第9章 3 第2课时 电场线 匀强电场-【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（人教版）单选

第九章　静电场及其应用 3　电场　电场强度 第2课时　电场线　匀强电场   [学习目标]　1.知道什么是电场线并掌握电场线的特点。2.会分析等量同种(异种)点电荷连线及中垂线上的电场变化规律(重难点)。3.知道什么是匀强电场以及匀强电场的特点(重点)。 课时作业 巩固提升 要点1　电场线 匀强电场 要点2　两等量点电荷的电场 内容索引 要点1　电场线 匀强电场 一 4 1.电场线 (1)定义：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的__________表示该点的电场强度方向。 (2)特点 ①电场线从________或________出发，终止于________或_________， 是不闭合曲线。 ②电场线在电场中不_________，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向，即具有唯一性。 梳理 必备知识 自主学习 切线方向 正电荷 无限远 无限远 负电荷 相交 5 ③在同一幅图中，电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。 ④电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线。 2.匀强电场 (1)定义：电场强度的大小__________、方向__________的电场。 (2)电场线特点：匀强电场的电场线可以用疏密程度__________的平行线来表示。 (3)实例：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。 相等 相同 相同 6 [思考与讨论] (1)电场中两条电场线不可能相交，因相交会在交点处有两个电场方向。有人认为电场线可以相切(如图)，因相切处仍然只有一个切线方向，即只有一个电场方向，上述说法是否正确? 提示：(1)两条电场线不会相切，相切处尽管只有一个电场方向，但切点意味着电场线无限密，即电场强度无限大，仍不符合电场分布特点。 7 (2)如图为某电场的电场线，电场线是电场中实际存在的吗?两条电场线之间无电场线，是否就无电场? 提示：(2)电场线是人们为形象描述电场人为画出的一些线，电场线不是实际存在的，两条电场线之间虽然没有电场线，但有电场存在。 8 1.电场线的理解 (1)电场线总是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，因此，电场线有起始点和终止点，不是闭合曲线。 (2)同一电场中的电场线永远不会相交。因为电场中每一点的场强只有一个方向，如果电场线在电场中某点相交，则交点处相对两条电场线就有两个切线方向，该点处的场强就有两个方向，这是不可能的。 (3)在同一电场中，电场线越密的地方，电场强度越大；电场线越稀疏的地方，电场强度越小。 (4)电场线是为了形象描述电场而假想的曲线，实际不存在。 归纳 关键能力 合作探究 9 2.点电荷的电场线 (1)点电荷形成的电场中，不存在电场强度相同的点，离场源电荷越近，电场线越密集，电场强度越大。 (2)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处处相等，方向各不相同。 10 3.匀强电场的电场线 匀强电场的电场线是间隔相等的平行线，电场中各点的电场强度大小相等、方向相同。 11 [例1]　下图中画了四个电场的电场线,其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷,图A中虚线是一个圆,图B中几条直线间距相等且互相平行,则在选项图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是(　　) B 电场强度为矢量,M、N两处电场强度相同,则电场强度方向、大小都要相同。图A中M、N两点的电场强度大小相等,方向不同;图B是匀强电场,M、N两点的电场强度大小、方向都相同;图C中M、N两点的电场强度方向相同、大小不等;图D中M、N两点的电场强度大小、方向都不相同。故选项B正确。 [例2]　用电场线能直观、方便地比较电场中各点的电场强度大小与方向。如图是静电除尘集尘板与放电极间的电场线,A、B是电场中的两点,则(　　) A.EA<EB,方向不同 B.EA<EB,方向相同 C.EA>EB,方向不同 D.EA>EB,方向相同 C 根据电场线的疏密表示电场强度的大小知EA>EB,电场强度的方向为电场线上该点的切线方向,由此可知,A、B两点的电场强度方向不同,故选项C正确,A、B、D错误。 二 要点2　两等量点电荷的电场 16 1.等量同种点电荷的电场(以正电荷为例) (1)两点电荷连线上，中点O处电场强 度为零，向两侧电场强度逐渐增大。 (2)两点电荷连线的中垂线上由中点O 到无限远，电场强度先变大后变小。 (3)关于中心点O点对称的点，电场强 度等大反向。 17 2.等量异种点电荷的电场 (1)两点电荷连线上，沿电场线方向电场 强度先变小再变大，中点处电场强度最小。 (2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方 向都相同，总与中垂线垂直且指向负点 电荷一侧。沿中垂线从中点到无限远处， 电场强度一直减小，中点处电场强度最大。 (3)关于中心点对称的点，电场强度等大同向。 18 [例3]　(2024·江苏无锡天一中学期中)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的电场强弱。如图,图甲是等量异种点电荷产生电场的电场线,图乙是电场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于O对称的两点,B、C和A、D也关于O对称,则下列说法错误的是(　　) A.A、D两点电场强度大小相等、方向相反 B.B、C两点电场强度大小和方向都相同 C.E、F两点电场强度大小和方向都相同 D.从E到F过程中电场强度先增大后减小 A 根据对称性可知,A、D两处电场线疏密程 度相同,电场线方向相同,则A、D两点电场 强度大小相等,方向相同,故A错误;根据对 称性可知,B、C两处电场线疏密程度相同,则B、C两点电场强度大小相等,这两点电场强度的方向均由B指向C,方向相同,故B正确;E、F两点中,电场线疏密程度相同,说明E、F两点电场强度大小相等,电场线切线方向相同,说明电场强度方向相同,故E、F两点电场强度大小和方向相同,故C正确;从E到F过程中,电场线先变密,再变疏,所以电场强度先增大后减小,故D正确。 [例4]　两个带等量正电荷的点电荷,O点为两电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上。若在a点由静止释放一个电子,如图所示,仅在静电力作用下,关于电子的运动,下列说法正确的是(　　) A.电子在从a点向O点运动的过程中, 加速度越来越大,速度越来越大 B.电子在从a点向O点运动的过程中, 加速度越来越小,速度越来越大 C.电子运动到O点时,加速度为零,速度最大 D.电子通过O点后,速度越来越小,一直到速度为零后静止不动 C 在两等量正点电荷连线中垂线上O、a间的电场 强度方向为O→a,电子从a点到O点运动的过程中, 静电力方向为a→O,故加速度方向为a→O,与速度 同向,故速度越来越大;但电场线的疏密情况不确 定,O、a间的电场强度最大点位置不确定,故电场强度大小变化情况不确定,则电子所受静电力大小变化情况不确定,加速度变化情况无法判断,故A、B错误;越过O点后,电子做减速运动,则电子运动到O点时速度最大,静电力为零,加速度为零,故C正确;根据电场线的对称性可知,通过O点后,电子做减速运动,速度越来越小,减速到零后又反向加速,故D错误。 [例5]　如图所示,一电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B做匀速运动,电子重力不计,则电子除受静电力外,所受的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 B 在AOB线上的电场强度方向水平向右,且O点的电场强度最大,电子沿等量异种点电荷连线的中垂线由A→O→B做匀速运动的过程中,受力平衡,因所受的静电力先变大后减小,方向水平向左,则所受的另一个力的大小也先变大后变小,方向水平向右,故B正确。 [针对训练]　1.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线段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移送到G,试探电荷所受静电力先减小后增大 B 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,故A错误;O点的电场强度大小 与MN上各点相比是最小的,故B正确;O点的电场强度大小与HG上各点相比是最大的,故C错误;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 2.(2024·黑龙江哈尔滨高二上学期期末)如图所示,光滑绝缘水平面上的A、B两点分别固定两个带等量异种电荷的点电荷M、N,O为AB的中点,CD为AB的垂直平分线,a、c为AB上关于O点对称的两点,b、d为CD上关于O点对称的两点。关于各点电场强度Ea、Eb、Ec、Ed及静电力,下列说法正确的是(　　) A.Ea、Eb、Ed的方向不相同 B.Ea、Ec两点的电场强度大小相等,方向相反 C.任意改变b点在中垂线上的位置,也不可能使Ea<Eb D.将一点电荷由a点沿AB移动到c点,点电荷受到的静电力先增大后减小 根据等量异种电荷电场的特点可知,a、b、c、d四 点的电场方向都相同,根据对称性可知Ea、Ec的电 场强度大小相等,故A、B错误;根据等量异种电荷 电场的特点可知,在AB连线上O点的电场强度最小,而在AB连线的中垂线上O点的电场强度最大,故a点的电场强度大于O点的电场强度,所以任意改变b点在中垂线上的位置,也不可能使Ea<Eb,故C正确;根据等量异种电荷电场的特点可知,在AB连线上,O点的电场强度最小,所以将一点电荷由a点沿AB移动到c点,点电荷受到的静电力先减小后增大,故D错误。 三 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.如图所示是点电荷Q周围的电场线,图中A到Q的距离小于B到Q的距离。