9.3 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度（含答案）-2024-2025學(xué)年高二物理同步品講義人教版2019必修第三冊(cè)

9.3電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度（含答案）-2024-2025學(xué)年高二物理同步精品講義（人教版2019必修第三冊(cè))9.3電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道電荷間相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的，知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)。2．理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義，會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，知道電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的。3．知道電場(chǎng)的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。4．能識(shí)別常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線特征，理解勻強(qiáng)電場(chǎng)的定義及電場(chǎng)線分布特征。重點(diǎn)：理解電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，并會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。難點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度概念的建立和理解。知識(shí)點(diǎn)一、電場(chǎng)1．概念：電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。帶電體間的相互作用是通過周圍的電場(chǎng)發(fā)生的。2．靜電場(chǎng)：是靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。3．基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。4．對(duì)電場(chǎng)的理解（1）場(chǎng)與分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量和速度，它是物質(zhì)存在的一種特殊形式。（2）場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。（3）電荷的周圍一定存在電場(chǎng)，靜止電荷的周圍存在著靜電場(chǎng)。（4）電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的。知識(shí)點(diǎn)二、電場(chǎng)強(qiáng)度1．試探電荷（檢驗(yàn)電荷）：用來檢測(cè)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷，是研究電場(chǎng)的工具。2．場(chǎng)源電荷：激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場(chǎng)的電荷，是電場(chǎng)的來源。3．電場(chǎng)強(qiáng)度（1）定義：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電荷量的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2）公式：E＝eq\f(F,q)單位：牛/庫(kù)，符號(hào)N/C。（3）方向：規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)受的電場(chǎng)力的方向。（4）物理意義：電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身力的性質(zhì)，其大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。4．對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解（1）電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)的力的性質(zhì)。（2）唯一性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，是由電場(chǎng)本身的特性（形成電場(chǎng)的電荷及空間位置）決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無(wú)關(guān)。電場(chǎng)中不同的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的。（3）矢量性：電場(chǎng)強(qiáng)度描述了電場(chǎng)的強(qiáng)弱，是矢量，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受電場(chǎng)力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向相反?！咎貏e提醒】（1）試探電荷是一種理想化模型，它是電荷量和尺寸都充分小的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷不一定能做試探電荷。（2）和已經(jīng)學(xué)過的其他矢量一樣，比較電場(chǎng)強(qiáng)度是否相同時(shí)，一定要考慮大小、方向兩個(gè)要素?！绢}1】關(guān)于電場(chǎng)，下列敘述正確的是A．以點(diǎn)電荷為圓心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都相同B．正電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比負(fù)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度大C．電場(chǎng)中某點(diǎn)放入試探電荷q，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(F,q)，取走q后，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變D．電荷所受電場(chǎng)力很大，該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定很大【題2】如圖是電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與放在該點(diǎn)處的檢驗(yàn)電荷q及所受電場(chǎng)力F之間的函數(shù)關(guān)系圖象，其中正確的是【題3】在真空中O點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷Q＝＋1.0×10－9C，直線MN通過O點(diǎn)，OM的距離r＝30cm，M點(diǎn)放一個(gè)試探電荷q＝－1.0×10－10C，如圖所示。求：（1）q在M點(diǎn)受到的作用力；（2）M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；（3）拿走q后M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；（4）M、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度哪點(diǎn)大？知識(shí)點(diǎn)三、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)1．公式：E＝keq\f(Q,r2)，Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電量，r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離。2．方向：若Q為正電，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向該點(diǎn)；若Q為負(fù)電，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向Q。3．適用條件：真空中點(diǎn)電荷。4．電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)公式的比較E＝F/qE＝kQ/r2本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式意義及用途給出了一種量度電場(chǎng)強(qiáng)弱的方法指明了點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)大小的決定因素適用范圍一切電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)Q或q意義q表示引入電場(chǎng)的檢驗(yàn)（或試探）電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷的電荷量關(guān)系理解E用F與q的比值來表示，但E的大小與F、q大小無(wú)關(guān)E不僅用Q、r來表示，且E∝Q，E∝【特別提醒】（1）對(duì)于電場(chǎng)強(qiáng)度的公式E＝eq\f(F,q)不能僅從數(shù)學(xué)的角度理解成E∝F，E∝eq\f(1,q)。