1、第三节 电场强度一、目标探究1.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态2.理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的3.知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算.4.能识别常见电场的电场线特征，理解匀强电场的定义及电场线分布特征二、自主研习1放入电场中某点的检验电荷所受的静电力 F跟它的电荷量 q 的比值，叫做该点的 ，电场强度是用来描述电场 的物理量它是矢量，方向与 在该点受的静电力的方向相同2如图所示的是几条电场线，A、B、C、D 点的场强 EA、EB、EC、ED 的方向在3若
2、场源电荷不唯一，空间某点的电场强度我们可以这样处理，各点电荷 在该点产生的电场强度的 和，这种关系叫做电场强度的叠加4如果电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这个电场就叫 5在电场中的某点 P 放一带电荷量为 q 的电荷，所受电场力为 F，则 P 点的电场强度为 ，若把此电荷 q 移开，则 P 点的电场强度为 .三、要点探究1.电场(1)电荷的周围存在着电场，带电体间的相互作用是通过周围的电场发生的(2)性质：电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用这也是检验空间是否存在电场的依据之一(3)电场是客观存在的一种特殊物质，与客观上的物质不同2.电场强度(1)定义：放入电场中某一点的电荷受到
3、的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度(2)公式： FEq(3)单位：牛/库，符号 N/C.(4)方向：规定为正电荷在该点受的电场力的方向，所以电场强度是矢量(5)某点的场强为 1N/C，它表示 1C 的点电荷在此处会受到 1N 的电场力作用(6)物理意义：电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量，其大小表示电场的强弱注意：公式 是电场强度的比值定义式，FEq适用于一切电场，电场中某点的电场强度仅与电场及具体位置有关，与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力 F 大小无关所以不能说EF， 1q即时讨论：以上定义电场强度的方法叫比值定义法，想一想：你还学过哪些用比值定义的物理量？它们都有什么共
4、同点？3.点电荷的场强(1)公式： ， Q 为真空中点电荷的带2Ekr电量，r 为该点到点电荷 Q 的距离(2)方向：若 Q 为正电荷，场强方向沿 Q 和该点的连线指向该点；若 Q 为负电荷，场强方向沿Q 和该点的连线指向 Q.(3)适用条件：真空中点电荷即时讨论为了研究电场对电荷的作用力的性质，需要在电场中引入一个电荷，结合教材图 1.21的实验，说一说：什么是试探电荷？什么是场源电荷？答案：图 1.21 实验中的带电小球是用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的称为试探电荷或检验电荷；被检验的电场是带电金属球 O所激发的，所以金属球 O 所带的电荷称为场源答案：如加速度 ；电阻 RU/I 等
5、用vat比值定义的新物理量可反映物质本身的某种属性，与用来定义的另外两个物理量并无直接关系.电荷或源电荷.4.电场强度的叠加(1)如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和这种关系叫做电场强度的叠加(2)电场强度是矢量，场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则(3)电场的叠加原理对任何电场都适用，注意只有同时共同形成电场时才能叠加即时讨论请你利用电场强度的叠加定性分析：(1)等量异种点电荷的中垂线上，各点的场强分布有何特点？两电荷的连线上呢？(2)等量同种点电荷的中垂线上，各点的场强分布有何特点？两电荷的连线上呢？答案：(1)等量
6、异号点电荷如图所示两电荷连线的中垂线上：各点的场强方向为由正电荷的一边指向负电荷的一边，且与中垂线垂直，O 点的场强最大，从 O 点沿中垂线向两边逐渐减小，直到无穷远为零；中垂线上任意一点 a 与该点关于 O 点的对称点 b 的场强大小相等，方向相同两电荷的连线上：各点的场强方向由正电荷沿两电荷的连线指向负电荷，O 点的场强最小，从 O 点沿两电荷的连线向两边逐渐增大；两电荷的连线上，任一点 c 与该点关于 O 点的对称点 d 的场强大小相等，方向相同(2)等量同号点电荷如图所示两电荷连线的中垂线上：O 点和无穷远处的场强均为零，所以在中垂线上，由 O 点的场强为零开始，场强先增大，后逐渐减小
7、，到无穷远处时减小为零；中垂线上任一点 a 与该点关于 O 点的对称点 b 的场强大小相等，方向相反两电荷的连线上：在两电荷的连线上，每点场强的方向由该点指向 O 点，大小由 O 点的场强为零开始向两端逐渐变大；任意一点 c 与该点关于 O 点的对称点 d 的场强大小相等，方向相反.5.电场线(1)意义：如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向，都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫做电场线(2)特点：电场线不是电场里实际存在的线，而是为形象地描述电场而假想的线，因此电场线是一种理想化模型电场线始于正电荷，止于负电荷，在正电荷形成的电场中，电场线起于正电荷延伸到无穷远处；在负电荷形成
8、的电场中，电场线起于无穷远处，止于负电荷电场线不闭合，不相交，也不是带电粒子的运动轨迹在同一电场里，电场线越密的地方，场强越大，电场线越稀的地方，场强越小(3)几种常见电场的电场线如图所示点电荷的电场线分布等量同种电荷的电场线 等量异种电荷的电场线带电平行金属板即时讨论电场线是不是电荷的运动轨迹？在具备什么条件时，带电粒子的运动轨迹可以和电场线重合？6.匀强电场(1)各点场强大小和方向都一样的电场，叫做匀强电场(2)匀强电场的电场线是疏密均匀的平行直线四、走出误区误区 1：由公式 EF/q 可知，电场中某确定点的电场强度大小与放在该点的检验电荷的电量成反比点拨：电场中某确定点的电场强度是客观存
9、在的，它是由场源电荷产生的因此，其大小、方向一定，与该点放不放检验电荷无关，与所放检验电荷的正负无关，与所放检验电荷电量的多少也无关放在电场中某确定点的检验电荷所受电场力的大小与该检验电荷电量的大小成正比，即检验电荷的电量越大，它所受的电场力也越大，检验电荷所受电场力与所带电量之比为一恒量，这个恒量就是电场强度误区 2：电场中某确定点电场强度的方向，就是置于该点的电荷所受电场力的方向点拨：因为电场中某确定点电场强度的方向只能有一个，所以我们规定电场中该确定点电场强度的方向是正电荷放在该点时所受电场力的方向这样一来，电场中某点电场强度的方向跟负电荷放在该点所受电场力的方向相反误区 3：电场线是电
10、场中实际存在的线点拨：电场线是人们为了形象地描述电场而假想出来的线用电场线上各点的切线方向表示该点的电场方向亦即场强方向，用电场线的疏与密表示电场的弱与强实际上，电场线并不是真实存在的五、题型设计例 1.关于电场，下列叙述正确的是( )A以点电荷为圆心，r 为半径的球面上，各点的场强都相同B正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大C电场中某点放入试探电荷 q，该点的场强 ，取走 q 后，该点场强不变FED电荷所受电场力很大，该点电场强度一定很大变式 1.下列说法中正确的是 ( )A电场强度反映了电场力的性质，因此电场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比B电场中某点的场强等于
11、F/q，与试探电荷的受力大小及电荷量有关C电场中某点的场强方向即带正电的试探电荷在该点的受力方向D公式 和 对于任何静电FEq2Qkr场都是适用的例 2.把质量为 m 的正点电荷 q，在电场中从静止释放，在它运动过程中如果不计重力，下述正确的是( )A点电荷运动轨迹必与电场线重合B点电荷的速度方向，必定和所在点的电场线的切线方向一致C点电荷的加速度方向，必与所在点的电场线的切线方向一致D点电荷的受力方向，必与所在点的电场线的切线方向一致变式 2.如图所示，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，
12、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 两点的加速度方向例 3.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由 AOB 移动，则电子所受的电场力的大小和方向变化情况是( )A先变大后变小，方向水平向左B先变大后变小，方向水平向右C先变小后变大，方向水平向左D先变小后变大，方向水平向右变式 3.在 x 轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电Q 2，且 Q12Q 2.用 E1 和 E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在x 轴上( )AE 1E 2 之点只有一处，该处合场强度为 0B
13、E 1E 2 之点共有两处：一处合场强为 0，另一处合场强为 2E2CE 1E 2 之点共有三处：其中两处合场强为0，另一处合场强为 2E2DE 1E 2 之点共有三处：其中一处合场强为0，另两处合场强为 2E2例 4.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场其电场强度为 E，在该匀强电场中，用丝线悬挂质量为m 的带电小球，丝线跟竖直方向成 角时小球恰好平衡，如图所示，请问：(1)小球带电荷量是多少？(2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？变式 4.如图所示，在固定的水平绝缘平板上有A、B、C 三点，B 左侧的空间存在着场强大小为 E，方向水平向右的匀强电场，在 A 点放置一个质量为
14、m，带正电的小物块，物块与平板之间的动摩擦因数为 ，给物块一个水平向左的初速度 v0 之后，该物块能够到达 C 点并立即折回，最后又回到 A 点静止下来，求： (1)此过程中物块所走的总路程 x 有多大？(2)若AB=l1 那么物块第一次到达 B 点时的速度 vB 是多大？(3)若 BC=l2 那么物块所带的电荷量 q 是多大？例 5.如图所示，带正电小球质量m110 2 kg，带电量为 q110 6 C，置于光滑绝缘水平面上的 A 点当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动，当运动到 B 点时，测得其速度 vB1.5m/s，此时小球的位移为S0.15m.求