以下判断正确的是(　　) A.Q是正电荷,A点的电场强度大于B点的电场强度 B.Q是正电荷,A点的电场强度小于B点的电场强度 C.Q是负电荷,A点的电场强度大于B点的电场强度 D.Q是负电荷,A点的电场强度小于B点的电场强度 A 正电荷的电场线向外辐射,电场线密的地方电场强度大,所以A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.如图为某静电场的一部分电场线的分布。下列说法正确的是(　　) A.这个电场可能是负点电荷形成的 B.C点处的电场强度为零,因为那里没有电场线 C.点电荷q在A点受到的静电力比在B点受到的静电力大 D.负电荷在B点受到的静电力的方向与电场强度的 方向相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 负点电荷形成电场的电场线为辐射状的直线,故A错误;并 不是没有画电场线的地方就一定没有电场,C点没画电场 线,但这里仍有电场,电场强度不为零,故B错误;因为电场 线越密的地方电场强度越大,所以EA>EB,又根据F=Eq可 知,点电荷q在A点受到的静电力比在B点受到的静电力大, 故C正确;负电荷在B点受到的静电力的方向与电场强度的方向相反,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3.(2024·江苏无锡高一期末)如图是电场中的一条电场线,在该电场线上有a、b两点,用Ea、Eb 分别表示两点电场强度的大小,有(　　) A.a、b两点的电场强度方向相反 B.因为电场线是直线,所以Ea=Eb C.因为电场线由a指向b,所以Ea>Eb D.不知道a、b附近电场线的分布情况,Ea、Eb 的大小不能确定 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 在直线电场线上,箭头所指的方向就是电场强度的方向,所以a、b 两点的电场强度方向相同,不知道a、b附近电场线的分布情况,Ea、Eb 的大小不能确定,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.利用如图甲所示的装置进行静电除尘,在金属杆和圆桶之间加上高压,可使桶内空气中的粉尘颗粒带负电,粉尘颗粒在静电力作用下飞向圆桶壁聚集,圆桶内电场线分布俯视图如图乙所示。忽略粉尘颗粒间相互作用力。对于圆桶中的某一带负电的粉尘颗粒,下列说法正确的是(　　) A.越靠近金属杆,粉尘颗粒所受静电力越大 B.越靠近金属杆,粉尘颗粒所受静电力越小 C.在圆桶中运动时粉尘颗粒所受静电力始 终不变 D.在圆桶中粉尘颗粒所受静电力方向始终与电场线方向相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 粉尘颗粒所受的静电力F=qE,电场强度越大的地方,所受的静电力越大,电场线越密集的地方,电场强度越大,越靠近金属杆电场线越密集,故越靠近金属杆,粉尘颗粒所受的静电力越大,故A正确,B、C错误;由于粉尘颗粒带负电,所以在圆桶中粉尘颗粒所受静电力方向始终与电场线方向相反,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.A、B是一条电场线上的两个点,一带正电的粒子仅在静电力的作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,已知粒子做加速度越来越大的减速运动,则电场的电场线分布可能是下图中的(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 粒子做减速运动,且粒子带正电,故电场方向从B指向A,从A点沿电场线运动到B点,粒子加速度越来越大,根据a=可知B点的电场强度较大,根据电场线越密电场强度越大可知,B点处电场线较密,故图D符合要求。故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C M点电场线没有画出,不是没有电场线,电场强度不为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,故负电荷在N点所受静电力大,故C正确;电子为负电荷,逆着电场线方向移动,即电子将沿竖直方向向下运动,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.如图所示,在等量正电荷连线的中垂线上有A、B、C、D四点,B、D两点关于O点对称,则下列关于A、B、C、D四点电场强度大小的说法正确的是(　　) A.一定有EA>EB,EB=ED B.一定有EA<EB,EA<EC C.一定有EA<EB<EC,EB=ED D.可能有EA=EC<EB,EB=ED 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 根据等量同种电荷的电场特点可知,中垂线上各点的电场强度关于电荷连线对称,O点电场强度最小为零,向两侧电场强度先逐渐增大到最大再逐渐减小,由于B、D两点关于O点对称,所以B、D两点的电场强度大小相等,由于中垂线上电场强度最大的位置不确定,所以C点、B点、A点的电场强度大小关系可能有EA<EB<EC,也可能有EA=EC<EB,故D正确,A、B、C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [B组　综合强化练] 8.