第2章 2.1　探究电场的力的性质

1、.2.1探究电场的力的性质学 习 目 标知 识 脉 络1.知道电荷周围存在电场，知道场与实物是物质存在的两种形式2理解电场强度的概念和公式，能应用公式进展有关的计算重点3知道电场强度的叠加原理，能应用这一原理进展简单的计算难点4知道电场线的定义和特点，学会用电场线描绘电场强度的大小和方向重点、难点自 主 预 习·探 新 知知识梳理一、电场和电场强度1电场1电荷周围存在电场，电荷之间的互相作用力是通过电场发生的图2­1­12场与实物是物质存在的两种不同形式3静止的电荷产生的电场称为静电场2试探电荷与场源电荷1如图2­1­2所示，带电小球q是用来检

2、验电场是否存在及其强弱分布情况的，称为试探电荷或检验电荷图2­1­22被检验的电场是带电金属球Q所激发的，所以金属球Q所带电荷称为场源电荷或源电荷3电场强度1定义：电场中某点的电荷所受到的电场力F跟它的电荷量q的比值2定义式：E.3方向：电场强度是矢量，规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向一样4国际单位：牛/库N/C或伏/米V/m二、点电荷的电场、电场叠加原理1真空中点电荷的场强1大小：Ek.2方向：Q为正电荷时，在电场中的某点P，E的方向由Q指向P；Q是负电荷时，E的方向由P指向Q.2电场强度的叠加原理许多点电荷在某点的合场强，等于各点电荷的电场

3、在该点场强的矢量和，这叫作电场的叠加原理3匀强电场中金属导体的电荷分布1静电平衡：物理学中将导体中没有电荷挪动的状态叫作静电平衡2导体的内部场强：处在静电平衡下的导体，内部场强处处为零3在导体外表附近，电场线与外表的关系：互相垂直4电荷分布：处于静电平衡下的导体，电荷只分布在导体的外外表三、电场线、匀强电场1电场线1定义：电场线是在电场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的电场强度方向如图2­1­3图2­1­32几种常见电场的电场线正点电荷负点电荷等量正点电荷等量异种点电荷 匀强电场图2­1­42匀强电场1定义：

4、场强的大小和方向都一样的电场2匀强电场的电场线：间隔相等的平行直线根底自测1考虑判断正确的打“，错误的打“×1电场看不见，摸不着，因此电场实际不存在×2根据E，由于q有正、负，故电场中某点的场强有两个方向×3据公式E可计算场强大小，但场强由场本身决定，与F、q大小无关4在E中场强大小与q无关，同样在E中场强大小与Q也无关×5公式E对于任何静电场都成立×6场强的叠加满足平行四边形定那么7电场线可以描绘电场的强弱，也能描绘电场的方向8电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描绘电场而假想的线9只要电场线是平行的直线，该电场一定是匀强电场×【

5、提示】1×电场看不见、摸不着，但电场是真实存在的2×电场中某点场强的方向是唯一的4×电场强度的大小与试探电荷无关，但与场源电荷有关5×公式Ek只适用于点电荷9×匀强电场的电场线必须是等间距的平行的直线2当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时，测得该点的电场强度为E，假设在同一点放入电荷量为q2q的负试探电荷时，测得该点的电场强度【导学号：69682042】A大小为2E，方向与E一样B大小为2E，方向与E相反C大小为E，方向与E一样D大小为E，方向与E相反C该点的电场强度是由电场本身决定的，与是否有试探电荷、电荷量的大小及试探电荷的正负都没有

6、关系3电场强度的定义式为E，点电荷的场强公式为E，以下说法中正确的选项是AE中的场强E是电荷q产生的B由E知，电场中某点的场强大小与F成正比，与q成反比CE中的场强E是电荷Q产生的DE和E都只对点电荷适用CE是电场强度的定义式，采用比值法定义，适用于任何电场，其中的q是试探电荷的电量，故A、B错误；E是点电荷电场强度的计算式，Q是产生电场的场源电荷，故C正确，D错误4以下各图中，正确描绘两个等量正点电荷电场的电场线分布的是 【导学号：69682043】D电场线不相交，A、B错误；电场线从正电荷出发，到负电荷终止，C错误，D正确应选D.合 作 探 究·攻 重 难电场强度的理解1电场强度

7、的物理意义：反映电场的强弱和方向2电场强度的两个性质1唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性形成电场的电荷及空间位置决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关电场中不同的地方，电场强度一般是不同的2矢量性：电场强度描绘了电场的方向，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向一样，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反A为电场中的一个固定点，在A点放一电量为q的电荷，所受电场力为F，A点的电场强度为E，那么A假设在A点换上q，A点的电场强度将发生变化B假设在A点换上电量为2q的电荷，A点的电场强度将变为2ECA点电场强度的大小、方向与q的大小、正负、有无

8、均无关D假设A点移去电荷q，A点的电场强度变为零思路点拨：电场中某点电场强度的大小与检验电荷的电荷量无关电场强度的方向与检验电荷的正、负无关C电场强度E是通过比值定义法得出的，其大小及方向与试探电荷无关，故放入任何电荷、不放电荷时，A点的电场强度的方向和大小均不变，故A、B、D均错误，C正确应选C.针对训练1由电场强度的定义式E可知，在电场中的同一点A电场强度E跟F成正比，跟q成反比B电场中某点的场强为零，那么在该点的电荷受到的电场力可以不为零C无论试探电荷所带的电量如何变化，始终不变D一个不带电的小球在P点受到的电场力为零，那么P点的场强一定为零C电场强度是由电场本身决定的，即由场源和电场中

9、的位置决定，与试探电荷的电量大小和带电性无关，与试探电荷所受的电场力的大小和方向无关，不能说E跟F成正比，跟q成反比，A错误在电场中同一点，场强不变，可知无论检验电荷的电量如何变化，始终不变，C正确由E得电场力FqE，电场中某点的场强为零，那么在该点的电荷受到的电场力一定为零，B错误不带电的小球即使在电场中，受到的电场力也为零，D错误2电场中有一点P，以下说法正确的选项是【导学号：69682044】A假设放在P点的电荷量减半，那么P点的场强减半B假设P点没有检验电荷，那么P点场强为零CP点的场强越大，那么同一电荷在P点受到的电场力越大DP点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向C电场强度取决于电

10、场本身，与有无试探电荷无关，所以在P点电荷量减半或无检验电荷，P点的场强不变，故A、B均错误据FEq知，P点的场强越大，那么同一电荷在P点所受的电场力越大，故C正确据场强方向的规定，正电荷所受电场力的方向与场强方向一样，所以P点的场强方向为正电荷在该点的受力方向，与负电荷受力方向相反，故D错误应选C.点电荷的电场强度及叠加原理1E与Ek的比较公式比较内容EEk本质区别定义式决定式适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q或q的意义q表示引入电场的检验试探电荷的电荷量Q表示产生电场的点电荷场源电荷的电荷量关系理解E用F与q的比值来表示，但E的大小与F、q的大小无关E不仅用Q、r来表示，且EQ，E2电场

11、强度的叠加1有几个场源点电荷，就产生几个电场，各场源点电荷在某处产生的电场强度可用Ek来求得2电场强度是矢量，故当某处同时存在几个电场时，该处的总电场强度可以用平行四边形定那么来求解 多项选择AB和CD为圆上两条互相垂直的直径，圆心为O.将电荷量分别为q和q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且间隔 等于圆的半径，如图2­1­5所示要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，那么该点电荷图2­1­5A应放在A点，Q2qB应放在B点，Q2qC应放在C点，QqD应放在D点，Qq思路点拨：电场强度是矢量，根据矢量合成的法那么可以求出q和q在

12、O点产生的合场强要使O点场强为零，圆周上放置的点电荷Q产生的电场强度必须和原来的电场强度大小相等、方向相反CD先将q、q在O点产生的电场强度合成，因为q、q与O点构成等边三角形，可求出合电场强度E0方向程度向右，大小E0E1E2，如下图，欲使圆心O处的电场强度为零，所放置的点电荷Q在O点产生的电场强度方向必须程度向左，且大小也为E0.假设在A点和B点放置点电荷Q，那么它在O点产生的电场强度只能沿竖直方向，达不到目的假设在C点放置点电荷Q，那么必为负电荷且Qq，选项C对假设在D点放置点电荷Q，那么必为正电荷且Qq，选项D对求解电场强度常用的三种方法1等效法：均匀带电球等一些带电体有时可等效为点电

13、荷，因此可以应用点电荷电场强度公式2对称法：点电荷、均匀带电板等带电体周围的电场强度上下、左右可能出现对称性，利用对称性可确定某点场强的大小3叠加法：电场强度是矢量，求解多个电荷产生的电场的电场强度，可以根据电荷的分布情况，采用不同的合成方法求解针对训练3多项选择真空中距点电荷电量为Q为r的A点处，放一个带电量为qqQ的点电荷，q受到的电场力大小为F，那么A点的场强为ABCkDkBD由电场强度的定义可知A点场强为E，又由库仑定律知F，代入后得Ek，B、D对，A、C错4.如图2­1­6，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三

14、个点，a和b、b和c、c和d间的间隔 均为R，在a点处有一电荷量为qq>0固定点电荷，b点处的场强为零，那么d点处场强的大小为k为静电力常量【导学号：69682045】图2­1­6Ak Bk Ck DkBa处的点电荷q在b产生的场强大小为：Ebk，b点处的场强为零，根据电场的叠加原理得知圆盘在b点处产生的场强：Ebk，方向程度向左根据对称性可知圆盘在d产生的场强EdEbk，方向程度向右，q在d处产生的场强大小为Edk，方向向右，那么根据电场的叠加原理得知d点处场强的大小EEdEdk，应选B.电场线的理解和应用1电场线的应用1比较电场强度大小：电场强度大处电场线密，电场

15、强度小处电场线疏，故根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小2确定电场强度方向：电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向2几种常见的电场线孤立点电荷周围的电场 等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场匀强电场点电荷与带电平板图2­1­73两点注意1电场线是假想线，实际中不存在，是一种物理模型2电场线不是带电粒子的运动轨迹带电粒子在电场力作用下的运动轨迹可能与电场线重合，也可能不重合 多项选择如图2­1­8所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点假设带电粒子在运动中只受电场力作用，根

16、据此图可判断出该带电粒子图2­1­8A电性与场源电荷的电性一样B在a、b两点所受电场力大小Fa>FbC在a、b两点的速度大小va>vbD在a、b两点的动能Eka<Ekb思路点拨：带电粒子所受的电场力的方向一定沿电场线方向且指向轨迹曲线的内侧确定带电粒子所受电场力做功的正负可以判断粒子的动能增大还是减小BC根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子所受电场力的方向跟电场线共线，指向曲线弯曲的内侧，由此可知，带电粒子与场源电荷电性相反，选项A错误；a点电场线比b点密，所以a点场强较大，带电粒子在a点所受电场力较大，选项B正确；假设带电粒子由a点运动到b点，所受电场力

17、方向与速度方向之间的夹角大于90°，电场力做负功，带电粒子的动能减少，速度减小，即Eka>Ekb，va>vb，同理可分析带电粒子由b点运动到a点时也有Eka>Ekb，va>vb，应选项C正确，D错误应用电场线的解题技巧1电场线的疏密可以判断场强的大小，进一步可判断电场力、加速度等的大小2电场力的方向指向带电粒子轨迹的凹侧，所受电场力的方向与速度方向夹角为锐角，速度增大；夹角为钝角，速度减小针对训练5多项选择如图2­1­9所示是某电场区域的电场线分布，A、B、C是电场中的三个点，以下说法正确的选项是【导学号：69682046】图2­

18、1­9AA点的电场强度最大BB点的电场强度最大C把一个正的点电荷依次放在这三点时，其中放在B点时它受到的静电力最大D把一个带负电的点电荷放在A点时，它所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致BC电场线的疏密程度可表示电场强度的大小，所以B点的电场强度最大，A点的最小，A错误，B正确；B点的电场强度最大，所以同一个点电荷在B点受到的电场力最大，C正确；放在A点的正电荷的受力方向与电场线方向一样，负电荷受到的电场力方向与电场线方向相反，D错误6.如图2­1­10为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其

19、连线的中垂线上关于O点对称的两点，那么以下说法正确的选项是图2­1­10AA、B可能是带等量异号的正、负电荷BA、B可能是带不等量的正电荷Ca、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反D由电场线向外且对称可知，A、B点电荷带等量正电荷，A、B选项错误；根据电场的叠加，a点处的电场强度向上，b点处的电场强度向下，且由于对称性可知，两点电场强度大小相等，因此将同一试探电荷放在a、b两点处所受电场力大小相等，C错误，D正确当 堂 达 标·固 双 基1关于电场强度的概念，以下说法正确的选项是【导学号：69682047】A由E知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比B正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关C电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关D电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零CE这是一个比值定义式，电场强度的大小与试探电荷的带电量以及电荷所受电场力的大小无关，是由电场本身的性质决定的，A错误，C正确；电场强度的方向规定是正电荷受力的方向，与负电荷受力的方向相反，因此放入负电荷受力的反方向才是电场强度的方向，B错