第3-4节-电场强度-电势能和电势

1、精选优质文档-倾情为你奉上电场强度要点一 电场强度的理解1电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用，描述这一性质的物理量就是电场强度2电场强度是采用比值定义法定义的即E，q为放入电场中某点的试探电荷的电荷量，F为电场对试探电荷的静电力用比值法定义物理量是物理学中常用的方法，如速度、加速度、角速度、功率等这样在定义一个新物理量的同时，也确定了这个新物理量与原有物理量之间的关系3电场强度的定义式给出了一种测量电场中某点的电场强度的方法，但电场中某点的电场强度与试探电荷无关，比值是一定的要点二 点电荷、等量同种(异种)电荷电场线的分布情况和特殊位置场强的对比1点电荷形成的电场中电场线的分布特点

2、(如图133所示) 图133(1)离点电荷越近，电场线越密集，场强越强(2)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等量异种点电荷形成的电场中电场线的分布特点(如图134所示)图134(1)两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷(2)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为两点电荷连线中点)(3)在中垂面(线)上的电荷受到的静电力的方向总与中垂面(线)垂直，因此，在中垂面(线)上移动电荷时静电力不做功3等量同种点电荷形成的电场中电场

3、线的分布特点(如图135所示)图135(1)两点电荷连线中点O处场强为零，此处无电场线(2)中点O附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零(3)两点电荷连线中垂面(中垂线)上，场强方向总沿面(线)远离O(等量正电荷)(4)在中垂面(线)上从O点到无穷远，电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱4匀强电场中电场线分布特点(如图136所示)图136电场线是平行、等间距的直线，电场方向与电场线平行5等量异种电荷和等量同种电荷连线上以及中垂线上电场强度各有怎样的规律？(1)等量异种点电荷连线上以中点O场强最小，中垂线上以中点O的场强为最大；等量同种点电荷连线上以中点电场强度最小，等于零因无限远处场强E0，则

4、沿中垂线从中点到无限远处，电场强度先增大后减小，之间某位置场强必有最大值(2)等量异种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强相同；等量同种点电荷连线和中垂线上关于中点对称处的场强大小相等、方向相反.1.电场线是带电粒子的运动轨迹吗？什么情况下电场线才是带电粒子的运动轨迹？(1)电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较电场线运动轨迹(1)电场中并不存在，是为研究电场方便而人为引入的(2)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(1)粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的(2)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

5、与速度的方向不一定相同(2)电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件电场线是直线带电粒子只受静电力作用，或受其他力，但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2电场强度的两个计算公式E与Ek有什么不同？如何理解Ek？(1)关于电场强度的两个计算公式的对比区别公式公式分析物理含义引入过程适用范围Eq是试探电荷，本式是测量或计算场强的一种方法是电场强度大小的定义式由比值法引入，E与F、q无关，反映某点电场的性质适用于一切电场EkQ是场源电荷，它与r都是电场的决定因素是真空中点电荷场强的决定式由E和库仑定律导出真空中的点电荷特别提醒明确区分“场源电荷”和“试探电荷”电场由场源电

6、荷产生，某点的电场强度E由场源电荷及该点到场源电荷的距离决定E不能理解成E与F成正比，与q成反比Ek只适用于真空中的点电荷(2)对公式Ek的理解r0时，E是错误的，因为已失去了“点电荷”这一前提在以Q为中心，以r为半径的球面上，各点的场强大小相等，但方向不同，在点电荷Q的电场中不存在场强相等的两点一、场强的公式【例1】 下列说法中，正确的是()A在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度都相同BEk仅适用于真空中点电荷形成的电场C电场强度的方向就是放入电场中的电荷受到的静电力的方向D电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关【例2】 如图137所示，实线是一簇未标明方向的由点电荷Q产生

