新教材物理鲁科版必修第三册学案13电场与电场强度

第3节电场与电场强度

新课程标准学业质量目标

1.形成初步的电场的观念,并能够运用

1.知道电场是一种电场的定义解释相关的自然现象。

合格

物质。2.理解电场强度的定义，体会用物理量

性

2.了解电场强度，体之比定义新物理量的方法。

考试

会用物理量之比定3.通过电场线描述电场,加深对甩场强

义新物理量的方法。度的认识。

3.会用电场线描述选择

通过静电场的实验探究,能够运用点电

电场.性

荷、试探电荷分析静电场问题。

考试

______________

必备知识・自主学习

一、电场与电场力

情境思考

两个互不接触的带电小球会产生相互作用，这种作用是如何产生的?

提示：带电小球会产生电场，电场会对另外一个处于其中的带电小球产

生力的作用。

1.电场：由电荷产生的一种特殊物质，是物质存在的一种形式。

2.电场的性质:对放入其中的电荷有力的作用。

3.电场力：电场对放入其中的电荷的作用力。

二、电场强度

教师专用《a情境思考

如图所示的演示实验中,为什么带电量相同、质量相同的小球悬线偏离

竖直方向的角度不同?

提示：小球A产生的电场中不同位置的强弱不一样，对相同的小球产生

的力大小也不一样，造成小球悬线偏离竖直方向的角度不一样。

1.场源电荷与试探电荷：

(1)场源电荷:用来比生电场的电荷。

(2)试探电荷:用来检验电场的电荷。

2.电场强度：

(1)定义:置于电场中的试探电荷受到的电场力与它的电荷量的比值。

⑵表达式:的士

-q

(3)方向：与正电荷受力方向相同。

(4)单位:牛每库，符号也。

⑸意义:反映电场的强疆。

3.电场线：

⑴电场线:用来形象、直观描述电场的曲线。

(2)电场线的特点：

①电场线是为了形象描述电场而假想的曲线,实际并不存在。

②电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或负电荷,即电场线不

闭合,在无电荷处不中断。

③任意两条电场线不相交C

④电场线的疏密表示电场的强弱；电场线上某点的切线包包表示该点

的电场强度的方向。

⑤电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹。

易错辨析、

⑴电场看不见、摸不着，电场并不是真实存在的。(X

⑵电场对放入其中的任何电荷都有力的作用。(V

⑶根据E4电场强度E与F成正比，与q成反比。(义

a

(4)电场强度的方向就是放在该处的试探电荷所受电场力的方向。(X

⑸电场线就是电荷在电场中的运动轨迹。(X

关键能力-合作学习

知识点一电场强度的三个性质

性质理解

电场强度既有大小，又有

矢量方向。电场强度的方向与

性正电荷所受电场力方向

相同

唯一电场中某点的电场强度

性是唯一的，由电场本身决

定,与放在该点的试探电

荷的电荷量q及其所受

电场力F无关

若在某一空间中有多个

叠加电荷，则该点的电场强度

性等于所有电荷在该点的

电场强度的矢量和

问题探究、

物理课上刚学习了电场强度的定义,李华认为根据公式E上,如果把试

q

探电荷拿走,那么该点的电场强度会变为Oo李华同学的想法正确吗？

为什么？

提示：这种想法不对，电场强度只与电场本身有关，与放在该点的试探

电荷的电荷量q及其所受电场力F无关。即使没有试探电荷，该点的电

场强度依然是原有值。

y典例示范•.

【典例】场源电荷32X10"C,是正点电荷。检验电荷q=-2X105c)

是负点电荷，它们相距尸2%且都在真空中，如图所示。(k=9.0Xl(r

N-m7C2)求:

(Dq受的静电力。

(2)q所在的B点的场强EB。

【解析】(1)根据库仑定律得,q所受的静电力为:

92X102X10

F=k—9X10X^N-9N,方向由B指向A。

r22Z

(2)根据电场强度的定义式知，B点的场强

FQ

EB=^---------：N/C=4.5X105N/C,方向由A指向B。

Q2X10-5

答案：(1)9N方向由B指向A

(2)4.5X105N/C方向由A指向B

2素养训练

1.(母题追问)在【典例】所处物理情境中，若将q换为q'=4X10-C

的正点电荷,试求：

(l)q'受力及B点的场强。

⑵将检验电荷q'拿去后再求B点的场强。

【解析】(1)1号q换为q'=4X10"c的正点电荷,B点的场强不变，大小

为4.5X105N/C,方向由A指向Bo

z-55

q，所受的静也力大小F'=qEB=4X10X4.5X10N=18N,方向由A

指向Bo

⑵将检验电荷q'拿去后，B点的场强不变，大小为4.5X105N/C,方向

由A指向B。

答案：(1)18N方向由A指向B

4.5X105N/C方向由A指向R

(2)4.5X105N/C方向由A指向B

F

2.（教材二次开发-P16【节练习】口变式）由电场强度的定义式E一可

q

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.无论检验电荷所带的电量如何变化,工始终不变

Q

C.电荷在电场中某点所受的电场力越大,该点的电场强度就越大

D.一个不带电的小球在P点受到的电场力为零,则P点的场强一定为零

【解析】选B。电场强度取决于电场本身，与检骏电荷所受的电场力F

和电荷量q无关，不能认为电场强度E跟F成正比，跟q成反比，故A错

误；电场强度由电场本身决定，与检验电荷的电量无关，则无论检验电

F

荷所带的电量如何变化,一始终不变，故B正确；电荷在电场中某点所受

q

的电场力越大，该点的电场强度不一定越大，因为电场力还与该电荷的

电荷量有关，故c错误;一个不带电的小球在p点受到的电场力为零,P

点的场强可能为零，也可能不为零，故D错误。

【力口固训练】

1.N是电场中的一点,某时刻在N点放入电量为-q的试探电荷,测

得该点的电场强度为E;若在该点放入电量为+2q的试探电荷，此时测得

该点的场强为

A.大小为2E,方向与E用反

B.大小为E,方向与E相同

C.大小为2E,方向与E相同

D.大小为E,方向与E相反

【解析】选B。电场强度是描述电场本身性质的物理量，与试探电荷的

F

电荷量、电性无关。E二-是电场强度的定义式,E的大小、方向与F、q

Q

F

无关；比值一只是在客观上反映空间某点场强的强弱，而空间某点场强

q

的有无、强弱、方向与是否放入试探电荷、放入什么样的试探电荷无

关，所以选B。

2.下列关于电场强度的描述正确的是

A.电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力

B.电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比

C.电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向

D.电场中某点的场强与该点的检验电荷有关

【解析】选A。根据E上可知，电场中某点的场强在数值上等于单位电

Q

荷受到的电场力，选项A正确；电场中某点的场强与该点检脸电荷所受

的电场力无关，选项B、D错误；电场中某点的场强方向就是带正电的检

验电荷在该点所受电场力的方向，选项C错误；故选A。

知识点二常见电场线的特点

1.电场线的疏密和场强的关系的常见情况：

⑴场强大的地方电场线密集，场强小的地方电场线稀疏,两条电场线

中间部位存在电场。

⑵若只给一条直电场线是无法判断场强大小的。

2.几种常见电场的特点：

⑴点电荷的电场:

