1.3電場強度學案.

1、學案 3 電場強度學習目標定位1.理解電場強度的概念及公式，并會進行有關的計算2會用電場線表示電場, 并熟記幾種常見電場的電場線分布特征.3.理解點電荷的電場強度及場強疊加原理.一、電場法拉第認為在電荷的周圍存在著由它產生的電場，處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個電場給予的.近代物理學認為電場以及磁場是一種客觀存在，并且是互相聯(lián)系的，統(tǒng)稱為電 磁場，場與實物是物質存在的兩種不同形式.二、電場強度試探電荷在電場中某個位置所受的力與它的電荷量的比值叫電場強度，用公式E=表示；單位是牛每庫，符號為、乂；電場強度是矢量，方向與正電荷的受力方向相同.三、點電荷的電場 電場強度的疊加1真空中點電荷在

2、周圍形成的電場的場強公式為：E=k,其中k是靜電力常量，Q是場源電 荷的電荷量.2.如果場源是多個點電荷，電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度 的矢量和.四、電場線電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點的切線方向表示該點的電場強度方向.在同一幅圖中，電場強度較大的地方電場線較密，電場強度較小的地方電場線較疏，電場線不是實際存在的線，而是為了形象地描述電場而假想的線.一、電場 電場強度問題設計1 在空間中有一電場，把一帶電荷量為q 的試探電荷放在電場中的 A 點，該電荷受到的靜電力為 F若把帶電荷量為 2q 的點電荷放在 A 點，則它受到的靜電力為多少？若把帶電荷

3、量為nq的點電荷放在該點，它受到的靜電力為多少？答案2F nF2 結合問題設計 1 思考電荷在電場中某點受到的靜電力F 與電荷所帶電荷量 q 有何關系？答案F與q成正比，即F與q的比值為定值.要點提煉電場強度的定義式是E=F/q，它是表示電場的強弱和方向的物理量：1.電場強度的唯一性：決定于電場本身，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關（填 有關”或 無關”2 .電場強度的矢量性：電場強度的方向與在該點的正電荷所受靜電力的方向相同，與負電荷的受力方向相反.所以比較電場強度是否相同時，一定要考慮大小和方向兩個因素.延伸思考電場強度是比值法定義的物理量.比值法定義的特點是什么？請

4、結合密度p=,電阻 R =的公式加以說明.答案比值法定義的特點是被定義的物理量與作比值的兩個量無關，只取決于物質、電阻、電場本身的性質.二、點電荷的電場 電場強度的疊加問題設計1如圖1所示，在正點電荷 Q 的電場中有一試探電荷 q，已知 q 到 Q 的距離為 r, Q 對 q 的作用力是多大？ Q 在 q 所在位置產生的電場的電場強度是多大？方向如何？答案根據(jù)庫侖定律有 F = k，所以 Q 在 q 所在位置產生的電場的電場強度為E= k，方向沿Qq 的連線由 Q 指向 q.二如果再有一正點電荷 Q= Q,放在如圖：所示的位置，q 所在位置的電場的電場強度多大？所以 q 所在位置的電場的電場強

5、度為E= k.要點提煉1.點電荷電場的場強：(1 公式 E = k,適用條件：真空中的點電荷.(2 方向：沿某點和 Q 的連 線，Q 為正電荷時，沿連線向外，Q 為負電荷時，沿連線向里.如果以 Q 為中心，r 為半徑作 一球面，則球面上各點的電場強度大小相等.當 Q 為正電荷時，E 的方向沿半徑向外；當 Q 為負電荷時，E 的方向沿半徑向里.2.場強是矢量，當空間存在多個點電荷產生的電場時，電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的矢量和.三、電場線勻強電場問題設計 1.電場線是如何表示電場方向和強弱的? 答案在電場中，某點電場線的切線方向表示該點場強方向；電場線的疏密表示電場

