第1章 第3节 电场与电场强度-（配套课件）2023-2024学年高一新教材物理必修第三册 【步步高】学习笔记（鲁科版）

DIYIZHANG 第1章 第3节　电场与电场强度 学习目标 1.知道电场是客观存在的一种特殊物质。 2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算(难点)。 3.知道电场线的概念，了解几种典型电场线分布特点(重点)。 2 内容索引 一、电场及电场力 二、电场强度的理解 课时对点练 三、电场线 四、几种常见的电场线 3 一 电场及电场力 4 1.万有引力、库仑力、磁极间的磁力，对于相互作用的物体，这些力都是没有直接接触而产生的，这样如何理解力是物体对物体的作用？ 答案　万有引力、库仑力、磁极间的磁力是通过“场”发生作用的。场是物质存在的另一种形式。 2.电场是如何产生的？有什么特性？ 答案　电场存在于电荷的周围，电场对放入其中的电荷有力的作用。 1.电场：存在于 周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过 传递的。静止电荷产生的电场称为 。 2.电场力：电场对处在其中的电荷有 的作用，这种力称为电场力。 知识梳理 电荷 电场 静电场 力 　(多选)关于电场，下列说法正确的是 A.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场 B.电场不是客观存在的，是人们虚构的 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和空气中，不可能存在于物体中 例1 √ √ 电荷周围存在着电场，电场对放在其中的电荷有力的作用，电荷之间的相互作用是通过电场发生的，A、C正确； 电场是一种物质，它与其他物质一样，不依赖于我们的感觉而客观存在，在真空和导体中都能存在，B、D错误。 二 电场强度的理解 9 在空间中有一电场，把一带电荷量为q的点电荷放在电场中的A点，该电荷受到的静电力为F。若把带电荷量为2q的点电荷放在A点，则它受到的静电力为多少？若把带电荷量为nq的点电荷放在该点，它受到的静电力为多少？电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系？ 答案　2F，nF。F与q成正比，即F与q的比值为定值。 1.试探电荷与场源电荷 (1)试探电荷(检验电荷)：为了便于研究电场各点的性质而引入的电荷，是电荷量和体积都 的点电荷。 (2)场源电荷(源电荷)： 的带电体所带的电荷。 2.电场强度 (1)定义：放入电场中某点的试探电荷受到的 与它的 之比。 (2)定义式：E＝____ 知识梳理 很小 激发电场 电场力F 电荷量q (3)单位：牛顿每库仑(N/C) (4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与 在该点所受电场力的方向相同，与 在该点所受电场力的方向相反。 3.电场力 (1)公式：F＝qE。 (2)电场强度E从 的角度描述了电场的性质。 正电荷 负电荷 力 (1)电场强度的方向跟正试探电荷在该点所受的静电力的方向相同。 (　　) (2)若在电场中某点放置负试探电荷，则该点的电场强度方向与放置正试探电荷时相反。(　　) (3)若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0。(　　) (4)电场强度公式E＝ 表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍。(　　) √ × × × 辨析 思考与讨论 1.在电场中的同一点放入不同试探电荷，电场强度是否相同？为什么？不放电荷呢？ 答案　相同。电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关。不放电荷，此位置电场强度的大小和方向依然不变。 2.由公式E＝ 得“E与F成正比，与q成反比”正确吗？ 答案　不正确，E＝ 是比值定义法，E的大小与F、q无关，只与电场本身的性质有关。 　(多选)如图是电场中某点的电场强度E及所受静电力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像，其中正确的是 例2 √ √ 电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关，故该点电场强度是个定值，故A正确，B错误； 根据F＝Eq可知，F－q图像是正比例函数图像，故C错误，D正确。 　如图所示，在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8 C的电荷，测出其受到的静电力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则： (1)B处场强多大？方向如何？ 例3 由场强公式可得EB＝ ＝200 N/C，因为B处是负电荷，所以B处场强方向与F1方向相反。 答案　200 N/C　方向与F1方向相反 (2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7 C 的电荷放在B点，其受力多大？此时B处场强多大？ q2在B点所受静电力大小F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N，方向与场强方向相同，也就是与F1方向相反。 此时B处场强大小仍为200 N/C，方向与F1方向相反。 答案　8.0×10－5 N　200 N/C (3)如果将B处电荷拿走，B处的场强是多大？ 某点场强大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B处场强大小仍为200 N/C。 答案　200 N/C 三 电场线 19 1.电场线：在电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的 与该点电场强度的方向一致，这样的曲线称为电场线。 2.电场线的特点 (1)电场线是为了形象描述电场而假想的 ，实际并不存在。 (2)任意两条电场线不相交。 (3)电场线的 表示电场的强弱；电场线上某点的 表示该点的电场强度的方向。 切线方向 线 疏密 切线方向 (4)电场线总是从 指向 ，终止于 或 ，即电场线不闭合，在无电荷处不中断。 3.电场真实存在，电场线是 的线，实际电场中并不存在。 正电荷 无穷远处 无穷远处 负电荷 假想 (1)在电场中，凡是有电场线通过的点，电场强度不为零，不画电场线的区域内的点，电场强度为零。(　　) (2)在同一电场中，同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大。 (　　) × √ 辨析 思考与讨论 某一区域的电场线分布如图所示。A、B、C是电场中 的三个点。 (1)哪一点的电场强度最强？哪一点的电场强度最弱？ 答案　电场线疏密表示电场强弱，B点的电场强度最强，C点的电场强度最弱。 (2)画出各点电场强度的方向。 (3)把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。 答案　如图所示 (4)把正的点电荷从A点静止释放，它在静电力作用下运动的轨迹是否与电场线一致？ 答案　不一致。正电荷刚开始运动时初速度为0，加速度方向与A点场强方向一致；开始运动后速度方向与场强方向不一致，则正电荷运动轨迹与电场线不一致。 四 几种常见的电场线 26 认真观察常见的几种电场线的分布情况，完成下面填空。 电场 电场线 简要描述 点电荷       等量同种点电荷   1.由左向右，两点电荷连线上的电场强度先变 后变 。连线中点O电场强度为___ 2.两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度先变 后变___ 3.关于O点对称的两点电场强度_______ ___(选填“等大同向”或“等大反向”) 小 大 零 大 小 等大反 向 等量异种点电荷   1.由左向右，两点电荷连线上的电场强度先变 后变___ 2.从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度逐渐变___ 3.关于O点对称的两点电场强度_______ ___(选填“等大同向”或“等大反向”) 小 大 小 等大同 向 　(2023·陕西武陟县第一中学高二月考)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线，A、B为同一电场线上的两点，以下说法正确的是 A.A、B两点电场强度相同 B.两个电荷连线(直线)上的电场强度，连线中点 电场强度最小 C.将一正点电荷从A点无初速度释放一定会沿电场线运动到B点 D.两个电荷连线(直线)的中垂线上各点电场强度方向相同，大小相等 例4 √ 电场线的切线方向表示电场强度的方向，因 此A、B两点电场强度方向不同，故A错误； 依据电场线的疏密，来体现电场强度强弱， 因此两个电荷连线(直线)上的电场强度，连线中点电场强度最小，故B正确； 若将一正点电荷从A点无初速度释放，假设正点电荷沿电场线运动到B点，则该电荷做曲线运动，而正点电荷的受力时刻沿电场线的切线即轨迹的切线，与正点电荷做曲线运动受力指向轨迹凹侧相矛盾，因此运动轨迹不会沿着电场线从A到B，故C错误； 依据电场线的疏密，来体现电场强度强弱，因此两个电荷连线(直线)的中垂线上，从两个电荷连线中点到无穷远，电场强度越来越小，电场线的切线方向表示电场强度的方向， 因此中垂线上各点电场强度方向一致，故D错误。 　(多选)(2023·湖南汉寿县第一中学高二月考)如图所示，两个带等量负电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑的绝缘水平面上，M、N是小球A、B连线的水平中垂线上的两点，且MO＝ON。现将一个电荷量很小的带正电的小球C(可视为质点)从M点由静止释放，在小球C向N点运动的过程中，下列关于小球C的说法正确的是 A.速度先增大，再减小 B.速度一直增大 C.加速度先增大再减小，过O点后，加速度先减小再增大 D.加速度可能先减小，再增大 例5 √ √ 根据等量负点电荷的电场线分布可知，在A、B连 线的中垂线上，从无穷远到O点，电场强度先变大 后变小，到O点变为零，电场强度方向沿中垂线指 向O点。若M、N相距较远，则小球C受库仑力从M 向O运动时，小球C的速度不断增大，加速度先变大后变小，在O点时加速度变为零，速度达到最大，从O向N运动时，小球C的速度不断减小，加速度先变大后变小(具有对称性)。如果M、N相距较近，则小球C受库仑力从M向O运动时，小球C的速度不断增大，加速度越来越小，在O点时加速度变为零，速度达到最大，从O向N运动时，速度不断减小，加速度越来越大，故A、D正确。 五 课时对点练 1.(2022·山东东营一中高一期中)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成反比，跟q成正比 B.无论试探电荷所带的电荷量如何变化， 始终不变 C.如果电荷在电场中某点所受的静电力大，则该点的电场强度就强 D.一个小球在P点受到的静电力为0，P点的场强一定为0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 基础题 √ 电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量，只跟场源电荷有关，跟放入其中的试探电荷无关，E＝ 是场强的定义式，不是决定式，选项A、C错误，B正确； 不带电的小球在P点受到的静电力为零，则P点的场强不一定为零，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2.(2023·江苏溧阳市光华中学月考)在电场中的某点放入电荷量为－q的试探电荷时，测得该点的电场强度为E；若在该点放入电荷量为＋3q的试探电荷，此时测得该点的场强 A.大小为3E，方向和E相反 B.大小为E，方向和E相同 C.大小为3E，方向和E相同 D.大小为E，方向和E相反 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 电场强度由电场本身决定，与试探电荷的有无、电性、电荷量的大小无关，故B正确，A、C、D错误。 3.(多选)(2023·福建泉州市高二阶段练习)如图(a)所示，直线AB是某点电荷电场中的一条电场线。图(b)是放在电场线上a、b两点的点电荷的电荷量与所受电场力大小的关系图像。由此可以判定 A.场源电荷可能是正电荷，位置在点a左侧 B.场源电荷可能是正电荷，位置在点b右侧 C.场源电荷可能是负电荷，位置在点a左侧 D.场源电荷可能是负电荷，位置在点b右侧 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由E＝ 知：F－q图像的斜率表示电场强 度大小，图线a的斜率大于b的斜率，说 明a处场强大于b处场强，电场是由点电 荷产生的，说明a距离场源电荷较近，即 场源电荷位置在A侧；由于电场线的方向不能确定，故场源电荷可能是正电荷，也可能是负电荷，故A、C正确。 4.某电场的电场线分布如图所示，M、N是电场中的两点。下列说法正确的是 A.M点的电场强度与N点相等 B.M点的电场强度比N点的强 C.M点的电场强度比N点的弱 D.带电荷量相同的电荷在M、N两点受到的电场力大小相等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由题图可知，M点处电场线较密，N点处电场线较疏， 则M处电场强度大于N处电场强度，故B正确，A、C 错误； 由F＝Eq知带电荷量相同的电荷在M点受到的静电力 大于在N点受到的静电力，故D错误。 5.(2022·辽宁大连长兴岛高级中学期中)如图所示，甲、乙两图是点电荷形成的电场，丙图是等量异种点电荷的电场，丁图是等量同种点电荷的电场，其中丙图中M、N是正负电荷连线上关于中垂线左右对称的两点，丁图中M、N是中垂线上关于正电荷连 线上下对称的两点，则下列说法中正 确的是 A.甲图中M、N两点电场强度相同 B.乙图中M、N两点电场强度相同 C.丙图中M、N两点电场强度不同 D.丁图中M、N两点电场强度不同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 题图甲中M、N两点电场强度大小相等，但方向不同，故A错误； 题图乙中M、N两点电场强度大小相等，但方向相反，故B错误； 题图丙中，M、N两点电场强度等大同向，故C错误； 题图丁中，M、N两点电场强度等大反向，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6.(2023·上海市奉贤区致远高级中学高二期中)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M(下方)、N(上方)为对称线上两点。由图可知，下列说法正确的是 A.M点没有电场线则电场强度为零 B.M点电场强度等于N点电场强度 C.负电荷在M点所受的静电力小于在N点所受的静电力 D.