2018-高中物理第一章電場(chǎng)電流第2講電場(chǎng)學(xué)案新人教版選修1-1

第2講電場(chǎng)[目標(biāo)定位]1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)電場(chǎng)，了解場(chǎng)這種物質(zhì)存在的特點(diǎn).2.理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，會(huì)用電場(chǎng)強(qiáng)度描述電場(chǎng).3.了解什么是電場(chǎng)線，會(huì)用電場(chǎng)線來(lái)描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向.一、電場(chǎng)1.電荷的周?chē)嬖谥环N叫做電場(chǎng)的物質(zhì)，電荷之間是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生相互作用的.電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用.2.實(shí)物和場(chǎng)是物質(zhì)存在的兩種不同形式，雖然我們看不見(jiàn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，但是它們也是客觀存在的物質(zhì).想一想電場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不著，我們?nèi)绾未_定電場(chǎng)的存在？答案若把電荷放在某處，電荷受到力的作用，說(shuō)明該處有電場(chǎng).二、電場(chǎng)強(qiáng)度1.試探電荷：試探電荷的電荷量和體積都要非常小.2.定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受靜電力F跟它的電荷量q的比值.通常用E表示.3.定義式：E＝eq\f(F,q).4.國(guó)際單位：N/C.5.矢量性：規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同.6.物理意義：描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向.想一想有同學(xué)據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)得出，“電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與試探電荷受到的電場(chǎng)力成正比，與試探電荷的電荷量成反比”.這種說(shuō)法正確嗎？為什么？答案不正確.電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷的電荷量q及其受力F大小無(wú)關(guān).比值eq\f(F,q)只是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，并不能由此式得出場(chǎng)強(qiáng)與電荷受到的電場(chǎng)力成正比或與電荷量成反比.三、電場(chǎng)線1.電場(chǎng)線：電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致.2.電場(chǎng)線不僅可以表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，還可以表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小的分布情況.3.電場(chǎng)線的特點(diǎn)(1)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；(2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交；(3)在同一幅電場(chǎng)線分布圖中電場(chǎng)越強(qiáng)的地方，電場(chǎng)線越密.4.勻強(qiáng)電場(chǎng)(1)定義：如果電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)叫勻強(qiáng)電場(chǎng).(2)特點(diǎn)：勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是距離相等的平行直線.(3)存在：兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對(duì)，分別帶等量的正負(fù)電荷，它們間的電場(chǎng)(除邊緣外)就是勻強(qiáng)電場(chǎng).想一想電場(chǎng)線是真實(shí)存在的嗎？答案不是.電場(chǎng)線是人為畫(huà)出來(lái)的，是為了形象地描述電場(chǎng)分布而假想的曲線，實(shí)際上并不存在.一、對(duì)電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力的理解1.對(duì)電場(chǎng)的理解(1)電場(chǎng)是存在于電荷周?chē)囊环N特殊物質(zhì)，并非由分子、原子組成，但客觀存在.(2)電場(chǎng)的基本性質(zhì)：是對(duì)放入其中的電荷有力的作用，電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的.(3)電場(chǎng)的方向：電場(chǎng)是有方向的，正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的受力方向?yàn)殡妶?chǎng)方向；負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的受力方向與電場(chǎng)方向相反.2.對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(F,q)由電場(chǎng)本身決定，與放入其中的試探電荷無(wú)關(guān).(2)電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，它遵循矢量的特點(diǎn)和運(yùn)算法則.3.電荷受到的電場(chǎng)力：知道了電場(chǎng)強(qiáng)度，就可以求電荷在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力F＝qE.4.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度(1)大?。篍＝eq\f(kQ,r2)，其中Q為點(diǎn)電荷的電荷量，k是靜電力常量，r是到點(diǎn)電荷Q的距離.(2)方向：正點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向背離正點(diǎn)電荷，負(fù)點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向指向負(fù)點(diǎn)電荷.如圖1－2－1所示：圖1－2－1例1關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的下列說(shuō)法中正確的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于單位電荷在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力B.在電場(chǎng)中某點(diǎn)不放電荷，則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零C.正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向就是這點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向D.負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向就是這點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向答案AC解析由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式可知，電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于單位電荷在電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力，選項(xiàng)A正確；電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷的電荷量q及其受力F大小無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向就是這點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，選項(xiàng)C正確；負(fù)電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向與這點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.