6、強度的相 對大小，電場強度較大的地方電場線較密，反之較疏.2.電場線是真實存在的嗎？能不能相交？如圖所示，Q、Q 分別對 q 有力的作用,q 所受的靜電力為兩個力的答案合力 F = = k.答案不是.如果相交，則在同一點的切線方向有兩個，電場強度的方向也有兩個，這與電場 強度的方向只有一個相矛盾，所以不可能.要點提煉1電場線的特點有：(1起始于無限遠或正電荷，終止于負電荷或無限遠.(2任意兩條電場線不相交.(3在同一幅圖中，電場線的疏密表示場強的大小，電場線某點的切線方向表示該點電場強度的 方向.2.勻強電場中各點的電場強度大小相等，方向相同；電場線是間距相等的平行線.延伸思考1點電荷、等量同

7、號點電荷、等量異號點電荷電場的電場線有何特點？答案點電荷的電場：正電荷的電場線從正電荷出發(fā)延伸到無限遠處，負電荷的電場線由無限 遠處延伸到負電荷，如圖所示，其特點有：(1點電荷形成的電場中，不存在場強相同的點.(2若以點電荷為球心作一個球面，電場線處處與球面垂直.在此球面上場強大小處處相等，方 向各不相同.等量同號點電荷的電場：電場線分布如圖所示(以等量正點電荷為例，其特點有:（1兩點電荷連線上，中點門處場強為零，向兩側場強逐漸增大，方向指向中點.（2兩點電荷連線中點0沿中垂面仲垂線到無限遠，電場線先變密后變疏，即場強先變大后變 小，方向背離中點.等量異號點電荷的電場：電場分布如圖所示，其特點

8、有:（1兩點電荷連線上的各點場強方向從正電荷指向負電荷，沿電場線方向場強先變小再變大，中點處場強最小.（2兩點電荷連線的中垂面（中垂線上，電場線的方向均相同，即電場強度方向都相同，總與中 垂面（或中垂線垂直且指向負點電荷一側沿中垂面（中垂線從中點到無限遠處， 場強大小一直 減小，中點處場強最大.2.電場線和帶電粒子在電場中的運動軌跡相同嗎?答案不一定相同電場線是為了形象地描述電場而引入的假想曲線，規(guī)定電場線上每點的切 線方向為該點的場強方向，也是正電荷在該點的受力方向（與負電荷受力方向相反.運動軌跡是帶電粒子在電場中實際通過的徑跡，徑跡上每點的切線方向為粒子在該點的速度方向.在力 學的學習中我

9、們就已經知道，物體運動速度的方向和它的加速度的方向是兩回事，不一定相 同，因此，電場線與運動軌跡不能混為一談，不能認為電場線就是帶電粒子在電場中運動的軌 跡.只有當電場線是直線，且?guī)щ娏Ｗ又皇莒o電力作用（或受其他力，但方向沿電場線所在直 線，同時帶電粒子的初速度為零或初速度方向沿電場線所在直線時，運動軌跡才和電場線重 合，這只是一種特殊情況.、對電場強度的理解【例丄】 如圖 3 所示，在一帶負電的導體A 附近有一點 B，若在 B 處放置一個 q1 = _2.0X0 8 C 的電荷，測出其受到的靜電力F1 大小為 4.0 杓6 N，方向如圖，則：(1B 處場強是多少？方向如何？(2 如果換成一個

10、 q2= 4.0 10 7C 的電荷放在 B 點，其受力多大？此時 B 處場強多大？解析(1由場強公式可得EB=N/C=200 N/C因為是負電荷，所以場強方向與F1方向相反(2q2 在 B 點所受靜電力 F2 = q2EB = 4.0X10 7 200 N = 8.0 10 5 N，方向與場強方向相同，也就是與 F1 反向.此時 B 處場強仍為 200 N/C 不變，方向與 F1 相反.答案(1200 N/C 方向與 F1 相反(28.0 10 5 N 200 N/C針對訓練A 為已知電場中的一固定點，在A 點放一電荷量為 q 的試探電荷，所受電場力為F, A 點的場強為 E,則(A 若在

11、A 點換上電荷量為一 q 的試探電荷，A 點場強方向發(fā)生變化B .若在 A 點換上電荷量為 2q 的試探電荷，A 點的場強將變?yōu)?2EC.若在 A 點移去電荷 q, A 點的場強變?yōu)榱鉊. A 點場強的大小、方向與 q 的大小、正負、有無均無關答案D解析 電場強度E=F/q是通過比值定義法得出的，其大小及方向與試探電荷無關；故放入任何電荷時電場強度的方向、大小均不變，故A、B、C均錯誤；故選D.、點電荷的電場電場強度的疊加(1 點電荷 A、B 在中點 0 產生的場強分別為多大？方向如何?(2 兩點電荷連線的中點 0 的場強為多大？方向如何？(3 在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B 兩點都為 r

12、 的 0 點的場強多大？方向如何?解析 分別求+ Q 和一 Q 在某點的場強大小和方向，然后根據(jù)場強的疊加原理，求出該點的合 場強.(1 如圖甲所示，A、B 兩點電荷在 0 點產生的場強方向相同，均由ATB.A、B 兩點電荷在 0 點產生的電場強度 EA= EB =.+4?-Q甲(20 點的場強為：E0 = EA+ EB =，方向由 ATB.(3 如圖乙所示，EA = EB = 2,如圖 4 所示，真空中，帶電荷量分別為+Q 和一 Q 的點電荷 A、B 相距 r，則:由矢量圖所形成的等腰直角三角形可知,0 點的場強 EO = 2k,方向與 A、B 的中垂線垂直，由 ATB.答案 (1，方向由

13、ATB ，方向由 ATB(2,方向由 ATB (32,方向由 ATB三、電場線的理解和應用p 圖 5pA c 點的電場強度大于 b 點的電場強度B 若將一試探電荷+ q 由 a 點靜止釋放，它將沿電場線運動到b 點C.b 點的電場強度大于 d 點的電場強度D.a 點和 b 點的電場強度的方向相同解析 電場線的疏密表征了電場強度的大小，由題圖可知EavEb, Ed Ec, Eb Ed, Ea Ec,故選項 C 正確，選項 A 錯誤由于電場線是曲線，由a 點靜止釋放的正電荷不可能沿電場線運動，故選項 B 錯誤.電場線的切線方向為該點電場強度的方向，a 點和 b 點的切線不在同一條直線上，故選項D

14、錯誤.答案 C電斶抻弱勺方向fMif電磚弭度一起場壷度的疊如丄電噴的_述電嶺按半n阿邊宅疋財電場線的松睡 幾種常芒電場的電 場違仔布耐點5 所示，下列說法正確的是(自柱，也冏區(qū)1.（對電場強度的理解下列說法中正確的是（A 電場強度反映了電場的力的性質，因此場中某點的場強與試探電荷在該點所受的靜電力成 正比B .場中某點的場強大小等于F/q，但與試探電荷的受力大小及電荷量無關C.場中某點的場強方向是試探電荷在該點的受力方向D .公式 E = F/q 和 E= k 對于任何電場都是適用的答案 B2.（對電場線的理解如圖6 所示，帶箭頭的直線是某一電場中的一條電場線，在這條線上有A、B 兩點，用 E

15、A、EB 表示 A、B 兩處的場強，則（A_ B =圖 6A . A、B 兩處的場強方向相同B .因為 A、B 在一條電場線上，且電場線是直線，所以EA = EBC.電場線從 A 指向 B,所以 EA EBD .不知 A、B 附近電場線的分布情況，EA、EB 的大小不能確定答案 AD解析 電場線的切線方向即場強方向，所以A 對；電場線的疏密程度表示場強大小，只有一條電場線的情況下不能判斷場強大小，所以B、C 錯誤，D 正確.3.（電場強度矢量的疊加 N（N 1 個電荷量均為 q（q0 的小球，均勻分布在半徑為R 的圓周上，如圖 7 所示.向右移去位于圓周上P 點的一個小球，則圓心0 點處的電場

16、強度大小為_ ，方向_ .（已知靜電力常量為 koQ/fooo oo o O圖 7答案 k 沿 OP 指向 P 點解析 P 點的帶電小球在圓心 O 處的電場強度大小為E1 = k，方向沿 PO 指向 O; N 個小球在O 點處電場強度疊加后，合場強為零；移去 P 點的小球后，則剩余 N-1 個小球在圓心 O 處的電場強度與 P 點的小球在圓心 O 處的電場強度等大反向，即E = E1 = k，方向沿 OP 指向 P.4 .(場強的應用一試探電荷q = + 4X109 C,在電場中 P 點受到的靜電力F = 6X107N .則:(1P點的場強大小為_ ；(2將試探電荷移走后，P點的場強大小為 _

17、；(3放一電荷量為q=1.2X06 C的電荷在P點，受到的靜電力F的大小為_ .答案(11.5M02 N/C (21.5 X102 N/C(31.8W4 N解析(1 E = = = 1.5 X102 N/C(2 場強是描述電場的物理量，跟試探電荷無關，所以將試探電荷移走后，場強仍是1.5 X102N/C.(3F=qE =1.2 X106X1.5 X102 N=1.8 X104 N如廿弊舛件.題組一 對電場、電場強度的理解1下列說法中正確的是(A只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場B.電場是一種物質，它與其他物質一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的東西C.電荷間的相互作用是通過電場而產生的，

18、電場最基本的性質是對處在它里面的電荷有力的 作用D.場強的定義式E=F/q中，F(xiàn)是放入電場中的電荷所受的力，q是產生電場的電荷的電荷量答案ABC2.有關電場強度的理解，下述說法正確的是(A.由E=可知，電場強度E跟放入電場的電荷q所受的靜電力成正比B.當電場中存在試探電荷時，電荷周圍才出現(xiàn)電場這種特殊的物質，才存在電場強度C.由E=可知，在離點電荷很近，r接近于零時，電場強度無窮大D.電場強度是反映電場本身特性的物理量，與是否存在試探電荷無關答案D解析E=是電場強度的定義式，而非決定式，所以電場強度E 跟放入的電荷 q 所受的靜電力成正比的說法是錯誤的；電荷周圍存在電場這種特殊的物質，不管是否

19、置入試探電荷；E =適用于點電荷的電場，在離點電荷很近，當r 接近于零時，電荷不能再當點電荷處理，表達式不再成立.3.由電場強度的定義式 E= F/q 可知，在電場中的同一點(A電場強度 E 跟 F 成正比，跟 q 成反比B .無論檢驗電荷所帶的電量如何變化，F(xiàn)/q 始終不變C.不同電荷在電場中某點所受的電場力大小不同，該點的電場強度在不斷改變D .一個不帶電的小球在 P 點受到的電場力為零，則 P 點的場強一定為零答案 B解析 電場強度等于試探電荷所受電場力與電荷量的比值，但并不是說電場強度E 跟 F 成正比、跟 q 成反比，電場強度 E 由電場本身決定，與 F、q 無關，故 A 錯誤.在電

20、場中的同一點，電場強度 E 是一定的，無論試探電荷所帶的電量如何變化，F(xiàn)/q 始終不變；不同電荷在電場中某點所受的電場力大小不同，但場強恒定，故B 正確、C 錯誤.由于電場對不帶電的小球沒有電場力作用，不帶電的小球在 P 點受到的電場力為零， P 點的場強可能為零，也可能不為 零，故 D錯誤.題組二 電場線4關于電場線的特征，下列說法中正確的是(A 如果某空間中的電場線是曲線，那么在同一條電場線上各處的場強不相同B 如果某空間中的電場線是直線，那么在同一條電場線上各處的場強相同C.如果空間中只存在一個孤立的點電荷，那么這個空間中的任意兩條電場線相交；如果空間 中存在兩個以上的點電荷，那么這個空

21、間中有許多電場線相交D .電場中任意兩條電場線都不相交答案 AD5 .下列各電場中，A、B 兩點電場強度相同的是(答案 C解析A圖中，A、B兩點場強大小相等，方向不同，B圖中，A、B兩點場強的方向相同，但 大小不等，C圖中是勻強電場，貝V A、B兩點場強大小、方向相同；D圖中A、B兩點場強大 小、方向均不相同故選C.6如圖 1 所示是某靜電場的一部分電場線分布情況，下列說法中正確的是（圖 1A .這個電場可能是負點電荷的電場B .點電荷 q 在 A 點處受到的電場力比在 B 點處受到的電場力大C. 負電荷在 B 點處受到的電場力的方向沿電場線的切線方向D. 點電荷 q 在 A 點處的瞬時加速度

