第一章 3 第2课时 电场线 匀强电场（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦电场线与匀强电场核心知识点，从电场线的引入（法拉第方法）出发，系统梳理其特点（疏密反映场强、不相交等），再通过表格对比孤立点电荷、等量同种及异种点电荷的电场线分布规律，最后衔接匀强电场的定义与特点，构建完整学习支架。 资料以例题（如分析等量异种电荷对称点场强）和拓展题深化科学思维（模型建构、科学推理），通过“电场线是否实际存在”等问题渗透科学探究，课时对点练覆盖选择与计算，课中助力教师高效授课，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

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)。 一、电场线 (1)电荷周围存在着电场，法拉第采用了什么简洁方法来描述电场？ (2)在实验室，可以用实验模拟电场线；木屑在蓖麻油中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？ 答案　(1)法拉第采用了画电场线的方法描述电场。 (2)不能，电场线实际不存在，但可以用实验模拟。 1.物理学家法拉第首先用电场线描述电场。 2.电场线是画在电场中的一条条有方向的线，它每一点的切线方向都与该点的电场强度方向一致，电场线的疏密反映了不同位置电场强度的大小。电场线较密的地方电场强度较大。电场线是假想的，实际电场中并不存在，它是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇线。 3.电场线的特点 (1)在静电场中，电场线起始于正电荷，终止于负电荷或无穷远处；或者起始于无穷远处，终止于负电荷。 (2)在没有电荷的地方，电场线不能中断。 (3)任意两条电场线不能相交。 例1　(2025·成都市新津中学高二月考)如图是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是(　　) A.这个电场可能是负点电荷的电场 B.A点的电场强度小于B点的电场强度 C.A、B两点的电场强度方向不相同 D.负电荷在B点处受到的电场力的方向与该处电场方向相同 答案　C 解析　负点电荷的电场线是从无穷远处出发到负电荷终止的直线，这个电场不是负点电荷的电场，A错误；电场线越密的地方电场强度越大，由题图可知EA>EB，B错误；电场强度的方向沿电场线切线方向，A、B两点的电场强度方向不相同，C正确；负电荷在B点处所受的电场力方向与电场强度方向相反，D错误。 二、几种常见的电场线 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相等，方向不同 负点电荷 以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等，方向不同 等量异种点电荷 1.由左向右，两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大 2.从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度逐渐变小 3.关于O点对称的两点电场强度等大同向(选填“等大同向”或“等大反向”) 等量同种点电荷 1.由左向右，两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大。连线中点O处电场强度为零 2.两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，电场强度先变大后变小 3.关于O点对称的两点电场强度等大反向(选填“等大同向”或“等大反向”) 例2　(多选)(2024·四川省射洪中学高二月考)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的大小。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是两点电荷连线的中点，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。则下列说法正确的是(　　) 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点电场强度最大 D.B、O、C三点比较，O点电场强度最小 答案　ACD 解析　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，在两点电荷连线上的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点电场强度最大，故C、D正确。 拓展　如图，G、H两点关于等量异种点电荷连线轴对称，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 答案　C 解析　根据等量异种点电荷电场线的分布规律可知，G、H两点电场强度大小相等，方向不同，H、I两点电场强度大小相等，方向不同，故A、B错误；由于G、I两点关于O点中心对称，所以G、I两点电场强度相同，故C正确；由等量异种点电荷电场线的疏密程度可知，G点电场强度小于B点电场强度，故D错误。 例3　(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 答案　B 解析　由等量同种点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后减小，故A错误；由等量同种点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后减小，则加速度可能先增大后减小，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。 三、匀强电场 (1)定义：电场中各点场强的大小和方向都相同，这样的电场叫作匀强电场。 (2)特点：电场线是相互平行且均匀分布的。 (3)实例：图中，彼此靠近的带等量异种电荷的平行金属板之间的电场(除边缘部分外)是匀强电场。 例4　(2025·眉山市高二期中)如图是某四个电场中的电场线分布图，其中 A、B两点的电场强度相同的是(　　) 答案　A 解析　A选项中电场为匀强电场，A、B两点的电场强度相同，B选项中，A、B两点的电场强度大小相等，方向不同，C选项中A、B两点电场强度方向相同，大小不等，D选项中A、B两点电场强度大小、方向均不同，故A正确，B、C、D错误。 例5　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； (2)求小球的带电荷量q； (3)求细线的拉力大小。 答案　(1)见解析图　带正电　(2)3×10-6 C (3)0.05 N 解析　(1)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)小球受力平衡，根据电场强度定义和平衡条件有 E=，F=mgtan 37° 联立解得小球的带电荷量为 q==3×10-6 C。 (3)细线的拉力大小为T==0.05 N。 课时对点练 [分值：50分] [1~6题，每题4分] 1.(多选)(2024·遂宁市蓬溪中学高二月考)关于电场线的性质，以下说法正确的有(　　) A.电场线的疏密反映了电场中不同位置场强的大小 B.电场线是电荷在电场中的运动轨迹 C.空间中两条电场线不能相交 D.电场线的箭头方向表示场强减弱的方向 答案　AC 解析　电场线的疏密反映电场中场强的强弱，电场线越密，场强越大，故A正确；电场线并不是电荷在电场中的运动轨迹，故B错误；电场线不能相交，否则一个点有两个电场方向，不符合实际，故C正确；电场线的箭头表示电场强度的方向，故D错误。 2.(多选)(2025·绵阳南山中学高二月考)某点电荷周围的电场线分布如图所示，a、b是电场中的两点。下列说法正确的是(　　) A.该点电荷带负电 B.a、b两点电场强度方向相同 C.a点电场强度大小小于b点电场强度大小 D.某检验电荷在a点受静电力方向一定与该点电场强度方向相同 答案　AC 解析　根据点电荷电场线分布特点可知，该点电荷带负电，故A正确；根据电场线密集程度表示电场强度大小，b点场强大于a点场强，两点电场强度方向相反，故B错误，C正确；正电荷在电场中所受电场力方向与该点场强方向相同，负电荷在电场中所受电场力方向与该点场强方向相反，由于不知道检验电荷的电性，则无法确定检验电荷在a点所受静电力方向与该点电场强度方向是相同还是相反，故D错误。 3.在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是(　　) 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.丁图中非匀强电场中的a、b两点 答案　C 解析　题图甲中与点电荷等距的a、b两点，电场强度大小相等，方向不相反，故A错误；对题图乙，根据电场线的对称性可判断，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，故B错误；对题图丙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，电场强度大小相等、方向相反，故C正确；对题图丁，根据电场线的疏密可判断，b点的电场强度大于a点的电场强度，故D错误。 4.(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 答案　AD 解析　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。 5.(多选)如图所示，一带负电小球用轻绳挂在竖直光滑的绝缘墙壁上。小球处在水平向右的匀强电场中。若(　　) A.撤去电场，小球所受绳子的拉力不变 B.撤去电场，小球所受绳子的拉力减小 C.只改变电场的大小，逐渐增大电场强度，则小球受到墙壁的弹力会随之增加 D.只改变电场的大小，逐渐增大电场强度，则小球所受绳子的拉力会随之增加 答案　AC 解析　因为小球带负电，则小球所受静电力水平向左，撤去电场，小球所受绳子的拉力不变，故A正确，B错误；逐渐增大电场强度，则小球所受绳子的拉力不变，受到墙壁的弹力增加，故C正确，D错误。 6.(2024·眉山市北外附属东坡外国语高二月考)如图为真空中两等量点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是(　　) A.A、B可能是带等量异种的正、负电荷 B.O点的电场强度为零 C.a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零 D.同一检验电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向相同 答案　B 解析　由于电场线关于虚线对称，O点为A、B点电荷连线的中点，结合等量异种与等量同种点电荷电场线的分布特征，可知A、B带等量正电荷，由点电荷场强公式和电场叠加原理可知，O点的电场强度为零，故A错误，B正确；电场线是为了形象描述看不见、摸不着的电场而人为假想的，其分布的疏密程度表示电场的强弱，两点处虽然无电场线，但其电场强度不为零，故C错误；由对称性可知，a、b两点处电场强度大小相等，方向相反，则同一检验电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向相反，故D错误。 [7~9题，每题6分] 7.(2025·内江市第六中学高二月考)已知A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点，其速度时间图像如图所示。则这一电场可能是下列选项图中的(　　) 答案　B 解析　由题图可知，速度在逐渐增大，v-t图像的斜率在逐渐减小，故此带负电的微粒做加速度越来越小的加速直线运动，所受电场力越来越小，电场线的疏密表示场强的大小，故沿AB方向电场线越来越稀疏。带负电的微粒受力方向与运动方向相同，与场强方向相反，故场强方向由B指向A。故选B。 8.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3k 答案　D 解析　电场线的疏密程度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处的电场线较N处密，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；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。 9.(2024·遂宁市蓬溪中学高二月考)如图所示，菱形ABCD处于方向水平向右、电场强度大小为E的匀强电场中，其中心O固定一电荷量为Q的点电荷(电性未知)。已知DA与DC的夹角为60°，D点的电场强度为零。则下列说法正确的是(　　) A.点电荷带负电 B.A、C两点的电场强度相同 C.C点的电场强度大小为2E D.B点的电场强度大小为2E 答案　D 解析　D点的电场强度为零，根据场强的叠加原理可知，点电荷在D点处的场强方向水平向左，大小等于E，可知点电荷带正电；同时有=E， 根据几何知识有DO=CO，故点电荷在C点处的场强大小为E'==3E，方向竖直向下，可知C点的合场强大小为EC==E，故A、C错误；点电荷在A、C两点处的场强大小相等，方向相反，由场强的叠加原理可知A、C两点的电场强度大小相同，方向不同，故B错误；点电荷在B点处的场强方向水平向右，大小等于E，故B点的合场强大小为2E，故D正确。 [8分] 10.如图所示，平面内直线AB和MN垂直相交于O点，A、B关于O点对称。M、N关于O点对称，C是AO的中点，D是OB的中点，则下列说法正确的是(　　) A.若将电荷量为+Q的点电荷放置在O点，则C、M、D、N四点的电场强度相同 B.若将电荷量为+Q和-Q的点电荷分别放置在A点和B点，则C、D两点电场强度方向相反 C.若在C点和D点分别放置等量同种点电荷，一电子从O点沿直线运动到N点的过程中，所受静电力一定一直增大 D.若在C点和D点分别放置等量正点电荷，一电子从M点由静止释放，电子将在M、N间做往返运动 答案　D 解析　若将电荷量为+Q的点电荷放置在O点，则C、M、D、N四点的电场强度方向不同，故A错误； 若将电荷量为+Q和-Q的点电荷分别放置在A点和B点，由等量异种点电荷电场线分布可知，C、D两点的电场强度方向相同，均由A指向B，故B错误； 若在C点和D点分别放置等量同种点电荷，从O点向上(或向下)到无穷远处电场强度的大小先增大后减小，一电子从O点沿直线运动到N点的过程中所受静电力的大小可能是一直增大的，也可能是先增大后减小，故C错误； 若在C点和D点分别放置等量正点电荷，则CD连线的中垂线上，关于O点对称的两点电场强度等大反向，所以电子在MO间与ON间受力具有对称性，都指向O点，所以将一电子从M点由静止释放，电子将在M、N间做往返运动，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $