电荷运动轨迹重合，所以A、B错；电场线的疏密程度表示场强大小，同一电荷所受电场力与场强成正比，所以C对；静电场的电场线从正电荷或无穷远出发，到无穷远或负电荷结束，且不闭合，所以D对4如图6所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离以下判断正确的是()图6AQ是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度BQ是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度CQ是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度DQ是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度答案A解析正点电荷的电场是向外辐射的，电场线密的地方电场强度大，所以A正确1(单选)下列说法正确的是()A靠近正点电荷，电场线越密，电场强度越大；靠近负点电荷，电场线越密，电场强度越小B沿电场方向电场强度越来越小C在电场中没画电场线的地方场强为零D电场线虽然是假想的一簇曲线或直线，但可以用实验方法模拟出来答案D解析场强的大小可直观地用电场线的疏密来表示，与电荷的正负无关，所以选项A、B错误；电场线是人为画的，故选项C错误只有选项D正确2(单选)关于电场强度，下列说法正确的是()A以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的场强都相同B正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场场强大C若放入正电荷时，电场中某点的场强向右，则当放入负电荷时，该点的场强仍向右D电荷所受到的电场力很大，即该点的电场强度很大答案C解析场强是矢量，有大小有方向，故A选项错电场的强弱与正负电荷形成的电场无关，B选项错电荷受到的电场力很大，可能是因为电荷带电荷量很大导致的，D错误3(单选)如图7所示，空间有一电场，电场中有两个点a和b.下列表述正确的是()图7A该电场是匀强电场Ba点的电场强度比b点的大Cb点的电场强度比a点的大D正电荷在a、b两点受力方向相同答案B解析匀强电场的电场线是平行且等间距的，A选项错电场线的疏密程度表示场强的相对大小，B选项正确，C选项错误，受力方向为该点的切线方向，故a、b两点受力方向不相同4(单选)一个检验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()答案D解析电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定，与放入该点的检验电荷及其所受电场力无关，A、B错误；检验电荷在该点受到的电场力FEq，F正比于q，C错误，D正确5(单选) 如图8所示，表示一个电场中a、b、c、b四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受电场力与电荷量间的函数关系图象，那么下列说法中正确的是()图8A该电场是匀强电场B这四点场强的大小关系是EdEaEbEcC这四点场强的大小关系是EaEbEcEdD无法比较这四点场强的大小关系答案B解析由公式E可得，F与q成正比，比值即等于场强E.所以在图中可得斜率越大，E越大6(双选) 如图9所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强，则()图9AA、B两处的场强方向相同B因为A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EAEBC电场线从A指向B，所以EAEBD不知A、B附近电场线的分布情况，EA、EB的大小不能确定答案AD解析电场线的切线方向指场强方向，所以A对；电场线的疏密程度表示场强大小，只有一条电场线的情况下不能判断场强大小，所以B、C错误，D正确7(单选) 如图10所示，在正六边形的a、c两个顶点上各放一带正电的点电荷，电荷量的大小都是q1，在b、d两个顶点上各放一带负电的点电荷，电荷量的大小都是q2，q1q2.已知六边形中心O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示，它是哪一条()图10AE1 BE2 CE3 DE4答案B解析作出a、b、c、d四个点电荷在O点的电场强度如图所示其中EaEcEbEd由矢量合成法则可知合场强只能是图中的E2，B正确8. 如图11所示，A为带正电荷Q的金属板，沿金属板的垂直平分线在距离板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作用而偏转角后静止设小球是用绝缘丝线悬挂于O点，求小球所在处的电场强度图11思路点拨这里，带电金属板的大小和形状与两带电体之间的距离相比是不能忽略的，故不可以认为带电小球所在处的场强为E.答案mg，方向水平向右解析分析小球的受力如图所示，由平衡条件得F电mgtan 由电场强度的定义式得：小球所在处的电场强度Emg由于小球带正电，所以小球所在处的电场强度方向水平向右