电场与电场强度

1、 中国领先的中小学教育品牌 精锐教育学科教师辅导教案学员编号：SH0165463 年 级：高二 课时数：3 学员姓名: 阮翌宸 辅导科目：物理 学科教师:戚金涛 授课类型T-电场T-电场强度T-库仑定律星 级教学目的1. 理解描述电场的基本物理量；2. 掌握电场强度的概念和计算。3. 掌握库仑力和电场力的计算。授课日期及时段2014-1-22教学内容.课堂导入初中时我们对于电场有了初步的了解，对于电场的动态分析以及电场强度也进行了简单的研究，从这一节课开始我们将对电场进行进一步的学习与分析.同步讲解一、要点提纲：重难点知识归纳及讲解（一）电荷库仑定律1、电荷守恒定律和元电荷自然界中只有两种电荷

2、，正电荷和负电荷。电荷的多少叫做电荷量，正电荷的电荷量用正数表示，负电荷的电荷量用负数表示。同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。使物体带电的方法有：（1）摩擦起电；（2）接触带电；（3）感应起电。不管哪种方式使物体带电，都是由于电荷转移的结果。元电荷e=1.601019C.2、电荷守恒定律电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。3、比荷：带电粒子的电荷量与粒子的的质量之比，叫做该粒子的比荷。4、库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二

3、次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。（1）公式（2）k=9.0109Nm2/c2（3）适用于点电荷（注意：看作点电荷的前提是带电体间的距离远大于带电体的尺寸5、由于物体带电是由于电荷的转移，可知，物体所带电荷量或者等于电荷量e，或者等于电荷量e的整数倍。电荷量e称为元电荷，e=1.601019C，比荷C/kg.6、点电荷：如果带电体的距离比它们自身的大小大得多，带电体的大小和形状忽略不计。这样的带电体可看作点电荷，它是一种理想化的物理模型。（二）电场电场强度1、电场的基本性质：就是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。2、电场是一种特殊的物质形态。3、电场强度放入电场中某点的电荷受

4、到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。（1）公式（2）单位V/m1V/m=1N/C（3）矢量性：规定正电荷在该点受电场力的方向为该点场强的方向。4、点电荷电场的场强5、电场的叠加原理：如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，形成合电场。这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。这叫做电场的叠加原理。6、电场强度：电场强度是反映电场“力的性质”的物理量，是定义式，而仅适用于点电荷产生的电场。电场强度由表达，但E与F和q无关，E由场源和位置决定。7、匀强电场(1)定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场.(2)匀强电场的电场线

5、：是一组疏密程度相同(等间距)的平行直线.例如，两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场中，除边缘附近外，就是匀强电场.如图所示。8、电场线在电场中画出一系列从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，此曲线叫电场线。电场线的特点：(1)电场线是起源于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处的有源线。(2)电场线不闭合、不相交、不间断的曲线。(3)电场线的疏密反映电场的强弱，电场线密的地方场强大，电场线稀的地方场强小。(4)电场线不表示电荷在电场中的运动轨迹，也不是客观存在的曲线，而是人们为了形象直观的描述电场而假想的曲线。常见电场

6、的电场线电场电场线图样简要描述正点电荷发散状负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状等量异号电荷相吸状匀强电场平行的、等间距的、同向的直线二题型分类：典型例题：例1、有三个完全相同的金属小球A、B、C，其中A、B分别带14Q和Q的电量，C不带电，A、B球心间的距离为r（远大于球的直径），相互吸引力为F。现让C球先接触A球后，再与B球接触，当把C球移开后，A、B两球的作用力的大小将变为_F。精析：A、B可看成点电荷，C球与A球接触后，由电荷守恒定律知：A、C两球各带7Q的电量；C球再与B球接触后，B、C两球各带3Q的电量，此时A、B两球间的相互作用为斥力.答案：例2、真空中的两个点电荷A、B相距20cm

7、，A带正电QA=4.01010C，已知A对B的吸引力F=5.4108N，则B在A处产生的场强大小为_V/m，方向_；A在B处产生的场强大小是_V/m，方向是_.精析：A对B的作用力是A的电场对B的作用力，B对A的作用力是B的电场对A的作用力，由牛顿第三定律知FBA=5.4108N，则，方向由A指向B，又由，方向由B指向A.例3、如图所示，真空中有两个点电荷Q1=Q2=3.0108C，它们相距0.1m，求与它们的距离都为0.1m的A点的场强.精析：点电荷Q1和Q2在A点场强分别为E1和E2，合场强在E1和E2的角平分线上，如图所示，例4、如图所示：q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷

8、，已知q1与q2之间的距为l1，q2与q3之间的距为l2，且每个电荷都处于平衡状态。(1)如q2为正电荷，则q1为_电荷，q3为_电荷。(2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是：_解析：就q2而言，q1和q3只要带同种电荷便可能使其处于平衡状态，而对q1和q3，若都带正电荷，各自均受制另外两个电荷的斥力而不能保持平衡，只有同带负电荷，q2对其为吸引力，另外一个电荷对其为斥力，当两力大小相等时才能处于平衡状态。现再对q1列方程有：可得：q2q3=l12(l1l2)2对q2列方程有：可得：q1q3=l12l22q1q2q3=l12(l1l2)2l12l22(l1l2)2l22总结：1、三点电荷都

9、平衡规律，三个点电荷一定满足：(1)在同一直线上；(2)两同类一异；(3)两大夹一小。2、分析带电体平衡问题的方法与力学分析物体的平衡方法是一样的，学会把电学问题力学化，分析方法是：(1)确定研究对象，如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”和“隔离法”，一般是先整体后隔离。(2)对研究对象进行受力分析。(3)外平衡方程或根据牛顿第二定律方程求解(经常用到动量守恒定律，动能定理等)。例5、图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。解：每个点电荷在O点处的场强大小都是由图可得O点处的合场强为，方向由O指向C。三、

10、跟踪练习：1宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带负电，电量为Q，星球表面无大气。在一次实验中，宇航员将一带负电，电量为q（qQ）的粉末置于距星球表面h高处，该粉末恰好处于悬浮状态，宇航员又将此粉末带到距该星球表面2h高处，无初速释放，则此带电粉末将（ ）（A）北向星球球心方向飞向太空；（B）仍处于悬浮状态；（C）沿星球自转的线速度方向飞向太空； （D）向星球球心方向降落。2空间有p、q两个点电荷相距r且仅在相互间的库仑力作用下从静止开始运动，开始时p的加速度为a，q的加速度为4a，经过一段时间后，q的加速度为a，则这时p的加速度和p、q两个点电荷间距离的大小为（ ）（A）4a、4r；（B）a

11、、；（C）、2r；（D）、4r。3两根绝缘细线分别系住a、b两个带电小球，并悬挂在点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，两细线与竖直方向间夹角分别为、，如图所示。现将两细线同时剪断，则（ ）Oab（A）两球都做匀变速运动；（B）两球同时落地；（C）落地时两球水平位移相同；（D）a球落地时的速度小于b球落地时的速度。4解决物理问题经常要用到各种思维方法如图所示，有一带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，+q到带电薄板的垂线通过板的几何中心若图中a点处的电场强度为零，问带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小多大（静电力恒量为k）。解答该题需要运用的思维方法是（ ）（A）等效思维；（B

12、）归纳思维；（C）对称思维；（D）逆向思维。5有一个负点电荷只受电场力的作用，分别从两电场中的a点由静止释放，在它沿直线运动到b点的过程中，动能EK随位移s变化的关系图象如左下图中的、图线所示，则能与图线相对应的两个电场的电场线分布图分别是下图中的（ ）OFabcdq6如图所示，表示一个电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得检验电荷所受的电场力跟电量间的函数关系图象，那么下列说法中正确的是（ ）（A）该电场是匀强电场；（B）a、b、c、d四点场强的大小关系是Ed Ea Eb Ec；（C）这四点场强的大小关系是Ea Eb Ec Ed；（D）无法判断a、b、c、d四点场强的大小关系。7空