（2）要正確區(qū)分“場(chǎng)源電荷”和“檢驗(yàn)電荷”。（3）電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式給出了一種測(cè)量或計(jì)算電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方法；電場(chǎng)強(qiáng)度的決定式給出了從理論上分析點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的方法?！绢}4】下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)表達(dá)式E＝eq\f(F,q)和E＝eq\f(kQ,r2)的敘述，錯(cuò)誤的是A．E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電荷量B．E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力，q是放入電場(chǎng)中電荷的電荷量，它適用于任何電場(chǎng)C．E＝eq\f(kQ,r2)是點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式，Q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電量，它不適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)D．從點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算式分析庫(kù)侖定律的表達(dá)式F＝keq\f(q1q2,r2)，式eq\f(kq2,r2)是點(diǎn)電荷q2產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷q1處的場(chǎng)強(qiáng)大小，而eq\f(kq1,r2)是點(diǎn)電荷q1產(chǎn)生的電場(chǎng)在q2處的場(chǎng)強(qiáng)的大小知識(shí)點(diǎn)四、場(chǎng)強(qiáng)的疊加1．場(chǎng)強(qiáng)的疊加：如果場(chǎng)源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。這種關(guān)系叫做電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加。2．運(yùn)算法則：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，場(chǎng)強(qiáng)的疊加本質(zhì)是矢量疊加，所以應(yīng)該用平行四邊形定則。3．應(yīng)用范圍：電場(chǎng)的疊加原理對(duì)任何電場(chǎng)都適用，注意只有同時(shí)共同形成電場(chǎng)時(shí)才能疊加?！绢}5】如圖所示，真空中，帶電荷量分別為＋Q和－Q的點(diǎn)電荷A、B相距r，則：（1）兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)為多大？（2）在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，距A、B兩點(diǎn)都為r的O′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何？【題6】如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q（q>0）的固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為（k為靜電力常量）A．keq\f(3q,R2)B．keq\f(10q,9R2)C．keq\f(Q＋q,R2)D．keq\f(9Q＋q,9R2)【題7】圖乙中兩異號(hào)點(diǎn)電荷電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線。由此他們分別求出了P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，一共有以下四個(gè)不同的答案（答案中k為靜電力常量），其中正確的是A．eq\f(8kq,9d2)B．eq\f(kq,d2)C．eq\f(3kq,4d2)D．eq\f(10kq,9d2)知識(shí)點(diǎn)五、電場(chǎng)線、勻強(qiáng)電場(chǎng)1．電場(chǎng)線：為了形象描述電場(chǎng)而假想_的一條條有方向的曲線。曲線上每點(diǎn)的切線的方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。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)，終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)。（2）電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交。（3）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。（4）電場(chǎng)線上任一點(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。（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．電場(chǎng)線的應(yīng)用（1）按照電場(chǎng)線畫法的規(guī)定，場(chǎng)強(qiáng)大處電場(chǎng)線密，場(chǎng)強(qiáng)小處電場(chǎng)線疏，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可以比較場(chǎng)強(qiáng)的大小。（2）根據(jù)電場(chǎng)線的定義，電場(chǎng)線每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。4．幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布等量同種電荷電場(chǎng)線等量異種電荷電場(chǎng)線帶電平行金屬板間電場(chǎng)線【題8】一負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止釋放，只受電場(chǎng)力作用，沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，它運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象如圖所示。則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)線分布情況可能是下圖中的【題9】如圖是點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，下面說法正確的是A．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B．在B點(diǎn)靜止釋放一個(gè)電子，將一定向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)C．這點(diǎn)電荷一定帶正電D．某一正電荷運(yùn)動(dòng)中通過A點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向一定沿AB方向3．電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)軌跡客觀性不存在，是為研究電場(chǎng)方便而人為引入客觀存在的切線意義曲線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，同時(shí)也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向，即正電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生加速度的方向軌跡上每一點(diǎn)的切線方向即為粒子在該點(diǎn)的速度方向，但加速度的方向與速度的方向不一定相同【特別提醒】帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線重合必備的條件：（1）電場(chǎng)線是直線；（2）帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，或受其他力，但方向沿電場(chǎng)線所在的直線；（3）帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在的直線?！绢}10】靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長(zhǎng)的條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時(shí)收塵板帶正電，其左側(cè)的電場(chǎng)線分布如圖所示；粉塵帶負(fù)電，在電場(chǎng)力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng)，最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列4幅圖中可能正確的是（忽略重力和空氣阻力）3．勻強(qiáng)電場(chǎng)（1）定義：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場(chǎng)。（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線：分布均勻的平行直線?！