2019-2020学年高中物理 第1章 电场 电流 2 电场课件 新人教版选修1-1

二电场1．通过实验认识电场，了解电场这种物质存在的特点．2．理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场．3．了解什么是电场线，会用电场线来描述电场的强弱和方向．一、电场电荷的周围存在着电场，电场的基本性质是对放入其中的电荷______________，电荷间的相互作用是通过________发生的．有力的作用电场二、电场强度1．定义：放入电场中某点的电荷所受静电力F与它的________的比值．2．定义式：________.3．国际单位：________.4．矢量性：规定________在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向．5．物理意义：描述电场的________和方向．温馨提示电场中某点的场强大小由电场本身决定，与试探电荷的电荷量q及其受力F大小无关．电荷量E＝FqN/C正电荷强弱三、电场线1．电场线是人为画出来的，用来形象地描述__________的一簇曲线，实验虽然可以模拟电场线的形状，但电场线不是____________，是一种假想的线．2．电场线上每一点的___________与该点的场强方向一致；正电荷形成的电场中，电场线始于________延伸到________；负电荷形成的电场中，电场线起始于_________终止于________．电场分布真实存在的切线方向正电荷无限远无限远负电荷3．电场线在没有电荷的地方不会_______，也不会_______．4．电场线越密集的地方场强越____，越稀疏的地方场强越____．相交中断大小四、匀强电场1．定义：电场强度的______________处处相同的电场叫匀强电场．2．特点：匀强电场中的电场线是距离相等的__________．3．存在：两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带等量的____________，它们间的电场(除边缘外)是__________．温馨提示匀强电场是最简单的电场，是今后高中阶段学习和运用的重点．大小和方向平行直线正负电荷匀强电场一、电场、电场强度、电场力的理解1．电场与电场强度(1)电场：①电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在．②电荷间的相互作用是通过电场发生的．③电场虽然看不见、摸不着，但它总能通过一些性质而表现其存在，如在电场中放入电荷，电场就对电荷有力的作用．(2)电场强度：①电场中某点的场强等于电荷所受电场力与其电荷量的比值，即E＝Fq.②比值Fq只是电场强度的定义式，并不能由此式得出场强与电荷受到的电场力成正比或与电荷量成反比，某点的场强仅由电场本身决定．③场强为矢量，它的方向与正电荷(负电荷)所受电场力的方向相同(相反)．(3)联系：①电场强度是为描述电场而引进的物理量．②场强的大小和方向分别表示电场的强弱和方向．2．电场力与电场强度的区别与联系物理量电场力电场强度物理意义电荷在电场中所受的力反映电场的强弱决定因素由电场和电荷共同决定由电场本身决定大小F＝EqE＝Fq方向正电荷受电场力方向与E同向，负电荷受电场力方向与E反向由电场本身决定，且与正电荷受电场力方向相同区别国际单位NN/C(或V/m)联系F＝qE(普遍适用)3.点电荷的电场强度(1)大小：E＝kQr2，其中Q为点电荷的电荷量，k是静电力常量，r是到点电荷Q的距离．(2)方向：正点电荷在P点的场强方向沿QP方向，负点电荷在P点的场强方向沿PQ方向，如图1－2－1所示：图1－2－1二、电场线的理解1．电场线的引入：为形象地描述抽象的电场而引入的假想曲线．2．电场线概念：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线叫做电场线．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．对孤立的正电荷，可认为负电荷在无限远处，电场线由正电荷出发伸向无限远；对孤立的负电荷，可认为正电荷在无限远处，电场线由无限远处伸向负电荷．图1－2－2(2)电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致．电场线上某点的切线方向是指跟电场线的行进方向一致的那个方向，如图1－2－2所示．(3)同一幅图中，电场线的疏密程度可定性地表示电场强度的大小．电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小．(4)两条电场线不能相交．电场中某处的场强大小和方向是唯一确定的．如果两条电场线相交，就不能唯一地确定出场强方向；同时在相交点处由于电场线密不可分，因而也不可能反映出场强的大小．4．几种常见的电场线(如图1－2－3所示)图1－2－3思考与讨论假定两条电场线在某点相交，由此会得出什么荒谬的结论？点拨电场中某一点电场强度的大小和方向是唯一的，假定两条电场线在某点相交，如图所示的P点，P点就有两个电场方向，跟事实矛盾，故电场线在电场中不能相交．教材资料分析例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(q产生的电场忽略不计)，如图1－2－4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？电场强度的理解和应用图1－2－4解析(1)由库仑定律得，q在M点受到的作用力F＝kQqr2＝9.0×109×1.0×10－9×1.0×10－100.32N＝1.0×10－8N方向沿MO指向Q.(2)M点的电场强度E＝Fq＝1.0×10－8－1.0×10－10N/C＝1．0×102N/C，方向沿OM背离Q.(3)由于电场中某点的电场强度只与电场本身及该点的位置有关，故撤去q后，M点的电场强度的大小、方向均不变，即大小为1.0×102N/C，方向沿OM背离Q.(4)由(2)知点电荷形成的电场中某点的电场强度E＝Fq＝kQqr2q＝kQr2，即E∝1r2，故M点的电场强度大．答案见解析借题发挥(1)电场强度的大小和方向均取决于电场本身，与试探电荷无关．(2)在用公式E＝Fq计算电场强度时，各物理量可先代入绝对值计算，其方向另行判断并说明．(3)由E＝kQr2知，点电荷形成的电场中某点的电场强度仅由场源电荷的电荷量Q及电场中某点到场源电荷的距离r决定．(4)电场力F＝Eq取决于电场中某点的电场强度E及试探电荷的电荷量q.1．(2019年乌鲁木齐名校月考)下列说法中正确的是()A．在一个以点电荷为中心、r为半径的球面上，各处的电场强度都相同B．据E＝Fq可知，某点场强E与F成正比，与q成反比C．电场强度的方向就是放入电场中电荷受到的电场力的方向D．电场中某点场强的方向与试探电荷的正负无关【答案】D【解析】在一个以点电荷为中心，r为半径的球面上各处的电场强度的大小都相同，而方向不同，故A错误；E＝Fq是定义式，某点场强E与F、q均无关，故B错误；电场强度的方向就是放入电场中的正电荷受到的电场力的方向，故C错误；虽然规定场强方向与正检验电荷所受电场力方向相同，但电场中某点场强与检验电荷无关，故D正确．例2如图1－2－5所示，直线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，曲线是某一带电粒子通过电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上两点．若带电粒子运动中只受电场力作用，根据此图可以做出的判断是()A．带电粒子所带电荷的符号B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的加速度何处大D．带电粒子在a、b两点的加速度方向电场线的理解和应用图1－2－5解析如图所示，由于带电粒子在电场力作用下做曲线运动，所以电场力应指向轨迹的凹侧，且沿电场线，即沿电场线向左，B正确；由于电场线方向未知，故不能确定带电粒子的电性，A错误；加速度由电场力产生，由于a处电场线比b处密，所以a处电场强度大，由F＝qE知，带电粒子在a处受电场力大，故加速度大，且方向与电场力方向相同，C、D正确．答案BCD借题发挥(1)电荷的受力方向为其运动曲线弯曲方向凹的一侧．(2)电荷的受力方向为其运动的加速度方向．(3)电荷受力大小与场强大小有关，场强越大，受力越大．(4)电场线的疏密表示场强大小．2．关于电场线，下列说法中正确的是()A．电场线是客观存在的B．电场线与电荷运动的轨迹是一致的C．电场线上某点的切线方向与该点的场强方向一致D．沿电场线方向，场强一定越来越大【答案】C【解析】电场线不是客观存在的，是为了形象描述电场的假想线，A选项是错的；由静止开始运动的电荷所受静电力方向应是该点切线方向，下一时刻位置应沿切线方向上，可能在电场线上，也可能不在电场线上，轨迹可能与电场线不一致．何况电荷可以有初速度，运动轨迹与初速度的大小、方向有关，可能轨迹很多，而电场线是一定的，B选项也是错的；根据电场线的定义，选项C是正确的；场强大小与场强的方向无关，与电场线方向无关，D选项是错的．电场强度的理解和应用1．由电场强度的定义式E＝Fq可知，在电场中的同一点()A．电场强度E跟F成正比，跟q成反比B．无论放入的试探电荷所带的电荷量如何变化，Fq始终不变C．电场中某点的场强为零，放入该点的电荷受到的静电力不一定为零D．试探电荷在该点受到的静电力的方向就是该点的场强方向【答案】B【解析】E＝Fq只是电场强度的定义式，只要场源确定了，该点的电场强度就是一个确定不变的值，与在该点放不放试探电荷无关，因此只有B项正确．2．(2019年上海名校二模)在真空中的点电荷Q产生的电场中，距Q为a处的电场强度为E，若将置于a处的点电荷q的电荷量增加一倍，则a处的场强为()A．EB．2EC．4ED．8E【答案】A【解析】将置于a处的点电荷q的电荷量增加一倍时，电场力增大，但电场强度由电场本身的性质决定，故电场强度仍为E.故A正确，B、C、D错误．3．(2019年北京学业考试)可以用检验电荷在电场中的受力情况来研究电场的强弱．若将检验电荷放在静电场中的某一点，检验电荷的电荷量q不同，其所受的电场力F也不同．图中正确反映F和q关系的图象是()ABCD【答案】A【解析】静电场中某一点的场强E是确定的，与是否放检验电荷或检验电荷的电荷量大小无关，当检验电荷的电荷量变化时，其所受的电场力与电荷量成正比，即F＝qE.故A正确，B、C、D错误．4．(2019年杭州名校检测)如图所示的各电场中A、B两点电场强度相同的是()电场线的理解和应用ABCD【答案】D【解析】A中，由电场线的疏密看出，A点电场强度小于B点的电场强度；B中，A、B两点到负电荷Q的距离相等，由E＝kQr2可知，电场强度大小相等，但方向不同，所以电场强度不同；C中，由E＝kQr2可知，A点的场强大于B点的场强，则场强大小不同，故C错误；D中，平行金属板内部是匀强电场，A、B两点的电场强度相同．5．(2016年广东学业水平考试)如图1－2－7所示，PQ为某电场中的一条电场线，下列说法正确的是()图1－2－7A．该电场一定是匀强电场B．该电场一定是点电荷产生的电场C．P点的电场强度一定比Q点的大D．正电荷在P点受到的电场力方向沿着电场线方向【答案】D【解析】电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，由于只有一条电场线，不能判断电场线的疏密情况，所以不能判断场强的大小，也不能确定是点电荷产生的电场，故A、B、C错误；正电荷受到的电场力的方向沿电场线的方向，故D正确．