1、第1章 静电场第 3 节 电场及其描述第1章 静电场 1.初步了解电场的概念，知道电荷间的相互作用力是通过电场发生的 2.理解电场强度的意义，并能根据公式进行有关的计算 3知道电场线是如何描述电场的强弱和方向的，掌握几种典型电场的电场线分布情况 4.知道点电荷电场和匀强电场一、电场及电场力1本质和性质2电场力：电场对于处在其中的_有力的作用电荷场力的作用1(1)电场看不见摸不着，但是客观存在()(2)电荷间的相互作用是通过场传递的()(3)只要电荷放在电场中就一定受电场力的作用()二、电场强度1实验探究(1)试探电荷：用来检验电场是否存在及其_分布情况的电荷，是对所要研究的电场的影响可忽略的电
2、荷它的特点是电荷量_、线度_强弱足够小足够小(2)实验：用挂在细线下端的带电小球作为试探电荷，把这个试探电荷先后放在带电体 A 产生的电场中的不同位置，如图所示，可以观察到离带电体 A 越远，细线偏离的角度_越小(3)结论在电场中的同一位置，试探电荷受到的电场力与其电荷量的比值Fq是一定的，与试探电荷的_无关在电场中的不同位置，这个比值一般是_的，静电力的方向也一般_，这个比值只跟试探电荷在电场中的_有关，跟试探电荷的_无关，它反映了电场本身的一种性质电荷量不同不同位置电荷量2电场强度(1)定义：放入电场中某点的电荷所受_与它的_的比值，简称场强，用 E 表示(2)公式：_(3)方向：与_在该
3、点所受电场力的方向相同(4)单位：牛每库，符号为 N/C(5)物理意义：反映电场的_电场力F电荷量qEF/q正电荷强弱1由 EFq可知，某电场的场强 E 与 q 成反比，与 F 成正比，这么理解正确吗？提示：不正确EFq是电场强度的定义式，不是决定式，电场中某点的场强 E，只与电场本身有关，与放入的电荷无关三、点电荷的电场与匀强电场1点电荷的电场(1)存在：_周围(2)公式：EkQr2.(3)含义：点电荷 Q 的电场中任意点的电场强度的大小与点电荷的_成正比，与该点到点电荷_成反比2匀强电场：物理学中把_都处处相同的电场叫做匀强电场点电荷电荷量距离的平方大小和方向2我们能根据 EkQr2说，r
4、0 时，E吗？提示：不能这是根据库仑定律推导出来的，只适用于点电荷产生的电场，r 较小时，带电体不能再看作点电荷，此公式不再适用 四、电场线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_表示该点的电场强度的方向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_，实际并不存在(2)任意两条电场线_(3)电场线的疏密表示电场强度的_(4)电场线总是起自_(或_)，止于_(或_)，不会在没有电荷的地方起始或终止切线方向线不相交大小正电荷无穷远处负电荷无穷远处2(1)电场线是电场中实际存在的线()(2)两条电场线之间的空白处没有电场()(3)电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹()对电
5、场及电场强度的理解1关于电场的几点说明(1)特殊物质性：电场是一种看不见摸不着但客观真实存在的特殊物质(2)客观存在性：电荷周围一定存在电场，静止的电荷周围存在静电场(3)桥梁纽带作用：电场是电荷间相互作用的桥梁，不直接接触就可以发生相互作用2电场强度的“三性”(1)唯一性：电场中某点的电场强度 E 是唯一的，由电场本身决定，与是否放入试探电荷以及放入试探电荷的正负、电荷量的大小无关(2)矢量性：E 为矢量，其方向与放在该点的正电荷所受的电场力方向相同，与负电荷所受的电场力方向相反(3)叠加性：若在某一空间中有多个电荷，则空间中某点的场强等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和3电场强度两个公
6、式的比较公式公式分析物理意义引入过程适用范围 EFqq 是试探电荷的电荷量，本式是测量或计算电场强度的一种方法是电场强度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 公式公式分析物理意义引入过程适用范围 EkQr2Q 是场源电荷，Q与 r都是电场强度的决定因素是真空中点电荷电场强度的决定式由 EFq和库仑定律导出真空中的点电荷命题视角 1 电场性质的认识(多选)下列关于电场的说法中正确的是()A电场不是客观存在的物质，是为了研究静电力而假想的B两电荷之间的相互作用是超距作用C电场是客观存在的物质，但不是由分子、原子等实物粒子组成的D电场的基本性质是对放入其中的电荷
7、产生力的作用解析 电场是客观存在的物质，A 错误，C 正确；电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用，正是这一作用使电场成为传递电场力的媒介，B 错误，D 正确 答案 CD 命题视角 2 电场强度的理解 关于电场中某点的场强大小和方向的描述，下列说法正确的是()A由 EFq知，若 q 减半，则该处电场强度变为原来的 2 倍B由 EkQr2知，E 与 Q 成正比，与 r2 成反比C由 EkQr2知，在以 Q 为球心，r 为半径的球面上，各处场强均相同D电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力方向思路点拨 解此题注意两点：(1)电场中某点的电场强度是唯一的，与检验电荷无关(2)电场强度
8、是矢量，其方向是一定的 解析 EFq为场强的定义式，而电场中某点的场强只由电场本身决定，与是否引入试探电荷 q 及 q 的大小、正负无关，选项 A 错误；EkQr2是点电荷 Q 产生的电场中各点场强的决定式，故 EQr2，选项 B 正确；因场强为矢量，E 相同意味着大小、方向都相同，而在球面上各处场强方向不同，选项 C 错误；因所放电荷电性不知道，若为正电荷，则 E 与q 受力方向相同，否则相反，故选项 D 错误 答案 B命题视角 3 电场强度的计算(2018厦门高二检测)N 处为电荷量为 8107 C 的正电荷，在其电场中一点 M 上，放一个电荷量为 1.2109 C 的正电荷，它受到的电场
9、力为 6106 N，方向向东(两电荷均可看作点电荷)则：(1)求 M 点的电场强度大小和方向？(2)如果在 M 点放置另一个电荷量为 3.6106 C 的负点电荷，求它受到的电场力的大小和方向，此时 M 点的电场强度大小和方向如何变化？解题探究 电场中某点的电场强度和哪些因素有关？如何计算某点的电场强度？解析(1)根据定义式 M 点的场强 EFq 61061.2109 N/C5.0103 N/C，方向与该正电荷受力的方向相同，向东(2)在 M 点放置另一个电荷量为 3.6106 C 的负电荷，由于 M点的场强与试探电荷无关，故其场强的大小和方向不变电荷所受电场力的大小为 FEq5.01033.
