電場 電場強(qiáng)度 人教版(理科)

1、電場 電場強(qiáng)度【基礎(chǔ)知識(shí)誘思】無網(wǎng)捕魚實(shí)際上是電捕魚，這種作業(yè)方式簡單地說就是作業(yè)船附有發(fā)電設(shè)備、吸魚機(jī)械漁船開到作業(yè)漁場的魚群附近，把吸魚機(jī)的吸魚管道伸向魚群，并以它作為陽極；船的另一側(cè)或船尾把陰極伸入水中，然后兩極通以電流，在陰陽極之間的水域形成了電場，魚群便沖向陽極的吸魚管口，被吸魚機(jī)吸到船上，這種捕魚方法既不用魚網(wǎng)，也不必包抄或追捕魚群，更不像其他作業(yè)方式那樣放網(wǎng)、起吊，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，又顯著提高了產(chǎn)量那么，為什么在電場里面魚會(huì)沖向陽極呢？原來，魚體是一個(gè)導(dǎo)體，電場對(duì)它有刺激作用，電場中，魚體若與電場的方向平行時(shí)，所受的刺激就大；與電場方向垂直時(shí)，受到的刺激最??；當(dāng)魚頭朝著陰極時(shí)，

2、所受刺激最大于是在電場中，魚總是尋覓刺激最小的方向，使身體與電場垂直但是，朝向陰極一側(cè)的魚體肌肉又產(chǎn)生痙攣，強(qiáng)烈收縮，致使魚的整個(gè)身體朝著陰極方向彎曲，最終失去平衡，于是擺動(dòng)尾部來平衡身體，結(jié)果形成了趨向陽極的沖力，魚就一尾一尾地向陽極游去這樣吸魚管口就聚集了大量的魚，開動(dòng)吸魚機(jī)，魚就被吸到船上目前電捕魚主要應(yīng)用于淡水中這是因?yàn)榈碾娮璐?，消耗的電能和電機(jī)功率可以小些；而海水電阻小，耗電大，成本過高但是，電捕魚對(duì)小魚苗的危害極大，是必須禁止使用的捕魚方法在這里所說的無網(wǎng)，不是真的無網(wǎng)，而是一張看不見的“電網(wǎng)”，說到底就是在陰、陽兩極間形成了一個(gè)電場那么電場是什么呢？又有哪些特點(diǎn)呢？【重點(diǎn)難點(diǎn)

3、解讀】問題一：電場強(qiáng)度解讀：電場作為物質(zhì)的最基本的性質(zhì)表現(xiàn)在對(duì)于放入其中的電荷有力的作用，描述這一屬性的物理量就是電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度的定義采用比值定義法：將帶電量為q的點(diǎn)電荷放入電場中的某點(diǎn)，如果點(diǎn)電荷受到的力（電場力）為F，那么該點(diǎn)的電場強(qiáng)度為E電場強(qiáng)度的單位是NC，規(guī)定其方向與正電荷在該點(diǎn)的受力方向一致因此，電場強(qiáng)度的意義表達(dá)的是電場的強(qiáng)弱與方向問題二：對(duì)E的理解解讀：E是電場強(qiáng)度的定義式，是用比值定義的物理量電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度是一個(gè)確定的值，人們?yōu)榱酥罍y量這個(gè)值，在此處放入一個(gè)試探電荷q，看它受到的電場力F等于多少，由此可以得出這個(gè)值E=，因此q起到的作用僅是“測量工具”，“測量工具”

4、不能決定被測量值的大小電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E，只要電場不變，該點(diǎn)的電場強(qiáng)度E就是一個(gè)確定的值，與試探電荷q的大小及放不放試探電荷q無關(guān)決不能理解為“E與F成正比，與q成反比”問題三：電場的“疊加”解讀：當(dāng)空間的電場是由幾個(gè)點(diǎn)電荷共同激發(fā)的時(shí)候，空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)所激發(fā)的電場在該點(diǎn)的場強(qiáng)的矢量和“疊加電場”一經(jīng)形成，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)也就唯一確定了但由于場強(qiáng)是矢量，可以依矢量法則根據(jù)需要進(jìn)行分解【解題技法點(diǎn)撥】如何求合電場的場強(qiáng)？兩個(gè)（或兩個(gè)以上）點(diǎn)電荷在真空中同時(shí)存在時(shí)，空間某點(diǎn)的場強(qiáng)E等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)E1、E2的矢量和可根據(jù)矢量運(yùn)算的法則，求出該點(diǎn)的

5、場強(qiáng)E（1）同一直線上的兩個(gè)場強(qiáng)E1、E2的疊加若兩個(gè)場強(qiáng)的方向相同，則合場強(qiáng)E的方向跟它們的方向相同，合場強(qiáng)的大小等于E1和E2大小之和；若兩個(gè)場強(qiáng)的方向相反，則合場強(qiáng)的大小等于E1與E2大小之差，方向跟數(shù)值大的場強(qiáng)的方向相同（2）不在同一直線上的兩個(gè)場強(qiáng)的疊加用平行四邊形法則（或正交分解法）求合場強(qiáng)例 如圖1321所示，在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷A、B，帶電荷量分別為+Q1與-Q2，且Q12Q2，用E1和E2分別表示兩個(gè)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小，則在x軸上應(yīng)有（ ）AE1E2的點(diǎn)只有一處，該處合場強(qiáng)為零BE1E2的點(diǎn)共有兩處，一處合場強(qiáng)為零，另一處合場強(qiáng)為2E2CE1E2的點(diǎn)共有三處，其中兩處合

6、場強(qiáng)為零，另一處合場強(qiáng)為2E2DE1E2的點(diǎn)共有三處，其中一處合場強(qiáng)為零，另兩處合場強(qiáng)為2E2點(diǎn)撥：E1E2的結(jié)果有兩種可能：一種是合場強(qiáng)為零，另一種是合場強(qiáng)為2E1或2E2.由圖1321可知，在AB之間的x軸上，A、B兩點(diǎn)電荷的場強(qiáng)方向相同，不存在合場強(qiáng)為零的點(diǎn)，但合場強(qiáng)為2E2的點(diǎn)可能存在（只有一處）在A點(diǎn)左側(cè)的x軸上，由E可以判斷得知，也不存在合場強(qiáng)為零的點(diǎn)，因這一區(qū)間距A近.而距B遠(yuǎn)，但A點(diǎn)處的電荷量大于B點(diǎn)處的電荷量，故不可能出現(xiàn)E1E2的位置，自然也就沒有合場強(qiáng)為零的點(diǎn)，而在B點(diǎn)右側(cè)的x軸上，存在合場強(qiáng)為零的點(diǎn)，且是唯一確定的位置，設(shè)A、B相距為a，合場強(qiáng)為零的點(diǎn)在B點(diǎn)右側(cè)距B為x

7、處，則所以x=(1+)a.同理E1E2且合場強(qiáng)為2E2的位置在A、B之間的x軸上，并有唯一確定的解，即在B點(diǎn)左側(cè)距B為（-1）a處答案：B【經(jīng)典名題探究】考點(diǎn)一：對(duì)場強(qiáng)的定義式和點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式的理解例1關(guān)于電場強(qiáng)度的兩個(gè)表達(dá)式E=和E=k，下列敘述中正確的是（ ）AE=是電場強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量BE=是電場強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電電場中的電荷所受的電場力，q是放入電場中的電荷的電荷量CE是真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng)計(jì)算公式，Q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量DE=適用于任何電場，E=只適用于點(diǎn)電荷形成的電場分析：本題考查了對(duì)電場強(qiáng)度兩關(guān)系式的理解.其中E=是電場

8、強(qiáng)度定義式，適用于任何電場，而q為試探電荷的電荷量；E率只適用于點(diǎn)電荷形成的電場，Q為形成電場的點(diǎn)電荷的電荷量答案：BCD探究：我們學(xué)習(xí)的許多物理量有定義式、決定式和特殊條件下的關(guān)系式，分清這些關(guān)系式中每個(gè)量的物理意義，對(duì)于公式的理解和正確運(yùn)用具有得要意義，如何正確理解F=qE與F=的關(guān)系？姊妹題 在電場中某點(diǎn)，當(dāng)放入正電荷時(shí)受到的電場力向右，當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)受到的電場力向左，則下列說法中正確的是（ ）A當(dāng)放入正電荷時(shí)，該點(diǎn)場強(qiáng)向右，當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)，該點(diǎn)場強(qiáng)向左B該點(diǎn)場強(qiáng)方向一定向石C該點(diǎn)場強(qiáng)方向一定向左D該點(diǎn)場強(qiáng)方向無法確定答案：B考點(diǎn)二：電場中的電荷受力與場強(qiáng)的關(guān)系例2 真空中某一空間存在一