13、间在一场强大小为E的匀强电场，一质量为m、带电量为q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动s距离时速度变为零。则（ ）（A）物体克服电场力做功qEs；（B）物体的电势能减少了0.8qEs；（C）物体的电势能增加了qEs；（D）物体的动能减少了0.8qEs。8一点电荷以某一速度从O点进入一匀强电场，速度方向与电场方向相同，经过时间t1后，将电场方向改变180（电场大小不变），又经过时间t2，电荷恰好回到O点且速度为零，则（ ）（A）该电荷带正电；（B）该电荷带负电；（C）t1:t21:1；（D）t1:t2（1）:1。9如图所示，在粗糙水平面上固定一点

14、电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，则从M点运动到N点的过程中（ ）（A）小物块所受电场力逐渐减小；（B）小物块具有的电势能减小；（C）M点的电势一定高于N点的电势；（D）小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功。UU00x1x2x10某静电场沿x方向的电势分布如图所示，则（ ）（A）在0x1之间不存在沿x方向的电场；（B）在0x1之间存在着沿x方向的匀强电场；（C）在x1x2之间存在着沿x方向的匀强电场；（D）在x1x2之间存在着沿x方向的非匀强电场。MN+qba11图中MN是由负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子+q飞入电

15、场后，在电场力的作用下沿一条曲线运动，先后通过a、b两点，则（ ）（A）电场强度Ea小于Eb；（B）电势Ua低于Ub；（C）粒子动能Eka小于Ekb；（D）粒子电势能Epa低于Epb。12如图所示，直角三角形的斜边倾角为30，底边BC长为2L，处在水平位置，斜边AC是光滑绝缘的，在底边中点O处放置一正电荷Q、一个质量为m、电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下，滑到斜边上的垂足D时速率为v，滑到接近斜边底端C点时速率为vC。（ ）ABCDO（A）在质点的运动中动能、电势能、重力势能三者之和变化；（B）可应用机械能守恒定律计算vC的大小；（C）质点的运动是先匀加速后匀减速的运动；（D）质点

16、的运动是加速度随时间变化的运动。13如图所示，在点O置一个正点电荷，在过点O的竖直平面内的点A处自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m，带电荷量为q。小球落下的轨迹如图中的实线所示，它与以点O为圆心、R为半径的圆（图中虚线表示）相交于两点B、C，点O、C在同一水平线上，BOC30，点A距OC的高度为h，若小球通过B点的速度为v，则（ ）（A）小球通过点C的速度大小为；ABCO（B）小球通过点C的速度大小为；（C）小球由点A到点C，电场力做功是；（D）小球由点A到点C，电场力做功是。14一初动能为Ek的带电粒子垂直于电场线进入一匀强电场区域，从另一侧离开电场时，动能变为2Ek，若该带电粒子进入

17、电场时的速度大小是原来的2倍，则离开电场时的动能为（ ）（A）4Ek；（B）4.25Ek；（C）6.5Ek；（D）8Ek 。15在竖直向上的场强为E的无限大匀强电场中的A点同时向各个方向发射出若干带正电的粒子，若它们所带电量、质量和初动能都相同，则在某时刻，这些粒子处于（ ）（A）同一平面上；（B）不同的球面上；（C）同一球面上；（D）视不同时刻而不同。16如图所示为空间某一电场的电场线，a、b两点为其中一条竖直向下的电场线上的两点，该两点的高度差为h，一个质量为m、带电量为q的小球从a点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为，则下列说法中正确的有（ ）（A）质量为m、带电量为2q的小球从a

18、点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为2；（B）质量为m、带电量为q的小球从a点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为2；（C）质量为m、带电量为q的小球从a点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为；（D）质量为m、带电量为2q的小球从a点静止释放后将在ab间来回振动。veABCD17如图所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面，一个电子垂直经过等势面D时动能为20 eV，经过等势面C时的电势能为10 eV，到达等势面B时速度恰好为零，已知相邻等势面间距离为5cm，则下列说法正确的是（ ）（A）A等势面的电势为10V；（B）匀强电场的场强为200 Vm；（C）电子再次经过D等势