绢}11】豎直放置的兩塊足夠長(zhǎng)的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)。其電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時(shí)小球恰好平衡，如圖所示，請(qǐng)問：（1）小球帶電荷量是多少？（2）若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長(zhǎng)時(shí)間？【題12】電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：（1）物塊的質(zhì)量m；（2）物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。9.3電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道電荷間相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的，知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)。2．理解電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及其定義，會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。知道電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，知道電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的。3．知道電場(chǎng)的疊加原理，并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。4．能識(shí)別常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線特征，理解勻強(qiáng)電場(chǎng)的定義及電場(chǎng)線分布特征。重點(diǎn)：理解電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，并會(huì)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。難點(diǎn)：電場(chǎng)強(qiáng)度概念的建立和理解。知識(shí)點(diǎn)一、電場(chǎng)1．概念：電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。帶電體間的相互作用是通過周圍的電場(chǎng)發(fā)生的。2．靜電場(chǎng)：是靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。3．基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。4．對(duì)電場(chǎng)的理解（1）場(chǎng)與分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量和速度，它是物質(zhì)存在的一種特殊形式。（2）場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。（3）電荷的周圍一定存在電場(chǎng)，靜止電荷的周圍存在著靜電場(chǎng)。（4）電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的。知識(shí)點(diǎn)二、電場(chǎng)強(qiáng)度1．試探電荷（檢驗(yàn)電荷）：用來檢測(cè)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷，是研究電場(chǎng)的工具。2．場(chǎng)源電荷：激發(fā)或產(chǎn)生我們正在研究的電場(chǎng)的電荷，是電場(chǎng)的來源。3．電場(chǎng)強(qiáng)度（1）定義：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電荷量的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2）公式：E＝eq\f(F,q)單位：牛/庫(kù)，符號(hào)N/C。（3）方向：規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)受的電場(chǎng)力的方向。（4）物理意義：電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身力的性質(zhì)，其大小表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱。4．對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解（1）電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)的力的性質(zhì)。（2）唯一性：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的，是由電場(chǎng)本身的特性（形成電場(chǎng)的電荷及空間位置）決定的，與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無(wú)關(guān)。電場(chǎng)中不同的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的。（3）矢量性：電場(chǎng)強(qiáng)度描述了電場(chǎng)的強(qiáng)弱，是矢量，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受電場(chǎng)力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向相反?！咎貏e提醒】（1）試探電荷是一種理想化模型，它是電荷量和尺寸都充分小的點(diǎn)電荷，點(diǎn)電荷不一定能做試探電荷。（2）和已經(jīng)學(xué)過的其他矢量一樣，比較電場(chǎng)強(qiáng)度是否相同時(shí)，一定要考慮大小、方向兩個(gè)要素?！绢}1】關(guān)于電場(chǎng)，下列敘述正確的是A．以點(diǎn)電荷為圓心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都相同B．正電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度一定比負(fù)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度大C．電場(chǎng)中某點(diǎn)放入試探電荷q，該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E＝eq\f(F,q)，取走q后，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變D．電荷所受電場(chǎng)力很大，該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定很大【答案】C【解析】場(chǎng)強(qiáng)是矢量，不僅有大小，而且有方向，以點(diǎn)電荷Q為圓心，半徑為r的球面上，場(chǎng)強(qiáng)的大小E＝kQ/r2，但方向不同，故A錯(cuò)誤。在正電荷和負(fù)電荷周圍確定場(chǎng)強(qiáng)的方法相同，用試探電荷q放到被考察點(diǎn)，q所受的電場(chǎng)力為F，那么E＝F/q。由此可見，何處場(chǎng)強(qiáng)大，何處場(chǎng)強(qiáng)小，與電荷的正負(fù)并沒有什么關(guān)系，故B也錯(cuò)誤。電場(chǎng)強(qiáng)度E是電場(chǎng)的性質(zhì)，試探電荷是用來體現(xiàn)這一性質(zhì)的“工具”，就像用溫度計(jì)測(cè)量水的溫度一樣，溫度計(jì)插入水中，水的溫度就由溫度計(jì)顯示出來，取走溫度計(jì)，水的溫度仍然如此，不會(huì)消失，故C正確。E＝F/q一式中，E的大小并不是由F、q來決定的。在電場(chǎng)中某一點(diǎn)放入一試探電荷q，那么q越大，F(xiàn)越大，而F/q這一比值卻不變，故D錯(cuò)誤。【題2】如圖是電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與放在該點(diǎn)處的檢驗(yàn)電荷q及所受電場(chǎng)力F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)強(qiáng)度E應(yīng)由場(chǎng)源電荷和該點(diǎn)的空間位置決定，與試探電荷q無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A正確；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度確定時(shí)，電場(chǎng)力F＝qE∝q，故選項(xiàng)D亦正確?！绢}3】在真空中O點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷Q＝＋1.0×10－9C，直線MN通過O點(diǎn)，OM的距離r＝30cm，M點(diǎn)放一個(gè)試探電荷q＝－1.0×10－10C，如圖所示。求：（1）q在M點(diǎn)受到的作用力；（2）M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；（3）拿走q后M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；（4）M、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度哪點(diǎn)大？