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1、第3节电场目标解读1知道电荷间的相互作用是通过电场发生的2理解电场强度,会根据电场强度定义式进行有关计算3知道电场强度是矢量,方向就是电场的方向4知道电场线的特点和匀强电场的特点1电场电场是电荷周围存在的一种特殊物质,电场的最根本性质之一是对放入其中的电荷有_,电荷之间是通过_发生相互作用的2电场强度(1)定义:在电场中某点放入一个检验电荷,它所受到的_跟它所带_的比值,叫做这一点的电场强度(2)物理意义:描述电场具有_的性质的物理量(3)公式:_(4)方向:电场强度是矢量,不仅有_,还有_物理学上规定:_在电场中某点所受电场力的方向为该点场强的方向,那么_受电场力的方向与该点场强的方向相反3
2、电场线(1)概念为了直观形象地描述电场中各点电场强度的分布,在电场中画出一系列有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向表示该点的_方向,曲线的疏密反映了场强的_(2)电场线的特点始于_(或无穷远),终于_(或无穷远);任意两条电场线都_;在同一幅电场分布图中,电场越强的地方,电场线_(3)匀强电场场强_处处相同的电场,叫做匀强电场,匀强电场中的电场线是_平行正对的两金属板分别带有_电荷后,在两板之间除边缘外就是匀强电场一、电场电场强度思维类比1电场(1)定义电场是带电体周围存在的一种特殊物质,它是电荷间相互作用的媒介(2)电场的根本特性电场最根本的特性是对处于场中的电荷具有力的作用,这就说明电场是
3、真实存在的,凡有电荷的地方,其周围就存在电场(3)静电场:静止电荷在其周围形成的电场(4)静电力:静电场对带电体的作用力,叫静电力带电体之间的相互作用是通过电场来实现的2电场强度(1)定义:放入电场中某一点的检验电荷所受的静电力F跟它的电荷量q0的比值,叫做这一点的电场强度(2)定义式:E(3)计算式:点电荷在空间中所产生的电场的场强的计算式为Ek(4)矢量性:规定正电荷在电场中某点受力的方向为该点的场强方向(5)物理意义:是描述电场性质的物理量,与检验电荷受到的静电力大小和检验电荷所带的电荷量无关,它反映了电场本身的一种性质(6)电场力计算式:FEq特别提醒对于E,等号右边的物理量与被定义的
4、物理量之间不存在正比或反比的函数关系,只是用右边两个物理量之比来反映被定义的物理量的属性,也就是说,等号右边的物理量对被定义的物理量不起决定作用在电场中某点,比值是与q0的电荷量多少、有无,电荷种类和F的大小、方向都无关的恒量,电场中各点都有一个唯一确定的场强E因为场强E完全是由电场自身的条件决定的,所以它反映电场本身的性质二、电场线的特点和匀强电场1电场线的特点(1)电场线是假想的曲线,并不真实存在,但电场真实存在;(2)电场线起始于正电荷(或无穷远),终止于负电荷(或无穷远),不闭合;(3)电场线上每一点的切线方向跟这点的场强方向一致;(4)电场线的疏密程度反映场强的大小;(5)电场线不相
5、交;(6)电场线不是电荷的运动轨迹2匀强电场(1)定义:如果电场中各点电场强度的大小相等,方向相同这个电场能叫做匀强电场(2)特点:匀强电场中的电场线是间隔相等的平行直线(3)存在:两块靠近的平行金属板,大小相等,互相正对,分别带等量的正负电荷,它们间的电场(除边缘处)是匀强电场1某同学由E得出:EF、E的结论,你认为是否正确?图1如图1所示,将电荷量为q0的检验电荷放在电场中的A点,电荷受到的电场力大小为F,方向如图1所示,该点的场强方向与F同向,场强大小EF/q0假设将电荷量增为2q0,那么电场力变为2F,场强大小E2F/2q0F/q0,所以场强大小与检验电荷的电荷量无关假设将q0变为q0
6、放在A点,受到的电场力FF,方向与原来相反,根据物理学规定场强方向仍与F同向,所以场强方向与检验电荷无关,综上所述:场强与检验电荷无关该同学的结论是错误的2电荷只在电场力的作用下运动时,运动轨迹一定与电场线重合吗?(1)电场线是直线物体做直线运动,必须满足物体所受的合外力的方向与初速度方向在同一条直线上;或者物体初速度为零,而合外力的方向始终在一条直线上如果电荷只受电场力,且初速度为零,或初速度的方向沿电场线的方向,运动轨迹才与电场线重合反之假设不满足上述条件,运动轨迹就不与电场线重合图2(2)电场线是曲线如图2所示将一正点电荷置于P点(静止),电荷所受电场力的方向沿该点的切线方向,那么电荷将
