选修3-1 老师03

1、第3讲电场电场强度和电场线目标定位1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种物质形态.2.知道电场强度的概念及其定义式，能推导点电荷的电场强度的公式，会应用公式进行有关的计算.3.会用电场线表示电场，并熟记几种常见电场的电场线分布一、电场英国物理学家法拉第认为，电荷周围都存在电场，电荷与电荷之间的相互作用力就是通过它们的电场发生的，电场对电荷的作用力称为电场力静止的电荷周围产生的电场，称为静电场二、电场强度1检验电荷：为了研究电场力的性质，而引入的一个电荷量足够小；体积充分小可以视为点电荷的电荷叫做检验电荷2放入电场中一点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该

2、点的电场强度，简称场强；用E表示定义式为E.单位：N/C3电场强度是矢量，电场强度的方向就是位于该点的正电荷受力的方向想一想负电荷受力方向与场强方向什么关系？答案正电荷在电场中受力方向与负电荷受力方向相反，所以负电荷受力方向与场强方向相反三、点电荷的场强真空中点电荷周围形成的电场的场强公式为：Ek，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量四、电场线1英国物理学家法拉第创造性地在电场中引入电场线来表示电场的方法，电场线上每点的切线方向都和该点的场强方向一致，并且用电场线的疏密表示电场强度的大小2几种特殊的电场线熟记六种特殊电场电场线分布，如图133所示图1313电场线的基本性质(1)在静电场中，

3、电场线起始于正电荷或无限远处，终止于负电荷或无穷远处；电场线不闭合(2)任何两条电场线不会相交(3)电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏4各点场强的大小和方向都相同，这种电场叫做匀强电场想一想在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方有电场吗？答案电场线是法拉第为了形象描述电场的强弱及方向而假想的，如果在每个地方都画电场线也就无法对电场进行描述了所以在相邻的两条电场线之间没画电场线的地方也有电场.一、对电场强度的理解1电场强度是描述电场的力的性质的物理量电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用2电场强度是比值法定义的物理量，电场强度的大小和方向只由电场本身特性决定，与放入其

4、中的试探电荷无关不能认为E和F成正比，E和电量q成反比例1图132真空中O点放一个点电荷Q1.0×109C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q1.0×1010C，如图132所示求：(1)q在M点受到的作用力(2)M点的场强(3)拿走q后M点的场强(4)M、N两点的场强哪点大？答案(1)大小为1.0×108N方向沿MO指向Q(2)大小为100 N/C方向沿OM连线背离Q(3)大小为100 N/C方向沿OM连线背离Q(4)M点场强大解析(1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FMk

5、 N1.0×108 N因为Q为正电，q为负电，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q.(2)M点的场强EM N/C100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同(3)在M点拿走试探电荷q，有的同学说M点的场强EM0，这是错误的其原因在于不懂得场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关故M点的场强仍为100 N/C，方向沿OM连线背离Q.(4)由E得M点场强大借题发挥公式E中的q是试探电荷的电荷量，所以E不是场强的决定式；公式Ek中的Q是场源电荷的电荷量，所以Ek是点电荷场强的决定式二、两个公式E

6、与E的对比比较内容/公式EE本质区别定义式决定式意义及用途给出了一种量度电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q或q意义q表示引入电场的检验(或试探)电荷的电荷量Q表示产生电场的点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大小无关E不仅能用Q、r来表示，且EQ，E例2真空中距点电荷(电荷量为Q)为r的A点处，放一个带电荷量为q(qQ)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为()A. B. Ck Dk答案BD解析E中q指的是试探电荷，E中Q指的是场源电荷，故B、D正确三、电场强度的叠加1电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则

7、2可以根据对称性原理，灵活利用假设法、分割法等特殊方法进行研究3某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和图133例3如图133所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，MOP60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，E1与E2之比为()A12 B21 C2 D4答案B解析依题意，每个点电荷在O点产生的场强为，则当N点处的点电荷移至P点时，O点场强如图所示，合场强大小为E2，则，B正确借题发挥电场强度是矢量，合成时遵循

8、矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算四、电场线的理解和应用1电场线并不是粒子运动的轨迹带电粒子在电场中的运动轨迹由带电粒子所受合外力与初速度共同决定电场线上各点的切线方向是场强方向，决定着粒子所受电场力的方向轨迹上每一点的切线方向为粒子在该点的速度方向2电场线与带电粒子运动轨迹重合必须同时满足以下三个条件：(1)电场线是直线；(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但其他力的方向沿电场线所在直线；(3)带电粒子初速度为零或初速度的方向沿电场线所在的直线例4图134如图1

9、34所示，是某静电场中的一部分电场线分布，下列说法中正确的是()A这个电场可能是负点电荷的电场B点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大C点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)D负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向答案B解析电场线的疏密反映了电场强度的大小，而加速度的大小关键是看电场力的大小负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线，故A错；电场线越密的地方场强越大，由图知EAEB，又因FqE，得FAFB，故B正确；由a知，aF，而FE，EAEB，所以aAaB，故C错；负电荷在B点受到的电场力的方向与B点电场强度的方向相反，故D错

10、误故选B.借题发挥带电粒子在电场中的运动轨迹，决定于粒子运动速度和受力情况，与电场线不一定重合对电场强度的理解及应用1下列说法中正确的是()A电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比B场中某点的场强等于F/q，但与检验电荷的受力大小及电荷量无关C场中某点的场强方向是检验电荷在该点的受力方向D公式EF/q和Ek对于任何电场都是适用的答案B对电场强度的矢量性和叠加原理的考查图1352如图135所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，B30°，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点电场强度的方向与AB平行，则qA带_电，qA：qB_答

11、案负18解析放在A点和B点的点电荷在C处产生的电场强度方向分别在AC和BC的连线上，根据题意C点电场强度方向与BA方向平行，故A点的点电荷和B点的点电荷在C点的合场强方向只能由CA和由BC，故qA带负电，qB带正电，且EB2EA，即k2k，又由几何关系知BC2AC，所以qAqB18.图1363如图136所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，将带有等量电荷q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称要使圆心O处的电场强度为零，可在圆周上再放置一个适当电荷量的正点电荷Q，则该点电荷Q应放在()AA点 BB点 CC点 DD点答案D解析由电场的叠加原理和对称性可知，q、q在O点的合

12、场强方向应沿OD方向，要使O点的合场强为零，放上的电荷Q在O点的场强方向应与q、q在O点的合场强方向相反，所以D正确电场线的特点及应用4.图137某静电场中的电场线如图137所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，粒子由M运动到N，以下说法正确的是()A粒子必定带正电荷B粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D粒子必带负电答案AC解析做曲线运动的物体合力指向曲线的内侧，又因为粒子只受电场力所以点电荷带正电，A正确；由于电场线越密，场强越大，点电荷受电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此点电荷在N点加速度大，C正确.

13、(时间：60分钟)题组一对电场及电场强度的理解1下列关于电场和电场强度的说法正确的是()A电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的特征是对处在它里面的电荷有力的作用B电场是人为设想出来的，其实并不存在C某点的场强越大，则同一电荷在P点所受到的电场力越大D某点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向答案AC解析电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质，电荷间的相互作用是通过电场产生的，不是假想的，故A正确，B错误；由E得，FEq，当q一定时，E越大，F越大，所以C正确；场强方向规定为正电荷在该点受到的电场力方向，与负电荷受电场力的方向相反，D错误2在电场中某点，当放入正电荷时受到的电场力方

14、向向右；当放入负电荷时受到的电场力方向向左，则下列说法中正确的是()A当放入正电荷时，该点场强方向向右；当放入负电荷时，该点场强方向向左B该点场强方向一定向右C该点场强方向一定向左D该点场强方向可能向右，也可能向左答案B解析电场中某一点的电场方向取决于电场本身，其方向与放在该点的正电荷的受力方向一致，与负电荷的受力方向相反，故只有B正确3.图138在电场中的A、B两处分别引入不同的试探电荷q，得到试探电荷所受的电场力随电荷量变化的关系如图138所示，则()AEAEBBEAEBCEAEBD不能判定EA、EB的大小答案A解析根据电场强度的定义式E，电场强度与图中图线的斜率相对应，故EAEB，A项正

15、确4真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r，则A、B两点的电场强度大小之比为()A31 B13 C91 D19答案C解析由点电荷场强公式有：Ekr2，故有91，C项正确题组二电场强度的叠加5.图139如图139所示，空间中A、B、C三点的连线恰构成一直角三角形，且C30°，ABL，在B、C两点分别放置一点电荷，它们的电量分别是Q与Q(静电力常量为k)求斜边AC的中点D处的电场强度大小_，方向_答案，方向水平向右解析连接BD，三角形ABD为等边三角形，可得BDCDABL.点电荷Q与Q在D处产生的场强大小均为E1k，方向如图所示，两线之间夹角大小为60°.据电场的叠加

16、原理可知，D处的电场强度为这两个场强的矢量和，可解得E2E1cos 30°2××，方向水平向右6.图1310如图1310所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为900 N/C，在电场内一水平面上作半径为10 cm的圆，圆上取A、B两点，AO沿E方向，BOOA，另在圆心处放一电量为109 C的正点电荷，则A处场强大小EA_ N/C，B处的场强大小EB_ N/C.答案01.27×103解析由Ek，点电荷在A处产生的场强EA900 N/C，方向向左，所以A处合场强为零；点电荷在B处产生的场强EB900 N/C，方向向下，所以B处合场强为1.27×10

17、3 N/C.题组三电场线的特点及应用7关于电场线的性质，以下说法正确的有()A电场线是电荷在电场中的运动轨迹B电场线的分布情况反映电场中不同点的场强的相对大小C电场线的箭头方向表示场强减弱的方向D空间中两条电场线不能相交答案BD解析电场线是为了描述电场的强弱及方向的方便而引进的假想线，它一般不与电荷的运动轨迹重合，A错误，B正确；电场线的箭头方向表示场强的方向，C错误；由于电场的具体方向与电场线上某点的切线方向相同，若两条电场线相交，则在该点可以作出两条切线，表明该点的电场不唯一，这与实际不符，D正确故选BD.8下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是() 答案C解析A图中，A、B两点场强大小

18、相等，方向不同；B图中，A、B两点场强的方向相同，但大小不等；C图中是匀强电场，则A、B两点场强大小、方向相同；D图中A、B两点场强大小、方向均不相同故选C.图13119法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，如图1311所示，为点电荷a、b所形成电场的电场线分布，以下几种说法正确的是()Aa、b为异种电荷，a的电荷量大于b的电荷量Ba、b为异种电荷，a的电荷量小于b的电荷量Ca、b为同种电荷，a的电荷量大于b的电荷量Da、b为异种电荷，a的电荷量等于b的电荷量答案B解析由题中图形可知一系列电场线在a、b之间，则一定为异种电荷，由电场线左右不对称可知，两电荷是不等量的，又根据电场线的疏密可知

19、b所带电荷量大，则答案为B.10.图1312某电场的电场线分布如图1312所示，则()A电荷P带正电B电荷P带负电Ca点的电场强度大于b点的电场强度D正检验电荷在c点的受到的电场力大于在d点受到的电场力答案AD解析电场线从正电荷出发，故A正确，B错误；从电场线的分布情况可知，b的电场线比a的密，所以b点的电场强度小于a点的电场强度，故C错误；c点的场强大于d点场强，所以正检验电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力，故D正确故选AD.11.图1313如图1313所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由AOB匀速飞过，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是()A先变大后变小，方向水平向左B先变大后变小，方向水平向右C先变小后变大，方向水平向左D先变小后变大，方向水平向右答案B解析等量异种电荷电场线分布如图甲所示，由图中电场线的分布可以看出，从A点到O点，电场线由疏到密；从O点到B点，电场线由密到疏，所以沿点A、O、B，电场强度应先由小变大，再由大变小，方向为水平向右，如图乙所示由于电子做匀速直线运动，所受合外力必为零，故另一个力应与电子所受电场力大小相等、方向相反，电子受到电场力方向水平向左，且沿点A、O、B运动的过