針對(duì)訓(xùn)練1下列各圖是電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與放在該點(diǎn)處檢驗(yàn)電荷量q及檢驗(yàn)電荷所受靜電力F與電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖象，其中正確的是()答案AD解析電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E只取決于電場(chǎng)本身，比值法E＝eq\f(F,q)定義E，而大小與F、q無(wú)關(guān)，故A、D對(duì)，B、C錯(cuò).二、對(duì)電場(chǎng)線的理解1.電場(chǎng)線：為形象地描述抽象的電場(chǎng)而引入的假想曲線.電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致.2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)(1)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；(2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交；(3)同一幅圖中，電場(chǎng)線的疏密程度可定性地表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.電場(chǎng)線越密的地方，場(chǎng)強(qiáng)越大；電場(chǎng)線越稀的地方，場(chǎng)強(qiáng)越小.(4)電場(chǎng)線任一點(diǎn)順著電場(chǎng)線的切線方向，就表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，如圖1－2－2所示.圖1－2－2(5)電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的曲線，是為了形象描述電場(chǎng)而假想的.3.幾種常見(jiàn)的電場(chǎng)線(如圖1－2－3所示)圖1－2－3例2下列電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是()答案C解析電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，必須大小和方向都相同，故C項(xiàng)正確.針對(duì)訓(xùn)練2一個(gè)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布如圖1－2－4所示，A、B是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，EA和EB分別表示A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，關(guān)于EA和EB的大小關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()圖1－2－4A.EA＞EBB.EA＝EBC.EA＜EBD.無(wú)法比較EA和EB的大小答案A解析電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，電場(chǎng)線越密說(shuō)明場(chǎng)強(qiáng)越大，所以EA＞EB，選項(xiàng)A正確.對(duì)電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的理解1.在電場(chǎng)中某點(diǎn)放一個(gè)檢驗(yàn)電荷，電荷量為q，檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力為F，則該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝eq\f(F,q)，下列說(shuō)法正確的是()A.若移去檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就變?yōu)榱鉈.若在該點(diǎn)放一個(gè)電荷量為2q的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)就變?yōu)閑q\f(E,2)C.若在該點(diǎn)放一個(gè)電荷量為－2q的檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小仍為E，但電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與原來(lái)的方向相反D.若在該點(diǎn)放一個(gè)電荷量為2q的檢驗(yàn)電荷，則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小仍為E，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向還是原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向答案D解析因?yàn)殡妶?chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向由電場(chǎng)本身決定，跟檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)，所以，移去檢驗(yàn)電荷或在該點(diǎn)放電荷量為2q或－2q的檢驗(yàn)電荷，該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度均不變.故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.2.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是()A.以點(diǎn)電荷為球心、r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同B.正電荷周?chē)碾妶?chǎng)一定比負(fù)電荷周?chē)碾妶?chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大C.若放入正電荷時(shí)，電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)向右，則當(dāng)放入負(fù)電荷時(shí)，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)仍向右D.電荷所受到的電場(chǎng)力很大，即該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度很大答案C解析以點(diǎn)電荷為球心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向不同，A錯(cuò)誤；由E＝eq\f(kQ,r2)知，點(diǎn)電荷周?chē)膱?chǎng)強(qiáng)大小僅與Q及r有關(guān)，與電荷的正、負(fù)無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)楹愣ǖ?，不?huì)隨著放入的試探電荷的電性變化而變化，C正確；由E＝eq\f(F,q)知，電場(chǎng)力F很大，場(chǎng)強(qiáng)不一定大，D錯(cuò)誤.對(duì)電場(chǎng)線的理解3.在靜電場(chǎng)中，對(duì)電場(chǎng)線的理解正確的是()A.電場(chǎng)線是真實(shí)存在的一簇曲線B.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C.電場(chǎng)線一定不相交D.在同一幅電場(chǎng)線分布圖中電場(chǎng)越弱的地方，電場(chǎng)線越密答案BC解析電場(chǎng)線是為了研究電場(chǎng)分布而假想的曲線，實(shí)際并不存在，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；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，選項(xiàng)B正確；電場(chǎng)線一定不相交，選項(xiàng)C正確；在同一幅電場(chǎng)線分布圖中電場(chǎng)越強(qiáng)的地方，電場(chǎng)線越密，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.4.如圖1－2－5所示，一點(diǎn)電荷先后置于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的A、B兩點(diǎn)，則該點(diǎn)電荷在這兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力()圖1－2－5A.大小相等，方向相同B.大小相等，方向相反C.大小不等，方向相同D.