第1章 第3节 电场与电场强度-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册同步导学案配套PPT课件（鲁科版）

第3节　电场与电场强度 第1章　静电力与电场强度 [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)。 课时作业 巩固提升 要点1　电场及电场力 要点2　电场强度 要点3　电场线 内容索引 要点1　电场及电场力 一 4 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。  电荷 电场 静电场 力 [例1]　(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 AC 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 要点2　电场强度 8 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=　　　　。  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。  5.电场强度E从　　的角度描述了电场的性质。  梳理 必备知识 自主学习 电场力F 电荷量q 正电荷 负电荷 力 [思考与讨论] 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? 提示:2F,nF。F与q成正比,即F与q的比值为定值。 对E=的理解 (1)E=是电场强度的定义式,适用于一切电场,电场中某点的电场强度仅与电场及具体位置有关,与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力F的大小无关,所以不能说E∝F,E∝。 (2)E=仅定义了电场强度的大小,其方向需另外判定。 归纳 关键能力 合作探究 [例2]　如图所示,在一带负电的导体A附近有一点B,如果在B处放置一个q1=-2.0×10-8 C的电荷,测出其受到的电场力F1的大小为4.0×10-6 N,方向如图,则: (1)B处场强多大?方向如何? [答案]　(1)200 N/C　方向与F1方向相反 (1)由场强公式可得EB== N/C=200 N/C,因为B处放置的是负电荷,所以场强方向与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? [答案]　(2)8.0×10-5 N　200 N/C (2)q2在B点所受电场力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处场强仍为200 N/C,方向与F1方向相反。 (3)如果将B处电荷拿走,B处场强多大? [答案]　(3)200 N/C (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处场强大小仍为200 N/C。 [针对训练]　1.(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(　　) AD 某点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。 2.(多选)(2024·天津南开期末)若在电场中的某点A放一试探电荷+q,它所受到的电场力大小为F,方向水平向右。下列说法中正确的是(　　) A.在A点放一个负试探电荷,A点的场强方向水平向左 B.在A点放一个负试探电荷,它所受的电场力方向水平向左 C.在A点放一个电荷量为+2q的试探电荷,它所受的电场力仍为F D.在A点放一个电荷量为+2q的试探电荷,A点的场强大小为 BD 由题意知,A点的电场强度方向水平向右,大小为E=,某点的电场强度由电场本身决定,与试探电荷无关,在A点放一个电荷量为+2q的试探电荷,A点的场强大小仍为,在A点放一个负试探电荷,A点的场强方向不变,仍水平向右,负试探电荷所受的电场力与场强方向相反,它所受的电场力方向水平向左,故B、D正确,A错误;根据F=qE知,在A点放一个电荷量为+2q的试探电荷,它所受的电场力为2F,故C错误。 三 要点3　电场线 20 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)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。  (3)电场线从　　　　或　　　　出发,终止于　　　　或　　　　　,电场线在电场中没有交点。  梳理 必备知识 自主学习 切线方向 线 疏密 切线方向 正电荷 无穷远 无穷远 负电荷 [思考与讨论] 在实验室可以用实验模拟电场线:头发屑在蓖麻油中的排列显示了电场线的形状。 这能否说明电场线是实际存在的线? 提示:电场线实际不存在,但可以用实验模拟。 常见电场的电场线的特点 (1)点电荷的电场特点 归纳 关键能力 合作探究 项目 正点电荷的电场 负点电荷的电场 电场线 分布图     项目 正点电荷的电场 负点电荷的电场 电场线 特点 电场线从正点电荷出发到无穷远处终止,“光芒四射”,呈发散状 电场线从无穷远处出发,终止于负点电荷,“众矢之的”,呈会聚状 电场强 度特点 (1)离点电荷越近,电场线越密集,电场强度越大 (2)点电荷形成的电场中,不存在电场强度相同的点 (3)若以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面垂直,在此球面上电场强度大小相等,方向各不相同 (2)等量同种点电荷和等量异种点电荷的电场比较 项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线 分布图     电荷连线上 的电场强度 沿连线先变小后变大 O点最小,但不为零 O点为零 项目0 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电荷连线的中垂线上的电场强度 O点最大,向外逐渐减小 O点最小,向外先变大后变小 关于O点对称位置(A与A'、B与B'、C与C')的电场强度 等大同向 等大反向 [例3]　(2024·陕西武陟月考)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 B 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。 [针对训练]　3.某电场的电场线分布如图所示。下列说法正确的是(　　) A.c点的电场强度大于b点的电场强度 B.若将一试探电荷+q由a点由静止释放,它将沿电场线运动到b点 C.b点的电场强度大于d点的电场强度 D.a点和b点的电场强度的方向相同 C 电场线的疏密表示电场强度的大小,由题图可知Ea<Eb,Ed>Ec,Eb>Ed,Ea>Ec,故选项C正确,A错误;由于电场线是曲线,由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错误;电场线的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点的切线不在同一条直线上,故选项D错误。 4.(多选)如图所示,两个带等量正电荷的小球A、B(均可视为点电荷),被固定在光滑的绝缘水平面上,P、N是小球A、B连线的水平中垂线上的两点,且PO=ON。现将一个带负电荷的小球C(可视为点电荷),从P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运动的速度—时间图像,可能正确的是(　　) AB 在A、B连线的垂直平分线上,从无穷远处到O点,电场强度先变大后变小,到O点变为零,负点电荷沿垂直平分线从无穷远处向O点运动,加速度先变大后变小,速度不断增大,在O点加速度为零,速度达到最大,此过程中v-t图线的斜率先变大后变小;由O点运动到无穷远速度的变化情况,与从无穷远到O点速度的变化情况具有对称性。如果P、N距O点足够远,B正确;如果P、N距O点很近,A正确。 四 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.(2024·山东东营期中)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 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量,只跟电场本身有关,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。 2.一个试探电荷在电场中某点受到的静电力为F,这一点的电场强度为E,在下图中能正确反映q、E、F三者关系的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 电场中某点的电场强度由电场本身的性质决定,与放入该点的试探电荷及其所受静电力无关,A、B错误;试探电荷在该点受到的静电力F=Eq,F正比于q,C错误,D正确。 3.关于电场线,下列说法中正确的是(　　) 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试探电荷受到的静电力就越大 D.顺着电场线移动电荷,电荷所受静电力的大小不变 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 只有正电荷在某点受力的方向才与电场线在该点的切线方向相同,选项A错误;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,同一试探电荷受到的静电力就越大,选项B、D错误,C正确。 4.(多选)某电场的电场线分布如图所示,则(　　) A.电荷P带正电 B.电荷P带负电 C.a点的电场强度大于b点的电场强度 D.正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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点处的电场线比a点处的密,所以b点的电场强度大于a点的电场强度,故C错误;同理可判断c点的场强大于d点的场强,所以正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力,故D正确。 5.(多选)如图所示是某电场区域的电场线分布,A、B、C是电场中的三个点。下列说法正确的是(　　) A.A点的电场强度最大 B.B点的电场强度最大 C.把一个正的点电荷依次放在这三点时,其中放在B点时它受到的静电力最大 D.把一个带负电的点电荷放在A点时,它所受的静电力方向和A点的电场强度方向一致 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 电场线的疏密程度可表示电场强度的大小,所以B点的电场强度最大,A点的最小,选项A错误,B正确;B点的电场强度最大,所以同一个点电荷在B点受到的静电力最大,选项C正确;放在A点的正电荷的受力方向与电场线方向相同,负电荷受到的静电力方向与电场线方向相反,选项D错误。 6.如图所示为某电场中的一条电场线,a、b为该电场线上的两点,则下列判断中正确的是(　　) A.a点的场强一定比b点的场强大 B.b点的场强可能比a点的场强小 C.负电荷在a点受到的电场力方向向左 D.正电荷在运动中通过b点时,其运动方向一定沿ba方向 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 因为不知是何种电场中的电场线,所以无法判断a、b两点的场强大小,a点的场强可能比b的小,可能比b的大,也可能等于b的场强,故选项A错误,B正确;负电荷在a点受到的电场力方向与该点的电场强度方向相反,而该点的电场强度方向向左,所以负电荷在a点受到的电场力方向向右,选项C错误;b点的电场强度方向向左,所以正电荷在运动中通过b点时,电场力方向一定向左,但运动方向并不一定沿ba方向,还受到速度方向的限制,选项D错误。 [B组　综合强化练] 7.(2024·辽宁大连期中)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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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 答案:D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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。 8.(2024·黑龙江饶河期中)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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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.如图所示,一电子沿等量异种电荷连线的中垂线由A→O→B匀速飞过,电子重力不计,则电子所受另一个力的大小和方向的变化情况是(　　) 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 等量异种电荷电场分布如图甲所示,由图中电场线的分布可以看出,从A到O,电场线由疏到密;从O到B,电场线由密到疏,所以从A→O→B,电场强度应先由小变大,再由大变小,而电场强度方向沿电场线切线方向,为水平向右,如图乙所示。由于电子处于平衡状态,所以所受合外力必为零,故另一个力应与电子所受静电力大小相等,方向相反。电子受的静电力与场强方向相反,即水平向左,电子从A→O→B过程中,静电力先由小变大,再由大变小,故另一个力方向应水平向右,其大小应先变大后变小, 所以选项B正确。 10.如图所示为点电荷A、B所形成的电场的电场线分布图,O为A、B连线的中点,c、d为AB的垂直平分线上的点,Oa=Ob,Oc=Od,则下列说法正确的是(　　) A.A一定带正电荷,B一定带正电荷 B.O处的电场强度为零 C.a、b两点的电场强度相同 D.c、d两点的电场强度相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A、B一定是带同种电荷,既可能均带负电荷,也可能均带正电荷,A错误;由题图及以上分析可知,A、B带等量同种电荷,A、B各自在O处产生的电场强度等值反向,合电场强度为零,B正确;a、b两点的电场强度大小相等,但方向相反,C错误;c、d两点的电场强度大小相等,但方向相反,D错误。 11.在M、N两点放置等量的异种点电荷如图所示,MN是两电荷的连线,HG是两点电荷连线的中垂线,O是垂足。下列说法正确的是(　　) A.OM中点的电场强度大于ON中点的电场强度 B.O点的电场强度大小与MN上各点相比是最小的 C.O点的电场强度大小与HG上各点相比是最小的 D.将试探电荷沿HG由H移动到G,试探电荷所受静电力先减小后增大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 等量异种点电荷电场线分布如图所示,电场线的疏密表示电场的强弱,由对称性可知OM中点的电场强度等于ON中点的电场强度;O点的电场强度大小与MN上各点相比是最小的,与HG上各点相比是最大的,故A、C错误,B正确。因电场线的疏密表示电场的强弱,沿HG由H到G电场强度先变大再减小,由F=qE可知,将试探电荷沿HG由H移送到G,试探电荷所受静电力先增大后减小,故D错误。 [C组　培优选做练] 12.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,下列叙述正确的是(　　) 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垂直平分线上各点的场强大小不相等、方向也不相同 D.在两电荷的连线上,O处的电场强度方向沿Od方向 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 由等量异种点电荷形成的电场的分布特点可知,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中垂线上,各点电场强度方向均相同,但大小不相等,故C错误;在两电荷的连线上,根据等量异种电荷的电场线分布情况可知O处的电场强度方向沿Od方向,故D正确。 $$