两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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 电场线的疏密代表电场的强弱,电场线越密,代表电场越强,电场方向为电场线的切线方向,故从图中可以看出A点、B点电场强度大小和方向均不同,故A、B错误;电场线从正电荷指向负电荷,故C正确;右边电荷周围的电场线密集,故此电荷的电荷量较大,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.(2024·江苏南通期中)把头发屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,可以模拟出电场线的分布情况,如图甲是模拟孤立点电荷和金属板之间电场的照片,乙图为简化后的电场线分布情况,则(　　) A.由图甲可知,电场线是真实存在的 B.图甲中,没有头发屑的地方没有电场 C.图乙中A点的电场强度大于B点的电场强度 D.在图乙电场中由A点静止释放的质子能沿着电场线运动到B点 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 电场线是假想的线,不是真实存在的,故A错误;题图甲中,没有头发屑的地方同样也有电场存在,故B错误;题图乙中A点的电场线较B点密集,可知A点的电场强度大于B点的电场强度,故C正确;因A、B之间的电场线为曲线,根据物体做曲线运动的条件可知,在题图乙电场中由A点静止释放的质子不可能沿电场线运动到B点,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.在x轴上x=-L和x=L点分别固定了A、B两个点电荷,A的电荷量为+Q,B的电荷量为-Q,如图所示,设沿x轴正方向为电场强度的正方向,则整个x轴上的电场强度E随位置x变化的图像正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 由等量异种点电荷的电场线分布可知,在-L~L之间,O点的电场强度最小,但不为零,选项A错误;在-L~L之间,电场方向向右,沿x轴正方向,电场强度为正,在-L点左侧,电场方向向左,沿x轴负方向,电场强度为负,在L点右侧,电场方向向左,沿x轴负方向,电场强度为负,综上所述,选项C正确,B、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.如图所示,在水平向右、大小为E的匀强电场中,在O点固定一电荷量为Q的正点电荷,A、B、C、D为以O为圆心、半径为r的同一圆周上的四点,B、D连线与电场线平行,A、C连线与电场线垂直,则(　　) A.A点的场强大小为 B.B点的场强大小为E-k C.D点的场强大小不可能为零 D.A、C两点的场强相同 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A 正点电荷Q在A点的电场强度大小E'=,而匀强电场在A 点的电场强度大小为E,因两方向相互垂直,根据矢量的合 成法则可得,A点的电场强度大小为,故A正 确;正点电荷Q在B点的电场强度的方向与匀强电场方向相同,因此B点的电场强度大小为E+,故B错误;点电荷Q在D点的电场强度的方向与匀强电场方向相反,当它们大小相等时,D点的电场强度大小为零,故C错误;根据矢量的合成法则,结合点电荷电场与匀强电场的方向可知,A、C两点的电场强度大小相等,但方向不同,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [C组　培优选做练] 12.如图所示,真空中存在电场强度大小为E、方向水平向右的匀强电场,A、B两点分别固定着等量异种点电荷+Q和-Q。O是线段AB的中点,C是线段AB垂直平分线上的一点,且∠CAB=60°。已知O点的合场强大小为3E,求: (1)正电荷在O点产生的电场强度; 答案:(1)E,方向水平向右　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (1)设正电荷在O点产生的电场强度大小为E',其方向水平向右,则负电荷在O点产生的场强大小也为E',方向水平向右,则3E=2E'+E 所以E'=E。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)负电荷在C点产生的电场强度; 答案: (2),方向由C指向B　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)设AO距离为L,则E=k 根据几何关系知BC=2BO=2L 所以,负电荷在C点产生的电场强度为EB=k=k=E,方向沿CB由C指向B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (3)C点的合电场强度。 答案: (3)E,方向水平向右 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (3)正电荷在C点产生的电场强度大小EA=EB=E 正负电荷在C点产生的电场强度如图所示,EA与EB大小相等,夹角为120°,所以,二者在C点产生的合电场强度为E,故EC=E+E=E,方向水平向右。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$