9、電場，具中P點(diǎn)的電物強(qiáng)度E=5×103N/C，方向堅(jiān)直向下，一電荷量為q4×10-8C的微粒靜止于P點(diǎn)，則該微粒帶何種電荷，質(zhì)量多大？（取g=10m/s2）分析：在電場中，粒子受重力mg和電場力FqE作用而處于平衡狀態(tài)，根據(jù)二力平衡條件，可知電場力方向豎直向上，而場強(qiáng)方向堅(jiān)直向下，所以粒子帶負(fù)電由平衡條件有mg-qE0，得mkg2×10-5kg.答案：負(fù)電；2×10-5kg探究：電場力是由力的性質(zhì)命名的，它與重力、彈力、摩擦力一樣遵循力學(xué)的一切規(guī)律，即以后處理有電場的問題中，把它當(dāng)作與重力、彈力、摩擦力一樣的力來處理，滿足靜態(tài)的平衡和牛頓運(yùn)動(dòng)定律姊妹題

10、如圖1322所示，A為帶負(fù)電Q的金屬板.沿金屬板的垂直平分線，在距板r處放一質(zhì)量為m，電量為q的小球，小球受向右的電場力作用偏轉(zhuǎn)角而靜止小球用絕緣絲線懸掛于O點(diǎn)，試求小球所在處的電場強(qiáng)度答案： 方向水平向左考點(diǎn)三：場強(qiáng)的疊加原理例3 如圖1323所示，在真空中兩點(diǎn)電荷QA=4×10-9C，QB-4×10-9C，它們相距l(xiāng)1m，求在AB的中垂線上距AB的中點(diǎn)O的距離為0.5m處的P點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向分析：點(diǎn)電荷Q1和Q2的電場在P點(diǎn)的場強(qiáng)分別為E1、E2，它們的大小相等，方向如圖所示由幾何知識(shí)可知E1和E2的夾角為90°，合場強(qiáng)E在E1、E2夾角的平分線上，故E與A

11、B平行，并指向右側(cè)所以EE1cos45°+E2cos45°=E1又E1kNC72NC所以E=E1=×72NC102NC，方向與AB平行指向B的一側(cè)答案：102NC，方向與AB平行指向B的一側(cè)探究：求不在同一直線上的兩個(gè)場強(qiáng)的合場強(qiáng)，應(yīng)利用平行四邊形定則對(duì)場強(qiáng)進(jìn)行合成姊妹題 如圖1324所示，在邊長為a的等邊三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)A、B、C處，分別放有+Q、+Q和-Q的三個(gè)點(diǎn)電荷，則三角形中心O處的場強(qiáng)大小為多大？方向如何？答案： 方向由O指向C考點(diǎn)四：填補(bǔ)法求特殊帶電體產(chǎn)生的場強(qiáng)例4 如圖1325所示，用金屬AB彎成半徑r=1m的圓弧，但在A、B之間留出寬度d2c

12、m相對(duì)來說很小的間隙，將Q3.13×10-9C的正電荷分布于金屬絲上，求圓心處的電場強(qiáng)度分析：中學(xué)課本只學(xué)到有關(guān)點(diǎn)電荷場強(qiáng)計(jì)算公式，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的計(jì)算方法一個(gè)不規(guī)則帶電體，如本例題有缺口帶電金屬環(huán)所產(chǎn)生的場強(qiáng)，沒有現(xiàn)成公式能用我們可以變換一下思維角度，假設(shè)將圖中圓環(huán)缺口補(bǔ)上，并且它的電荷密度與缺了口的環(huán)體原有電荷密度一樣，這樣就形成了一個(gè)電荷均勻分布的完整帶電環(huán)，環(huán)上處于同一直徑兩端的微小部分可視為兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)電荷，它們產(chǎn)生的電場在圓心O處疊加后合場強(qiáng)為零，根據(jù)對(duì)稱性可知，帶電圓環(huán)在圓心O處的總場強(qiáng)E0至于補(bǔ)上的帶電小段，由題給條件可視作點(diǎn)電荷，它在圓心O處的場強(qiáng)E1是可求的，若題