【答案】（1）1.0×10－8N，方向沿MO指向Q（2）100N/C（3）100N/C（4）M點(diǎn)【解析】根據(jù)題意，Q是場(chǎng)源電荷，q為試探電荷，為了方便，只用電荷量的絕對(duì)值計(jì)算。力和電場(chǎng)強(qiáng)度的方向可通過電荷的正、負(fù)判斷。（1）電荷q在電場(chǎng)中M點(diǎn)所受到的作用力是電荷Q通過它的電場(chǎng)對(duì)q的作用力，根據(jù)庫(kù)侖定律，得FM＝keq\f(Qq,r2)＝9.0×109×eq\f(1.0×10－9×1.0×10－10,0.32)N＝1.0×10－8N。因?yàn)镼為正電荷，q為負(fù)電荷，庫(kù)侖力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q。（2）解法一：M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EM＝eq\f(FM,q)＝1.0×10－8/（1.0×10－10）N/C＝100N/C，其方向沿OM連線背離Q，因?yàn)樗姆较蚺c正電荷所受靜電力的方向相同。解法二：將FM＝keq\f(Qq,r2)代入EM＝eq\f(FM,q)，得EM＝eq\f(kQ,r2)＝9.0×109×eq\f(1.0×10－9,0.32)N/C＝100N/C。（3）從M點(diǎn)拿走檢驗(yàn)電荷q，有的同學(xué)說M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EM＝0，這是錯(cuò)誤的。其原因在于電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量，它是由形成電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷Q決定的，與檢驗(yàn)電荷q是否存在無(wú)關(guān)。（4）據(jù)公式E＝keq\f(Q,r2)知，M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度較大。知識(shí)點(diǎn)三、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)1．公式：E＝keq\f(Q,r2)，Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電量，r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離。2．方向：若Q為正電，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向該點(diǎn)；若Q為負(fù)電，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向Q。3．適用條件：真空中點(diǎn)電荷。4．電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)公式的比較E＝F/qE＝kQ/r2本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式意義及用途給出了一種量度電場(chǎng)強(qiáng)弱的方法指明了點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)大小的決定因素適用范圍一切電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)Q或q意義q表示引入電場(chǎng)的檢驗(yàn)（或試探）電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷的電荷量關(guān)系理解E用F與q的比值來表示，但E的大小與F、q大小無(wú)關(guān)E不僅用Q、r來表示，且E∝Q，E∝【特別提醒】（1）對(duì)于電場(chǎng)強(qiáng)度的公式E＝eq\f(F,q)不能僅從數(shù)學(xué)的角度理解成E∝F，E∝eq\f(1,q)。（2）要正確區(qū)分“場(chǎng)源電荷”和“檢驗(yàn)電荷”。（3）電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式給出了一種測(cè)量或計(jì)算電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方法；電場(chǎng)強(qiáng)度的決定式給出了從理論上分析點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的方法。【題4】下列關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)表達(dá)式E＝eq\f(F,q)和E＝eq\f(kQ,r2)的敘述，錯(cuò)誤的是A．E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電荷量B．E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的電荷所受的力，q是放入電場(chǎng)中電荷的電荷量，它適用于任何電場(chǎng)C．E＝eq\f(kQ,r2)是點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式，Q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷的電量，它不適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)D．從點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算式分析庫(kù)侖定律的表達(dá)式F＝keq\f(q1q2,r2)，式eq\f(kq2,r2)是點(diǎn)電荷q2產(chǎn)生的電場(chǎng)在點(diǎn)電荷q1處的場(chǎng)強(qiáng)大小，而eq\f(kq1,r2)是點(diǎn)電荷q1產(chǎn)生的電場(chǎng)在q2處的場(chǎng)強(qiáng)的大小【答案】BCD【解析】E＝eq\f(F,q)是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，F(xiàn)是放入電場(chǎng)中的試探電荷所受的力，q是試探電荷的電荷量，它適用于任何電場(chǎng)，故A錯(cuò)誤，B正確；E＝eq\f(kQ,r2)是真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算式，Q是產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷電量，該式只適用于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)，不適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，故C正確；根據(jù)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式，可判定選項(xiàng)D正確。知識(shí)點(diǎn)四、場(chǎng)強(qiáng)的疊加1．場(chǎng)強(qiáng)的疊加：如果場(chǎng)源電荷不只是一個(gè)點(diǎn)電荷，則電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。這種關(guān)系叫做電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加。2．運(yùn)算法則：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，場(chǎng)強(qiáng)的疊加本質(zhì)是矢量疊加，所以應(yīng)該用平行四邊形定則。3．應(yīng)用范圍：電場(chǎng)的疊加原理對(duì)任何電場(chǎng)都適用，注意只有同時(shí)共同形成電場(chǎng)時(shí)才能疊加。【題5】如圖所示，真空中，帶電荷量分別為＋Q和－Q的點(diǎn)電荷A、B相距r，則：（1）兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)為多大？（2）在兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，距A、B兩點(diǎn)都為r的O′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何？【答案】（1）eq\f(8kQ,r2)（2）大小eq\f(kQ,r2)，方向與A、B的中垂線垂直，水平向右【解析】（1）如圖所示，A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，由O→B，A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度：EA＝EB＝eq\f(kQ,r/22)＝eq\f(4kQ,r2)所以O(shè)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為：EO＝EA＋EB＝eq\f(8kQ,r2)（2）如圖所示，EA′＝EB′＝eq\f(kQ,r2)，由矢量圖所形成的等邊三角形可知，O′點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)大小EO′＝EA′＝EB′＝eq\f(kQ,r2)，方向與A、B的中垂線垂直，水平向右（如圖）?！绢}6】如圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q（q>0）的固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小為（k為靜電力常量）A．keq\f(3q,R2)B．keq\f(10q,9R2)C．keq\f(Q＋q,R2)D．keq\f(9Q＋q,9R2)【答案】B【解析】由b點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零可得圓盤在b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與點(diǎn)電荷q在b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反，所以圓盤在b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為Eb＝keq\f(q,R2)，再根據(jù)圓盤場(chǎng)強(qiáng)的對(duì)稱性和場(chǎng)強(qiáng)疊加即可得出d點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為Ed＝Eb＋keq\f(q,3R2)＝keq\f(10q,9R2)，故選項(xiàng)B正確?！绢}7】圖乙中兩異號(hào)點(diǎn)電荷電荷量的大小均為q，它們之間的距離為2d，虛線是兩點(diǎn)電荷連線的中垂線。由此他們分別求出了P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，一共有以下四個(gè)不同的答案（答案中k為靜電力常量），其中正確的是A．eq\f(8kq,9d2)B．eq\f(kq,d2)C．eq\f(3kq,4d2)D．eq\f(10kq,9d2)【答案】A【解析】P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是正負(fù)電荷共同產(chǎn)生的，如圖所示。正電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)E1＝eq\f(kq,d2)，方向向右；負(fù)電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)E2＝eq\f(kq,3d2)，方向向左。所以P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是兩電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)，即Ep＝E1－E2＝eq\f(8kq,9d2)知識(shí)點(diǎn)五、電場(chǎng)線、勻強(qiáng)電場(chǎng)1．電場(chǎng)線：為了形象描述電場(chǎng)而假想_的一條條有方向的曲線。曲線上每點(diǎn)的切線的方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。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)，終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)。（2）電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交。（3）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。（4）電場(chǎng)線上任一點(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。（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．電場(chǎng)線的應(yīng)用（1）按照電場(chǎng)線畫法的規(guī)定，場(chǎng)強(qiáng)大處電場(chǎng)線密，場(chǎng)強(qiáng)小處電場(chǎng)線疏，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可以比較場(chǎng)強(qiáng)的大小。（2）根據(jù)電場(chǎng)線的定義，電場(chǎng)線每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。4．幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布等量同種電荷電場(chǎng)線等量異種電荷電場(chǎng)線帶電平行金屬板間電場(chǎng)線【題8】一負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)由靜止釋放，只受電場(chǎng)力作用，沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，它運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象如圖所示。則A、B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場(chǎng)線分布情況可能是下圖中的【答案】C【解析】由速度—時(shí)間圖象可知，電荷的速度越來越大，且加速度也是越來越大，故電荷在運(yùn)動(dòng)過程中，應(yīng)受到逐漸增大的靜電力作用，所以電場(chǎng)線的方向應(yīng)由B指向A。由于加速度越來越大，所以電場(chǎng)力越來越大，即B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)大于A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，即B點(diǎn)處電場(chǎng)線應(yīng)比A點(diǎn)處密集。所以正確答案為C?！绢}9】如圖是點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，下面說法正確的是A．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)B．在B點(diǎn)靜止釋放一個(gè)電子，將一定向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)C．這點(diǎn)電荷一定帶正電D．某一正電荷運(yùn)動(dòng)中通過A點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向一定沿AB方向【答案】【解析】電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大，電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小，由于只有一條電場(chǎng)線，不能判斷電場(chǎng)線的疏密情況，所以不能判斷場(chǎng)強(qiáng)的大小，所以A錯(cuò)誤；由圖可以知道電場(chǎng)的方向向右，所以當(dāng)由靜止釋放一個(gè)電子時(shí)，電子的受力的方向向左，所以電子將一定向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，所以B正確；只有一條電場(chǎng)線不能判斷是不是正電荷產(chǎn)生的，所以C錯(cuò)誤；正電荷運(yùn)動(dòng)中通過A點(diǎn)，此時(shí)受到的電場(chǎng)力的方向一定是沿AB方向的，但是電荷的運(yùn)動(dòng)的方向不一定沿著AB方向，運(yùn)動(dòng)電荷可能做曲線運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤。3．電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的比較電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)軌跡客觀性不存在，是為研究電場(chǎng)方便而人為引入客觀存在的切線意義曲線上各點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，同時(shí)也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向，即正電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生加速度的方向軌跡上每一點(diǎn)的切線方向即為粒子在該點(diǎn)的速度方向，但加速度的方向與速度的方向不一定相同【特別提醒】帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線重合必備的條件：（1）電場(chǎng)線是直線；（2）帶電粒子只受電場(chǎng)力作用，或受其他力，但方向沿電場(chǎng)線所在的直線；（3）帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在的直線?！绢}10】靜電除塵器是目前普遍采用的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長(zhǎng)的條形金屬板，圖中直線ab為該收塵板的橫截面。工作時(shí)收塵板帶正電，其左側(cè)的電場(chǎng)線分布如圖所示；粉塵帶負(fù)電，在電場(chǎng)力作用下向收塵板運(yùn)動(dòng)，最后落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止于P點(diǎn)的帶電粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，下列4幅圖中可能正確的是（忽略重力和空氣阻力）【答案】A【解析】根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系知，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)至電場(chǎng)中某一點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度與受力如圖所示，又據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡夾在合外力與速度之間，可判定粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡如A選項(xiàng)中圖所示。