①离点电荷越近，电场线越密集，场强越强。

②场强方向由正电荷指向无穷远,或由无穷远指向负电荷。

③在一个点电荷的电场中，不存在场强相同的点。

④以点电荷为球心的球面，电场线处处与球面垂直,在此球面上，场强

处处大小相等，方向各不相同。

(2)等量异种点电荷和等量同种点电荷形成的电场场强分布特点的比

较。

比较项等量异种点等量同种

目电荷(正)点电荷

电场

线分

切册和於

布图

连线0点最小，0点为零，

上的从0点沿线从0点沿线

场强向两边逐向两边逐

大小渐增大渐增大

垂直0点最大，0点为零，

平分从0点沿中从0点沿中

线上垂线向两垂线向两

场强边逐渐减边先增大

大小小后减小

关于0等大同向等大反向

点对

称的

点A和

A「B

与

的场

强

问题探究、

如图所示,A、B是点电荷a、b连线上的两点,实线是它们之间的电场线。

(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷？

提示：由于电场线起始于正电荷，终止于负电荷，由图可知a带正电，b

带负电。

(2)A、B两点的电场强度大小相同吗?方向相同吗？

提示：电场线的疏密表示电场的强弱，电场线上某点的切线方向表示那

一点的电场方向，故A、B两点中B点电场较强，电场方向均向右。

夕典例示范•

【典例】(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。

如凰左边是等量异种点电荷形成电场的电场线，右边是场中的一些

点：0是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对0对称的两点,B、C

和A、D也相对0对称,则下列说法正确的是

A.B、C两点场强大小和方向都相同

B.A、D两点场强大小相等，方向相反

C.E、F两点场强大小和方向都相同

D.从E到F过程中场强先增大后减小

【解析】选A、C、Do根据对称性看出，B、C两处电场线疏密程度相同，

则B、C两点场强大小相同。这两点场强的方向为由B-C,方向相同，

故A正确；根据对称性看出，A、D两处电场线疏密程度相同，则A、D两

点场强大小相同。由题苞看出，A、D两点场强方向相同，故B错误；由题

图看出，E、F两点中，电场线疏密程度相同，两点场强方向相同，故C正

确；由题图看出，从E到F过程中电场线先变密，再变疏,所以场强先增

大后减小，故D正确。

户素养训练

1.关于静电场的电场线,下列说法正确的是

A.电场强度较大的地方电场线一定较密

B.沿电场线方向，电场强度一定越来越小

C.在同一静电场中，电场线可以相交

D.电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹

【解析】选A。电场强度与电场线的密集程度有关，电场线越密，电场强

度越大；反之则越小，故A正确；电场强度的大小与电场线的方向无关，

故B错误；电场线的切线方向即为场强的方向，电场中任意两条电场线

都不相交，故C错误；电场线并不实际存在，它只是人为的辅助工具，而

带电粒子的运动轨迹是实际存在的，故D错误。

2.下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是

【解析】选C。电场线的疏密表示场强的大小，电场线的切线方向表示

电场强度的方向。由图可知，只有C图中A、B两点的电场线疏密程度

相同，场强的方向也相同。故A、B两点电场强度相同的只有C。

【力口固训练】

1.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迹,a、b是轨迹上的两点。若

带电粒子在运动中只受电场力的作用，根据此图得出下列判断正确的

是

A.带电粒子电性与场源电荷的电性相同

B.在a、b两点加速度心＞为

C.由于带电粒子带电性未知,无法判断在a、b两点受力的方向

D.在a、b两点的速度叫＜兴

【解析】选B。根据带电粒子的运动枕迹可知，带电粒子所受电场力的

方向沿电场线切线方向，指向曲线弯曲的内侧，由此可知，带电粒子与

场源电荷电性相反，A、C错误；a点电场线比b点密，所以a点场强大,

带电粒子在a点所受电场力较大，加速度较大，B正确；假设带电粒子由

a运动到b,电场力方向与速度方向之间夹角大于90°,粒子做减速运

动，D错误。

2.两点电荷形成电场的电场线分布如图所示,A、B是电场线上的两点,

