预习03 电场 电场强度（解析版） 高二物理暑假作业+预习（人教版（2019）必修第三册）

预习03电场电场强度基础知识基础知识一、电场1．电场：存在于电荷周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场产生的。2．电场像分子、原子等实物粒子一样具有能量，电场是物质存在的一种形式。二、电场强度1．试探电荷与场源电荷(1)试探电荷：为了研究电场的性质而引入的电荷，其是电荷量和体积都很小的点电荷。(2)场源电荷：激发电场的带电体所带的电荷，也叫源电荷。2．电场强度(1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的静电力跟它的电荷量的比值，叫作该点的电场强度。(2)定义式：E＝eq\f(F,q)，q是试探电荷的电荷量。(3)单位：牛每库(N/C)。(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的静电力的方向相同，与负电荷在该点所受静电力的方向相反。三、点电荷的电场电场强度的叠加1．真空中点电荷的电场(1)场强公式：E＝keq\f(Q,r2)，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量，r是点电荷到电场中该点的距离。(2)方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内。2．电场强度的叠加场强是矢量，如果场源是多个点电荷时，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矢量和。四、电场线匀强电场1．电场线(1)概念：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。(2)特点①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；②电场线在电场中不相交；③在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏；2．匀强电场(1)概念：如果电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场；(2)特点：①电场方向处处相同，电场线是平行直线；②场强大小处处相等，电场线疏密程度相等；(3)实例：相距很近、带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外)，可以看作匀强电场。例题分析例题分析例1.如图所示，ABCD为直角梯形，∠A=60°，AD=DC，在底角A，B分别放上一个点电荷，电荷量大小分别为qA和qB，已知在C点的电场强度方向沿DC向右，A点的点电荷在C点产生的场强大小记为EA，B点的点电荷在C点产生的场强大小记为EB，则（）A．放在A点的点电荷可能带负电B．|qA|=8|qB|C．在D点的电场强度方向沿DC向左D．EA＜EB【答案】B【解析】ABD．由于两点电荷在C点产生的合场强方向沿DC向右，根据矢量合成法，利用平行四边形定则可知，两点电荷在C点产生的场强方向如图所示由图中几何关系可知A点所放点电荷为正电荷，B点所放点电荷为负电荷∠A=60°AD=DC根据几何知识知rA=2rB根据知即|qA|=8|qB|故B正确，AD错误；C．对两点电荷在D点产生的场强进行合成，由几何关系，可知其合场强方向为向右偏上，不沿DC向左，故C错误。故选B。例2.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，半球面AB上均匀分布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为为通过半球顶点与球心O的直线，在直线上有两点，。已知N点的场强大小为E，静电力常量为k，则M点的场强大小为（）A． B． C． D．【答案】B【解析】假设在O点有一个完整的带电荷量为2q的带电球壳，设完整球壳在M点产生的场强大小为E0，左半球壳在M点产生的电场强度大小为E左，右半球壳在M点产生的电场强度大小为E右，根据电场叠加原理根据题意解得故选B。例3.空间存在甲、乙两相邻的金属球，甲球带正电，乙球原来不带电，由于静电感应，两球在空间形成了如图所示稳定的静电场．实线为其电场线，虚线为其等势线，A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线对称，则（）A．A点和B点的电场强度大小相同B．C点和D点的电场强度大小相同C．A点和B点的电场强度方向相同D．C点和D点的电场强度方向相同【答案】B【解析】A．由电场线的疏密表示电场的强弱可知，A点电场强度大于B点的电场强度，故A错误；BD．根据电场的对称性可知，C点和D点的电场强度的大小相同，但方向不同，故B正确，D错误；C．由电场线的方向可知，A点和B点的电场强度方向不同，故C错误。故选B。基础小练基础小练一、单选题1．如图所示，a、b为一点电荷Q产生的电场中的两点，它们距点电荷Q的距离相等，设这两点电场强度的大小分别为Ea、Eb，则（）A．Ea>Eb B．Ea＜EbC．Ea=Eb D．Eb=0【答案】C【解析】点电荷形成的电场中，场强大小满足由于a、b距点电荷Q的距离相等，可知Ea=Eb故选C。2．下列电荷的电场线分布示意图正确的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，所以ABD错误，C正确。故选C。3．如图所示，带箭头的直线是一个负点电荷电场中的一条电场线，电场线上有A、B两点，用、分别表示两处的电场强度大小，则（）A． B． C． D．无法确定【答案】B【解析】根据负点电荷的电场线的分布规律，负点电荷一定在电场线箭头指向的位置，则B点更靠近点电荷，故B点的电场强度更大，故B正确，ACD错误。故选B。4．电场强度E的定义式，根据此式，下列说法中正确的是（）A．该式说明电场中某点的场强E与F成正比，与q成反比B．公式只适用于点电荷产生的电场C．公式只适用于匀强电场D．公式适用于任意电场【答案】D【解析】A．该式说明电场中某点的场强E与F无关，与q无关，A错误；BCD．公式适用于任意电场，BC错误，D正确。故选D。5．关于电场强度，以下说法正确的是（）A．正、负检验电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入检验电荷的正负有关B．电场强度公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍C．