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第1章静电力与电场强度第3节电场与电场强度【学习素养·明目标】物理观念：1.知道电场和电场力的概念.2.理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性．3．理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布．科学思维：1.领悟比值定义法定义物理量的特点.2.体会用电场线描述电场的物理思想．自主探新知预习一、电场及电场力1．电场传递电荷之间的相互作用的，电场是物质存在的一种形式．2．电场力电场对于处在其中的的作用力．物质电荷二、电场强度1．场源电荷和试探电荷：电场最明显的特征就是对置入其中的电荷有的作用，激发电场的电荷被称为或源电荷，检验电场是否存在或强弱分布的电荷称为或．2．电场强度(1)定义：在物理学中，把放入电场中某点的试探电荷所受______与它的的比值称为电场强度，简称场强，用字母E表示．力场源电荷试探电荷检验电荷电场力电荷量(2)公式：E＝____.(3)方向：与在该点所受电场力的方向相同．(4)单位：牛顿每库仑，符号：.(5)物理意义：描述电场的力的性质的物理量，反映了电场的_______．Fq强弱正电荷N/C三、电场线1．电场线是用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任一点的___________表示该点的电场强度的方向．切线方向2．几种常见电场的电场线(1)熟记五种特殊电场的电场线分布，如图所示．(2)电场线的特点①电场线是为了形象描述电场而的线，实际并不存在．②任意两条电场线．③电场线的表示电场的强弱；电场线上某点的___________表示该点电场强度的方向．④电场线总是起自(或无穷远处)，止于无穷远处(或_________)．即电场线不闭合，在无电荷处不中断．⑤电场线不表示电荷在电场中运动的．假想不相交疏密程度切线方向正电荷负电荷轨迹1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电场看不见、摸不着，是一种特殊物质，而电场线是人为画出的，实际是不存在的．()(2)电场对放入其中的任何电荷都有力的作用．()(3)公式E＝Fq是电场强度的比值定义式，适用于一切电场．()√√√(4)由公式E＝Fq可知，电场中某点的电场强度E与检验电荷在电场中该点所受的电场力成正比．()(5)电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹．()(6)电场线的疏密表示场强的大小，没画电场线的地方，场强为零．()[提示]电场存在于电荷周围的空间，没画电场线的地方也有电场．×××2．(多选)关于电场，下列说法中正确的是()A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B．电场是一种物质，它与其他物质一样，不依赖我们的感觉而客观存在C．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用D．电场只能存在于真空中和空气中，不可能存在于物体中ABC[电荷周围存在着电场，电场对电荷有力的作用，电荷之间的相互作用就是通过电场而产生的，A、C正确；电场是一种特殊的物质，在真空中、导体中都能存在，B正确，D错误．]3．(多选)把质量为m、电荷量为＋q的点电荷在电场中由静止释放，在它运动过程中如果不计重力，下列说法中正确的是()A．点电荷的受力方向，必与所在点的电场线的切线方向一致B．点电荷的加速度方向，必与所在点的电场线的切线方向一致C．点电荷的速度方向，必与所在点的电场线的切线方向一致D．点电荷的运动轨迹必与电场线重合AB[由牛顿运动定律可知，点电荷的加速度方向，即点电荷所受电场力方向必与该点场强方向一致，显然与所在点的电场线的切线方向一致，故A、B正确．电场线上某点的切线方向与该点的电场强度的方向一致．如果点电荷做曲线运动，除初始时刻之外，其速度方向与电场力方向不再一致；带正电的点电荷由静止释放，如果电场线为直线，点电荷将沿电场线运动，但如果电场线是曲线，电荷一定不沿电场线运动，故C、D错．故本题选A、B.]合作攻重难探究对电场强度的理解1.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．(2)电场强度由电场本身决定，与放入其中的试探电荷无关．2．电场强度的性质(1)矢量性：电场强度不仅有大小，而且有方向，是矢量．电场中某点的电场强度的方向规定为：跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同．(2)唯一性：电场中某点的电场强度是唯一的，是由电场本身的性质即形成电场的场源电荷与空间位置决定的．电场中某点的电场强度，既与该点试探电荷的电荷量q无关，也与该点试探电荷的受力无关．即使无试探电荷存在，该点的电场强度依然存在．【例1】真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图所示．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．思路点拨：①根据公式F＝kQ1Q2r2求电场力．②根据公式E＝Fq计算电场强度．[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FM＝kQqr2＝9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－100.32N＝1.0×10－8N．因为Q带正电，q带负电，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＝FMq＝1.0×10－81.0×10－10N/C＝100N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷在该点所受电场力的方向相同．(3)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．故拿走q后，M点的场强仍为100N/C，方向沿OM连线背离Q.[答案](1)1.0×10－8N，方向沿MO指向Q(2)100N/C，方向沿OM连线背离Q(3)100N/C，方向沿OM连线背离Q1．电场中有一点P，下列说法正确的是()A．若放在P点的试探电荷的电荷量加倍，则P点的场强加倍B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零C．P点的场强越小，则同一电荷在P点受到的电场力越小D．P点的场强方向就是试探电荷在该点的受力方向C[若放在P点的电荷的电荷量加倍，则P处电荷受到的电场力会加倍，而此处的电场强度却不变，即使不放电荷，电场强度仍保持不变，故A、B错误；电场力由电场强度与电荷量决定，P点的场强越小，则同一电荷在P点受到的电场力一定越小，故C正确；P点的场强方向为放在该点的正电荷所受电场力的方向，故D错误．]2．如图所示，在一带负电的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6N，方向如图，则：(1)B处场强多大？方向如何？(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7C的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？(3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？[解析](1)由场强公式可得EB＝F1|q1|＝4.0×10－62.0×10－8N/C＝200N/C，因为是负电荷，所以场强方向与F1方向相反．(2)q2在B点所受静电力F2＝q2EB＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反．此时B处场强仍为200N/C，方向与F1方向相反．(3)某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B点场强大小仍为200N/C[答案](1)200N/C方向与F1方向相反(2)8.0×10－5N200N/C(3)200N/C对电场线的理解与应用1.电场线的特点2．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．3．等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场场强分布特点的比较比较项目等量异种点电荷等量同种(正)点电荷电场线分布图连线上的场强大小O点最小，从O点沿连线向两边逐渐变大O点为零，从O点沿连线向两边逐渐变大中垂线上的场强大小O点最大，从O点沿中垂线向两边逐渐变小O点为零，从O点沿中垂线向两边先变大后变小关于O点对称的点A与A′、B与B′的场强等大同向等大反向【例2】(多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点电场的强弱．如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点：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点对称，则()A．B、C两点场强大小和方向都相同B．A、D两点场强大小相等，方向相反C．E、O、F三点比较，O点场强最大D．B、O、C三点比较，O点场强最大AC[由对称性可知，B、C两点场强大小和方向均相同，A正确；A、D两点场强大小相同，方向也相同，B错误；在两点电荷连线的中垂线上，O点场强最大，在两点电荷连线上，O点场强最小，C正确，D错误．]3.如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况．设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，则A、B两点()A．EA＝EB，电场方向相同B．EA＜EB，电场方向相同C．EA＞EB，电场方向不同D．EA＜EB，电场方向不同D[电场线的疏密表示电场强弱，由题图可知，B点密集，A点稀疏，故EA＜EB，又电场方向为电场线的切线方向，A、B两点的电场方向不同，故A、B、C错误，D正确．]4．两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，A、B是电场线上的两点，下列判断正确的是()A．A、B两点的电场强度大小不等，方向相同B．A、B两点的电场强度大小相等，方向不同C．左边电荷带负电，右边电荷带正电D．两电荷所带电荷量相等C[电场线从正电荷出发，到负电荷终止，电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场线的切线方向表示电场的方向，A、B两点的电场强度大小不相等，方向也不相同，A、B错误，C正确；电场线分布不对称，两电荷所带电荷量不相等，D错误．]当堂固双基达标1．关于电场强度的概念，下列说法正确的是()A．由E＝Fq可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比B．电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关C．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D．电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零B[E＝Fq是电场强度的定义式，某电场的场强E的大小和方向都取决于电场本身，而与试探电荷的电荷量q、试探电荷受到的电场力F无关，故A、C错误，B正确．某点不放试探电荷时，该点的电场依然存在，故D错误．]2．(多选)如图是某静电场的一部分电场线分布情况，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．A点的电场强度大于B点的电场强度C．A、B两点的电场强度方向不相同D．负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向BC[负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负点电荷的直线，故A错．电场线越密的地方电场强度越大，由图可知EAEB，故B对．某点电场强度的方向沿该点切线方向，故C对．B点的切线方向即B点电场强度方向，而负电荷所受电场力方向与其相反，故D错．]3．以下关于电场线的说法中，正确的是()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．沿电场线的方向，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电场力越大D．顺着电场线移动电荷，电荷所受电场力的大小一定不变C[电场线上每一点的切线方向都跟正电荷在该点所受静电力方向相同，跟负电荷所受静电力方向相反，选项A错误；只说沿电场线的方向，电场强度的大小无法确定，如沿电场线的方向，正电荷形成的电场的电场强度越来越小，负电荷形成的电场的电场强度越来越大，选项B错误；电场线越密的地方场强越大，由公式F＝qE可知选项C正确；顺着电场线移动电荷，只要电场强度E的大小发生变化，则F＝Eq就发生变化，选项D错误．]4．把一个电荷量q＝－10－6C的试探电荷，依次放在正点电荷Q周围的A、B两处，如图所示，受到的电场力大小分别是FA＝5×10－3N，FB＝3×10－3N.(1)画出该试探电荷在A、B两处受的静电力方向；(2)求出A、B两处的电场强度；(3)若在A、B两处分别放上另一个电荷量为q′＝＋10－5C的电荷，该电荷受到的电场力为多大？[