3．勻強(qiáng)電場(chǎng)（1）定義：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場(chǎng)。（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線：分布均勻的平行直線。【題11】豎直放置的兩塊足夠長(zhǎng)的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)。其電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時(shí)小球恰好平衡，如圖所示，請(qǐng)問：（1）小球帶電荷量是多少？（2）若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長(zhǎng)時(shí)間？【答案】（1）eq\f(mgtanθ,E)（2）eq\r(\f(2b,g)cotθ)【解析】（1）由于小球處于平衡狀態(tài)，對(duì)小球受力分析如圖所示。Tsinθ＝qETcosθ＝mg由eq\f(①,②)得tanθ＝eq\f(qE,mg)，故q＝eq\f(mgtanθ,E) （2）由第（1）問中的方程②知T＝eq\f(mg,cosθ)，而剪斷絲線后小球所受電場(chǎng)力和重力的合力與未剪斷絲線時(shí)絲線的拉力大小相等，故剪斷絲線后小球所受重力、電場(chǎng)力的合力等于eq\f(mg,cosθ)。小球的加速度a＝eq\f(F合,m)＝g/cosθ，小球由靜止開始沿著絲線拉力的反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)碰到金屬板上時(shí)，它走的位移為s＝eq\f(b,sinθ)，又由s＝eq\f(1,2)at2，t＝eq\r(\f(2s,a))＝eq\r(\f(2bcosθ,sinθg))＝eq\r(\f(2b,g)cotθ)。【題12】電荷量為q＝1×10－4C的帶正電小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在沿水平方向且方向始終不變的電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。若重力加速度g取10m/s2，求：（1）物塊的質(zhì)量m；（2）物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ?！敬鸢浮浚?）1kg（2）0.2【解析】（1）由圖可知，前2s物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有qE1－μmg＝ma，2s后物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由力的平衡條件有qE2＝μmg。聯(lián)立解得q（E1－E2）＝ma。由圖可得E1＝3×104N/C，E2＝2×104N/C，a＝1m/s2，代入數(shù)據(jù)可得m＝1kg。（2）μ＝qE2/mg＝eq\f(2×104N/C×1×10－4C,1kg×10N/kg)＝0.29.4靜電的防止與應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1．理解靜電平衡狀態(tài)及特點(diǎn)。2．知道靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)。3．了解生活中的靜電現(xiàn)象及應(yīng)用。重點(diǎn)：靜電平衡狀態(tài)。難點(diǎn)：電場(chǎng)中導(dǎo)體的特點(diǎn)。知識(shí)點(diǎn)一、靜電平衡狀態(tài)1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體，由于電場(chǎng)力的作用，電荷出現(xiàn)重新分布的現(xiàn)象。2．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體中（包括表面上）沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)。如上圖所示，金屬導(dǎo)體中自由電子受到導(dǎo)體周圍電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用后向左移動(dòng)，在右側(cè)出現(xiàn)多余正電荷，導(dǎo)體兩側(cè)正、負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場(chǎng)反向的電場(chǎng)，因與原來的電場(chǎng)反向，疊加的結(jié)果是使原電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減弱，直至導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度等于零為止，此時(shí)F＝E內(nèi)q＝0，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)，處于一個(gè)平衡狀態(tài)，我們就說導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。3．靜電平衡狀態(tài)的特征（1）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。（2）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。（3）處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體的表面為等勢(shì)面。（4）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。4．靜電平衡實(shí)質(zhì)（1）在達(dá)到靜電平衡的過程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止。（2）靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即E合＝0。由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場(chǎng)E0反向的電場(chǎng)E′，在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)E′=－E0，使得合電場(chǎng)強(qiáng)度E內(nèi)=0?！绢}1】如圖所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點(diǎn)電荷+Q，a、b兩點(diǎn)是金屬板右側(cè)表面上的兩點(diǎn)，其中a到+Q的距離較小，下列說法正確的是A．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面帶正電B．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面不帶電C．整個(gè)導(dǎo)體，包括表面上的a、b兩點(diǎn)，是一個(gè)等勢(shì)體，且電勢(shì)等于零D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同【題2】一個(gè)帶有絕緣底座的空心金屬球殼A上均勻帶有4×10－8C的正電荷，有絕緣柄的金屬小球B上帶有2×10－8C的負(fù)電荷，使B球與球殼A內(nèi)壁接觸。如圖，則A、B帶電荷量分別為A．QA＝1×10－8C，QB＝1×10－8CB．QA＝2×10－8C，QB＝0C．QA＝0，QB＝2×10－8CD．QA＝4×10－8C，QB＝－2×10－8C【特別提醒】（1）一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)。（2）人與大地都是導(dǎo)體，在人摸（觸）導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。【題3】如圖，水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng)），從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端，在該運(yùn)動(dòng)的過程中A．小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．小球做先減速，后加速的運(yùn)動(dòng)C．小球的電勢(shì)能保持不變D．電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零知識(shí)點(diǎn)二、導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)1．內(nèi)外表面分布不同，電荷都分布在外表面上，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。2．感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，遠(yuǎn)同近異，如圖甲所示。3．凈電荷在導(dǎo)體表面分布不均勻，導(dǎo)體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏，凹陷處幾乎沒有電荷，如圖乙所示?！咎貏e提醒】（1）一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)。（2）人與大地都是導(dǎo)體，在人摸（觸）導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。知識(shí)點(diǎn)三、尖端放電1．