第九章 3 第2课时 电场线 匀强电场(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（人教版）

该高中物理课件聚焦电场线、常见电场线分布及匀强电场核心知识点，从电场强度概念回顾切入，通过定义电场线及特点构建学习支架，衔接前后知识脉络，帮助学生系统掌握电场描述工具。 其亮点在于采用表格对比孤立点电荷、等量同种（异种）电荷电场线分布规律，结合例题推理电场强度变化，渗透物理观念与科学思维。分层课时对点练助力学生深化理解，教师可借助结构化内容提升教学效率。

DIJIUZHANG 第九章 第2课时　电场线　匀强电场 1 1.知道什么是电场线并掌握电场线的特点。 2.会用电场线描述电场，熟记几种常见的电场线(重点)。 3.知道孤立正负点电荷、等量同种(异种)点电荷电场线的分布特点，掌握两个等量同种(异种)点电荷连线及中垂线上的电场变化规律(重难点)。 4.知道什么是匀强电场以及匀强电场的特点(重点)。 学习目标 2 一、电场线 二、几种常见的电场线 课时对点练 三、匀强电场 内容索引 3 电场线 一 4 1.物理学家 首先用电场线描述电场。 2.电场线是画在电场中的一条条 的曲线，曲线上每点的________ 表示该点的 方向。电场线是 的，实际电场中并不存在，它是用来形象地描述 强弱与方向特性的一簇曲线。 法拉第 有方向 切线方向 电场强度 假想 电场 3.电场线的特点 (1)电场线从 出发，终止于 。 (2)电场线在电场中 ，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。 (3)电场线的 可以用来比较各点电场强度的大小。电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏。 正电荷或无限远 无限远或负电荷 不相交 疏密 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？ 例1 答案　B点处电场强度最强，C点处电场强度最弱。 (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　(2)(3)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。 返回 二 几种常见的电场线 9 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 正点电荷   以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小 ，方向_____ 负点电荷   以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小 ，方向_____ 相等 不同 相等 不同 电场 电场线 简要描述 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 电场 电场线 简要描述 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 (多选)(2023·黑龙江省铁人中学高一期中)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。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对称。则 A.B、C两点电场强度大小和方向都相同 B.A、D两点电场强度大小相等，方向相反 C.E、O、F三点比较，O点电场强度最强 D.B、O、C三点比较，O点电场强度最弱 例2 √ √ √ B、C两点在等量异种点电荷连线上，则B、C两点的电场强度方向均向右，又B、C两点关于O点对称，则B、C两点电场强度大小相等，所以B、C两点电场强度相同，故A正确； A、D两点关于O点对称，A、D两点电场强度大小相等，由题图可知，方向均向左，所以A、D两点电场强度相同，故B错误； 根据电场线的疏密程度表示电场强度大小，由题图可知B、O、C三点，O点电场线最稀疏，则O点电场强度 最小，在中垂线上，O点电场强度最大，所以E、O、F三点比较，O点电场强度最强，故C、D正确。 拓展　如图，G、H两点关于两点电荷连线轴对称，G、I关于O点中心对称，下列说法正确的是 A.G、H 两点电场强度相同 B.H、I 两点电场强度相同 C.G、I 两点电场强度相同 D.G点电场强度大于B点电场强度 √ (2024·四川省宁南中学校高二期中)如图所示，M、N两点固定两个等量的正点电荷(场源电荷)，其连线的中垂线上A、A′两点关于O点对称，在A点由静止释放一个带负电的粒子，不计粒子的重力，粒子的电荷量远小于场源电荷的电荷量，下列说法中正确的是 A.中垂线上从A到O到A′电场强度的大小一定先 减小后增大 B.粒子运动到O点时加速度为零，速度达最大值 C.粒子在从A点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大 D.粒子越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度减小为零 例3 √ 由等量同种电荷周围的电场线的分布可知，O点电场强度为零，从O点沿着中垂线向无穷远处延伸，电场强度先增大后减小，故中垂线上从A到O，电场强度的大小可能先增大再减小，故A错误； 由等量同种电荷周围的电场线的分布可知，O点电场强度为零，从O点沿着中垂线向无穷远处延伸，带负电的粒子，从A到O过程一定加速，从O到A′过程，一定减速，则到O点时加速度为零，速度达最大值，故B正确； 中垂线上从A到O，电场强度的大小可能先增大再减小，则加速度可能先增大再减小，故C错误； 从O到A′过程，电场强度可能先增大后减小，则加速度可能先增大后减小，故D错误。 返回 匀强电场 三 20 1.定义：如果电场中各点的电场强度 、 ，这个电场就叫作匀强电场。 2.特点： (1)匀强电场的电场线是相互 且 的直线； (2)电场线的疏密程度 ，即电场线分布 。 3.举例：两块等大、正对的、带等量异种电荷的平行金属板相互靠近时，它们之间的电场(边缘除外)可以看作匀强电场。 大小相等 方向相同 平行 等距 相同 均匀 (多选)(2023·河北省深州市中学高一期末)如图所示的四种电场中均有a、b两点，其中a、b两点的电场强度相同的是 A.甲图中与点电荷等距的a、b两点 B.乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点 D.丁图中匀强电场中的a、b两点 例4 √ √ 题图甲中a、b两点电场强度大小相等，但方向不同，A错误； 题图乙为两等量异种点电荷电场线分布图，a、b两点在两点电荷连线的中垂线上且关于两点电荷连线对称，所以电场强度大小相等，方向均垂直中垂线向左，B正确； 题图丙为两等量同种点电荷电场线分布图，a、b两点在两点电荷连线的中垂线上且关于两点电荷连线对称，电场强度大小相等，但方向相反，C错误； 题图丁中两平行板间为匀强电场，电场强度处处相同，D正确。 (2023·江门市高二期中)用细线将质量为m＝4×10－3 kg的带电小球悬挂在O点下，当空间中有方向为水平向右，电场强度大小为E＝1×104 N/C的匀强电场时，小球静止后细线与竖直方向成37°角，如图所示。(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10m/s2) (1)请画出小球的受力分析图，并分析小球所带电荷 的电性； 例5 答案　见解析图　带正电 小球受力如图。 小球受到的静电力F的方向与电场强度E的方向相同，因此小球带正电 (2)求小球的带电荷量q； 答案　3×10－6 C 小球受力平衡，根据电场强度定义和平衡条件有 F＝mgtan 37° (3)求细线的拉力大小。 答案　0.05 N 返回 课时对点练 四 29 考点一　电场线 1.(多选)以下关于电场和电场线的说法正确的是 A.电场线就是电荷在电场中的运动轨迹 B.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 C.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 D.电场线是人们假想的，用以形象地表示电场强度的大小和方向，客观 上并不存在 基础对点练 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 电场线是为了方便描述电场强度的大小及方向而引入的假想线，客观上并不存在，它不一定与电荷的运动轨迹重合，没画电场线的区域也有电场，电场强度不为零，A、B错误，D正确； 在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，同一试探电荷受到的静电力也较大，C正确。 2.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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 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。 3.(多选)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同 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 √ √ 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A、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 4.(2023·上海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，电场强度也不为零，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，C正确； 电子带负电，逆着电场线方向移动，故D错误。 考点二　两等量点电荷周围的电场 5.(2023·河南省武陟县第一中学高二月考)用电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。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.两个点电荷连线上的电场强度，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.两个点电荷连线的中垂线上各点电场强度方向相同，大小相等 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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； 依据电场线的疏密程度，来体现电场强度强弱， 因此两个点电荷连线上的电场强度，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做曲线运动到B点，正点电荷的受力方向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； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 电场线的疏密表示电场强度的大小，因此两个点电荷连线(直线)的中垂线上，从两个点电荷连线中点到无限远，电场强度越来越小，方向不变，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 6.(多选)如图所示，在等量负点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D关于O点对称，关于这几点的电场强度大小关系，正确的是 A.EA>EB，EB＝ED B.EA<EB，EB<ED C.可能有EA<EB<EC D.