13、中待求場強(qiáng)E2，則E1+E2E0，便可求得E2.設(shè)原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為，則補(bǔ)上的金屬小段的帶電荷量Q=×d，求出它在O處的場強(qiáng)E1=N/C9×10-2NC設(shè)待求的場強(qiáng)為E2，因?yàn)镋1+E20，可得E2=-E1=-9×10-2NC負(fù)號(hào)表示E2與E1反向，背向球心向左答案：9×10-3NC，方向背向球心向左探究：本題中如果在A、B之間留出寬度比較大的間隙，則不能運(yùn)用上面的方法求圓心處的電場強(qiáng)度因?yàn)榇藭r(shí)AB段帶電體不能當(dāng)作點(diǎn)電荷來處理，庫侖定律不能直接使用姊妹題 如圖13.26所示，半徑為r的硬橡膠環(huán)帶有均勻分布負(fù)電荷，單位長度的帶電量為q，則環(huán)心處的電

14、場強(qiáng)度為 ，若在環(huán)上截去很小的一段，其長為L，則環(huán)心處的場強(qiáng)大小是 .答案：0 k【思維誤區(qū)診斷】易錯(cuò)點(diǎn)：電場的物質(zhì)性及電場的基本性質(zhì)，電場力作用的相互性易被忽視例 關(guān)于電場，下列說法中正確的是（ ）A只要有電荷存在，在其周圍就一定存在電場B電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴于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發(fā)生的，電場最基本的性質(zhì)是對(duì)處在它里面的電荷有力的作用D兩電荷間通過電場發(fā)生作用不滿足牛頓第三定律誤點(diǎn)診斷 錯(cuò)解：BCD在等量同種電荷連線的中點(diǎn)，場強(qiáng)E0，所以，該處無電場，所以A錯(cuò)；兩電荷間的作用是通過電場產(chǎn)生的，兩電荷并未接觸，所以不存在作用力和反作用力

15、的問題，所以C、D正確本題中錯(cuò)認(rèn)為電場的作用不是相互的，其實(shí)電場對(duì)電荷有了力的作用，反過來電荷對(duì)電場也有作用名師批答 只要存在電荷，其周圍就有電場，但電場可以疊加，若周圍存在幾個(gè)電荷，則某點(diǎn)的場強(qiáng)就是幾個(gè)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和，若某點(diǎn)合場強(qiáng)為零，并不能說明此處無電場，所以A正確；電場與重力場一樣，是客觀存在的一種物質(zhì)，所以B正確；由電場的性質(zhì)可知，C正確；兩電荷之間的作用雖然是通過電場發(fā)生的，但該作用力大小相等，方向相反，符合牛頓第三定律，是一對(duì)作用力和反作用力，所以D不正確答案：ABC【同步達(dá)綱練習(xí)】基礎(chǔ)知識(shí)1電場中有一點(diǎn)P，下列說法正確的是（ ）A若設(shè)在P點(diǎn)電荷的電荷量減半，則P點(diǎn)的場強(qiáng)減

16、半B若P點(diǎn)沒有試探電荷，則P點(diǎn)場強(qiáng)為零CP點(diǎn)電場強(qiáng)度越大，則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場力越大DP點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向?yàn)樵囂诫姾稍赑點(diǎn)的受力方向2下面對(duì)公式E的幾種理解，其中正確的是（ ）A當(dāng)r0時(shí)，EB當(dāng)r時(shí)，E0C某點(diǎn)場強(qiáng)跟點(diǎn)電荷Q無關(guān)，只跟該點(diǎn)位置r有關(guān)D以點(diǎn)電荷Q為圓心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場強(qiáng)相等3如圖1327表示在一個(gè)電場中的a、b、c、d四點(diǎn)分別引入試探電荷時(shí)，測得的試探電荷的電量跟它所受電場力的函數(shù)關(guān)系圖象，那么下列敘述正確的是（ ）A這個(gè)電場是勻強(qiáng)電場Ba、b、c、d四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是EdEaEbEcCa、b、c、d四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是EaEbEdEcD無法確定這四個(gè)點(diǎn)的場強(qiáng)