则下列判断正确的是

A.A、B两点的电场强度大小不等，方向相同

B.A、B两点的电场强度大小相等，方向不同

C.左边电荷带负电,右边电荷带正电

D.两电荷所带电荷量相等

【解析】选Co电场线从正电荷出发，到负电荷终止，电场线的疏密程度

表示电场的强弱，电场线的切线方向表示电场的方向，A、B两点的电场

强度大小不相等，方向也不相同，A、B错误,C正确；电场线分布不对称,

两电荷所带电荷量不相等，D错误。

【拓展例题】考查内容：电场力的性质的综合应用

【典例】如图,一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块静止在倾角为30°

的绝缘斜面上，斜面所在空间存在方向水平向右、大小为心的匀强电

q

场。则滑块受到斜面的摩擦力大小是

13V3

A.^mgB.mgC,^mgD.-^-mg

【解析】选B。

CG、

由于滑块静止在斜面上，所以滑块受力平衡，受到的摩擦力为静摩擦力,

受力分析如图所示：将重力G与电场力F在平行于斜面和垂直于斜面两

个方向上做正交分解，在平行于斜面方向上由受力平衡得:mgsin30°

+f=qEcos30°，代入卫曳，解得：千二mg,故B正确，A、C、D错误。

q

情境•模型-素养

实验情境、

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，能够把肉眼看不见的

电信号变换成看得见的图像,示波管是示波器的重要组成部分,它由两

相互垂直的电场组成偏转系统,通过改变偏转系统的电场强度,从而改

变图像。

探究：(1)如果电子打在。点的正下方，试问电场强度方向如何?

⑵电场强度增强，电子受到的电场力如何变化？

【解析】（1）电子带负电，电场强度方向与负电荷受力方向相反，所以场

强方向由Y'指向Yo

⑵由F=qE可知，电场强度E增强时，电子受到的电场力增大。

答案：见解析

生活慵境、

电偶极子是两个等量异号点电荷组成的系统,是一种常见的带电结

构。我们在做心电图的过程中，心脏就可视为电偶极子模型。体内电荷

分布如图甲所示,等效电场如图乙所示：

探究：（1）正、负点电荷连线上关于0点的对称点A与A'电场强度关系

怎样？

⑵正、负点电荷连线的中垂线上关于0点的对称点B与夕电场强度

关系怎样？

【解析】（DA与A'电场强度大小相等，方向也相同。

（2）B与B'电场强度大小相等,方向也相同。

答案：见解析

课堂检测・素养达标

1.（多选）下列关于电场与电场线的说法中，正确的是

A.电场是人为设想出来的,其实并不存在

B.电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场对处于其中的电荷有力

的作用

C.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场

D.电场线是电荷周围客观存在的曲线

【解析】选B、C。电场虽然看不见、摸不着，却是客观存在的，故A错

误；电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场对处于其中的电荷有力

的作用，这是电场的性质，故B正确；电荷周围一定存在电场，故C正确；

电场线是假想曲线，并不真实存在，故D错误。

2.A点为已知电场中的一固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场

力为F,A点的场强为E,则

A.若在A点换上电量为-q的电荷,A点的场强方向发生改变

B.A点场强的大小、方向与q无关

C.若在A点移去电荷q,A点的场强变为零

D.若在A点换上电量为2q的电荷,A点的场强将变为2E

【解析】选B。电场强度E二是通过比值定义法得出的，电场强度取决

q

于电场本身，与试探电荷无关，故在A点换上-q或2q或把q移去,A点

的场强都不变，故A、C、D错误,B正确。

【加固训练】

在电场中A点、,先后放入qi、q2两个点电荷(q)q2),点电荷所受到

的电场力分别为E、F2,两次测得该点的电场强度分别为&、E%则

A.FI=F2,ELEZB.FI>F2,EI=E2

D.F/F2,

c.F.>F2,E,>E2EI<E2

【解析】选B。在电场中的同一点，电场强度相同，与所放的电荷无关,

所以EI=E2,根据F=qE,q〉q2知,F〉F2,故B正确，A、C、D错误。

3.如图,A、B为电场线上的两点,A、B两点