3.电场电场强度和电场线 (2)

第一章　静电场3　电场电场强度和电场线知识内容电场强度考试要求必考加试cc课时要求1.理解电场强度的概念及公式，并会进行有关的计算.2.会用点电荷的场强公式进行有关计算，会解决简单的两个电场的叠加问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .3.了解电场线的作用和特点，能大致描绘典型电场的电场线.导学探究(1)电场的基本性质是什么？如何去探究电场的这种性质？电场对放入其中的电荷有力的作用．可在电场中放一试探电荷，通过分析试探电荷的受力研究电场性质．答案(2)在空间中有一电场，把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F.若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？2F.nF.F与q成正比，即F与q的比值为定值．答案知识梳理1.电场及其性质电荷的周围存在着由它产生的，电荷之间的作用是通过电场发生的.电场的基本性质是对放入其中的有力的作用.2.场源电荷和试探电荷电荷是激发或产生我们正在研究的电场的电荷.电荷是用来检验电场是否存在及其分布情况的电荷.电场电荷场源试探强弱3.电场强度(1)定义及公式：试探电荷在电场中某个位置与它的________的比值叫电场强度.公式E＝，单位为，符号为.(2)物理意义：表示电场的强弱和方向.(3)方向：与正电荷在该点所受的静电力的方向，与负电荷在该点所受的静电力的方向.所受的力电荷量牛每库N/C相同相反即学即用判断下列说法的正误.(1)根据电场强度的定义式E＝，可知E与F成正比，与q成反比.()(2)在电场中某点放入的试探电荷电荷量减半，则该点的电场强度也减半.()(3)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，电荷受力方向反向，则该点电场强度方向也反向.()(4)P点的电场强度越大，则同一电荷在P点所受电场力越大.()×××√二、点电荷的电场与电场的叠加导学探究(1)如图1所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q，已知q到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在q所在位置产生的电场的电场强度是多大？方向如何？答案图1(2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，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？答案图21.真空中点电荷的电场(1)场强公式：E＝，其中k是，Q是的电荷量.(2)方向：当Q为正电荷时，E的方向沿半径；当Q为负电荷时，E的方向沿半径.2.电场的叠加场强是，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在该点产生的电场强度的.知识梳理静电力常量场源电荷向外向内矢量单独矢量和本质区别定义式决定式适用范围_______________________________Q与q的意义q为的电荷量Q为的电荷量关系理解E的大小与F、q的大小_______(填“有关”或“无关”)E的大小与Q________比较内容公式一切电场检验(试探)电荷无关场源电荷成正比真空中点电荷的电场即学即用判断下列说法的正误.(1)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同.()(2)由知，E与Q成正比，而与r2成反比.()(3)由知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强大小相等，但方向不同.()(4)若空间有两个点电荷，则该空间某点的场强等于这两个点电荷产生电场的代数和.()×√√×三、电场线与匀强电场导学探究(1)为了形象的描述电场，法拉第引入了电场线的概念.电场线是真实存在的吗？答案电场线实际上不存在.(2)电场线是如何表示电场方向和强弱的？答案在电场中，某点电场线的切线方向表示该点电场强度的方向；电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏.(3)试画出点电荷、等量异种电荷、等量同种电荷及匀强电场周围的电场线.答案答案见知识梳理“几种特殊的电场线分布”1.电场线(1)电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的，曲线上每点的方向表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，而是为了形象描述而假想的线.(2)几种特殊的电场线分布，如图3所示.知识梳理图3曲线切线电场(3)电场线的特点①电场线从或无限远出发，终止于或负电荷.②电场线在电场中不.③在同一电场中，电场强度较大的地方电场线，电场强度较小的地方电场线.2.匀强电场(1)定义：如果电场中各点电场强度大小、方向，这个电场就叫做匀强电场.(2)特点：①电场方向处处相同，电场线是.②场强大小处处相等，电场线间隔.正电荷无限远相交较密较疏相等相同平行直线相等判断下列说法的正误.(1)电场线是电场中实际存在的线.()(2)电场中的任意两条电场线都不可能相交.()(3)电场线的方向与带电粒子的受力方向一定相同.()(4)顺着电场线的方向，电场强度一定越来越小.()(5)电场线与电荷的运动轨迹一定重合.()即学即用×√×××一、对电场强度的理解电场强度的两个性质：(1)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.(2)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.例1　真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图4所示.求：(1)q在M点受到的作用力；答案解析图41.0×10－8N，方向沿MO指向Q因为Q带正电，q带负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.(2)M点的场强；答案解析100N/C，方向沿OM连线背离Q(3)拿走q后M点的场强；答案解析100N/C，方向沿OM连线背离Q场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关.