17、大小關(guān)系4下面說法中正確的是（ ）A電荷的周圍存在電場B電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而存在的C電荷甲對(duì)電荷乙的靜電力是電荷甲的電場對(duì)電荷乙的作用力D靜電力是不直接接觸的物體之間的作用力，這種相互作用不經(jīng)其他物質(zhì)便可直接進(jìn)行5對(duì)于由點(diǎn)電荷q產(chǎn)生的電場，下列說法中正確的是（ ）A電場強(qiáng)度的表達(dá)式仍成立，即EF/q，式中的q就是產(chǎn)生電場的電荷B在真空中，電場強(qiáng)度的表達(dá)式Ekq/r2，其中q就是產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷C在真空中Ekq/r2，式中q是試探電荷D上述說法都不對(duì)6如圖1328所示，在x軸上坐標(biāo)原點(diǎn)處放一帶電量為-Q的點(diǎn)電荷在坐標(biāo)為2處放一帶電量為+4Q的點(diǎn)電荷，則場強(qiáng)為零處

18、的x坐標(biāo)為（ ）A4B1C-1D-27將點(diǎn)電荷q12×10-6C放在電場中的A點(diǎn)，受到的靜電力F4×10-3N，方向豎直向上，則A點(diǎn)的場強(qiáng)大小為 ，方向?yàn)?；若將q2-4×10-6C的點(diǎn)電荷置于A點(diǎn)，則q2受到的靜電力大小為 ，方向?yàn)?8一個(gè)質(zhì)量為m2.0×10-7kg的帶電液滴在空間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，該液滴的電性為負(fù)，其電量是由5.0×1012個(gè)電子電量形成的由此可知，在不計(jì)空氣阻力的情況下，空間的電場強(qiáng)度大小為 NC，方向 （g取10ms2）9如圖1329所示，A、B兩個(gè)金屬小球，帶有等量同種電荷q，質(zhì)量均為m，用長為l的細(xì)線連接，將A固定，

19、B球拉至水平，然后無初速地釋放，求：（1）B球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度；（2）此時(shí)細(xì)線的拉力 10如圖13210所示，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1和Q2，Q1為正電荷，Q2為負(fù)電荷，已知Q18Q2；另有一點(diǎn)P，距Q1為r1，距Q2為r2，現(xiàn)要使得P點(diǎn)的電場強(qiáng)度E方向平行于兩點(diǎn)電荷的連線，則r1與r2之比應(yīng)為多少？能力提升1關(guān)于電場力和電場強(qiáng)度，下列說法正確的是（ ）A電場強(qiáng)度的方向總是跟電場力的方向一致B電場強(qiáng)度的大小總是跟電場力的大小成正比C正電荷受到的電場力的方向跟電場強(qiáng)度的方向一致D同一電荷在某點(diǎn)受到的電場力越大，該點(diǎn)的電場強(qiáng)度越大2如圖13211所示，一帶電荷量為q的金屬球，固定在絕緣的支架上，

20、這時(shí)球外P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為E0.當(dāng)把一電荷量也是q的點(diǎn)電荷放在P點(diǎn)時(shí)，測得點(diǎn)電荷受到的靜電力為f；當(dāng)把一電荷量為aq的點(diǎn)電荷放在P時(shí)，測得作用于這點(diǎn)電荷的靜電力為F，則在國際單位制中（ ）Af的數(shù)值等于qE0BF的數(shù)值等于afCa比1小得越多，F(xiàn)的數(shù)值越接近aqE0Da比1小得越多，F(xiàn)的數(shù)值越接近af3在勻強(qiáng)電場中，將一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球由靜止釋放，帶電小球的運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為，如圖13212所示，則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為（ ）A最大值是B最小值是C唯一值是D以上都不對(duì)4如圖13213所示，真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷+qA和-qB，相距1m，已知帶電荷量之比qA：qB8：27，過qA所在點(diǎn)A作垂直于電荷連線的直線，則在直線上距qA的距離x= m的點(diǎn)C處的電場強(qiáng)度的方向與兩電荷連線平行5研究表明，地球表面附近的電場強(qiáng)度不為零假設(shè)地球表面附近的電場強(qiáng)度平均值為30NC，方向豎直向下地球表面附近每平方米所帶的負(fù)電荷的電荷量為 6如圖13214所示，在x軸坐標(biāo)為+1的點(diǎn)固定一電荷量為+4Q的點(diǎn)電荷，坐標(biāo)為0點(diǎn)上固定一個(gè)電荷量為心的點(diǎn)電荷，那么在x坐標(biāo)軸上，電場強(qiáng)度方向?yàn)閤軸負(fù)方向的點(diǎn)所在的區(qū)域是 7真空中相距r20cm固定著兩個(gè)點(diǎn)電荷A和B，已知點(diǎn)電荷A的電荷量QA