高中物理人教必修三9.3電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度講義

1、第9章 靜電場(chǎng)及其應(yīng)用3電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度學(xué)習(xí)目標(biāo)1知道電場(chǎng)的概念及電場(chǎng)的基本性質(zhì).2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度及其定義式，并能用該公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.3.掌握點(diǎn)電荷的電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加.4.知道電場(chǎng)線的概念，了解幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布特點(diǎn)基礎(chǔ)梳理一、電場(chǎng)1電場(chǎng)：存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的2電場(chǎng)像分子、原子等實(shí)物粒子一樣具有能量，電場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式二、電場(chǎng)強(qiáng)度1試探電荷與場(chǎng)源電荷(1)試探電荷：為了研究電場(chǎng)的性質(zhì)而引入的電荷，其是電荷量和體積都很小的點(diǎn)電荷(2)場(chǎng)源電荷：激發(fā)電場(chǎng)的帶電體所帶的電荷，也叫源電荷2電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的靜電力

2、跟它的電荷量的比值，叫作該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度(2)定義式：Eeq f(F,q)，q是試探電荷的電荷量(3)單位：牛每庫(kù)(N/C)(4)方向：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同，與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相反三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)場(chǎng)強(qiáng)公式：Ekeq f(Q,r2)，其中k是靜電力常量，Q是場(chǎng)源電荷的電荷量，r是點(diǎn)電荷到電場(chǎng)中該點(diǎn)的距離(2)方向：如果以Q為中心作一個(gè)球面，當(dāng)Q為正電荷時(shí)，E的方向沿半徑向外；當(dāng)Q為負(fù)電荷時(shí)，E的方向沿半徑向內(nèi)2電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加場(chǎng)強(qiáng)是矢量，如果場(chǎng)源是多個(gè)點(diǎn)電荷時(shí)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電

3、荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和四、電場(chǎng)線勻強(qiáng)電場(chǎng)1電場(chǎng)線(1)概念：電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向(2)特點(diǎn)電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無(wú)限遠(yuǎn)或負(fù)電荷電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交在同一電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線較密，電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線較疏2勻強(qiáng)電場(chǎng)(1)概念：如果電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這個(gè)電場(chǎng)就叫作勻強(qiáng)電場(chǎng)(2)特點(diǎn)：電場(chǎng)方向處處相同，電場(chǎng)線是平行直線場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，電場(chǎng)線疏密程度相等(3)實(shí)例：相距很近、帶有等量異種電荷的一對(duì)平行金屬板之間的電場(chǎng)(邊緣除外)，可以看作勻強(qiáng)電場(chǎng)能力拓展一、電場(chǎng)強(qiáng)度1電場(chǎng)強(qiáng)度

4、的大小和方向都是由電場(chǎng)本身所決定的，與試探電荷無(wú)關(guān)2電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受靜電力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受靜電力的方向相反3公式Eeq f(F,q)可變形為FqE：正電荷所受靜電力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，負(fù)電荷所受靜電力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反二、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式：Ekeq f(Q,r2).2Eeq f(F,q)與Ekeq f(Q,r2)的比較公式比較內(nèi)容Eeq f(F,q)Ekeq f(Q,r2)本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式適用范圍一切電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)Q與q的意義q表示試探電荷的電荷量Q表示場(chǎng)源電荷的電荷量關(guān)系理解E的大小與F、q的大小無(wú)關(guān)E的

5、大小與Q成正比3.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，合成時(shí)遵循矢量運(yùn)算法則(平行四邊形定則或三角形定則)；對(duì)于同一直線上電場(chǎng)強(qiáng)度的合成，可先規(guī)定正方向，進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算三、電場(chǎng)線1電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線，實(shí)際上是不存在的2電場(chǎng)線每點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同3幾種特殊的電場(chǎng)線分布，如圖所示隨堂演練1電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)方向（）A與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同B與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同C與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向垂直D與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向垂直2如圖所示，在a、b兩點(diǎn)固定著兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷，c、d兩點(diǎn)將a、b兩點(diǎn)的連線三等分

6、，則（）Ac、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反Bc、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相同C從c點(diǎn)到d點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小Dc、d連線的中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為03關(guān)于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)線，下列說(shuō)法正確的是（）A在一個(gè)以點(diǎn)電荷為中心、r為半徑的球面上，各處的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同B僅適用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)C電場(chǎng)強(qiáng)度的方向處處與電場(chǎng)線垂直D沿著電場(chǎng)線方向，電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小4已知無(wú)窮大均勻帶電平板在其周圍空間激發(fā)與平面垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)在水平無(wú)窮大帶電平板上方某點(diǎn)固定一點(diǎn)電荷+Q。一質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小球以點(diǎn)電荷Q為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中AC、BD分別為圓周軌跡的水平和豎直直徑，重力加速度為

7、g，靜電力常量為k，下列說(shuō)法正確的是（）A無(wú)窮大平板帶正電B圓周上的場(chǎng)強(qiáng)在B點(diǎn)有最小值，在D點(diǎn)有最大值C無(wú)窮大平板在空間激發(fā)的勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為D若A、C兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向相互垂直，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為5某原子電離后其核外只有一個(gè)電子，若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么電子運(yùn)動(dòng)（）A半徑越小，加速度越小B半徑越小，周期越大C半徑越大，角速度越大D半徑越大，線速度越小6如圖所示，A、B、C為一條直線上的三點(diǎn)，若將一點(diǎn)電荷放于A點(diǎn)，則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為；若將此點(diǎn)電荷放于C點(diǎn)，則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為。已知A、B兩點(diǎn)及B、C兩點(diǎn)的距離分別為、，則等于（）ABCD7如圖，一個(gè)帶電小球，電

8、量大小為q，質(zhì)量為m，用絕緣絲線懸掛在水平天花板上。當(dāng)它處于斜向下與水平方向成角的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小球平衡時(shí)絲線恰好與水平方向成角。重力加速度為g，則小球帶_電（選填“正”或“負(fù)”），則此電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為_(kāi)。8如圖，電荷量為q的正電荷均勻分布在半球面上，球面半徑為R，CD為通過(guò)半球面頂點(diǎn)與球心O的軸線，且OC=OD=2R。若C點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，則D點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向_，場(chǎng)強(qiáng)的大小為_(kāi)。參考答案1A【詳解】電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)方向與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同，與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相反。故選A。2B【詳解】AB依題意可知，c、d兩點(diǎn)關(guān)于連線的中點(diǎn)對(duì)稱，所以這兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等大同向。故A錯(cuò)誤；B正確

9、；CD等量異種電荷的點(diǎn)電荷連線上中點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)最小，但不是零，兩邊依次增大，所以從c點(diǎn)到d點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度先減小后增大。故CD錯(cuò)誤；故選B。3B【詳解】A在一個(gè)以點(diǎn)電荷為中心、r為半徑的球面上，各處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小都相同，但是方向不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B公式僅適用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，選項(xiàng)B正確；C電場(chǎng)線的切線方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D沿著電場(chǎng)線方向，電場(chǎng)強(qiáng)度不一定越來(lái)越小，例如勻強(qiáng)電場(chǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。4C【詳解】C因小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以只能是庫(kù)侖力提供向心力，所以小球的重力與平板對(duì)小球的電場(chǎng)力平衡，無(wú)窮大平板在空間激發(fā)的勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，故C正確；A小球帶負(fù)電，電場(chǎng)力向上，平板

10、激發(fā)的電場(chǎng)方向豎直向下，板帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；B固定點(diǎn)電荷在B、D兩點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的方向分別為豎直向下和豎直向上，所以B點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為兩分場(chǎng)強(qiáng)之和，D點(diǎn)為兩者之差，所以B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大，D點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小，故B錯(cuò)誤；D若A、兩點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向相互垂直，則兩分場(chǎng)強(qiáng)在兩點(diǎn)處與水平方向的夾角均為45，所以所以故D錯(cuò)誤。故選C。5D【詳解】根據(jù)可知 則半徑越小，則加速度越大，周期越?。话霃皆酱?，則角速度越小，線速度越小。故選D。6D【詳解】由題意可知，當(dāng)點(diǎn)電荷放于A點(diǎn)，則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為而若將此點(diǎn)電荷放于C點(diǎn)，則B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為因此故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選D。7負(fù) 【詳解】1由題圖易知小球所受電場(chǎng)力方向?yàn)樾毕蛏?，所以小球帶?fù)電