对于库仑定律表达式，式子中是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小D．匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同【答案】C【解析】A．电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同，与负电荷所受电场力方向相反，电场中某点的场强方向与放入电场中检验电荷无关，故A错误；B．电场强度等于电荷所受电场力和该电荷电量的比值，与放入电场中的检验电荷无关，试探电荷的电荷量减半，电荷所受电场力减半，比值不变，即该处的电场强度不变，故B错误；C．在库仑定律的表达式中，式子中看作是点电荷产生的电场在点电荷处的场强大小，故C正确；D．电荷电场中所受电场力与电荷、电场强度有关，匀强电场中的电场强度处处相同，电荷的电荷量不同，电荷在其中受力不同，故D错误；故选C。6．直角坐标系中，、两点位于轴上，、两点坐标如图。、两点各固定一负电荷，一电量为的正点电荷置于点时，点处的电场强度恰好为零。静电力常量用表示。撤去正电荷，另将一电量也为的负点电荷放到点，则点处场强的大小和方向分别为（）A．，沿轴正向 B．，沿轴负向C．，沿轴正向 D．，沿轴负向【答案】D【解析】因正点电荷在点时，点的场强为零，则可知、两点的负电荷在点形成的电场的合场强与正点电荷在点产生的场强等大反向，大小为若撤去正电荷，另将一电量也为的负点电荷放到点，负点电荷在点的场强大小为由对称性可知，、两点的负电荷在点的场强与在点的场强等大反向，则点的合场强大小为方向沿y轴负向，D正确，ABC错误；故选D。二、多选题7．两试探电荷置于电场中、两点，所受电场力、方向如图所示。由图可知（）A．点处的电荷带正电，点处的电荷带负电B．点处的电荷带负电，点处的电荷带正电C．点的场强大于点的场强D．、两点场强大小相等【答案】AC【解析】AB．由图可知，点处的电荷所受电场力与该点电场方向相同，可知点处的电荷带正电，点处的电荷所受电场力与该点电场方向相反，可知点处的电荷带负电，A正确，B错误；CD．电场线分布密集的地方场强相对较大，稀疏的地方场强相对较小，可知点的场强大于点的场强，C正确，D错误；故选AC。8．如图所示是某电场的电场线分布情况，下列说法中正确的是（不计重力）（）A．该电场可能是点电荷的电场B．试探电荷在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大C．试探电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线的切线方向D．点电荷在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度大【答案】BD【解析】A．负点电荷电场中的电场线是从无穷远出发指向点电荷的直线，正点电荷电场中的电场线是从点电荷出发指向无穷远的直线，可知该电场不可能是点电荷的电场，A错误；BD．电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小，所以有根据F=qE可知试探电荷在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大，根据牛顿第二定律可知，试探电荷在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度大，BD正确；C．电场线的切线方向为该点场强方向，如果试探电荷是负电荷，则负电荷在B点处受到的电场力的方向沿电场线切线的反方向，C错误。故选BD。9．如图甲所示，真空中有一带负电的点电荷，固定在x轴上的某处，在坐标轴上的、两点分别放置正的试探电荷（电荷量可调），其受到的静电力跟试探电荷的电荷量的关系如图乙中、所示。取沿轴正方向为静电力的正方向，下列说法正确的是（）A．点电场强度方向一定沿轴负方向B．、两点电场强度方向可能相同C．点的电场强度大于点的电场强度D．点电荷可能在点的左侧【答案】AC【解析】A．由图乙可知正的试探电荷在点受到的电场力方向沿轴负方向，点电场强度方向一定沿轴负方向，A正确；B．由图乙可知正的试探电荷在点受到的电场力方向沿轴正方向，点电场强度方向一定沿轴正方向，、两点电场强度方向相反，B错误；C．根据电场强度定义式可知图乙中图线的斜率绝对值表示该点的电场强度大小，则可知点的电场强度大于点的电场强度，C正确；D．负点电荷产生的电场方向由无穷远指向点电荷，由于点电场强度方向沿轴正方向，故点电荷不可能在点的左侧，D错误。故选AC。10．以下关于电场和电场线的说法正确的是（）A．电场线不仅能在空间相交，也能相切B．在电场中，不画电场线的区域内的点的电场强度为0C．同一试探电荷在电场线较密集的地方所受电场力较大D．电场线是人们假想的，用以表示电场的强弱和方向，实际并不存在【答案】CD【解析】A．电场线能在空间相切，但是不能相交，否则交点处的场强方向就有两个了，选项A错误；B．在电场中，不画电场线的区域内的点的电场强度不一定为0，选项B错误；C．电场线密集的地方场强较大，则同一试探电荷在电场线较密集的地方所受电场力较大，选项C正确；D．电场线是人们假想的，用以表示电场的强弱和方向，实际并不存在，选项D正确。故选CD。三、解答题11．如图所示，一个质量m=0.8kg，带电量q=3×10-2C的半径极小的小球用丝线悬挂起来处在某匀强电场中，电场线水平。当小球静止时，测得悬线与竖直方向夹角为37o。（g=10m/s2，sin37o=0.6，cos37o=0.8）求：（1）带电小球受到的电场力大小；（2）该电场的场强大小。【答案】（1）6N；（2）2×102N/C【解析】（1）小球受力如图所示，则电场力大小为（2）根据电场强度公式解得12．图示为探究影响电场力的因素的演示实验，A为大带电金属球，B为用绝缘细线连接的小带电球。（1）当小带电球放在A周边的不同位置时，悬线的偏角不同，说明带电体激发的电场中的不同位置，电场的方向和强弱_______________；（2）若在电场中同一位置改变q的大小，试探电荷受到的静电力F与其电荷量q的比值_____________；（3）在电场中不同位置，试探电荷受到的静电力F与其电荷量q的比值_____________；（4）在电场中同一位置，若改变场源电荷Q的大小试探电荷受到的静电力F与其电荷量q的比值____________；（5）这个实验表明，在电场中某点的电场强度跟什么因素有关？_____________________。【答案】

不同

不变

一般不同

改变

场源