電離：在導(dǎo)體尖端強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，使空氣分子中的正負(fù)電分離，這種現(xiàn)象叫做空氣的電離。2．尖端放電：由于導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，其附近電場(chǎng)很強(qiáng)，使周圍中性空氣分子電離，變成帶電離子，這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)加速下，會(huì)使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的帶電粒子，與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被吸引到尖端，跟尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于尖端失去電荷，這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。3．應(yīng)用和防止（1）應(yīng)用：__________是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。（2）防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的________________會(huì)減少電能的損失。知識(shí)點(diǎn)四、靜電屏蔽1．實(shí)質(zhì)：靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零而已。2．靜電屏蔽的兩種情況（1）金屬殼內(nèi)部不受外部影響：如圖，把驗(yàn)電器靠近帶電體，箔片會(huì)張開，但如果把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)，再靠近帶電體，箔片不再?gòu)堥_，說明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。（2）接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)外部沒有影響：如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷+q。由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷。其電場(chǎng)線如圖甲所示，當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，+q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外空間就沒有影響了，如圖乙所示。當(dāng)把球殼接地后，殼外表面感應(yīng)的正電荷在靜電力作用下流入大地（實(shí)際是大地的電子在電場(chǎng)作用下通過接地的導(dǎo)線流到球殼面上與殼外表面的正電荷中和），使球殼外表面沒有電荷，殼外空間就沒有電場(chǎng)了，于是網(wǎng)罩內(nèi)帶電體對(duì)外界的影響就隨之消除。殼內(nèi)＋q的電場(chǎng)不會(huì)受到球殼外界電場(chǎng)的任何影響，這樣就出現(xiàn)圖乙所示的情況。這種情況，既能屏蔽外界電場(chǎng)對(duì)網(wǎng)罩內(nèi)部的影響，又能屏蔽網(wǎng)罩內(nèi)帶電體對(duì)網(wǎng)罩外部電場(chǎng)的影響?！咎貏e提醒】（1）接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間也不產(chǎn)生影響，即內(nèi)外互不影響。（2）空腔導(dǎo)體不接地，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間產(chǎn)生影響?！绢}4】下圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在哪些情況下，放在絕緣板上的小紙屑（圖中S）不會(huì)被吸引【題5】如圖，電力工作人員在幾百萬(wàn)伏的高壓線上進(jìn)行帶電作業(yè)，電工全身穿戴帶電作業(yè)用的屏蔽服，屏蔽服是用導(dǎo)電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后再做成的服裝，下列說法正確的是A．采用金屬材料編織的衣服目的是使衣服不易拉破B．采用金屬材料編織的衣服目的是利用靜電屏蔽C．電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零D．電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)電勢(shì)為零【題6】如圖，用起電機(jī)使金屬鳥籠帶電，站在金屬架上的鳥安然無(wú)恙，且不帶電，其原因是A．鳥的腳爪與金屬架絕緣B．鳥與籠電勢(shì)相同，無(wú)電勢(shì)差C．鳥籠內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷分布在籠的外表面D．起電機(jī)使籠帶電，籠的電勢(shì)不會(huì)很高3．應(yīng)用和防止（1）應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。（2）防止：為防止外界電場(chǎng)的干擾，有些電子設(shè)備的外面套有金屬殼，通訊電纜的外層包有一層金屬線來進(jìn)行靜電屏蔽。靜電屏蔽也可帶來不利的影響，如航天飛機(jī)、飛船返回地球大氣層時(shí)，由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫，在飛船的周圍形成一層等離子體，它對(duì)飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用，導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時(shí)中斷．對(duì)宇航員來說，這是一個(gè)危險(xiǎn)較大的時(shí)間段。高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量光滑會(huì)減少電能的損失。【題7】靜電噴涂利用了電荷之間的相互作用，其噴涂原理如圖，則下列說法正確的是A．涂料微粒一定帶正電B．涂料微粒一定帶負(fù)電C．涂料微粒可能帶正電，也可能帶負(fù)電D．噴嘴與工件之間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)【題8】小強(qiáng)在加油站加油時(shí)，看到加油機(jī)上有如圖所示的圖標(biāo)，關(guān)于圖標(biāo)涉及的物理知識(shí)及其理解，下列說法正確的是A．制作這些圖標(biāo)的依據(jù)是靜電屏蔽原理B．工作人員工作時(shí)間須穿絕緣性能良好的化纖服裝C．化纖手套與接觸物容易摩擦起電存在安全隱患D．用絕緣的塑料梳子梳頭應(yīng)該沒有關(guān)系【題9】如圖所示，B是帶有絕緣支架的空腔帶電金屬球殼，A是驗(yàn)電器，A、B相距較遠(yuǎn)，導(dǎo)線C的一端接驗(yàn)電器的金屬球。下列現(xiàn)象正確的是A．將C的另一端與B的外殼接觸，驗(yàn)電器的金屬箔張開B．將C的另一端與B的內(nèi)表面接觸，驗(yàn)電器的金屬箔張開C．將C的另一端與B的外殼接觸，驗(yàn)電器的金屬箔不張開D．將C的另一端與B的內(nèi)表面接觸，驗(yàn)電器的金屬箔不張開9.4靜電的防止與應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1．理解靜電平衡狀態(tài)及特點(diǎn)。2．知道靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)。3．了解生活中的靜電現(xiàn)象及應(yīng)用。重點(diǎn)：靜電平衡狀態(tài)。難點(diǎn)：電場(chǎng)中導(dǎo)體的特點(diǎn)。知識(shí)點(diǎn)一、靜電平衡狀態(tài)1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體，由于電場(chǎng)力的作用，電荷出現(xiàn)重新分布的現(xiàn)象。2．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體中（包括表面上）沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)。如上圖所示，金屬導(dǎo)體中自由電子受到導(dǎo)體周圍電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用后向左移動(dòng)，在右側(cè)出現(xiàn)多余正電荷，導(dǎo)體兩側(cè)正、負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場(chǎng)反向的電場(chǎng)，因與原來的電場(chǎng)反向，疊加的結(jié)果是使原電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減弱，直至導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度等于零為止，此時(shí)F＝E內(nèi)q＝0，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)，處于一個(gè)平衡狀態(tài)，我們就說導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。3．靜電平衡狀態(tài)的特征（1）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。（2）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。