高中物理 第一章 静电场 第3节 电场强度学案 新人教版选修3-1.doc

3电场强度答案：（1）电荷（2）特殊物质（3）放入其中的电荷有力的作用（4）静电力（5）电荷量（6）强弱（7）f/q（8）牛（顿）每库（仑）（9）n/c（10）正电荷（11）k（12）矢量和（13）切线方向（14）正电荷（15）无穷远（16）无穷远（17）负电荷（18）相交（19）越密（20）匀强电场1电场（1）内涵：电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质电场发生的，电荷的周围都存在电场。如图所示。电场的特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见、摸不着、无法称量、可以叠加。电场的物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性质量和能量。（2）特征：电场具有力和能的特征。电场最基本的性质是对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样。电场能使放入其中的导体产生静电感应现象 （详见第7节）。当带电体在电场中移动时，电场力能对带电体做功，这表示电场具有能量（详见第4节）。【例1】关于电场，下列说法正确的是（）a静电力是一种超距力，因此电场实际不存在b电荷的作用是通过电场传递的c电场看不见、摸不着，因此电场不是物质d电场对放入其中的任何电荷都有力的作用解析：静电力实际上就是电场对电荷的作用力，并不是超距作用，故a错误；电荷间的作用力是通过电场传递的，故b、d正确；电场看不见、摸不着，但它是一种物质的存在形式，故c错误。答案：bd2电场强度（1）试探电荷与场源电荷试探电荷：如图所示，带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷，或检验电荷。场源电荷：被检验的电场是电荷q所激发的，电荷q称为场源电荷，或源电荷。破疑点（1）试探电荷的电荷量和尺寸必须充分小，放入试探电荷后不引起原电场的明显变化。（2）试探电荷有电荷量，但是要忽略它所产生的电场。（2）电场强度定义：放入电场中某点的电荷所受的静电力f跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。定义式：e；单位：牛/库（n/c），伏/米（v/m）。1 n/c1 v/m。方向：电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同。物理意义：电场强度是描述电场力的性质的物理量，与试探电荷受到的静电力大小无关。由e变形为fqe，表明：如果已知电场中某点的电场强e，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的静电力的大小。哦，能不能说电场中某点的电场强度ef，e呢？不能这样说！公式e是电场强度的比值定义式，适用于一切电场，电场中某点的电场强度仅与电场及具体位置有关，与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力f大小无关。（3）电场力和电场强度的区别和联系【例2】在真空中o点放一个点电荷q1.0109 c。今在m点放一个点电荷q1.01010 c，om的距离r30 cm，如图所示。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。解析：根据题意知q是场源电荷，q为检验电荷，为了方便，只用电荷量的绝对值计算，力和场强的方向可通过电荷的正、负判断。（1）（2）（3）（4）根据公式ek知，m点场强大。答案：（1）1.0108 n，方向由m指向o（2）100 n/c，方向由o指向m（3）100 n/c，方向由o指向m（4）m点场强大3点电荷周围的场强（1）公式：ek，q为真空中场源点电荷的带电荷量，r为考察点到点电荷q的距离。（2）方向：若q为正电荷，场强方向沿q和该点的连线指向该点；若q为负电荷，场强方向沿q和该点的连线指向电荷q。（3）适用条件：真空中点电荷q产生的电场。谈重点（1）孤立的点电荷在真空中形成的电场是非均匀电场，其决定式ek，场强的方向在该点和电荷的连线上。（2）从表达式ek，说明电场中任意一点的电场强度的大小和方向与检验电荷无关，完全由场源电荷q和该点的位置所决定。【例3】图甲中ab是一个点电荷形成电场的一条电场线，图乙则是电场线上p、q处的试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数关系图象，下列说法可能的是（）a场源电荷在p点左侧b场源电荷在p、q之间c场源电荷在q点右侧d因不知场源电荷的电性，所以无法确定场强方向解析：选项正误解析a由feq和图乙可知，epeq，故场源电荷离p点较近，因为图甲中ab是一个点电荷形成电场的一条电场线，如果场源电荷在p、q之间，那就是两条电场线了，所以场源电荷在p点左侧bcd如果场源电荷为正电荷，则场强方向由p指向q；如果场源电荷为负电荷，则场强方向由q指向p。由于不知道点电荷的电性，故无法确定场强方向答案：ad4电场强度的叠加（1）概念：电场中某点的电场强度为各个场源点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫做电场强度的叠加。例如，图中p点的电场强度，等于q1在该点产生的电场强度e1与q2在该点产生电场强度e2的矢量和。（2）计算：若一个较大的带电体不能看做点电荷，在计算它的电场时，可以把它分成若干足够小的小块，每一个小块可以看做一个点电荷，分别计算各小块产生的电场强度，然后用电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。（3）一个半径为r的均匀带电球体（或球壳）在外部产生的电场，与一个位于球心、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，即ek，其中r是球心到该点的距离（rr），q是整个球体所带的电荷量。谈重点（1）电场强度是矢量，场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则。（2）电场的可叠加性也是电场与普通物质的重要区别。【例4】如图所示，a、b、c三点为一直角三角形的三个顶点，b30，现在a、b两点放置两点电荷qa、qb，测得c点场强的方向与ab平行，则qa带_电，qaqb_。解析：放在a点和b点的点电荷在c处产生的场强方向在ac和bc的连线上，因c点场强方向与ba方向平行，故放在a点的点电荷和放在b点的点电荷产生的场强方向只能如图所示，由ca和由bc，故qa带负电荷，qb带正电荷，且eb2ea，即k2k，又由几何关系知bc2ac，所以qaqb18。答案：负185电场线（1）定义：在电场中画出的一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点电场方向相同，这些曲线就叫电场线。（2）几种常见电场的电场线分布特征正、负点电荷形成的电场线。（如图所示）a离电荷越近，电场线越密集，场强越强。方向是正点电荷由点电荷指向无穷远，而负点电荷则由无穷远处指向点电荷。b在正（负）点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点。c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，方向处处不相同。等量异种点电荷形成的电场线。（如图所示）a两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷，场强大小可以计算。b两点电荷连线的中垂面（中垂线）上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面（线）垂直。在中垂面（线）上到o点等距离处各点的场强相等（o为两点电荷连线的中点）。c在中垂面（线）上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面（线）垂直，因此，在中垂面（线）上移动电荷时电场力不做功。等量同种点电荷形成的电场线。（如图所示）a两点电荷连线中点处场强为零，此处无电场线。b两点电荷中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零。c两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向总沿面（线）远离 （等量正电荷）。d在中垂面（线）上从o沿面（线）到无穷远，是电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱。e两个带负电的点电荷形成的电场线与两个正电荷形成的电场线分布完全相同，只是电场线的方向相反。带等量异种电荷的平行板间的电场线（即匀强电场的电场线）。（如图所示）a电场线是间隔均匀、互相平行的直线。b电场线的方向是由带正电荷的极板指向带负电荷的极板。点电荷与带电平板间的电场线。（如图所示）（3）电场线的性质电场线是为形象描述电场而引入的假想的线，而不是真实存在的线；显示电场线分布的实验，也只是模拟了电场线的分布，而不是证实电场线的存在。电场线也不是任意画出的，它是根据电场的性质和特点画出的曲线。两条电场线不相交。如果相交，则在交点处的切线方向将有两个，这与电场中任一点的电场强度方向是唯一的相矛盾。在静电场中，电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷，电场线不闭合。电场线如何形象地描述场强？电场线的切线方向场强的方向。电场线上某点的切线方向是那点的电场强度方向，是放在那点检验电荷q的受力方向，也是检验电荷q在那里所获得的加速度方向。电场线的疏密程度场强的大小。电场线越密的地方，场强越大，电场线越疏的地方，场强越小。（4）匀强电场定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场。匀强电场的电场线：是一组疏密程度相同（等间距）的平行直线。例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场。【例5】如图所示为电场中的一条电场线，在该电场线上有a、b两点，用ea、eb分别表示两点电场强度的大小，则（）aa、b两点的场强方向相同b因为电场线由a指向b，所以eaebc因为电场线是直线，所以eaebd不知道a、b附近电场线的分布情况，ea、eb的大小不能确定解析：电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方向，本题中的电场线是直线，因此a、b两点的电场强度方向相同；电场线的疏密表示电场强度的大小，一条电场线不能确定a、b两点的电场强度的大小关系。答案：ad6两个场强公式e和ek的比较eek电场强度的定义式（又叫量度式）点电荷形成的电场的决定式q是试探电荷产生的电荷量q是场源电源的电荷量适用于任何电场适用于真空中点电荷产生的电场e与试探电荷q和f无关，不能说e与f成正比，与q成反比若r一定，eq；或q一定，e析规律在点电荷q的电场中不存在e相同的两个点。r相等时，e的大小相等但方向不同；两点在以q为圆心的同一半径上时，e的方向相同而大小不等。【例6】在真空中有两个点电荷q1和q2分别位于a和b，如图所示相距20 cm，q1为4108 c，q2为8108 c。则：（1）在ab连线上a点的外侧离a点20 cm处的d点场强大小、方向如何？（2）能否在d点处引入一个带负电的点电荷q，通过求出q在d处受到的合电场力，然后根据ef/q求出d处的场强大小和方向？解析：（1）q1在d点产生的场强e1k9109 n/c9103 n/c，方向向右。q2在d点产生的场强e2k9109 n/c4.5103 n/c，方向向左。d点的合场强ee1e24.5103 n/c，方向向右。（2）可以。因为电场中某点的场强由电场本身决定，与放入电荷无关，无论放入电荷的带电荷量是多少，也不论放入电荷的正、负，该点的场强大小、方向是确定的。答案：（1）4.5103 n/c，方向向右（2）见解析7若已知一条电场线上的a、b两点，则a、b两点的场强有几种可能如图：（1）若是正点电荷周围的电场线。则eaeb，如图：（2）若是负点电荷周围的电场线。则eaeb，如图：（3）若是等量异种电荷间的电场线，则有三种可能。若a、b到连线中点o的距离相等，则eaeb，如图：若a、b在o点靠近正电荷一侧，则eaeb，如图：若a、b在o点靠近负电荷一侧，则eaeb，如图：（4）若在匀强电场中，则eaeb，如图：【例7】如图所示，mn是电场中的一条电场线，一电子从a点运动到b点速度在不断地增大，则下列结论中正确的是（）a该电场是匀强电场b电场线的方向由n指向mc电子在a处的加速度小于在b处的加速度d因为电子从a到b的轨迹跟mn重合，所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹解