2019-2020学年高中物理 第1章 从富兰克林到库仑 3 物质的又一种形态学案 沪科版选修1-1

物质的又一种形态1知道电场具有力的性质，知道电场是客观存在的物质2了解什么是电场线，会用电场线来描述电场的强弱和方向，了解正电荷、负电荷、等量同种电荷和等量异种电荷形成的电场线的分布情况和图形3知道电场强度的定义会用电场强度描述电场的强弱和方向了解比值定义法及其在物理研究中的作用4了解什么是匀强电场及匀强电场的特点5了解真空中点电荷周围电场场强的计算公式一、什么是电场1电荷之间是通过电场发生相互作用的电场和磁场一样，都是物质的一种形态2电场的基本性质：电场的基本性质是对场中的电荷有力的作用电场对电荷的作用力叫做电场力3带电体之间的相互排斥吸引等现象，都是通过带电体周围的电场发生的二、电场的形象化描述1电场线的性质(1)电场线是为了形象地描述电场而假想的，实际上不存在的假想线(2)电场线从正电荷出发，终止于负电荷(3)电场线的疏密程度表示电场的强弱(4)电场线上某点的切线方向表示正电荷在该点的受力的方向(5)在静电场中，电场线不中断，电场线也不会相交电场、电场线都是客观存在吗？提示：电场是，电场线不是2点电荷周围的电场线分布三、电场的定量表示1定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力f跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强2定义式：e，其单位是牛顿/库或伏特/米，符号为n/c或v/m3方向：场强的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同，与负电荷在该点所受的电场力的方向相反4物理意义：场强是描述电场强弱和方向的物理量，由电场本身决定，与电场力f、电荷带电量q无关5匀强电场：如果空间某个区域内电场强度的大小和方向处处相同，这个区域内的电场叫做匀强电场6点电荷的场强：ek一、对电场线的认识1区别电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子受到的合外力和初速度情况来决定运动轨迹上各点的切线方向是粒子速度的方向，电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，它决定了带电粒子在线上各点受电场力的方向和加速度的方向，显然，它并不是带电粒子在电场中的运动轨迹只有当电场线是直线，而带电粒子仅受电场力作用，且其速度与电场线平行时，其轨迹才与电场线重合2常见电场电场线的分布电场电场线图样简要描述电场特点正点电荷发散状直线离点电荷近处电场强度大，方向背离正电荷负点电荷会聚状直线离点电荷近处电场强度大，方向指向负电荷等量同种电荷相斥状曲线连线上：中点场强最小(为零)，靠近电荷变大中垂线：中点场强最小(为零)，向外移动先变大后变小等量异种电荷相吸状曲线连线上：中点场强最小，靠近电荷变大中垂线：中点场强最大，向外移动逐渐变小匀强电场等间距的平行直线各点场强大小方向均相同即时应用(即时突破，小试牛刀)下列关于电场线的说法，正确的是()a匀强电场的电场线是一组相互平行、间隔相等的直线b电场线上每一点的切线方向代表正电荷在该处所受电场力的方向c电场线的疏密程度能表示场强的大小d两条电场线不能相交解析：选abcd根据匀强电场的电场线特点可知，a正确；电场线的切线方向代表电场强度的方向，即正电荷受力方向，b正确；由电场线的特点可知，c、d正确二、对电场强度的理解1对电场强度定义的理解电场强度是描述电场的力的性质的物理量虽然e，但e与f和q0都无关，电场强度是由电场本身决定的量e是从检验电场的角度上定义的场强，绝不能理解成e与f成正比，与q0成反比2两种场强公式的比较公式适用条件特点定义式e任何电场某点的场强为确定值大小及方向与q无关决定式ek真空中点电荷e由场源电荷q和场源电荷到某点的距离r决定3电场强度和电场力电场强度e电场力f反映电场中各点的力的性质的物理量定义式：ef/q电场对其中电荷的作用力计算式：fqee的大小只决定于电场本身，与电荷q无关在点电荷的电场中不同的点，e的大小一般是不同的f的大小由放在电场中某点的电荷q和该点的场强共同决定，f与q成正比对于确定的电场，其中各点的场强都有确定的方向同一电荷受力的方向因在电场中的位置而异；同一位置则因受力电荷的电性而异e的单位：n/cf的单位：n电场强度是矢量，当空间的电场是由几个电荷共同产生时，某点的场强应是每个点电荷单独存在时在该点场强的矢量和题型1对电场线特点的考查在如图所示的静电场中，实线表示电场线，m、n是电场中的两点下列说法正确的是()am点的电场强度比n点的大bm点的电场强度比n点的小cm、n两点的电场强度大小相等，方向相同dm、n两点的电场强度大小相等，方向不同思路点拨 理解电场线的特点是解决此题的关键答案b1如图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这个电场可能是正点电荷的电场b点电荷q在a点受到的电场力比在b点受到的电场力大c点电荷q在a点的加速度比在b点的加速度小(不计重力)d负电荷在b点受到的静电力的方向沿b点场强的方向解析：选b正电荷的电场线是由正电荷出发指向四周无穷远处的直线a错误；电场线越密的地方场强越大，由图知eaeb，又因fqe，得fafb，b正确；由af/m可得aaab，c错误；b点e的方向即为正电荷在b点的受力方向，而与负电荷所受电场力的方向相反，d错误题型2对电场强度的理解在真空中o点放一个点电荷q10109 c，直线mn通过o点，om的距离r30 cm，m点放一个点电荷q101010 c，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？(5)如果把q换成10109 c的点电荷，情况又如何？思路点拨 电场中某点的场强由电场本身决定，与该点所放电荷无关，但是可以利用e来量度电场中某点的场强解析(1)q在m点受到的电场力由库仑定律可得fk90109 n10108 n，方向由m指向o(2)m点的场强e n/c100 n/c，方向由m指向n(3)拿走q后m点的场强不变，场强与试探电荷q无关(4)由ek可知，离场源电荷q越远，e越小，由于romen(5)若把q换成10109 c的点电荷，各处的场强大小不变，但方向与原来相反答案见解析电场中某一点的电场强度，由电场本身决定，与放入电场中的电荷的电荷量无关，与是否存在检验电荷无关 2电场强度e的定义式e，则()a这个定义式只适用于点电荷产生的电场b上式中，f是放入电场中电荷所受的电场力，q是放入电场中电荷的电量c上式中，f是放入电场中的电荷所受的电场力，q是产生电场的电荷的电量d在库仑定律fk中，k是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，k是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小解析：选bd公式e是场强的定义式，适用于任何电场故选项a错误式中f是放置在电场中的试探电荷所受到的电场力，q是试探电荷的电量，不是产生电场的电荷的电量故选项b正确，选项c错误由ek可知，d也是正确的随堂检测1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东西c电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它其中的电荷有力的作用d作出电场线时电场才存在，不作出电场线电场就不存在解析：选abc只要有电荷就会产生电场，它是一种不依赖于我们的感觉而存在的物质电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场的基本性质是对放入其中的电荷有作用力故选项a、b、c正确，选项d错误2如图所示，一带负电的粒子以初速度v进入范围足够大的匀强电场e中，初速度方向与电场方向平行，粒子不计重力下列说法正确的是()a粒子一直做匀加速直线运动b粒子一直做匀减速直线运动c粒子先做匀减速直线运动，再反向做匀加速直线运动d粒子先做匀加速直线运动，再反向做匀减速直线运动答案：c3将一质量为m的带电微粒(不计重力)放在电场中无初速释放，则下列说法正确的是()a带电粒子的轨迹一定和电场线重合b带电粒子的速度方向总是与所在处的电场线切线方向一致c带电粒子的加速度方向总是与所在处的电场线切线方向重合d带电粒子将沿电场线的切线方向抛出，做类抛体运动解析：选c带电粒子的轨迹与电场线重合必须满足：(1)电场线是直线；(2)只受电场力或所受其他力的合力方向与电场线平行；(3)v00或v0方向与场强方向共线，所以a项错 带电粒子的速度方向不一定与e方向相同，但其所受电场力的方向必与该处电场线切线方向重合，故b错，c对因为电场不一定为匀强电场，其合力不一定为恒力，故不一定做类抛体运动，d错4下列说法正确的是()a电场强度反映了电场的力的性质，因此电场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比b场中某点的场强等于，但与检验电荷的受力大小及带电荷量无关c场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向d公式e和e对于任何静电场都是适用的解析：选b电场强度反映电场力的性质，只与电场本身有关，与引入电场中的检验电荷受力、所带电性及电荷量无关，场强的方向为正电荷在该点受力的方向大小可以用e计算，也可以由ek计算，前者适用于任何电场，后者只适用于点电荷的电场故选项b正确，选项a、c、d错误5一试探电荷q4109 c，在电场中p点受到的电场力f6107 n，求：(1)p点的场强大小；(2)没有试探电荷时，p点的场强大小；(3)放一电荷量为q12106 c的电荷在p点，它所受的电场力f解析：(1)电场强度的定义采用了比值定义法，利用在某点引入试探电荷，据其所受电场力跟电荷量的比值求电场强度，所以p点的电场强度大小ep n/c15102 n/c(2)电场中某一点的电场强度由电场本身决定，与是否引入试探电荷无关，因此没有试探电荷时，p点的场强大小仍为15102 n/c(3)若在p点引入q12106 c的电荷，由电场强度的定义e得fqe1210615102 n18104 n答案：(1)15102 n/c(2)15102 n/c(3)18104 n课时作业学生用书p65(单独成册)一、选择题1下列关于电场与电场线的说法正确的是()a电场、电场线都是客观存在的，电场线是电场存在的物质基础和具体体现b电场是客观存在的，其最基本的性质就是对放入其中的电荷有力的作用c电场线实质上就是电场的物质表现形式d电场线在空间可以相交，也可以相切解析：选b电场是客观存在的物质，其最基本的性质就是对放入其中的电荷有力的作用，而电场线是人为画出来的，是研究电场的辅助工具，并非客观存在根据电场的特点和电场线的规定，电场线在空间不能相交，也不能相切所以正确选项为b2关于静电场中的电场线，下列说法正确的是()a电场线是分布在电场中的一条曲线b电场线是电荷在电场中的运动轨迹c电场线是为了形象地描述电场而引入的d电场线是闭合的曲线解析：选c电场线是为了形象地描述电场而引入的，故c项正确，a项错误电场线从正电荷出发，到负电荷终止，不闭合，故d项错误，电场线不是电荷的运动轨迹，故b项错误3有关对电场强度的理解，下述正确的是()a由e可知，电场强度e跟放入电荷q所受的电场力成正比b当电场中存在试探电荷时，电荷周围才出现电场这种特殊的物质，才存在电场强度c由ekq/r2可知，在离点电荷很近，r接近于零时，电场强度达无穷大d电场强度是反映电场本身特性的物理量，与是否存在试探电荷无关解析：选d电场对处于其中的电荷有电场力的作用是电场的基本性质，我们为了反映电场具有这一力的性质，引入了物理量电场强度e，e反映了电荷周围存在的特殊物质电场本身的特性，试探电荷的引入仅仅是用来检验这一特性，因此与试探电荷存在与否无关，物理学中的点电荷是一种理想化的模型，对实际的带电体在满足它本身的线度远小于问题中所涉及的空间距离时，都可看成是点电荷，但当r0时，则不能把电荷看成是点电荷了，即ekq/r2，在r0时已不适用，由上述可知只有d选项正确4如图所示的各电场中，a、b两点电场强度相等的是()解析：选c电场强度相等是指大小相等，方向相同a选项中a、b两点场强大小相等，方向不同；b选项中a、b两点场强大小不相等，但方向相同；c选项中两平行金属板间电场是匀强电场，故大小、方向相同；d选项中，a、b两点场强的大小和方向均不相同5在电场中的某一点放入电量为50109 c的点电荷，它受到的电场力为30104 n，那么该处的电场强度的大小等于()a151012 n/cb60104 n/cc17105 n/c d20105 n/c解析：选be n/c60104 n/c6点电荷a的电荷量为q，在其电场中的p点放置另一电荷量为q的点电荷b，下列关于p点场强的判断正确的是()a若将a的电荷量加倍，则p点的场强加倍b若将b的电荷量加倍，则p点的场强加倍c若改变a的电性，则p点的场强反向d若改变b的电性，则p点的场强反向解析：选ac由ek可知p点的场强跟场源电荷a的电荷量q成正比，而与试探电荷b的电荷量q无关，故a对，b错，p点场强的方向由场源电荷a的电性决定，跟试探电荷b的电性无关，故c对，d错7如图所示是表示一个电场中，在a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的电荷量与它所受电场力的函数关系图像，那么下列叙述正确的是()a这个电场是匀强电场ba、b、c、d四点的场强大小关系是edeaebecca、b、c、d四点的场强大小关系是eaebedecd无法确定这四个点的场强大小关系解析：选b根据数学知识结合物理概念来分析物体图像的意义图中给出了a、b、c、d四个位置上电荷量和所受静电力大小的变化关系，由电场强度的定义