19、面时，动能为l0eV；（D）电子的运动是匀变速直线运动。18如图所示，A、B、O、C为同一竖直平面内的四点，其中A、B、O沿同一竖直线，B、C同在以O为圆心的圆周（用虚线表示）上，沿AC方向固定有一绝缘细杆L，在O点固定放置一带负电的小球。现有两个质量和电荷量都相同的带正电的小球a、b，先将a穿在细杆上，让其从A点由静止开始沿杆下滑；后使b从A点由静止开始沿竖直方向下落。各带电小球均可视为点电荷，则下列说法中正确的是（ ）（A）从A点到C点，小球a做匀加速运动。（B）从A点到C点，小球a的机械能先增大后减小，但机械能与电势能之和不变。（C）小球a经过C点时的动能大于小球b经过B点时的动能。（D

20、）小球a从A点到C点的过程中电场力做的功大于小球b从A点到B点的过程中电场力做的功。19（10分）如图所示，带正电小球质量为m1102 kg，带电量为q1106 C，置于光滑绝缘水平面上的A点。当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始沿水平面做匀加速直线运动，当运动到B点时，测得其速度vB1.5 m/s，此时小球的位移为s0.15 m，求此匀强电场场强E的取值范围（g10 m/s2）。OACM20（14分）如图所示，一块质量均匀、水平放置的绝缘平板长2m，其左端A靠在竖直墙面上，中心C固定在高1 m的支架上，支架下端与水平固定转轴O连接，平板可绕转动轴O沿顺时针方向翻转。在平板A点处有

21、一质量为0.1kg的带正电小物体M以初速v0开始向右运动，物体与平板间的动摩擦因数0.2。试求：（1）为使平板不翻倒，物体的初速v0的最大值。（2）若物体所带电量q10-5C，在整个空间加场强为E2104 N/C、水平向左的匀强电场，则为使平板不翻倒，物体的初速v0的最大值又可以为多少？（3）与（2）条件相同，若物体的初速v02m/s，物体与墙面碰撞时能量不损失，则当物体最终停止时，运动的总路程为多少？四.物理巴士 伏特伏打(AlessandroVlota,17451827)，意大利物理学家。1745年2月18日生于科摩，成年后出于好奇，才去研究自然现象。1774年伏打担任科摩大学预科物理教授

22、。6国际单位制中的电势、电势差和驱动电流的电动势的单位伏特，就是为纪念他而以他的姓氏命名。7五、实战练兵场（考试时间90分钟，总分100分）命题人 朱轶 审题人 张鸿林考试说明：1g取lOm/s2。2计算题要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案，而未写出主要演算过程的，不能得分.有数字计算的问题，答案中必须明确写出数值和单位。3. 作图题须用铅笔和直尺作图，其余部分答题须用黑色、蓝色的水笔或圆珠笔完成。一、单选题（每小题3分，共24分）1. 发现电磁感应现象的物理学家是（ ）A安培 B牛顿 C法拉第 D奥斯特2下列说法中正确的是（）A. 所有能量守恒的过程都能自发地发生

23、B. 摩擦生热的过程是不可逆过程C. 空调机既能致热又能致冷，说明热传递不存在方向性D. 能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机3. 关于磁感线和电场线，下述说法正确的是( )A. 磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线B. 磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线C. 磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D. 通过磁感线和电场线仅能获得关于磁场和电场方向的信息4闭合方形线框ABCD处在足够大并与线圈平面垂直的匀强磁场中，如图所示。下列各种情况中能在线框中产生感应电流的是( )A线框向右作匀速直线运动B线框向右作加速直线运动C线框以AB为轴转动D线框以A点为圆

24、心在纸面内转动5. 如图所示，三个完全相同的带电小球a、b、c分别位于等边三角形的三个顶点上，b和c带正电，a带负电，已知c受到a和b的静电力的合力可用图示四条有向线段中的一条来表示，则它可能是( )A. F1 B. F2 C. F3 D. F46在如图所示的电路中，电键K闭合，将滑动变阻器的滑片P向左移动时，电路中的小灯泡L1和L2的亮度变化情况是( ) AL1、L2都变暗BL1、L2都变亮CL1变暗、L2变亮DL1变亮、L2变暗7. 有一小段通电导线，长0.1m、电流5A，把它放入磁场中某一位置，受到的磁场力是2N，则该处磁感应强度的大小不可能为: ( )A. 3T. B. 4T. C.

