高中物理练习：静电场 电场强度和电场线1

学号.姓名.

3静电场电场强度和电场线

【课题】新授课静电场电场强度和电场线

【学习目标】

I.知道电场是一种物质。

2.了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法。

3.用电场线描述电场。

【评价任务】

学业质量目标

1.知道电场是客观存在的一种特殊物质。掌握电场强度的概念、公式、矢量性及方向的规定。

合格性

（物理观念）

考试

2.知道电场线，熟记几种常见电场的电场线。（科学思维）

1.领悟比值定义法定义物理量的特点，能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强

选择性的计算式，并能进行有关的计算。（科学思维）

考试2.在进行场强叠加等计算时培养综合分析能力和知识的迁移能力。（科学思维）

3.能够利用木屑模拟电场线（科学探究）

【课前预习】

一、静电场

L电场：存在于电荷周围的一种特殊的物质，电荷之间的作用力就是通过电场产生的。场和实物粒子

是物质存在的两种不同形态。

2.电场力：电场对电荷的称为电场力。

3.静电场：静止电荷周围产生的电场称为静电场。

二、电场强度

1.检验电荷

定义：研究电场力的性质时引入的电荷。

（2）要求：①电荷量小；②体积小，可视为点电荷。

2.场源电荷：产生电场的带电体所带的电荷称为场源电荷，简称源电荷。

3.电场强度

11）定义：任何带电体所产生的电场，在某一位置的检验电荷所受与的比表征了电场在该点

的性质。我们把这个比称为该点的电场强度。

F

12）定义式：£=-<>

13）单位：牛每库，符号为o

（4）方向：电场强度是矢量，电场中某点的场强的方向是位于该点的正电荷受力的方向。

三、电场线

1.电场线

（1）定义:为了形象的描述电场而假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的场强方向一致。

①百场线从或出发，终止于或,是不闭合曲线。

②电场线在电场中不,因为同一位置电场强度的方向只能有一个。

③在同一幅图中，电场线的反映了电场强度的相对大小，电场线的地方电场强度越大。

④电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而的线C

2.匀强电场

⑴定义：电场强度的和都相同的电场。

（2）电场线特点：匀强电场的电场线相互平行且均匀分布。

【预习检测】判断正误

中的°是场源电荷。（）

（2）电场强度的方向跟正检验电荷在该点所受的电场力的方向相同。（）

（3）若在电场中某点放置负检验电荷，则该点的电场强度方向相反。（）

（4）若在电场中的某点不放检验电荷，则该点的电场强度为0。（）

15）电场强度公式表明，电场强度的大小与检验电荷的电荷量夕成反比，若夕减半，则该处的电场

强度变为原来的2倍。（）

【学习过程】

一、对电场和电场强度的理解

例1.（1）根据电场强度的定义式判断，是不是只有试探电荷4存在时，电场才存在？

（2）在空间中有一电场，把一带电荷量为°的试探电荷放在电场中的A点所受的电场力为F。电场中A

点的电场强度&为多大？

13）将电荷量为2q的试探电荷放在电场中的A点所受的电场力为多大？此时A点的电场强度为多

大？

小结1：

1.电场强度的两个性质

口）唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性（形成电场的电荷及空间位置）决定

的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是

不同的。

12）矢量性：电场强度描述了电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与

在该点的负电荷所受电场力的方向相反。

2.两点说明

[1）试探电荷是一种理想化模型，它是电荷量和尺寸都充分小的点电荷，但点电荷不一定能做试探电荷。

12）和已经学过的其他矢量一样，比较电场强度是否相同时，一定要考虑大小、方向两个要素。

例2.如图所示，在一带负电的导体4附近有一点氏如在8处放置一个电荷量为-2.0X10FC的点电荷

如测出其受到的电场力Fi大小为4.0x10"N,方向如图所示。

（1）3处电场强度是多大？方向是怎样的？//

（2）拿走矶后，〃处的电场强度是多大？f'

⑶如果换用一个电荷量为4.0x10"C的点电荷s放在8点，此时〃处电场强度是多大？\

方向是怎样的？电荷央受力如何？V/；

小结2：理解电场中的电场强度时要注意以下两点

U）分清哪个是试探电荷，哪个是场源电荷，公式石=；中的q是试探电荷的电荷量。

12）确定电场强度的方向一定要看清试探电荷是正电荷还是负电荷，再确定电场强度与电场力的方向是相

同还是相反。

针对训练1.由电场强度的定义式£=/可知，在电场中的同一点（）

A.电场强度E跟尸成正比，跟。成反比

B.无论放入的试探电荷所带的电荷量如何变化，:始终不变

C.电场中某点的电场强度为零，放入该点的电荷受到的电场力不一定为零

D.试探电荷在该点受到的电场力的方向就是该点的电场强度方向

针对训练2.一个试探电荷在电场中某点受到的电场力为尸，这点的电场强度为凡在图中能正确反映外

E、尸三者关系的是（）

二、点电荷的电场电场强度的叠加

例3.（1）如图1所示，在正点电荷。的电场中有一正试探电荷g己知《到。的距离为「，。对g的作用力

是多大？。在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？

（2）如果再有一正点电荷0，=。，放在如图2所示的位置，q所在位置的电场的电场强度多大？方向如何?