15、此匀强电场场强 E 的取值范围(g10m/s 2)变式 5.一带电云层经过某一村庄上空时，村中一气象观测者把一质量为 6g，体积为 5L，带有9105 C 正电荷的氢气球释放后，气球匀速上升，则云层和地面间的电场强度大小为多少？方向是什么( 空气 1.29kg/m 3，g10m/s 2，气球体积不变，不计空气阻力)温馨提醒：同学们：针对你们所学内容的巩固和掌握，请认真完成课后强化作业（三）第三节 电场强度1.真空中距点电荷(电量为 Q)为 r 的 A 点处，放一个带电量为 q(qQ)的点电荷，q 受到的电场力大小为 F，则 A 点的场强为( )AF/Q BF/q Ck Dkqr2 Qr22关于
16、电场线的说法，正确的是( )A电场线的方向，就是电荷受力的方向B正电荷只在电场力作用下一定沿电场线运动C电场线越密的地方，同一电荷所受电场力越大D静电场的电场线不可能是闭合的3在如图所示的 4 种电场中，A、B 两点电场强度相同的是( )4把质量为 M 的正点电荷放在电场中无初速度释放，不计重力，则以下说法正确的是( )A点电荷的轨迹一定和电场线重合B点电荷的速度方向总是与它所在处的电场线方向一致C点电荷的加速度方向总是与所在处的电场线的切线方向重合D点电荷将沿电场线切线方向抛出，做抛物线运动5以下关于电场和电场线的说法中正确的是( )A电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅在空间相交
17、，也能相切B在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线的区域内的点场强为零C同一检验电荷在电场线密集的地方所受电场力大D电场线是人们假想的，用以形象表示电场的强弱和方向，客观上并不存在6.如图所示是电场中某点的电场强度 E 与放在该点处的检验电荷 q 及所受电场力 F 之间的函数关系图象，其中正确的是( )7如图所示，质量为 m，带正电的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑至竖直向下的匀强电场区时，滑块的运动状态为( )A继续匀速下滑B将加速下滑C减速下滑D上述三种情况都有可能发生8如图所示，A、B 为两个固定的等量的同种正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷 C，现给电荷 C
18、 一个垂直于连线的初速度 v0，若不计电荷 C 所受的重力，则关于电荷 C 运动过程中的速度和加速度情况，下列说法正确的是( )A加速度始终增大B加速度先增大后减小C速度始终增大，最后趋于无穷大D速度始终增大，最后趋于某有限值9如下图(a) 中 AB 是一个点电荷电场中的电场线，图(b) 则是放在电场线上 a、b 处的检验电荷的电量与所受电场力间的函数图线，由此可以判定( )A场源是正电荷，位于 A 点B场源是正电荷，位于 B 点C场源是负电荷，位于 A 点D场源是负电荷，位于 B 点10 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
19、点，其速度时间图象如图所示则这一电场可能是( )11如图所示，A、B、C 三点为一直角三角形的三个顶点，B30，现在 A、B 两点放置两点电荷 qA、q B，测得 C 点场强的方向与 AB平行(见下图) ，则 qA 带_ 电，qA： qB_.12如图所示，已知 A、B 两带电小球相距3cm，Q A1.0 1010 C 均用细绝缘线悬挂，在水平方向匀强电场中保持静止，悬线呈竖直方向，则匀强电场的电场强度大小为_，方向_13如图所示，在竖直向上的匀强电场中有三个小球 A、B、C，用不伸长的绝缘丝线相连挂于 O 点，质量分别为 5m、3m 和 2m，其中只有 B 球带电Q，电场强度为 E.现将 AO
20、 线烧断，在烧断瞬间，A 球的加速度为_，A、B 间线的张力为_，B、C 间线的张力为_14在电场中 P 点放一个电荷量为4109 C 的点电荷，它受到的电场力为2104 N，则 P 点的场强为_N/C.把放在 P 点的点电荷的电荷量减为 2109 C，则 P点的场强为_N/C.把该点的点电荷移走，P 点的场强又为_N/C.15如图所示，用绝缘细线拴一个质量为 m 的小球，小球在竖直向下的场强为 E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动，则小球带_电荷，所带电荷量为_16质量为 m，带电荷量为q 的尘埃，在地面附近处于悬浮状态，不计空气浮力，求该处的电场强度 E 的大小和方向17一粒子质量为 m，带电量为Q，以初速度 v 与水平方向成 45角射向空间一匀强电场区域，粒子恰做直线运动，求这个匀强电场的最小场强的大小，并说明方向18电荷量为 q110 4 C 的带正电小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在沿水平方向且方向始终不变的电场，电场强度 E 的大小与时间 t 的关系和物块速度 v 与时间 t 的关系如图所示若重力加速度 g 取 10m/s2，求：(1)物块的质量 m；(2)物块与水平面之间的动摩擦因数 .题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案