（3）處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體的表面為等勢(shì)面。（4）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。4．靜電平衡實(shí)質(zhì)（1）在達(dá)到靜電平衡的過程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止。（2）靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即E合＝0。由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場(chǎng)E0反向的電場(chǎng)E′，在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)E′=－E0，使得合電場(chǎng)強(qiáng)度E內(nèi)=0?！绢}1】如圖所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點(diǎn)電荷+Q，a、b兩點(diǎn)是金屬板右側(cè)表面上的兩點(diǎn)，其中a到+Q的距離較小，下列說法正確的是A．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面帶正電B．由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面不帶電C．整個(gè)導(dǎo)體，包括表面上的a、b兩點(diǎn)，是一個(gè)等勢(shì)體，且電勢(shì)等于零D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同【答案】BCD【解析】金屬板左側(cè)接地，金屬板與地球形成了一個(gè)導(dǎo)體，金屬板相當(dāng)于近端，而地球相當(dāng)于遠(yuǎn)端，根據(jù)感應(yīng)電荷“近異遠(yuǎn)同”的分布特點(diǎn)，A錯(cuò)，B對(duì)；由處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)可知，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，接地后電勢(shì)等于零，C對(duì)；金屬板是一個(gè)等勢(shì)體，電場(chǎng)線垂直于金屬板表面向左，所以a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，D對(duì)?！绢}2】一個(gè)帶有絕緣底座的空心金屬球殼A上均勻帶有4×10－8C的正電荷，有絕緣柄的金屬小球B上帶有2×10－8C的負(fù)電荷，使B球與球殼A內(nèi)壁接觸。如圖，則A、B帶電荷量分別為A．QA＝1×10－8C，QB＝1×10－8CB．QA＝2×10－8C，QB＝0C．QA＝0，QB＝2×10－8CD．QA＝4×10－8C，QB＝－2×10－8C【答案】B【解析】由于A、B帶異種電荷，接觸以后，要先中和掉一部分電荷，中和以后可以把A、B看做一個(gè)整體，對(duì)于這個(gè)整體來說，由于靜電平衡它的內(nèi)壁和B球?qū)o(wú)凈電荷的分布。所以QA＝2×10－8C，QB＝0?！咎貏e提醒】（1）一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)。（2）人與大地都是導(dǎo)體，在人摸（觸）導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)?！绢}3】如圖，水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng)），從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端，在該運(yùn)動(dòng)的過程中A．小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．小球做先減速，后加速的運(yùn)動(dòng)C．小球的電勢(shì)能保持不變D．電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零【答案】ACD【解析】水平放置的金屬板處于點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中而達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，是一個(gè)等勢(shì)體，其表面電場(chǎng)線處處與表面垂直，所以小球運(yùn)動(dòng)時(shí)只在豎直方向上受力的作用，在水平方向上不受力的作用，故帶電小球（表面絕緣，電荷量不變）在導(dǎo)體表面滑動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，故小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以A、C、D選項(xiàng)正確。知識(shí)點(diǎn)二、導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)1．內(nèi)外表面分布不同，電荷都分布在外表面上，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。2．感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，遠(yuǎn)同近異，如圖甲所示。3．凈電荷在導(dǎo)體表面分布不均勻，導(dǎo)體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏，凹陷處幾乎沒有電荷，如圖乙所示?！咎貏e提醒】（1）一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)。（2）人與大地都是導(dǎo)體，在人摸（觸）導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。知識(shí)點(diǎn)三、尖端放電1．電離：在導(dǎo)體尖端強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，使空氣分子中的正負(fù)電分離，這種現(xiàn)象叫做空氣的電離。2．尖端放電：由于導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，其附近電場(chǎng)很強(qiáng)，使周圍中性空氣分子電離，變成帶電離子，這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)加速下，會(huì)使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的帶電粒子，與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被吸引到尖端，跟尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于尖端失去電荷，這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。3．應(yīng)用和防止（1）應(yīng)用：__________是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。（2）防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的________________會(huì)減少電能的損失。知識(shí)點(diǎn)四、靜電屏蔽1．實(shí)質(zhì)：靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零而已。2．靜電屏蔽的兩種情況（1）金屬殼內(nèi)部不受外部影響：如圖，把驗(yàn)電器靠近帶電體，箔片會(huì)張開，但如果把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)，再靠近帶電體，箔片不再?gòu)堥_，說明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。（2）接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)外部沒有影響：如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷+q。由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷。其電場(chǎng)線如圖甲所示，當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，+q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外空間就沒有影響了，如圖乙所示。當(dāng)把球殼接地后，殼外表面感應(yīng)的正電荷在靜電力作用下流入大地（實(shí)際是大地的電子在電場(chǎng)作用下通過接地的導(dǎo)線流到球殼面上與殼外表面的正電荷中和），使球殼外表面沒有電荷，殼外空間就沒有電場(chǎng)了，于是網(wǎng)罩內(nèi)帶電體對(duì)外界的影響就隨之消除。殼內(nèi)＋q的電場(chǎng)不會(huì)受到球殼外界電場(chǎng)的任何影響，這樣就出現(xiàn)圖乙所示的情況。這種情況，既能屏蔽外界電場(chǎng)對(duì)網(wǎng)罩內(nèi)部的影響，又能屏蔽網(wǎng)罩內(nèi)帶電體對(duì)網(wǎng)罩外部電場(chǎng)的影響。【特別提醒】（1）接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間也不產(chǎn)生影響，即內(nèi)外互不