7、的电场线，若带电粒子q(|Q|q|)，由a运动到b，静电力做正功已知在a、b两点粒子所受静电力分别为Fa、Fb，则下列判断正确的是()图137A若Q为正电荷，则q带正电，Fa>FbB若Q为正电荷，则q带正电，Fa<FbC若Q为负电荷，则q带正电，Fa>FbD若Q为负电荷，则q带正电，Fa<Fb1.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，则在该点的电荷受到的静电力一定为零D一个不带电的小球在P点受到的静电力为零，则P点的场强一定为零2如图138所示是静电场的一部分电

8、场分布，图138下列说法中正确的是()A这个电场可能是负点电荷的电场B点电荷q在A点处受到的静电力比在B点处受到的静电力大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点处所受到的静电力的方向沿B点切线方向场源电荷Q2×104 C，是正点电荷；检验电荷q2×105 C，是负点电荷，它们相距r2 m，且都在真空中，如图139所示求：(1)q在该点受的静电力(2)q所在的B点的场强EB.(3)只将q换为q4×105 C的正点电荷，再求q在B点的受力及B点的场强(4)将检验电荷移去后再求B点场强答案(1)9 N，方向在A与B的连线上，且指

9、向A题型一 电场强度和电场线 图1是点图1电荷Q周围的电场线，以下判断正确的是()AQ是正电荷，A的电场强度大于B的电场强度BQ是正电荷，A的电场强度小于B的电场强度CQ是负电荷，A的电场强度大于B的电场强度DQ是负电荷，A的电场强度小于B的电场强度思维步步高 电场强度的定义是什么？在点电荷周围的电场分布情况与点电荷的带电性质有无关系？电场强度和电场线有什么关系？拓展探究 图2中的实线表示电场线，图2虚线表示只受静电力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定()A粒子在M点受到的静电力大于在N点受到的静电力B粒子在M点受到的静电力小于在N点受到的静电力C不能判断粒子在M

10、点受到的静电力和粒子在N点受到的静电力哪个大D以上说法都不对题型二 电场强度的叠加 如图3所示，图3在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷Q，在x轴上C点有点电荷Q，且COOD，ADO60°.根据上述说明，在x轴上场强为零的点为_拓展探究 如果C点没有电荷的存在，x轴上电场强度为零的点是_两个或两个以上的点电荷在真空中同时存在时，空间某点的场强E，等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和(1)同一直线上的两个场强的叠加，可简化为代数和(2)不在同一直线上的两个场强的叠加，用平行四边形定则求合场强. 一、选择题1在点电荷形成的电场中，其电场强度()A处处相等B与场源电荷

11、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2电场强度E的定义式为E，下面说法中正确的是()A该定义只适用于点电荷产生的电场B上式中，F是放入电场中的点电荷所受的静电力，q是放入电场中的点电荷的电荷量C上式中，F是放入电场中的点电荷所受的静电力，q是产生电场的电荷的电荷量D库仑定律的表达式F可以说是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的库仑力大小；而可以说是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小3将质量为m的正点电荷q在电场中从静止释放，在它运动过程中如果不计重力，下述正确的是()A点电荷运动轨迹必与电

12、场线重合B点电荷的速度方向必定和所在点的电场线的切线方向一致C点电荷的加速度方向必与所在点的电场线的切线方向一致D点电荷的受力方向必与所在点的电场线的切线方向一致4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5如图4所示图4是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的静电力F跟引入的电荷的电荷量之间的函数关系，下列说法正确的是(

13、)A这个电场是匀强电场B这四点的电场强度大小关系是Ed>Eb>Ea>EcC这四点的场强大小关系是Eb>Ea>Ec>EdD无法比较E值大小6.图5一负电荷从电场中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vt图象如图5所示，则两点A、B所在区域的电场线分布情况可能是下图中的()7如图6所示，图6在平面上取坐标轴x、y，在y轴上的点ya、与ya处各放带等量正电荷Q的小物体，已知沿x轴正方向为电场正方向，带电体周围产生电场，这时x轴上的电场强度E的图象正确的是()二、计算论述题8在如图7所示的匀强电场中，图7有一轻质棒AB，A点固定在一个可以转动

14、的轴上，B端固定有一个大小可忽略、质量为m，带电荷量为Q的小球，当棒静止后与竖直方向的夹角为，求匀强电场的场强9如图8所示，图8质量为M的塑料箱内有一根与底部连接的轻弹簧，弹簧上端系一个带电荷量为q、质量为m的小球突然加上匀强电场，小球向上运动，当弹簧正好恢复原长时，小球速度最大，试分析塑料箱对桌面压力为零时，小球的加速度10如图9所示，图9正电荷Q放在一匀强电场中，在以Q为圆心、半径为r的圆周上有a、b、c三点，将检验电荷q放在a点，它受到的静电力正好为零，则匀强电场的大小和方向如何？b、c两点的场强大小和方向如何？电势能和电势.要点一 判断电势高低的方法电场具有力的性质和能的性质，描述电场

15、的物理量有电势、电势能、静电力、静电力做功等，为了更好地描述电场，还有电场线、等势面等概念，可以从多个角度判断电势高低1在正电荷产生的电场中，离电荷越近电势越高，在负电荷产生的电场中，离电荷越近，电势越低2电势的正负若以无穷远处电势为零，则正点电荷周围各点电势为正，负点电荷周围各点电势为负3利用电场线判断电势高低沿电场线的方向电势越来越低4根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移向电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点但它们都是由电势能高的点移向电势能低的点要点二 理解等势面及其与电场线的关系1电场线总是与等势面垂直的(因

16、为如果电场线与等势面不垂直，电场在等势面上就有分量，在等势面上移动电荷，静电力就会做功)，因此，电荷沿电场线移动，静电力必定做功，而电荷沿等势面移动，静电力必定不做功2在同一电场中，等差等势面的疏密也反映了电场的强弱，等势面密处，电场线密，电场也强，反之则弱3已知等势面，可以画出电场线；已知电场线，也可以画出等势面4电场线反映了电场的分布情况，它是一簇带箭头的不闭合的有向曲线，而等势面是一系列的电势相等的点构成的面，可以是封闭的，也可以是不封闭的要点三 等势面的特点和应用1特点(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功(2)在空间没有电荷的地方两等势面不相交(3)电场线总是和等势面

17、垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏(5)等势面是虚拟的，为描述电场的性质而假想的面2应用(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布(4)由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小.1.重力做功和静电力做功的异同点如何？重力做功静电力做功相似点重力对物体做正功，物体重力势能减少，重力对物体做负功，物体重力势能增加其数值与路径无关，只与始末位置有关静电力对电荷

18、做正功，电荷电势能减少，静电力对电荷做负功，电荷电势能增加其数值与路径无关，只与始末位置有关不同点重力只有引力，正、负功比较容易判断例如，物体上升，重力做负功由于存在两种电荷，静电力做功和重力做功有很大差异例如：在同一电场中沿同一方向移动正电荷与移动负电荷，电荷电势能的变化是相反的，静电力做功的正负也是相反的应用由重力做功的特点引入重力势能由静电力做功的特点引入了电势能2.电势和电势能的区别和联系是什么？电势电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量，即已知电势就可以知道任意电荷在该点的电势能电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势的大小，只跟电场本身有关，跟检验电荷q无关电势

19、能大小是由点电荷q和该点电势共同决定的大小正负电势沿电场线逐渐下降，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值；某点的电势低于零者，为负值正点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特V焦耳J联系Epq3.常见电场等势面和电场线的图示应该怎样画？(1)点电荷电场：等势面是以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏，如图145所示图145(2)等量异种点电荷的电场：是两簇对称曲面，两点电荷连线的中垂面是一个等势面如图146所示在从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低，A>A；在中垂线上BB.图146(3)等量同种点电荷的电场：是两簇对称曲面，如图

20、147所示，在AA线上O点电势最低；在中垂线上O点电势最高，向两侧电势逐渐降低，A、A和B、B对称等势图147(4)匀强电场：等势面是与电场线垂直、间隔相等、相互平行的一簇平面，如图148所示图148一、电势能【例1】 下列关于电荷的电势能的说法正确的是()A电荷在电场强度大的地方，电势能一定大B电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零C只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少D只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少二、判断电势的高低【例2】 在静电场中，把一个电荷量为q2.0×105 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×104 J，由N点移到P点，静

21、电力做负功1.0×103 J，则M、N、P三点电势高低关系是_ 1.有一电场的电场线如图149所示，图149电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和A、B表示，则()AEA>EB，A>BBEA>EB，A<BCEA<EB，A>BDEA<EB，A<B2有关电场，下列说法正确的是()A某点的电场强度大，该点的电势一定高B某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大C某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零D某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零3将一个电荷量为2×108 C的点电荷，从零电势点S移到M点要克

22、服静电力做功4×108 J，则M点电势M_ V若将该电荷从M点移到N点，静电力做功14×108 J，则N点电势N_ V，MN两点间的电势差UMN_ V.4如图1410所示图1410(1)在图甲中，若规定EpA0，则EpB_0(填“>”“”或“<”)试分析静电力做功情况及相应的电势能变化情况题型一 静电力做功和电势能变化之间的关系 如图1所示，图1把电荷量为5×109 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能_(选填“增加”、“减少”或“不变”)；若A点的电势UA15 V，B点的电势UB10 V，则此过程中静电力做的功为_ J.思维步步高 电势能变化和

23、静电力做功有什么关系？负电荷从A点移动到B，静电力做正功还是负功？静电力做功和电势能的变化在数值上有什么关系？拓展探究 如果把该电荷从B点移动到A点，电势能怎么变化？静电力做功的数值是多少？如果是一个正电荷从B点移动到A点，正电荷的带电荷量是5×109 C，电势能怎么变化？静电力做功如何？电场中的功能关系：静电力做功是电荷电势能变化的量度，具体来讲，静电力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；静电力对电荷做负功时，电荷的电势能增加，并且，电势能增加或减少的数值等于静电力做功的数值电荷仅受静电力作用时，电荷的电势能与动能之和守恒电荷仅受静电力和重力作用时，电荷的电势能与机械能之和守恒. 题

24、型二 电场中的功能关系 质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的两个强作用电荷相反(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”)；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”)作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为F式中F0为大于零的常量，负号表示引力用U表示夸克间的势能，令U0F0(r2r1)，取无穷远为零势能点下列Ur图示中正确的是()思维步步高 零势能面的规定有何用处？无穷远处的势能和rr2处的势能是否相同？当r<r1之后势能怎么变化？拓展探究 空间存在竖直向上的匀强电场，图2质量为m的带正电

25、的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时间间隔内()A重力做的功相等B静电力做的功相等C静电力做的功大于重力做的功D静电力做的功小于重力做的功电势能大小的判断方法：利用Epq来进行判断，电势能的正负号是表示大小的，在应用时把电荷量和电势都带上正负号进行分析判断利用做功的正负来判断，不管正电荷还是负电荷，静电力对电荷做正功，电势能减少；静电力对电荷做负功，电势能增加. 一、选择题1一点电荷仅受静电力作用，由A点无初速释放，先后经过电场中的B点和C点点电荷在A、B、C三点的电势能分别用EA、EB、EC表示，则EA、EB和EC间的关系可能是()AEA>EB>ECBEA&

26、lt;EB<ECCEA<EC<EB DEA>EC>EB2如图3所示电场中A、B两点，图3则下列说法正确的是()A电势A>B，场强EA>EBB电势A>B，场强EA<EBC将电荷q从A点移到B点静电力做了正功D将电荷q分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB3如图4所示，图4某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点下列说法正确的是()AM点电势一定高于N点电势BM点场强一定大于N点场强C正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D将电子从M点移动到N点，静电力做正功4两个带异种电荷的物体间的距离增大一些时()A静电力做正功，电势能增加B静电力做负功，电势能增加C静电力做负功，电势能减少D静电力做正功，电势能减少5如图5所示，图5O为两个等量异种电荷连线的