2019-2020学年新教材高中物理 第九章 静电场及其应用 第3节 电场 电场强度课件 新人教版必

课标要求第3节电场电场强度1．知道电荷的周围存在着电场，知道电荷间的相互作用是通过电场产生的。2．知道电场强度的概念和定义式，并会进行有关计算。3．理解点电荷的电场强度及叠加原理。4．会用电场线表示电场，并熟记几种常见的电场线分布。一、电场1．填一填(1)电场：存在于周围，由产生。(2)电荷之间是通过发生相互作用的。(3)电场的物质性：电场具有，是物质存在的一种形式。(4)静电场：电荷产生的电场。电荷电荷电场能量静止2．判一判(1)电场虽然不是由分子、原子等实物粒子组成的，但它是客观存在的。()(2)电荷周围一定存在电场。()(3)电荷A对电荷B的作用力是电荷A产生的电场对电荷B产生的作用力。()√√√3．选一选[多选]关于电场，下列说法中正确的是()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中和空气中，不可能存在于物体中解析：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就是通过电场而产生的，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，在真空中、导体中都能存在，B、D错误。答案：AC二、电场强度1．填一填(1)试探电荷：研究电场性质时，放在电场中电荷量和都很小的点电荷。(2)场源电荷：激发的带电体所带的电荷。(3)电场强度：①定义：试探电荷所受的静电力与它的电荷量之。②定义式：E＝______。③单位：牛每库，符号为。④方向：电场强度是矢量，物理学中规定，电场中某点的电场强度的方向与在该点所受的静电力的方向相同。体积电场比N/CFq正电荷(4)点电荷的电场：E＝______。(5)电场强度的叠加：电场中某点的电场强度等于各个点电荷单独在该点产生的电场强度的。kQr2矢量和2．判一判(1)试探电荷不产生电场。()(2)电场强度的方向与试探电荷所受静电力的方向可能相同，也可能相反，()(3)以点电荷为球心的球面上各点电场强度处处相同。()×√×3．想一想元电荷、点电荷、试探电荷是同一种物理模型吗？提示：不是同一种物理模型。元电荷是最小的电荷量，e＝1.60×10－19C；点电荷是一种理想化的物理模型，带电体的大小、形状及电荷分布状况在所研究的问题中可以完全忽略；试探电荷是指带电体的电荷量和体积很小，不会给原电场造成明显的影响。三、电场线1．填一填(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同一电场的电场线在电场中不，这是因为电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。切线方向正电荷无限远无限远负电荷相交(3)匀强电场①定义：电场中各点的电场强度的大小、相同的电场。②电场线特点：匀强电场的电场线可用间隔相等的来表示。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。相等方向平行线2．判一判(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。()√×√3．选一选如图所示是点电荷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点的电场强度解析：正点电荷的电场是向外辐射状的，电场线密的地方电场强度大。所以A正确。答案：A对电场强度的理解[学透用活]1．电场的性质(1)唯一性：电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的，与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方，电场强度一般是不同的。(2)矢量性：电场强度描述了电场的强弱，是矢量，其方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。2．两个电场强度公式的对比区别公式公式分析物理含义引入过程适用范围E＝Fqq是试探电荷，本式是测量或计算场强的一种方法电场强度大小的定义式由比值法引入，E与F、q无关，反映某点电场的性质适用于一切电场E＝kQr2Q是场源电荷，它与r都是电场的决定因素真空中点电荷电场强度的决定式由E＝Fq和库仑定律导出真空中的点电荷[典例1]在真空中O点放一个点电荷Q＝＋1.0×10－9C，直线MN通过O点，OM的距离r＝30cm，M点放一个点电荷q＝－1.0×10－10C，如图所示。求：(1)q在M点受到的作用力；(2)M点的电场强度；(3)拿走q后M点的电场强度；(4)M、N两点的电场强度哪点大？[解析](1)电场是一种物质，电荷q在电场中M点所受的作用力是电荷Q通过它的电场对q的作用力，根据库仑定律，得FM＝kQqr2＝1.0×10－8N。因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q。(2)M点的电场强度EM＝FMq＝100N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟负电荷受电场力的方向相反。(3)在M点拿走试探电荷q，有的同学说M点的电场强度EM＝0，这是错误的。其原因在于不懂得电场强度是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关。故M点的电场强度仍为100N/C，方向沿OM连线背离Q。(4)由E＝kQr2可知，M点电场强度大。[答案](1)1.0×10－8N，方向沿MO指向Q(2)100N/C，方向沿OM连线背离Q(3)100N/C，方向沿OM连线背离Q(4)M点电场强度大[规律方法]计算电场强度的三种方法方法适用情况用定义式E＝Fq求解常用于涉及试探电荷或带电体的受力情况用E＝kQr2求解仅适用于真空中的点电荷产生的电场利用叠加原理求解常用于涉及空间的电场是由多个电荷共同产生的情景[对点练清]1．A为已知电场中的一固定点，在A点放一电荷量为q的试探电荷，所受电场力为F，A点的电场强度为E，则()A．若在A点换上－q，A点电场方向发生变化B．若在A点换上电荷量为2q的试探电荷，A点的电场强度将变为2EC．若在A点移去电荷q，A点的电场强度变为零D．A点电场强度的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关解析：电场强度E＝Fq是通过比值定义法得出的，其大小及方向与试探电荷无关，故放入任何电荷或不放电荷时电场强度的方向和大小均不变，故A、B、C错误，D正确。答案：D2．[多选]下列说法正确的是()A．公式E＝Fq是电场强度的比值定义式，适用于一切电场B．电场强度定义式E＝Fq为我们提供了一种计算静电力的方法，即F＝EqC．根据E＝kQr2，点电荷电场强度与场源电荷Q成正比，与距离r的平方成反比D．等量异种电荷的连线上，中点的电场强度为零解析：电场强度的定义式E＝Fq适用于一切电场，所以A正确。电场强度定义式E＝Fq，变形为F＝Eq，即可求解静电力，所以B正确。从公式E＝kQr2可以知道，点电荷电场强度与场源电荷Q成正比，与距离r的平方成反比，所以C正确。等量异种电荷的连线上，中点的电场强度不为零，只有等量同种电荷中点电场强度才为零，故D错误。答案：ABC3.直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图。M、N两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若O点处的正点电荷移到G点，则H点处电场强度的大小和方向分别为()A.3kQ4a2，沿y轴正向B.3kQ4a2，沿y轴负向C.5kQ4a2，沿y轴正向D.5kQ4a2，沿y轴负向解析：由对称性，M、N两处的负电荷在G、H处产生的电场强度大小相等，等于O点的正点电荷在G处产生的电场强度大小，为E1＝kQa2，正点电荷放在G处时，它在H处产生的电场强度E2＝kQ2a2，所以H处的合场强E＝E1－E2＝3kQ4a2，方向沿y轴负方向，B正确。答案：B对电场线的理解及应用[学透用活]1．几种常见电场的电场线画法电场电场线图样简要描述正点电荷“光芒四射”，发散状负点电荷“众矢之的”，会聚状等量正点电荷“势不两立”，相斥状电场电场线图样简要描述等量异号点电荷“手牵手，心连心”，相吸状带电平行金属板等间距的、平行状(两板之间，除边缘外)2.等量点电荷电场线的分布及特点(1)等量同种点电荷的电场特点：①两点电荷连线的中点处电场强度为零，此处无电场线，向两侧电场强度逐渐增大。②两点电荷连线中点沿中垂面(中垂线)到无限远，电场线先变密后变疏，即电场强度先变大后变小。(2)等量异种点电荷的电场特点：①两点电荷连线上的各点电场方向从正电荷指向负电荷，沿电场线方向先变小再变大，中点处电场强度最小。②两点电荷连线的中垂面(中垂线)上，电场线的方向均相同，即电场方向都相同，总与中垂面(或中垂线)垂直且指向负点电荷一侧，从中点到无穷远处，电场强度大小一直减小，中点处电场强度最大。[典例2]如图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负电荷q(不计重力)由静止释放后，下列说法中正确的是()A．负电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B．负电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C．负电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值D．负电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度为零[解析]等量正点电荷连线的中垂线上，由O点向两边，电场强度方向向两边延伸，且大小先增大后减小，从P点到O点，负电荷受力向下，速度越来越大，加速度不一定越来越大，故A错误；同理，从P点到O点，负电荷受力向下，速度越来越大，不能确定是否满足加速度不断减小，故B错误；负电荷在OP之间受到的静电力方向向下，从P点到O点，静电力做正功，运动到O点时，加速度为零，速度达最大值，故C正确；负电荷越过O点后，受到的静电力方向向上，静电力开始做负功，速度越来越小，直到速度为零，但加速度不一定越来越大，故D错误。[答案]C[对点练清]1．如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况。设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB，则A、B两点()A．EA＝EB，电场方向相同B．EAEB，电场方向相同C．EAEB，电场方向不同D．EAEB，电场方向不同解析：电场线的疏密表示电场强弱，由题图可知，B点密集，A点稀疏，故EAEB，又电场方向沿电场线的切线方向，A、B两点的电场方向不同，故A、B、C错误，D正确。答案：D2．如图所示是电场中某区域的电场线分布图，A是电场中的一点，下列判断中正确的是()A．A点的电场强度方向向左B．A点的电场强度方向向右C．因A点无电场线，所以A点电场强度是零D．正点电荷在A点受力向左解析：由题图可以看出，此电场中的电场线是一系列等间距的互相平行的直线，电场线均匀分布，方向相同，该电场中电场强度处处大小相等、方向相同，故A点的电场强度方向向右，因此A、C错误，B正确；根据电场强度方向的规定可知，正电荷在A点的受力方向向右，即与电场强度方向相同，而负电荷在A点受力向左，故D错误。答案：B3．如图所示是静电场的一部分电场线分布，下列说法中正确的是()A．这个电场可能是一个带负电的点电荷的电场B．点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大C．点电荷q在A点的瞬时加速度比在B点的瞬时加速度小D．负电荷在B点受到的静电力方向沿B点的电场强度方向解析：孤立的负电荷周围的电场线是类似于辐射状的向负电荷聚集的直线，故A错误。电场线越密的地方电场强度越强，由题图知A点的电场强度比B点的大。又因F＝Eq，得点电荷q在A点受的电场力比在B点大，故B正确。由牛顿第二定律可知，a与F成正比，所以点电荷q在A点的瞬时加速度比在B点的大，故C错误。B点的切线方向即B点的电场强度方向，而负电荷所受电场力方向与其相反，故D错误。答