可能有EA＝EC<EB √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 根据两个等量同种点电荷电场线分布的对称性可知，B、D两点处电场线疏密程度一样，则有EB＝ED，故B错误； 由两个等量同种点电荷连线的中垂线上电场强度的特点可知，O点电场强度为零，无限远处电场强度也 为零，从O到无限远处电场强度先增大后减小，由于A、B、C三点具体位置不能确定，可能有EA<EB<EC，也可能有EA＝EC<EB，故C、D正确，A错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 能力综合练 7.(2023·黑龙江省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。 8.(2024·甘肃省民勤县第一中学高二月考)如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图，电荷量大小分别为q和2q，图中两点电荷连线长度为2r，P、Q两点关于两电荷连线对称。由图可知(k为静电力常量) A.P、Q两点的电场强度相同 B.M点的电场强度小于N点的电场强度 C.右边的点电荷带电荷量为－2q D.两点电荷连线的中点处的电场强度大小为 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 电场线的疏密表示电场强度的大小，根据题图可知，P点电场强度大小等于Q点电场强度大小，但是两点电场强度的方向不同，则电场强度不相同，故A错误； 同理，M点的电场线较N点密，可知M点的电场强度大于N点的电场强度，故B错误； 根据电场线的方向和疏密程度可知，右边的点电荷带负电，但是电荷量小于左边的点电荷的电荷量，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9.(多选)(2023·咸阳市高二期末)如图所示，空间中存在一方向水平向右的匀强电场，电场强度大小为E，两个带电小球P和Q(均可视为点电荷)用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则下列说法正确的是 A.P带正电，Q带负电 B.P带负电，Q带正电 C.P、Q两球连线中点处的电场强度大小为6E D.P、Q两球连线中点处的电场强度大小为7E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ √ 假设小球P带正电，P受到匀强电场的静电力水平向右，小球P处于静止，则Q对P库仑力水平向左，为斥力，即此时Q带正电，对Q分析，匀强电场对Q的静电力方 向水平向右，P对Q的库仑力水平向右，Q不可能在题图中位置静止，假设不成立；假设小球P带负电，P受到匀强电场的静电力水平向左，小球P处于静止，则Q对P库仑力水平向右，为引力，即此时Q带正电，对Q分析，匀强电场对Q的静电力方向水平向右，P对Q的库仑力水平向左，Q能够在题图中位置静止，假设成立，即P带负电，Q带正电，A错误，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 设两球之间距离为L, 解得E′＝7E，方向水平向左，C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10.如图所示，在电场强度水平向右、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。已知静电力常量为k，则 C.D点的电场强度大小不可能为零 D.A、C两点的电场强度相同 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 点电荷在B点的电场强度的方向与匀强电场方向相同， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 点电荷在D点的电场强度方向与匀强电场方向相反且大小相等时，D点的电场强度大小为零，故C错误； 根据电场强度的叠加，结合点电荷电场特点与匀强电场的方向，可知A、C两点的电场强度大小相等，方向不同，故D错误。 11.(多选)(2023·广东省天河外国语学校高二期中改编)如图，光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定，杆上套有一带正电的小球，质量为m、带电荷量为q，为使小球静止在杆上，可加一匀强电场。所加电场的电场强度为(g为重力加速度) 尖子生选练 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 若电场强度方向垂直于杆斜向上，带正电的小球受到的静电力方向也垂直于杆斜向上，在垂直于杆的方向，小球受力平衡，而在沿杆方向，重力 有沿杆向下的分力，没有力与之平衡，则小球将向下滑动，不能保持静止，A错误； 若电场强度方向竖直向上，小球静止，受力平衡，则此时球受竖直向上的静电力和竖直向下的重力，且Eq＝mg， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 若电场强度方向平行于杆斜向上，此时小球受三个力，重力、沿杆斜向上的静电力和支持力，当三力平衡时，有mgsin θ＝Eq， 若电场强度方向水平向右，此时小球受三个力，重力、水平向右的静电力和支持力，当三力平衡时，有mgsin θ＝Eqcos θ， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回 BENKEJIESHU 本课结束  E＝ 联立解得小球的带电荷量为q＝＝3×10－6 C 细线的拉力大小为FT＝＝0.05 N。 3k 依据E＝k及电场强度叠加原理，则两点电荷连线的中点处的电场强度大小为E合＝3k，故D正确。 根据电场强度的叠加，P、Q两球连线中点处的电场强度大小为E′＝k＋k－E， 则对P球分析有k＝qPE， 对Q球分析有k＝qQE， A.A点的电场强度大小为 B.B点的电场强度大小为E－k 因此B点的合电场强度大小为EB＝E＋k，故B错误； 正点电荷在A点的电场强度大小E′＝，匀强电场在A点的电场强度大小为E，因方向相互垂直，根据电场强度的叠加， 则A点的合电场强度大小为EA＝，故A正确； A.垂直于杆斜向上，大小为 B.竖直向上，大小为 C.平行于杆斜向上，大小为 D.水平向右，大小为 则电场强度大小为E＝，B正确； 解得E＝，C正确； 解得E＝，D错误。 $