内容正文:
第3节 电场与电场强度(强基课逐点理清物理观念)
课标要求
层级达标
1.知道电场是一种物质。
2.了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。
3.会用电场线描述电场。
学考
层级
1.形成初步的电场的观念,并能够运用电场的定义解释相关的自然现象。
2.理解电场强度的定义,体会用物理量之比定义新物理量的方法。
3.通过电场线描述电场,加深对电场强度的认识。
选考
层级
通过静电场的实验探究,能够运用点电荷、试探电荷分析静电场问题。
逐点清(一) 电场及电场力 电场强度
[多维度理解]
1.静电场
(1)电荷之间的相互作用是通过电场传递的。
(2)静止电荷产生的电场称为静电场。
(3)电场是物质存在的一种形式。
2.电场力
电场对处在其中的电荷的作用力。
3.场源电荷和试探电荷
电场最明显的特征就是对置入其中的电荷有力的作用,激发电场的电荷被称为场源电荷或源电荷,检验电场是否存在或强弱分布的电荷称为试探电荷或检验电荷。
4.电场强度
(1)定义:放入电场中某点的试探电荷受到的电场力F与它的电荷量q之比,称为该点的电场强度,简称场强,用字母E表示。
(2)公式:E=。
(3)方向:与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
(4)单位:牛顿每库仑,符号:N/C。
(5)物理意义:描述电场的力的性质的物理量,反映了电场的强弱。
[微点拨] 电场强度的三个性质
性质
理解
矢量性
电场强度既有大小,又有方向。电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同
唯一性
电场中某点的电场强度是唯一的,由电场本身决定,与放在该点的试探电荷的电荷量q及其所受电场力F无关
叠加性
若在某一空间中有多个电荷,则该点的电场强度等于所有电荷在该点的电场强度的矢量和
[全方位练明]
1.电场中有一点P,下列说法正确的是 ( )
A.若放在P点的试探电荷的电荷量加倍,则P点的场强加倍
B.若P点没有试探电荷,则P点的场强为零
C.P点的场强越小,则同一电荷在P点受到的电场力越小
D.P点的场强方向就是试探电荷在该点的受力方向
解析:选C 若放在P点的试探电荷的电荷量加倍,则P点试探电荷受到的电场力会加倍,而此处的电场强度不变,即使不放试探电荷,电场强度仍保持不变,故A、B错误;电场力由电场强度与电荷量决定,P点的场强越小,则同一电荷在P点受到的电场力一定越小,故C正确;P点的场强方向为放在该点的正电荷所受电场力的方向,故D错误。
2.场源电荷Q=2×10-4 C,是正点电荷,检验电荷q=-2×10-5 C,是负点电荷,它们相距r=2 m,且都在真空中,如图所示。(k=9.0×109 N·m2/C2)求:
(1)q受的静电力;
(2)q所在的B点的场强EB;
(3)拿走q后,B点的场强EB'。
解析:(1)根据库仑定律得,q所受的静电力为F=k=9×109× N=9 N,方向由B指向A。
(2)根据电场强度的定义式知,B点的场强EB== N/C=4.5×105 N/C,方向由A指向B。
(3)将检验电荷q拿走后,B点的场强不变,大小为4.5×105 N/C,方向由A指向B。
答案:(1)9 N 方向由B指向A (2)4.5×105 N/C 方向由A指向B (3)4.5×105 N/C 方向由A指向B
逐点清(二) 电场线
[多维度理解]
1.电场线
用来形象直观地描述电场的曲线,曲线上任一点的切线方向与该点电场强度的方向一致。
2.电场线的特点
(1)电场线是为了形象地描述电场而假想的线,实际并不存在。
(2)任意两条电场线不相交。
(3)电场线的疏密程度表示电场的强弱;电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方向。
(4)电场线总是从正电荷或无穷远出发,终止于无穷远或负电荷。即电场线不闭合,在无电荷处不中断。
(5)电场线不表示电荷在电场中运动的轨迹。
[微点拨]
1.点电荷的场强分布
(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,不存在场强相同的点。
(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处处相等,方向各不相同。
2.等量点电荷的场强分布
比较项目
等量异种点电荷
等量同种(正)点电荷
电场线
分布图
连线上的
场强大小
O点最小,从O点沿连线向两边逐渐变大
O点为零,从O点沿连线向两边逐渐变大
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(1)在相邻两条电场线之间没画电场线的地方也有电场。 (√)
(2)同一电场中两条电场线可以相交。 (×)
(3)电场线既可以描述电场强度的方向,也可以形象地描述电场强弱。 (√)
2.(2025·陕晋宁青高考)某同学绘制了四幅静电场的电场线分布图,其中可能正确的是 ( )
解析:选B 静电场中电场线不相交、不闭合,故B可能正确,A、C错误;若电场线相互平行,应等间距,故D错误。
3.下列各电场中,A、B两点电场强度相同的是 ( )
解析:选C A选项中,A、B两点电场强度大小相等,方向不同;B选项中,A、B两点电场强度方向相同,大小不等;C选项中,A、B两点电场强度大小、方向均相同;D选项中,A、B两点电场强度大小、方向均不相同。故选C。
4.某静电场的电场线如图所示,a、b是该电场中的两点。下列说法正确的是 ( )
A.该电场可能是负点电荷产生的
B.a点的电场强度大于b点的电场强度
C.负电荷在a点的加速度小于其在b点的加速度
D.正电荷在a点受到的静电力小于其在b点受到的静电力
解析:选B 点电荷产生的电场,其电场线是直线,而不是曲线,A错误;电场线越密的位置,电场强度越大,由题图可知,a点的电场强度大于b点的电场强度,根据F=qE可知,电荷在电场强度越大的位置受到的静电力越大,根据牛顿第二定律,产生的加速度也越大,因此,负电荷在a点的加速度大于其在b点的加速度,正电荷在a点受到的静电力大于其在b点受到的静电力,B正确,C、D错误。
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