22、比在 B 點處的瞬時加速度小（不計重力答案 B解析 電場線的疏密反映了電場強度的大小，而加速度的大小關鍵是看電場力的大小.判斷A、B 兩處電場線的疏密是解決本題的關鍵.負點電荷的電場線是從四周無限遠處不同方向指向負點電荷的直線，故 A 錯；電場線越密的地方場強越大，由題圖知 EA EB,又因 F = qE, 得 FA FB，故 B 正確；由 a=知，a F,而E, EA EB，所以 aAaB，故 D 錯；負電荷 在 B 點受到的電場力的方向與 B 點電場強度的方向相反，故 C 錯誤.題組三點電荷的電場7.如圖2所示是點電荷Q周圍的電場線，圖中A到Q的距離小于B到Q的距離.以下判斷 正確的是（A

23、.Q是正電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度B.Q是正電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度C.Q是負電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度D.Q是負電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度答案 A解析 正點電荷的電場是向外輻射的，電場線密的地方電場強度大，所以A 正確.8.如圖3甲所示，在x軸上有一個點電荷Q(圖中未畫出，0、M、N為軸上三點.放在M、N兩點的試探電荷受到的靜電力跟試探電荷所帶電荷量的關系如圖乙所示，貝V (AM點的電場強度大小為2X103 N/CBN點的電場強度大小為2X103 N/CC.點電荷Q在M、N之間D.點電荷Q在M、O之間答案 AC 1 2 3 4 710 *C乙

24、M解析設 M、N 兩點的電場強度分別為 度，貝UEM = 2X03 N/C;EN= -500 N/C , M、N兩點電場強度方向相反.由點電荷電場強度 的特點知，點電荷 Q 應在 M、N 之間，故選項 A、C 正確.EM、EN，根據(jù)題圖乙可知，圖線的斜率即為電場強C.若 Q 為負電荷，則 q 帶正電,Fa Fb9如圖4所示，（a中AB是一個點電荷電場中的電場線，圖（b則是放在電場線上a、b處的檢 驗電荷的電荷量與所受電場力間的函數(shù)圖線，由此可知以下判斷可能正確的是（答案 AC解析 比值 F/q 表示電場強度，根據(jù) F q 圖線，可知 EaEb.由點電荷電場強度表達式 E = k 可知，ra F

25、bFavFbD .若 Q 為負電荷，則 q 帶正電，F(xiàn)avFb答案 A解析 從電場線分布可以看出，a 點電場線密，故 EaEb，所以帶電粒子 q 在 a 點所受靜電力 大，即 Fa Fb ;若 Q 帶正電，正電荷從 a 到 b 靜電力做正功，若 Q 帶負電，正電荷從 a 到 b 靜電力做負功，故 A 項正確.題組四電場強度矢量的疊加11.如圖 6 所示，有一水平方向的勻強電場，場強大小為900 N/C,在電場內一水平面上作半徑為 10 cm 的圓心為 O 的圓，圓上取 A、B 兩點，AO 沿電場方向，BO 丄 OA,另在圓心處放一電 荷量為 10 9 C 的正點電荷，貝 UA 處場強大小 EA =_ N/C , B 處場強大小 EB =_ N/C.答案 01.27 103解析 由 E = k,得點電荷在 A 處產生的場強 EA= 900 N/C，方向向左，所以A 處合場強為零.點電荷在 B 處產生的場強 EB = 900 N/C，方向向下，所以 B 處合場強為 1.27 03 N/C.12.在真空中有兩個點電荷 q1 和 q2 分別位于 A 和 B，如圖 7 所示相距 20 cm,q1 為 40 8C, q2 為一 80 8 C.則:圖 7(1 在 AB 連線上 A 點的外側離 A 點 20 cm 處的 D 點電場強