7、沿切线方向加速,必然偏离电场线,电荷就不能沿电场线运动如果电荷具有初速度v0,不管v0的方向如何,粒子带何种电荷,电荷都不能沿电场线运动题型一关于电场强度的理解例1 电场中有一点P,以下说法正确的选项是()A假设放在P点的检验电荷的电荷量减半,那么P点的场强减半B假设P点没有检验电荷,那么P点的场强为零CP点的场强越大,那么同一电荷在P点受到的静电力越大DP点的场强方向为正检验电荷在该点所受静电力的方向题型二对电场线特点的理解和应用例2 图3为静电场的一局部电场线的分布,以下说法正确的选项是()图3A这个电场是负点电荷形成的电场BB点的场强大于A点的场强C点电荷在A点受到的静电力比在B点受到的
8、静电力大D负电荷在B点受到的静电力沿B点电场线的切线方向题型三带电粒子在电场内的运动分析例3 如图4所示,实线是匀强电场的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上两点假设带电粒子在运动中只受电场力作用,那么由此图可作出的正确判断是()图4A带电粒子带负电荷B带电粒子带正电荷C带电粒子所受电场力的方向向左D带电粒子做匀变速运动规律总结解此类题注意两点:(1)均强电场中电场力的方向与电场线相同或相反(即力矢量与电场线平行);(2)电场力指向轨迹曲线的内侧1关于电场,以下说法正确的选项是()A电场是一种客观存在的物质B两个电荷间的静电力,是通过电场产生的C电场的根本性质是
9、对放入其中的电荷有力的作用D没有电荷的地方也可以有电场2对公式EkQ/r2的几种不同理解,错误的选项是()A当r0时,EB当r时,E0C某点的场强与点电荷Q的大小无关D在以点电荷Q为中心,r为半径的球面上,各处的电场强度都相同3关于场强,以下说法中正确的选项是()A根据公式EF/q0,这个位置的场强与检验电荷的电荷量q0成反比B根据公式EkQ/r2,这个位置的场强与检验电荷的电荷量q0成正比C公式EkQ/r2和EF/q0适用条件相同D电场强度是反映电场本身特性的物理量,与是否存在试探电荷无关4在电场中把质量为m的正点电荷q从静止释放,在它运动过程中如果不计重力,下述正确的选项是()A点电荷运动
10、轨迹必与电场线重合B点电荷的速度方向必定和所在点的电场线的切线方向一致C点电荷的加速度方向必定与所在点的电场线的切线方向一致D点电荷的受力方向必定与所在点的电场线的切线方向一致5关于电场强度,以下说法正确的选项是()A以点电荷为球心、r为半径的球面上,各点的场强相同B正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场场强大C假设放入正电荷时,电场中某点的场强向右,那么当放入负电荷时,该点的场强仍向右D电荷所受到的电场力很大,即该点的电场强度很大6关于电场线的以下说法中正确的选项是()A电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同B沿电场线方向,电场强度越来越小C电场线越密的地方,同一检验电荷所受的
11、电场力就越大D在电场中,顺着电场线移动电荷,电荷受到的电场力大小恒定7假设正电荷q在电场中由P向Q做加速运动且加速度越来越大,那么可以判定它所在的电场一定是以下图中的()8一带电粒子从电场中的A点运动到B点,径迹如图5中虚线所示不计粒子所受重力,那么()图5A粒子带正电B粒子加速度逐渐减小CA点的速度大于B点的速度D粒子的初速度不为零9如图6所示,有一水平方向的匀强电场,场强为9103 N/C在电场内的竖直平面内作半径为1 m的圆,圆心处放置电荷量为1106 C的正点电荷,那么圆周上C点处的场强大小为_N/C,方向_图610如图7所示,质量m20103 kg的带电小球用绝缘轻细线竖直地悬于电场
12、中,当小球带电量q110104 C时,悬线中的张力T115102 N,那么小球所在处的场强多大?方向如何?当小球带电量q210104 C时,悬线中的张力T2多大?(取g10 m/s2)图7“是巧合还是必然的联系一个让物理学家们仍在思考的问题比拟库仑定律Fk和万有引力定律FG,会发现它们十分相似1库仑力和万有引力都是两体力,力源是电荷和质量,前者与两个电荷量的乘积成正比,后者与两个质量的乘积成正比2这两种力都是长程力,作用到很远的距离,但都随二体间的距离的加大按照二次方反比规律急剧减弱3两种力的方向都在二物体的连线上,即所谓“中心力力的方向可以与物体运动的方向相一致,故是能够做功的力,又称为纵向
13、力4库仑力和万有引力只存在于同性质的二体之间,同时满足牛顿第三定律和力的合成法那么但是,库仑力与万有引力又具有不同的特点:电荷有正负两种,故库仑力有吸引力和排斥力,而万有引力那么只有吸引力;在作用强度上,库仑力比万有引力大得多;另外,只要有物体存在,就有万有引力,但库仑力只在电荷出现时才会存在库仑力和万有引力呈现出的既相似又相异的特点,说明了自然规律的多样性和统一性,同时促使人们思考这样的问题:这两种力有没有内在的联系?从更深层次上看,它们会不会是同一种相互作用在不同条件下的特殊表现呢?物理学家至今还在致力于这方面的探索第3节电场 答案课前预习1力的作用电场2(1)电场力电荷量(2)力(3)E
14、(4)大小方向正电荷负电荷3(1)场强大小(2)正电荷负电荷不相交越密(3)大小和方向距离相等的平行线等量的正负互动探究例1 CD电场强度是源电荷(产生电场的电荷)电场的属性,与放入电场中的电荷无关,电场强度的定义式提供了通过检验电荷确定场强大小和方向的途径如果E,那么由E的变式Fq0E,可以确定静电力的大小和方向例2 B只根据电场线的方向不能确定场源电荷的正负,所以A项不对;因为B点的电场线密度大于A点的电场线密度;B点场强大于A点的场强,点电荷在B点受到的静电力大,所以B项正确,C错误;负电荷受到的静电力方向与电场线的切线方向相反,所以D项错例3 ACD由运动轨迹的弯曲特点可知,带电粒子受
15、水平向左的电场力作用,故粒子带负电,粒子在匀强电场中运动,那么粒子受电场力是恒定的,可知粒子运动的加速度大小不变达标训练1ABCD2ACD当r0时,公式不适用了,故A项错对这一公式中Q是场源电荷,某点的场强与之大小有关,C项错以点电荷Q为中心,r为半径的球面上,各处的电场强度大小相等,方向不同,故D项错3D公式EF/q0是电场强度的量度式,而不是决定式,所以A项错EkQ/r2是点电荷的场强公式,某点的场强与Q有关而与检验电荷的电荷量q0无关,故B项错对于这两个公式的适用条件是不同的,故C项错电场强度反映了电场本身的特性,与是否存在试探电荷无关,故D项对4CD正点电荷q由静止释放,如果电场线为直
16、线,电荷将沿电场线运动,但电场线如果是曲线,电荷一定不沿电场线运动(因为如果沿电场线运动,其速度方向与受力方向重合,不符合曲线运动的条件),故A选项不正确;由于点电荷做曲线运动时,其速度方向与电场力方向不再一致(初始时刻除外),故B选项不正确;而点电荷的加速度方向,即点电荷所受电场力的方向必与该点场强方向一致,也即与所在点的电场线的切线方向一致,故C、D选项正确5C6C电场线上每一点的切线方向就是该点的场强方向,跟放入该点的正电荷受力方向相同,与放入该点的负电荷受力方向相反,故A选项不正确;电场线的疏密表示电场的强弱,电场线越密的地方,电场强度越大;电场线越疏的地方,电场强度越小故B选项不对,
17、C选项是正确的;电场力Fq0E,显然同一电荷在电场线疏的地方受到的电场力就小,密的地方受到的电场力就大,与在电场中怎样运动无关,故D选项不对7C正电荷受力方向与场强方向相同,故四种情况下正电荷q都做加速运动,但只有C中的电场强度逐渐变大,那么电荷所受的静电力增大,加速度越来越大8BCD带电粒子所受合外力(即静电力)指向轨迹凹侧,知静电力方向向左,粒子带负电根据EAEB,知B正确;粒子从A到B受到的静电力为阻力,C正确9127104与水平方向成45角解析点电荷在C点产生的场强大小为EkQ/r29103 N/C,方向竖直向上,与匀强电场成90,合成后E合127104 N/C,与水平方向成451050 N/C方向竖直向上25102 N解析由T1mg可知小球所受的静电力竖直向上,受力如图甲所示F电mgT15103 NE N/C50 N/C,方向竖直向上当q210104 C时,小球所受的静电力竖直向下,受力如图乙所示故T2mgq2E2010310 N110450 N25102 N
限制150内