25、5T. D. 6T.8. 如图(a)所示，倾角为的光滑导电轨道，轨道间接有电源.现将一金属杆ab放于导电轨道上(ab杆与轨道垂直)，同时加一匀强磁场，使其在轨道上保持静止，图(b)中为ab杆的横截面图，则所加匀强磁场的磁感应强度B应在所示哪个范围? ( ) 二、多选题（每小题4分，共16分）9. 下列说法中正确的是( )A. 温度是物体分子热运动的平均动能的标志B. 物体的内能是指物体内所有分子动能的总和C. 温度越高的物体，其内能一定越大D. 物体内能的多少，跟物体的摩尔数、温度、状态和体积都有关10用电场线能很直观很方便地比较电场中各点的强弱。如图，左边是等量异种点电荷形成电场的的电场线，

26、右边是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称，则( )AB、C两点场强大小和方向都相同 BA、D两点场强大小相等，方向相反CE、F两点场强大小和方向都相同 D从E到F过程中场强先增大后减小c11如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度B = 1T的匀强磁场中，以导线截面中心为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，且a、c连线与磁感线垂直，b、d连线与磁感线平行已知a点的磁感应强度为0，下列说法中正确的是 ( )A直导线中的电流方向垂直纸面向里 。 Bb点感应强度为T，方向与B的方向成450 斜向上Cc点磁感应强度为0 Dd点

27、磁感应强度与b点的磁感应强度大小相等12. 如图所示，甲图中线圈A的a、b端加上如图乙所示的电压时，在0 t0时间内线圈B中感应电流的方向及线圈B的受力方向变化情况是( ) A感应电流方向不变B受力方向不变C感应电流方向改变D受力方向改变三、填空题（每空2分，共20分）13.自然界中的闪电,生产中静电产生的电火花容易引起爆炸、燃烧等事故。为了防范静电带来的危害，我们可以采用_、使用避雷针和_等措施。14一根长为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，直导线与磁场方向垂直。若导线中通以100mA的电流时，它所受到的磁场力为210-3N，该匀强磁场的磁感应强度大小为 T。若将此导线转过90，使之与磁场

28、方向一致，则该处的磁感应强度大小应为 T。15如图所示，一个矩形线框，面积为S，线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则此时穿过线框的磁通量_；若线框从初始位置绕OO轴转过180角时，穿过线框的磁通量的变化量的绝对值_。16. 如图为一个应用简单逻辑电路控制的自动楼道灯原理电路，图中S为声控开关（有声音时开关闭合，无声音时开关断开），Rt为光敏电阻（有光照时阻值会降到很小），R1和R2都是定值电阻，A为某种门电路，L为灯泡。当晚上有人发声时，能够自动打开楼道灯，白天即使有人发声楼道灯也不会亮。则图中门电路的符号为 ，为了增加电路的灵敏度，可调节电阻R1 （填写大些，小些）。17. 有一台

29、电动机，其两端的电压为380V，通过它的电流为5A，电动机刚好能提起600N的物体以3m/s的速度匀速上升，不考虑其它机械损失，则电动机的电功率为_W，电动机线圈的电阻为_。四、实验题(每空1分，共10分)18如图所示为多用表在测量时指针在刻度盘上停留的位置，若选择旋钮在：（1）直流“10V”位置，则测量值为_；（2）直流“50mA”位置，则测量值为_；（3）“1k”位置，则测量值为_，若测量一个阻值约为300的电阻，则应选选择_倍率。19. 如图所示是利用DIS实验在研究通电螺线管中心轴线上的磁感强度分布图，A、B是在两个不同电流下得出的图像，由图像可得出通电螺线管中间区域的磁场是_ 磁场。比较A、B电流的大小IA_IB（填“ ”、“ = ” 或 “ ”）。20右图所示是利用DIS测定电动机效率的电路，试完成下列问题：（1）图中方框A、B、C分别为：A_，B_，C_。（选填“电压传感器”、“电流传感器”和“数据采集