10、610 6 N1.8102 N 方向向西答案(1)5.0103 N/C 方向向东(2)1.8102 N 方向向西 M 点的电场强度的大小和方向不变(1)电场强度与试探电荷无关，仅由电场本身所决定；根据电场的性质，用试探电荷可以判断电场的有无及强弱、方向等(2)公式 EFq中的 q 指的是试探电荷的电量；公式 EkQr2中的 Q是场源电荷的电量 题组过关1由电场强度的定义式 EFq可知，在电场中的同一点以下说法正确的是()A电场强度 E 跟 F 成正比，跟 q 成反比B无论试探电荷所带的电荷量如何变化，Fq始终不变C不同电荷在电场中某点所受的电场力大小不同，该点的电场强度在不断改变D一个不带电的
11、小球在 P 点受到的电场力为零，则 P 点的场强一定为零解析：选 B电场强度等于试探电荷所受电场力与电荷量的比值，但并不是说电场强度 E 跟 F 成正比、跟 q 成反比，电场强度 E 由电场本身决定，与 F、q 无关，故选项 A 错误；在电场中的同一点，电场强度 E 是一定的，无论试探电荷所带的电荷量如何变化，Fq始终不变，故 B 正确，C 错误；由于电场对不带电的小球没有电场力作用，不带电的小球在 P 点受到的电场力为零，P 点的场强可能为零，也可能不为零，故选项 D 错误 2(多选)在带电荷量为 Q 的正点电荷的电场中的 P 点放一试探电荷，其电荷量为q，P 点与 Q 的距离为 r，q 所
12、受的电场力为 F.则 P 点的电场强度为()AFQ BFqCkqr2DkQr2解析：选 BD电场强度的定义式为 EFq，q 为试探电荷的电荷量，由此可判定选项 B 正确；由点电荷电场强度公式易知选项 D 正确 3如图所示，把一个电荷量 q1106 C 的试探电荷，依次放在带正电的点电荷 Q 周围的 A、B 两处，受到的电场力大小分别是 FA5103N，FB3103 N.(1)画出试探电荷在 A、B 两处的受力方向；(2)求出 A、B 两处的电场强度；(3)若在 A、B 两处分别放上另一个电荷量为 q1105 C 的电荷，则该电荷受到的电场力为多大？解析：(1)试探电荷在 A、B 两处的受力方向
13、沿它们与点电荷 Q的连线指向 Q，如图中 FA、FB 所示(2)A、B 两处的场强大小分别为 EAFA|q|51031106 N/C5103 N/C EBFB|q|31031106 N/C3103 N/C 电场强度的方向与负试探电荷的受力方向相反，因此场强方向分别沿 A、B 两点与点电荷 Q 的连线背离 Q.(3)当在 A、B 两处分别放上电荷 q时，q受到的电场力大小分别为 FAEAq51031105 N5102 N FBEBq31031105 N3102 N 其方向分别与 A、B 处场强方向相同 答案：(1)见解析图(2)5103 N/C 3103 N/C 场强方向分别沿 A、B 两点与点
14、电荷 Q 的连线背离 Q(3)5102 N 3102 N 电场线的理解及应用1电场线的特点(1)电场线不是电场中实际存在的线，是为了形象地描述电场而假想的线，是一种理想化模型(2)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；在负电荷形成的电场中，电场线起于无穷远处，止于负电荷(3)电场线不闭合，不相交(4)电场线不是带电粒子的运动轨迹2电场线的用途(1)电场线上每一点的切线方向就是该点电场强度的方向(2)电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)(3)在同一电场中，电场强度较大的地方电场线比较密集，电场强度较小的地方电场线比较稀疏如图所示，由于 A 点比 B 点的电场线密，可知 EA
15、EB.命题视角 1 对电场线的认识 下列说法中正确的是()A电场线一定是闭合的曲线B电场线是正电荷在电场中的运动轨迹C电场线的疏密表示场强的强弱D电场线可以相交解析 电场线是不闭合的，A 错误电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹，B 错误电场线不可相交，D 错误 答案 C命题视角 2 电场线的应用 如图所示为点电荷 A、B 所形成的电场的电场线分布图，O 为 A、B 连线的中点，c、d 为 AB 的垂直平分线上的点，OaOb，OcOd，则下列说法正确的是()AA 一定带正电荷，B 一定带正电荷BO 处的场强为零Ca、b 两点的场强相同Dc、d 两点的场强相同思路点拨 解此题的关键是熟悉常见带电
