9.3.2 电场 电场强度——点电荷的电场、电场强度的叠加、电场线与匀强电场-【飞黄腾达】2024-2025学年高二物理同步精品备课（人教版2019必修第三册）

第三节 电场 电场强度 第九章 静电场及其应用 第2课时 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场 对电场的理解： 电场客观存在 ①是一种特殊的物质 ②只要是带电体，周围都可以产生电场 ③静止电荷产生的电场，叫静电场 施力于 施力于 电场 电荷 电荷 A B 产生 产生 知识回顾 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度 E 定义：放入电场中某一点的试探电荷所受的静电力 F 跟它的电荷量 q 之比， 叫作该点的电场强度，简称场强，用 E 表示。 定义式： 电场强度也是通过物理量之比定义的新物理量。 注意：该式适用于一切电场。 试探电荷的电荷量 知识回顾 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度 电场强度是矢量，遵循平行四边形法则。 物理意义：反映电场强弱的物理量，某点的电场强度数值上等于单位正电荷在那里所受的电场力。 电场强度的方向 ①与正电荷在该点所受的静电力的方向相同 ②与负电荷在该点所受的电场力的方向相反 +Q +q F E +Q -q E F 知识回顾 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 一个电荷量为 Q 的正点电荷，在与之相距 r 处的电场强度 是多少？ r 场源电荷Q 正试探电荷q + F 请你在草稿纸画出这个球面上各点的电场强度矢量图 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度 一个电荷量为Q的点电荷，在与之相距 r 处的电场强度： 电场强度的大小： 与点电荷相距 r 的球面上各点的电场强度 同一球面 电场强度大小相等 仅适用于真空中点电荷的电场 点电荷的电场 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 点电荷的电场 电场强度 电场强度的方向： 当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径向内 与点电荷相距 r 的球面上各点的电场强度 当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径向外 光芒四射 万箭穿心 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度的叠加 电场强度 遵循矢量叠加的法则： 平行四边形定则 Q1 Q2 P E2 E1 E ①请你画出P点的场强方向 实质： 电场强度的矢量和 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度的叠加 电场强度 遵循矢量叠加的法则： 平行四边形定则 Q1 Q2 P E2 E1 E ②请你画出P点的场强方向 实质： 电场强度的矢量和 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题1.如图所示，在真空中A点有一正电荷 Q=2.0×10-4C，把检验电荷q=2.0×10-6C 的负电荷置于B点，他们相距离 r=2m，求： （1）q 受到的电场力； （2）q 所在点的电场强度； （3）只将B处的检验电荷 q 移走，求此时 B 点的电场强度。 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题1.如图所示，在真空中A点有一正电荷 Q=2.0×10-4C，把检验电荷q=2.0×10-6C 的负电荷置于B点，他们相距离 r=2m，求： （1）q 受到的电场力； （2）q 所在点的电场强度； （3）只将B处的检验电荷 q 移走，求此时 B 点的电场强度。 解：（1）根据库仑定律得：q受到的电场力：109×0.9N （2）方法一：根据电场强度的定义得：=4.5×105N/C 方法二：根据真空中点电荷的电场强度的定义：105N/C （3）电场强度由电场本身决定，故仍为：E=4.5×105N/C 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度——均匀带点球体（或球壳）在外部产生的电场 等效 微元法：将带电球体分成无数点电荷，然后再利用电场强度的叠加。 拓展延伸 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题2.如图所示，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三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为r，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　 　) A. B. C. D. B 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题2.如图所示，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三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为r，在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)(　 　) B 解： b点处的场强为零，说明Q与q在b点处产生的场强大小相等、方向相反，则Q、q为等量同号电荷，因此Q在d点产生的场强： d点处的合电场强度： 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 如何更加形象地描述电场中各点电场强度的大小和方向？ 描述磁场——磁感线 可以用带有箭头的线来 描述电场强度 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场线——法拉第 电场强度 为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线 定义： 电场客观存在 电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致 电场线的方向： ①与正电荷在某一位置受力方向相同 ②与负电荷在某一位置受力方向相反 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场线——法拉第 电场强度 为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线 定义： 电场客观存在 电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致 电场线的特点 ①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷。 ②在同一幅图中，电场线密集的地方场强大，电场线稀疏的地方场强小 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 那么多条电场线，存在两条相交的电场线吗？ E1 E2 两条电场线相交 如果两条电场线相交，交点处就会有两个切线方向，这与电场中同一点处的场强及其方向是唯一的性质相矛盾 不存在两个电场线相交 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场线——法拉第 电场强度 为了直观形象地描述电场分布而在电场中引入的一些假想的曲线 定义： 电场客观存在 电场线上各点的切线方向与该点的电场强度方向一致 电场线的特点 ③电场线在电场中不相交 ④电场线是为了形象地描述电场而假想的一些线，不是客观存在的 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场线——正点电荷的电场线 电场强度 光芒四射 正点电荷的电场线 ①离点电荷越近电场线越密，越远越疏（近大远小） ②以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同 ③点电荷周围不存在场强相同的两点。 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场线——负点电荷的电场线 电场强度 负点电荷的电场线 万箭穿心 ①离点电荷越近电场线越密，越远越疏（近大远小） ②以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同 ③点电荷周围不存在场强相同的两点。 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场线——等量同种点电荷的电场线 电场强度 等量同种点电荷的电场线 ①两点电荷连线之间的场强先变小后变大。连线中点O场强为零 ②两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强先变大后变小。 ③连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大反向 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场线——等量异种点电荷的电场线 电场强度 等量异种点电荷的电场线 ①两点电荷连线之间的场强先变小后变大。 ②从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强逐渐减弱。 ③连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大同向。 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 关于电场强度的比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 （两点电荷）连线中点O处 指向负电荷 为零 连线之间（从左到右） 先变小，再变大 先变小，再变大 沿中垂线由O点向外 场强逐渐减小 向外先变大后变小 连线或中垂线上关于O点对称的两点 等大同向 等大反向 电场线——等量同种与等量异种的比较 电场强度 知识回顾 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 模拟电场线 把头发碎屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，碎屑就按电场强度的方向排列起来，显示出电场线的分布情况 演示——模拟电场线（课本p15） 电场强度 电场线的形状可以用实验来模拟 新课导入 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题3.关于电场线，下述说法中正确的是( ) A.电场线是客观存在的 B.电场线与电荷运动的轨迹是一致的 C.电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同 D.沿电场线方向，场强一定越来越大 C 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度 匀强电场 定义：电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这种电场叫匀强电场。 特点： ①电场强度方向处处相同，所以匀强电场的电场线是平行线。 ②电场线疏密程度相同，即电场线分布均匀。 E 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 电场强度 匀强电场——平行金属板间电场 平行金属板间电场 相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可以看作匀强电场。 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 1.以点电荷向平板作垂线为轴，电场线关于轴左右对称（像天女散花或垂柳） 2.电场线的分布情况类似于等量异种点电荷的电场线分布，而带电平板恰为两点电荷连线的垂直平分线 3.在带电平板表面场强与平板垂直 4.平板表面的电场线和平板垂直。所以在平板表面移动电荷时，电荷受到的电场力垂直于平板，其电场力不做功。 点电荷与无限大带电平板的电场线特点 拓展延伸 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 小结 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 1.电场中有一点P，下列说法正确的是（　　） A．若放在P点的电荷的电荷量减半，则P点场强减半 B．若P点没有试探电荷，则P点的场强为零 C．P点的场强越大，则同一电荷在P点所受的静电力越大 D．P点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向 C 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI A．FA=FB，方向相同 B．FA≠FB，方向相同 C．FA≠FB，方向不同 D．FA=FB，方向不同 2.真空中O点固定一点电荷，虚线是以O为圆心的圆，如图所示。将另一个正点电荷先后放在圆周上的A、B两点，受到库仑力的大小分别为FA、FB。则下列说法正确的是（　　） D 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 3.正检验电荷q在电场中仅受电场力作用下，由P点处开始向Q点做减速运动，且运动的加速度值越来越小，则可以确定它所处的电场可能是（ ） C 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 4.如图所示，M、N为两个等量同种点电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（　　） C P M N O +Q -Q A．电荷q在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大 B．电荷q在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大 C．电荷q运动到O点时加速度为零，速度达最大值 D．电荷q越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI A．A球所受绳子拉力为 B．场强方向向右 C．场强大小E= D．B球受到的电场力矢量和为mg 5.如图所示，把两个质量均为m的带正电的小球A、B（均可视为点电荷）用绝缘细线悬挂在天花板上，同时在空间施加一水平方向的匀强电场 E（方向未知），两球恰好静止在同一水平方向高度上，且B球悬线刚好沿竖直方向，A球悬线与竖直方向夹角θ=30°。已知qB=2qA=2q0，重力加速度为g。则（　　） C 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI $$