电场 电场强度 人教版(理科)

1、 电场 电场强度【基础知识诱思】无网捕鱼实际上是电捕鱼，这种作业方式简单地说就是作业船附有发电设备、吸鱼机械渔船开到作业渔场的鱼群附近，把吸鱼机的吸鱼管道伸向鱼群，并以它作为阳极；船的另一侧或船尾把阴极伸入水中，然后两极通以电流，在阴阳极之间的水域形成了电场，鱼群便冲向阳极的吸鱼管口，被吸鱼机吸到船上，这种捕鱼方法既不用鱼网，也不必包抄或追捕鱼群，更不像其他作业方式那样放网、起吊，大大减轻了劳动强度，又显著提高了产量那么，为什么在电场里面鱼会冲向阳极呢？原来，鱼体是一个导体，电场对它有刺激作用，电场中，鱼体若与电场的方向平行时，所受的刺激就大；与电场方向垂直时，受到的刺激最小；当鱼头朝着阴极时

2、，所受刺激最大于是在电场中，鱼总是寻觅刺激最小的方向，使身体与电场垂直但是，朝向阴极一侧的鱼体肌肉又产生痉挛，强烈收缩，致使鱼的整个身体朝着阴极方向弯曲，最终失去平衡，于是摆动尾部来平衡身体，结果形成了趋向阳极的冲力，鱼就一尾一尾地向阳极游去这样吸鱼管口就聚集了大量的鱼，开动吸鱼机，鱼就被吸到船上目前电捕鱼主要应用于淡水中这是因为淡水的电阻大，消耗的电能和电机功率可以小些；而海水电阻小，耗电大，成本过高但是，电捕鱼对小鱼苗的危害极大，是必须禁止使用的捕鱼方法在这里所说的无网，不是真的无网，而是一张看不见的“电网”，说到底就是在阴、阳两极间形成了一个电场那么电场是什么呢？又有哪些特点呢？【重点难

3、点解读】问题一：电场强度解读：电场作为物质的最基本的性质表现在对于放入其中的电荷有力的作用，描述这一属性的物理量就是电场强度电场强度的定义采用比值定义法：将带电量为q的点电荷放入电场中的某点，如果点电荷受到的力（电场力）为F，那么该点的电场强度为E电场强度的单位是NC，规定其方向与正电荷在该点的受力方向一致因此，电场强度的意义表达的是电场的强弱与方向问题二：对E的理解解读：E是电场强度的定义式，是用比值定义的物理量电场中某点的电场强度是一个确定的值，人们为了知道测量这个值，在此处放入一个试探电荷q，看它受到的电场力F等于多少，由此可以得出这个值E=，因此q起到的作用仅是“测量工具”，“测量工具

4、”不能决定被测量值的大小电场中某点的电场强度E，只要电场不变，该点的电场强度E就是一个确定的值，与试探电荷q的大小及放不放试探电荷q无关决不能理解为“E与F成正比，与q成反比”问题三：电场的“叠加”解读：当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和“叠加电场”一经形成，电场中某点的场强也就唯一确定了但由于场强是矢量，可以依矢量法则根据需要进行分解【解题技法点拨】如何求合电场的场强？两个（或两个以上）点电荷在真空中同时存在时，空间某点的场强E等于各点电荷单独存在时在该点产生场强E1、E2的矢量和可根据矢量运算的法则，求出该点

5、的场强E（1）同一直线上的两个场强E1、E2的叠加若两个场强的方向相同，则合场强E的方向跟它们的方向相同，合场强的大小等于E1和E2大小之和；若两个场强的方向相反，则合场强的大小等于E1与E2大小之差，方向跟数值大的场强的方向相同（2）不在同一直线上的两个场强的叠加用平行四边形法则（或正交分解法）求合场强例 如图1321所示，在x轴上有两个点电荷A、B，带电荷量分别为+Q1与-Q2，且Q12Q2，用E1和E2分别表示两个点电荷所产生的场强的大小，则在x轴上应有（ ）AE1E2的点只有一处，该处合场强为零BE1E2的点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E2CE1E2的点共有三处，其中两处