将电子从M点由静止释放，电子将沿竖直方向向上运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 M点电场线没有画出，不是没有电场线，电场 强度也不为0，故A错误； 电场线密的地方电场强度大，则N点电场强度 大，故B错误； 电场线密的地方电场强度大，由静电力公式F＝Eq可知电场强度越大，静电力越大，故在N点所受静电力大，C正确； 电子为负电荷，逆着电场线方向移动，故D错误。 7.如图所示，以O为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f。等量正、负点电荷分别放置在a、d两处，在它们共同形成的电场中，下列说法正确的是 A.在两个点电荷形成的电场中，e、f处场强相同 B.在两电荷的连线上，O处场强大小最大 C.ad连线的垂直平分线上各点的场强大小不相等、 方向也不相同 D.ab连线的垂直平分线上各点的场强大小不相等，但方向相同 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 提高题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由等量异种点电荷形成的电场线的分布特点可 知，e、f处的电场强度大小相等，方向不相同， 故A错误； 等量异种点电荷电场中，在两点电荷的连线 上，O处场强大小最小，故B错误； 等量异种点电荷连线的垂直平分线上各点电场强度方向均相同，但大小不相等，故C错误，D正确。 8.(2023·黑龙江饶河县高级中学高二期中)一个负电荷从电场中的A点由静止释放，只受静电力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度—时间图像如图所示。则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图中的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由v－t图像可知，电荷从A到B做加速度减小的加速运动，由“加速”可知电荷受到的静电力方向和运动方向相同，而所带电荷电性为负，则电场方向由B到A， 由“加速度减小”可知电场强度变小，即电场线变疏，即由A到B电场线变疏，故选B。 9.(多选)如图甲所示，在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出)，O、A、B为x轴上的三点。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力跟其所带电荷量的关系如图乙所示，则 A.A点的电场强度大小为2×103 N/C B.B点的电场强度大小为2×103 N/C C.点电荷Q在A、B之间 D.点电荷Q在O、B之间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 由F＝Eq可知，在F－q图像中， 斜率大小表示电场强度大小， 由题图乙知，A点的电场强度大 小为2×103 N/C，B点的电场强 度大小为500 N/C，故A对，B错； A、B两点放置正、负不同的试探电荷，受力方向总为正，说明A、B两点的电场强度方向相反，点电荷Q只能在A、B之间，故C对，D错。 10.如图所示，M、N为两个等量正点电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的负点电荷，G点与P点关于O点对称，不计负点电荷的重力，下列说法正确的是 A.负点电荷在从P点到O点的过程中，加速度越来越大， 速度也越来越大 B.负点电荷在从P点到O点的过程中，加速度越来越小， 速度越来越大 C.负点电荷运动到O点时加速度为零，速度达到最大值 D.负点电荷在从O点到G点的过程中，速度越来越小，加速度越来越大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 负点电荷在从P到O的过程中，所受的电场力方向竖直向 下，做加速运动，所以速度越来越大，因为从O向上到 无穷远，电场强度先增大后减小，负点电荷在从P到O的 过程中，电场强度大小变化不确定，所以其所受电场力 的大小变化无法确定，加速度的大小变化不能确定，A、B错误； 负点电荷运动到O点时，其所受的电场力为零，加速度为零，然后向下做减速运动，所以在O点时负点电荷的速度达到最大值，C正确； 负点电荷在从O点到G点的过程中，做减速运动，速度越来越小，同理，加速度的大小变化无法确定，D错误。 11.真空中有两个等量异种点电荷，以两点电荷连线中点O为坐标原点，以它们连线的中垂线为x轴，图中能正确表示x轴上电场强度变化情况的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 选做题 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 两等量异种点电荷电场的电场线如图所示，在它们连线的中垂线上，从连线上的中点O到无穷远处的电场强度逐渐减小，方向不变。故选A。 BENKEJIESHU 本课结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com ＝ N/C $$