故M点的场强仍为100N/C，方向沿OM连线背离Q.(4)M、N两点的场强哪点大？答案解析M点场强大针对训练1　在电场中某点放入正点电荷q，它受到的电场力F方向向右.当放入负点电荷q时，它受到的电场力F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.该点不放电荷时，电场强度为零答案解析√放入正电荷和负电荷时，该点的场强均向右，故A错误；根据电场强度的定义可知B正确.该点放入2q的正点电荷时，电场力变为原来的2倍，电场强度不变，故C错误；不放电荷时，电场强度不变，D错误.二、点电荷的电场　电场强度的叠加例2　如图5所示，真空中，带电荷量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，则：(1)点电荷A、B在中点O产生的场强分别为多大？方向如何？图5答案解析分别求＋Q和－Q在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出该点的合场强.如图甲所示，A、B两点电荷在O点产生的场强方向相同，均由A→B.A、B两点电荷在O点产生的电场强度大小(2)两点电荷连线的中点O的场强为多大？答案解析(3)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的C点的电场强度大小、方向如何？答案解析如图乙所示，技巧点拨电场强度是矢量，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2　如图6所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠MOP＝90°.电荷量相等、电性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E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的电场强度的大小变为E2.E1与E2之比为答案解析图6√依题意，设M点处的点电荷为正电荷，N点处的为负电荷，则每个点电荷在O点产生的电场强度的大小为，则当N点处的点电荷移至P点时，O点场强如图所示，三、电场线的理解和应用例3　某电场的电场线分布如图7所示，下列说法正确的是A.c点的电场强度大于b点的电场强度B.若将一试探电荷＋q由a点静止释放，它将沿电场线运动到b点C.b点的电场强度大于d点的电场强度D.a点和b点的电场强度的方向相同图7答案解析√电场线的疏密表征了电场强度的大小，由题图可知Ea＜Eb，Ed＞Ec，Eb＞Ed，Ea＞Ec，故选项C正确，选项A错误；由于电场线是曲线，由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动，故选项B错误；电场线的切线方向为该点电场强度的方向，a点和b点的切线不在同一条直线上，故选项D错误.总结提升1.电场线并不是粒子运动的轨迹.带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定.电场线上各点的切线方向是场强方向，决定着粒子所受电场力的方向.轨迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向.2.电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下三个条件(1)电场线是直线.(2)带电粒子只受电场力作用或除电场力外的其他力的合力与电场力在同一直线上.(3)带电粒子初速度的大小为零或初速度的方向与电场线方向在一条直线上.1.下列说法中正确的是A.电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与试探电荷在该点所受的静电力成正比B.场中某点的场强大小等于，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关C.场中某点的场强方向是试探电荷在该点的受力方向D.公式对于任何电场都是适用的答案√123452.若正电荷q在电场中由P向Q做加速运动且加速度越来越大，则可以判定它所在的电场一定是下图中的答案解析√正电荷受力方向与场强方向相同，故四种情况下正电荷q都做加速运动，但只有C中的电场强度逐渐变大，则电荷所受的静电力增大，加速度越来越大.123453.如图8所示，图甲中AB是一个点电荷电场中的电场线，图乙则是放在电场线上a、b处的试探电荷所受电场力与电荷量间的函数图线，由此可知以下判断可能正确的是A.场源是正电荷，位于a点的左侧B.场源是正电荷，位于b点的右侧C.a、b两点场强相等D.a点场强小于b点场强答案解析√图812345123454.如图9所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在该直线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示a、b两点的场强大小，则A.a、b两点场强方向不同B.电场线从a指向b，所以Ea>EbC.电场线是直线，所以Ea＝EbD.不知a、b附近的电场线分布，Ea、Eb大小不能确定√答案解析图912345由于电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致，而该电场线是直线，故A错误；电场线的疏密表示电场的强弱，只有一条电场线时，则应讨论如下：若此电场线为正点电荷电场中的，则有Ea>Eb；若此电场线为负点电荷电场中的，则有Ea<Eb；若此电场线是匀强电场中的，则有Ea＝Eb；若此电场线是等量异种点电荷电场中的那一条直的电场线，则Ea和Eb的关系不能确定.故正确选项为D.123455.在一个等边三角形ABC顶点B和C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E，方向与BC边平行沿B指向C，如图10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A指向BB.大小仍为E，方向由B指向AC.大小变为，方向不变D.不能得出结论√答案解析图10设点电荷B、C在A处产生的场强大小均为E′，则E′＝E，拿走C处的点电荷后，A处电场强度大小为E，方向由B指向A，选项B正确.12345本课结束