16、体电场线的分布图解析 A、B 一定是同种电荷，即可能均带负电荷也可能均带正电荷，选项 A 错误；A、B 各自在 O 处产生的场强等值反向，合场强为零，选项 B 正确；a、b 两点的场强大小相等，但方向相反，选项 C 错误；c、d 两点的场强大小相等，但方向相反，选项 D 错误 答案 B几种常见电场的电场线分布图题组过关1.如图所示为点电荷 a、b 所形成的电场的电场线分布图，下列说法正确的是()Aa 一定带正电荷，b 一定带正电荷Ba 一定带负电荷，b 一定带正电荷C从 c 点沿两点电荷连线到 d 点，电场强度先变小后变大D从 c 点沿两点电荷连线到 d 点，电场强度先变大后变小解析：选 C由
17、电场线分布情况可知 a、b 为异种电荷，由于图中未标明电场线的方向，所以无法确定 a、b 所带电荷的种类，选项 A、B 错误；电场线密集程度反映电场强弱，由于从 c 到 d之间的电场线分布先变疏再变密，所以从 c 点沿两点电荷连线到 d 点的电场强度先变小后变大，选项 C 正确，D 错误 2(多选)在如图所示的四种电场中，分别标记有 a、b 两点其中 a、b 两点电场强度方向相同的是()解析：选 BDA 选项中与点电荷等间距的 a、b 两点，场强大小相等，方向不同，选项 A 错误；对 B 选项来说，根据电场线的疏密程度及对称性可判断，b 点和 a 点场强大小相等、方向相同，选项 B 正确；C
18、选项中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的 a、b 两点，场强大小相等，方向相反，选项 C 错误；D 选项中根据电场线的疏密程度可判断，b 点的场强大于 a 点的场强，方向相同，选项 D 正确 电场线与带电粒子运动轨迹的综合1电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较项目内容 电场线运动轨迹 客观性电场线并不存在，是为研究电场方便而引入的粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的 项目内容 电场线运动轨迹 切线意义曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向，同时也是正电荷在该点的受力方向，即正电荷在该点产生加速度的方向轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向 项目内容 电场线运动轨迹 电场线与运动
19、轨迹重合的条件(1)电场线是直线；(2)带电粒子只受电场力作用，或受其他力，但合力方向沿电场线所在的直线；(3)带电粒子初速度为 0 或初速度方向沿电场线所在直线(以上三个条件必须同时满足)2.具体分析方法(1)根据物体做曲线运动的条件，轨迹将向合外力的方向弯曲，所以可以判断粒子的受力方向，这是分析的出发点(2)根据电场线的方向判断电荷的正负或者根据电荷的正负判断电场线的方向(3)根据电场线的疏密判断电场力的大小(4)根据电场力的方向和粒子的运动方向判断电场力做功(5)根据电场力做功判断粒子动能、速度的变化 实线为三条未知方向的电场线，从电场中的 M 点以相同的速度飞出 a、b 两个带电粒子，
20、a、b 的运动轨迹如图中的虚线所示(a、b 只受电场力作用)，则()Aa 一定带正电，b 一定带负电B电场力对 a 做正功，对 b 做负功Ca 的速度将减小，b 的速度将增大Da 的加速度将减小，b 的加速度将增大思路点拨 解此题的关键有两点：(1)正确理解曲线运动的条件(2)正确应用功能关系解析 由 a、b 的弯曲方向来看两个粒子所带的电性相反，但因为电场线的方向未知，故不能判断两个粒子谁正谁负，A 错误；电场力对 a、b 两个粒子均做正功，两粒子的动能均增大，则速度也增大，B、C 均错误；a 向电场线疏处运动，电场强度减小，电场力减小，加速度减小，而 b 向电场线密处运动，故加速度增大，D
21、 正确 答案 D(1)粒子的运动轨迹由初速度和粒子受到的合外力共同决定，若粒子仅受电场力作用，则运动轨迹由初速度和所受到的电场力共同决定(2)带电粒子在曲线电场中无论怎样，电场线都不可能与运动轨迹重合 (多选)如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子()A电性与场源电荷的电性相同B在 a、b 两点所受电场力大小 FaFbC在 a、b 两点的速度大小 vavbD在 a、b 两点的动能 EaEb，vavb，同理可分析带电粒子由 b 点运动到 a 点时也有 EaEb，vavb，故选项 C 正确，D 错误.本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