♦Q-----r---•qq

图1

图2

小结3：

1.公式五•和7?=母的比较

匚_£

E=­

比较内蓉'、q

本质区别定义式决定式

意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素

适用范围一切电场真空中点电荷的电场

Q表示产生电场的点电荷（场源电

。或q的意义q表示放入电场的试探电荷的电荷量

荷）的电荷量

E用户与g的比值来表示，但E的大

关系理解£80,

小与F、q的大小无关

2.电场强度的叠加

⑴对于较大的不能视为点电荷的带电体的电场强度，可把带电体分成很多小块，每块可以看成点电荷，用

点电荷电场强度叠加的方法计算。

（2度在两个或两个以上场源点电荷的空间，求解某点场强或比较两点场强大小时要用场强的叠加，且场强

的叠加满足平行四边形定则。

例4.如图所示，真空中，带电荷量分别为十。和一。的点电荷4、3相距为贝（J：

（1）点电荷A、3在其连线的中点。产生的场强分别为多大？方向如何？

12）两点电荷连线的中点。的场强为多大？方向如何？

（3）在两点电荷连线的中垂线上，距A、方两点都为塔，•的C点的电场强度大小、方向如何?

4」

+Q0-Q

小结4：

电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则（平行四边形定则或三角形定则），常用的方法有图解法、解析

法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算。

针对训练3.下列关于点电荷的场强公式后=母的几种不同的理解，正确的是（）

A.以点电荷。为中心、/«为半径的球面上各处的场强相同

B.当r—>0时，E—8；当r—>8时，E—>0

C.点电荷。产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷0

D.在点电荷。产生的电场中，某点的场强大小与。成正比，与产成反比

针对训练4.如图所示，。反公是半径为「的圆的内接正五边形，当在顶点“、仄c、d、

c处各固定有电荷量为+0的点电荷时，O点的电场强度为零；若在e处固定有电荷

量为一3。的点电荷，a、b、c、d各处仍为电荷量为+Q的点电荷，则圆心O处的电

场强度大小为（）

A誓

B誓C军

三、电场线的理解与应用

例5.(1)在实验室，可以用实验模拟电场线：木屑在座麻油中的排列显示了电场线的形状。这能否说明电

场线是实际存在的线？

(2)电场线是如何表示电场方向和强弱的？

小结5：

1.电场线的应用

⑴按照电场线画法的规定，场强大处电场线密，场强小处电场线疏，根据电场线的疏密可以比较场强的

大小。

(2)根据电场线的定义，电场线每点的切线方向就是该点电场强度的方向。

2.等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较

等量异种点电荷等量同种(正)点电荷

电场线分布图wr爵

。点最小，从。点沿连线向两边。点为零，从。点沿连线向两边逐渐变

连线上的场强大小

逐渐变大大

。点最大，从。点沿中垂线向两。点为零，从。点沿中垂线向两边先变

中垂线上的场强大小

边逐渐变小大后变小

关于。点对称的点A与

等大同向等大反向

4、△与方的场强

3.电场线与带电粒子运动轨迹的关系

(1)电场线不是带电粒子的运动轨迹。

(2)同时具备以下条件时运动轨迹与电场线重合：

①电场线为直线；

②带电粒子的初速度为零或初速度沿电场线所在直线；

③带电粒子只受电场力或其他力的合力沿电场线所在直线。

(3)只在电场力作用卜，以卜两种情况带电粒子都做曲线运动，且运动轨迹与电场线不重合：

①电场线为曲线；

②电场线为直线时，带电粒子有初速度且与电场线不共线。

例6.(多选)如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是一带电

粒子通过该电场区域时的运动轨溃，*b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只

受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子()----

A.电性与场源电荷的电性相同

B.在。、b两点所受电场力大小凡,入人

C.在。、〃两点的速度大小

D.在〃、b两点的动能

小结6：根据电场线和粒子的运动轨迹判断运动情况

在电场线与粒子运动轨迹的交点处确定速度方向和电场力方向(或电场力的反方向)。

(1)轨迹上该点切线的方向为速度方向。

(2)电场线上该点切线的方向为电场力的方向或其反方向，然后根据力指向轨迹的凹侧的特点，确定电场力

的方向。

(3根据力与速度间的夹角判断粒子是加速还是减速。

针对训练5.(多选)在如图所示的四种电场中，分别标记有。、力两点。其中。、力两点电场强度方向相同的

是i)

针对训练6.4、8是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定的初速度从4点沿

电场线运动到8点，其八，图像如图所示。则此电场的电场线分布可能是（）

【课堂训练】

1.关于电场强度的概念，下列说法正确的是（）

A.由石=£可知，某电场的电场强度E与q成反比，与尸成正比

B.电场中某一点的电场强度与放入该点的试探电荷的正负无关

C.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点电场强度方向与放入试探电荷

的正负有关

D.电场中某一点不放试探电荷时，该点电场强度等于零

2.电场线可以形象地描述电场的强弱和方向。图为等量异种电荷电场的电场线分

布图，M、N为该电场中的两点，下列说法中正确的是（）

A.左侧电荷带负电，右侧电荷带正电

B.左侧电荷带正电，右侧电荷带负电

C.M、N两点电场强度方向相同

D.M、N两点电场强度大小相等

3.如图所示，四个点电荷所带电荷量的绝对值均为0,分别固定在正方形的四个顶点上,©-©

正方形边长为。，则正方形两条对角线交点处的电场强度（）

A.大小为峥Q,方向竖直向上B.大小为号Q,方向竖直向上

C.大小为厚Q,方向竖直向下D.大小与呼2,方向竖直向下©0

4.如图所示，匀强电场方向与倾斜的天花板垂直，一带正电的物体在天花板上处于静止

状态，则下列判断不正确的是（）

A.天花板与物体间的弹力不可能为零

B.天花板对物体的摩擦力不可能为零

C,物体受到天花板的摩擦力随电场强度£的增大而增大

D.在逐渐增大电场强度£的过程中，物体受到天花板的弹力逐渐增大

5.有两条长度为L的细线，每条线的一端都系有质量为/〃的小球，并用同样长度的细线把两球连接起来,

悬于。点，如图所示。当两小球带上等量异种电荷。，并置于电场强度为E的水平匀强电场中，两小球

连线张紧且小球处于静止。问此电场强度E至少为多大?

【课后作业】

1.由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电荷量分别为S、仅，其间距为「时，它们之间的相

互作用力的大小为詈，式中〃为静电力常量。若用国际单位制表示，文的单位应为（）

A.kg*ni2,C2B.N2,C2,m-2C.kg*m3*C-2D.N*m2,C-2

2.关于电场，下列说法正确的是（）

A.电场是假想的，并不是客观存在的物质B.描述电场的电场线是实际存在的

C.电场对放入其中的电荷有力的作用D.电场对放入其中的电荷没有力的作用

3.（多选）在电场中某点放入正点电荷q,它受到的电场力/方向向右。当放入负点电荷q时，它受到的电

场力尸方向向左。下列说法正确的是（）

A.该点放入正电荷时，电场强度方向向右；放入负电荷时，电场强度方向向左

B.该点电场强度大小为E=§

C.该点放入2q的正点电荷时，电场强度变为原来的2倍

D.该点电场强度的方向向右

4.（多选滇空中距点电荷（电荷量为。）为「的A点处，放一个带电荷量为g（q«。）的点电荷，q受到的电场

力大小为F,则A点的场强为（）

A.^C.kpD.培

5.在一个等边三角形A5c顶点5和。处各放入一个电荷量相同的点电荷时，测得A处的场强大小为£,

方向与BC边平行且由“指向C,如图所示。拿走C处的点电荷后，A处电场强度情况将是

（）

A.大小仍为E,方向由4指向8B.大小仍为£,方向由8指向A

p

C.大小变为名方向不变D.不能得出结论

6.（多选）某电场的电场线分布如图所示，贝人）

A.电荷尸带正屯

B.电荷产带负电

C.。点的电场强度大于8点的电场强度

D.正试探电荷在。点受到的电场力大于在d点受到的电场力

7.下列选项中的各:圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各1圆环

间彼此绝缘。坐标原点O处电场强度最大的是（）

8.尸是点电荷。电场中的一点，尸到点电荷。的距离r=O.lm,将一个电荷量4=1.0x10"。C的点电荷

放到尸点，受到的电场力产=9.0xl0FN,已知静电力常量女=9.0x109N・n?/C2。求：

⑴点电荷。在尸处产生的电场强度的大小;

⑵点电荷。的电荷量。

9.如图所示，M、N和尸是以MN为直径的半圆弧上的三点，。点为半圆弧的圆心，NMOP=60。。电荷

量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为若将N点处的点

电荷移至尸点，则O点的电场强度大小变为£2。那么，⑸与反之比为（）M-9…-八

A.1：2B.2：1\60）/

、♦，

C.2：V5D.4：V3V……//

10.如图所示，在水平向右、大小为E的匀强电场中，在。点固定一电荷量为。的

正点电荷，A、B、。、。为以。为圆心、半径为/•的同一圆周上的四点，B、。连线与电场线平行，4、C

连线与电场线垂直，则（）_______

A.A点的场强大小为｛中+