6、合场强为零，另一处合场强为2E2DE1E2的点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E2点拨：E1E2的结果有两种可能：一种是合场强为零，另一种是合场强为2E1或2E2.由图1321可知，在AB之间的x轴上，A、B两点电荷的场强方向相同，不存在合场强为零的点，但合场强为2E2的点可能存在（只有一处）在A点左侧的x轴上，由E可以判断得知，也不存在合场强为零的点，因这一区间距A近.而距B远，但A点处的电荷量大于B点处的电荷量，故不可能出现E1E2的位置，自然也就没有合场强为零的点，而在B点右侧的x轴上，存在合场强为零的点，且是唯一确定的位置，设A、B相距为a，合场强为零的点在B点右侧距B为

7、x处，则所以x=(1+)a.同理E1E2且合场强为2E2的位置在A、B之间的x轴上，并有唯一确定的解，即在B点左侧距B为（-1）a处答案：B【经典名题探究】考点一：对场强的定义式和点电荷场强公式的理解例1关于电场强度的两个表达式E=和E=k，下列叙述中正确的是（ ）AE=是电场强度的定义式，F是放入电中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷量BE=是电场强度的定义式，F是放入电电场中的电荷所受的电场力，q是放入电场中的电荷的电荷量CE是真空中点电荷的场强计算公式，Q是产生电场的电荷的电荷量DE=适用于任何电场，E=只适用于点电荷形成的电场分析：本题考查了对电场强度两关系式的理解.其中E=是电

8、场强度定义式，适用于任何电场，而q为试探电荷的电荷量；E率只适用于点电荷形成的电场，Q为形成电场的点电荷的电荷量答案：BCD探究：我们学习的许多物理量有定义式、决定式和特殊条件下的关系式，分清这些关系式中每个量的物理意义，对于公式的理解和正确运用具有得要意义，如何正确理解F=qE与F=的关系？姊妹题 在电场中某点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到的电场力向左，则下列说法中正确的是（ ）A当放入正电荷时，该点场强向右，当放入负电荷时，该点场强向左B该点场强方向一定向石C该点场强方向一定向左D该点场强方向无法确定答案：B考点二：电场中的电荷受力与场强的关系例2 真空中某一空间存在

9、一电场，具中P点的电物强度E=5×103N/C，方向坚直向下，一电荷量为q4×10-8C的微粒静止于P点，则该微粒带何种电荷，质量多大？（取g=10m/s2）分析：在电场中，粒子受重力mg和电场力FqE作用而处于平衡状态，根据二力平衡条件，可知电场力方向竖直向上，而场强方向坚直向下，所以粒子带负电由平衡条件有mg-qE0，得mkg2×10-5kg.答案：负电；2×10-5kg探究：电场力是由力的性质命名的，它与重力、弹力、摩擦力一样遵循力学的一切规律，即以后处理有电场的问题中，把它当作与重力、弹力、摩擦力一样的力来处理，满足静态的平衡和牛顿运动定律姊妹题

10、 如图1322所示，A为带负电Q的金属板.沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m，电量为q的小球，小球受向右的电场力作用偏转角而静止小球用绝缘丝线悬挂于O点，试求小球所在处的电场强度答案： 方向水平向左考点三：场强的叠加原理例3 如图1323所示，在真空中两点电荷QA=4×10-9C，QB-4×10-9C，它们相距l1m，求在AB的中垂线上距AB的中点O的距离为0.5m处的P点的场强大小和方向分析：点电荷Q1和Q2的电场在P点的场强分别为E1、E2，它们的大小相等，方向如图所示由几何知识可知E1和E2的夹角为90°，合场强E在E1、E2夹角的平分线上，故E与

11、AB平行，并指向右侧所以EE1cos45°+E2cos45°=E1又E1kNC72NC所以E=E1=×72NC102NC，方向与AB平行指向B的一侧答案：102NC，方向与AB平行指向B的一侧探究：求不在同一直线上的两个场强的合场强，应利用平行四边形定则对场强进行合成姊妹题 如图1324所示，在边长为a的等边三角形ABC的三个顶点A、B、C处，分别放有+Q、+Q和-Q的三个点电荷，则三角形中心O处的场强大小为多大？方向如何？答案： 方向由O指向C考点四：填补法求特殊带电体产生的场强例4 如图1325所示，用金属AB弯成半径r=1m的圆弧，但在A、B之间留出宽度d2

12、cm相对来说很小的间隙，将Q3.13×10-9C的正电荷分布于金属丝上，求圆心处的电场强度分析：中学课本只学到有关点电荷场强计算公式，匀强电场场强的计算方法一个不规则带电体，如本例题有缺口带电金属环所产生的场强，没有现成公式能用我们可以变换一下思维角度，假设将图中圆环缺口补上，并且它的电荷密度与缺了口的环体原有电荷密度一样，这样就形成了一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分可视为两个相对应的点电荷，它们产生的电场在圆心O处叠加后合场强为零，根据对称性可知，带电圆环在圆心O处的总场强E0至于补上的带电小段，由题给条件可视作点电荷，它在圆心O处的场强E1是可求的，若

13、题中待求场强E2，则E1+E2E0，便可求得E2.设原缺口环所带电荷的线密度为，则补上的金属小段的带电荷量Q=×d，求出它在O处的场强E1=N/C9×10-2NC设待求的场强为E2，因为E1+E20，可得E2=-E1=-9×10-2NC负号表示E2与E1反向，背向球心向左答案：9×10-3NC，方向背向球心向左探究：本题中如果在A、B之间留出宽度比较大的间隙，则不能运用上面的方法求圆心处的电场强度因为此时AB段带电体不能当作点电荷来处理，库仑定律不能直接使用姊妹题 如图13.26所示，半径为r的硬橡胶环带有均匀分布负电荷，单位长度的带电量为q，则环心处的

14、电场强度为 ，若在环上截去很小的一段，其长为L，则环心处的场强大小是 .答案：0 k【思维误区诊断】易错点：电场的物质性及电场的基本性质，电场力作用的相互性易被忽视例 关于电场，下列说法中正确的是（ ）A只要有电荷存在，在其周围就一定存在电场B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖于我们的感觉而客观存在的东西C电荷间的相互作用是通过电场而发生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D两电荷间通过电场发生作用不满足牛顿第三定律误点诊断 错解：BCD在等量同种电荷连线的中点，场强E0，所以，该处无电场，所以A错；两电荷间的作用是通过电场产生的，两电荷并未接触，所以不存在作用力和反作用

15、力的问题，所以C、D正确本题中错认为电场的作用不是相互的，其实电场对电荷有了力的作用，反过来电荷对电场也有作用名师批答 只要存在电荷，其周围就有电场，但电场可以叠加，若周围存在几个电荷，则某点的场强就是几个电荷产生的场强的矢量和，若某点合场强为零，并不能说明此处无电场，所以A正确；电场与重力场一样，是客观存在的一种物质，所以B正确；由电场的性质可知，C正确；两电荷之间的作用虽然是通过电场发生的，但该作用力大小相等，方向相反，符合牛顿第三定律，是一对作用力和反作用力，所以D不正确答案：ABC【同步达纲练习】基础知识1电场中有一点P，下列说法正确的是（ ）A若设在P点电荷的电荷量减半，则P点的场强

16、减半B若P点没有试探电荷，则P点场强为零CP点电场强度越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大DP点的电场强度的方向为试探电荷在P点的受力方向2下面对公式E的几种理解，其中正确的是（ ）A当r0时，EB当r时，E0C某点场强跟点电荷Q无关，只跟该点位置r有关D以点电荷Q为圆心，r为半径的球面上，各点的场强相等3如图1327表示在一个电场中的a、b、c、d四点分别引入试探电荷时，测得的试探电荷的电量跟它所受电场力的函数关系图象，那么下列叙述正确的是（ ）A这个电场是匀强电场Ba、b、c、d四点的场强大小关系是EdEaEbEcCa、b、c、d四点的场强大小关系是EaEbEdEcD无法确定这四个点的场

17、强大小关系4下面说法中正确的是（ ）A电荷的周围存在电场B电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而存在的C电荷甲对电荷乙的静电力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力D静电力是不直接接触的物体之间的作用力，这种相互作用不经其他物质便可直接进行5对于由点电荷q产生的电场，下列说法中正确的是（ ）A电场强度的表达式仍成立，即EF/q，式中的q就是产生电场的电荷B在真空中，电场强度的表达式Ekq/r2，其中q就是产生电场的点电荷C在真空中Ekq/r2，式中q是试探电荷D上述说法都不对6如图1328所示，在x轴上坐标原点处放一带电量为-Q的点电荷在坐标为2处放一带电量为+4Q的点电荷，则场强为零

18、处的x坐标为（ ）A4B1C-1D-27将点电荷q12×10-6C放在电场中的A点，受到的静电力F4×10-3N，方向竖直向上，则A点的场强大小为 ，方向为 ；若将q2-4×10-6C的点电荷置于A点，则q2受到的静电力大小为 ，方向为 8一个质量为m2.0×10-7kg的带电液滴在空间做匀速直线运动，该液滴的电性为负，其电量是由5.0×1012个电子电量形成的由此可知，在不计空气阻力的情况下，空间的电场强度大小为 NC，方向 （g取10ms2）9如图1329所示，A、B两个金属小球，带有等量同种电荷q，质量均为m，用长为l的细线连接，将A固定

19、，B球拉至水平，然后无初速地释放，求：（1）B球到达最低点时的速度；（2）此时细线的拉力 10如图13210所示，在真空中有两个点电荷Q1和Q2，Q1为正电荷，Q2为负电荷，已知Q18Q2；另有一点P，距Q1为r1，距Q2为r2，现要使得P点的电场强度E方向平行于两点电荷的连线，则r1与r2之比应为多少？能力提升1关于电场力和电场强度，下列说法正确的是（ ）A电场强度的方向总是跟电场力的方向一致B电场强度的大小总是跟电场力的大小成正比C正电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向一致D同一电荷在某点受到的电场力越大，该点的电场强度越大2如图13211所示，一带电荷量为q的金属球，固定在绝缘的支架上

20、，这时球外P点的电场强度为E0.当把一电荷量也是q的点电荷放在P点时，测得点电荷受到的静电力为f；当把一电荷量为aq的点电荷放在P时，测得作用于这点电荷的静电力为F，则在国际单位制中（ ）Af的数值等于qE0BF的数值等于afCa比1小得越多，F的数值越接近aqE0Da比1小得越多，F的数值越接近af3在匀强电场中，将一质量为m、电荷量为q的小球由静止释放，带电小球的运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为，如图13212所示，则匀强电场的场强大小为（ ）A最大值是B最小值是C唯一值是D以上都不对4如图13213所示，真空中两个点电荷+qA和-qB，相距1m，已知带电荷量之比qA：qB8：27，过qA所在点A作垂直于电荷连线的直线，则在直线上距qA的距离x= m的点C处的电场强度的方向与两电荷连线平行5研究表明，地球表面附近的电场强度不为零假设地球表面附近的电场强度平均值为30NC，方向竖直向下地球表面附近每平方米所带的负电荷的电荷量为 6如图13214所示，在x轴坐标为+1的点固定一电荷量为+4Q的点电荷，坐标为0点上固定一个电荷量为心的点电荷，那么在x坐标轴上，电场强度方向为x轴负方向的点所在的区域是 7真空中相距r20cm固定着两个点电荷A和B，已知点电荷A的电荷量QA+2×10-10 C，A、B连