大小不等，方向相反答案A解析在勻強(qiáng)電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，由F＝Eq可知，點(diǎn)電荷在A、B兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力也大小相等、方向相同，故A對(duì)，B、C、D錯(cuò).(時(shí)間：60分鐘)題組一、對(duì)電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的理解1.下列說(shuō)法正確的是()A.電荷只有通過(guò)接觸才能產(chǎn)生力的作用B.只要有電荷存在，電荷周?chē)鸵欢ù嬖陔妶?chǎng)C.電場(chǎng)是一種物質(zhì)，它與其它物質(zhì)一樣，是不依賴(lài)我們的感覺(jué)而客觀存在的D.電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的，電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用答案BCD解析電荷間相互作用是通過(guò)電場(chǎng)相互作用的，所以不需要通過(guò)接觸就能產(chǎn)生力的作用，故A錯(cuò)誤；只要有電荷存在，電荷周?chē)鸵欢ù嬖陔妶?chǎng)，故B正確；電場(chǎng)是一種物質(zhì)，看不見(jiàn)也摸不著，它與其它物質(zhì)一樣，是不依賴(lài)我們的感覺(jué)而客觀存在的，故C正確；電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的，電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有力的作用，故D正確.2.下列選項(xiàng)中屬于物理學(xué)中的理想化模型的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度 B.質(zhì)點(diǎn)C.點(diǎn)電荷 D.元電荷答案BC解析電場(chǎng)強(qiáng)度采用了比值定義法；質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷忽略了物體或帶電體的形狀和大小，屬于理想化模型；元電荷是最小的電荷量.選項(xiàng)B、C正確，A、D錯(cuò)誤.3.電場(chǎng)中有一點(diǎn)P，下列說(shuō)法正確的是()A.若放在P點(diǎn)的試探電荷的電荷量減半，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)減半B.若P點(diǎn)沒(méi)有試探電荷，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零C.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)受到的靜電力越大D.P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)檎囂诫姾稍谠擖c(diǎn)所受靜電力的方向答案CD解析電場(chǎng)強(qiáng)度是源電荷(產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷)電場(chǎng)的屬性，與放入電場(chǎng)中的電荷無(wú)關(guān)，A、B錯(cuò)誤；電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式提供了通過(guò)試探電荷確定場(chǎng)強(qiáng)大小和方向的途徑，如果已知E，則由E＝eq\f(F,q)的變式F＝qE，可以確定靜電力的大小和方向.故C、D正確.4.真空中距點(diǎn)電荷(電荷量為Q)為r的A點(diǎn)處，放一個(gè)帶電荷量為q(q≤Q)的點(diǎn)電荷，q受到的電場(chǎng)力大小為F，則A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為()A.eq\f(F,Q) B.eq\f(F,q) C.keq\f(q,r2) D.keq\f(Q,r2)答案BD解析由電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，可得場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(F,q)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由庫(kù)侖定律可得F＝keq\f(Qq,r2)，所以場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(F,q)＝keq\f(Q,r2)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.題組二、對(duì)電場(chǎng)線的理解5.在如圖所示的四種電場(chǎng)中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)，其中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的是()答案C解析A圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)大小相同，方向不同但不相反，A錯(cuò)誤；對(duì)B圖來(lái)說(shuō)，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密及對(duì)稱(chēng)性可判斷，b點(diǎn)和a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小、方向均相同，B錯(cuò)誤；C圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)大小相同，方向相反，C正確；對(duì)D圖來(lái)說(shuō)，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可判斷，b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，D錯(cuò)誤.6.電場(chǎng)中某區(qū)域的電場(chǎng)線分布如圖1－2－6所示，A、B是電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，則()圖1－2－6A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大B.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同C.因?yàn)锽點(diǎn)沒(méi)有電場(chǎng)線，所以電荷在B點(diǎn)不受到電場(chǎng)力作用D.同一點(diǎn)電荷放在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比放在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力小答案A解析電場(chǎng)線是人為想象出來(lái)的曲線，它不是客觀存在的.用它可以形象直觀表示帶電體周?chē)碾妶?chǎng)分布情況.B點(diǎn)也存在電場(chǎng).7.如圖1－2－7所示，為某一電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，a、b為線上的兩點(diǎn)，則下列判斷正確的是()圖1－2－7A.這是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng) B.a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定比b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大C.a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可能比b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)小D.不知a、b附近電場(chǎng)線的分布情況，場(chǎng)強(qiáng)大小不能確定答案CD解析電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，一條電場(chǎng)線無(wú)法判斷電場(chǎng)線的疏密程度，當(dāng)然也就無(wú)法判斷電場(chǎng)的強(qiáng)弱.8.下列各圖中，正確描繪一個(gè)負(fù)電荷電場(chǎng)線的是()答案A9.如圖1－2－8所示，a、b是等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上的兩點(diǎn)?，F(xiàn)將某檢驗(yàn)電荷分別放在a、b兩點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()圖1－2－8A.受到的電場(chǎng)力大小相等，方向相同B.受到的電場(chǎng)力大小相等，方向相反C.受到的電場(chǎng)力大小不相等，方向相反D.受到的電場(chǎng)力大小不相等，方向相同答案D解析電場(chǎng)線越密處場(chǎng)強(qiáng)越大，等量異種電荷連線中垂線上