1、PAGE 26 -3.電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度新 課 程 標(biāo) 準(zhǔn)學(xué) 業(yè) 質(zhì) 量 目 標(biāo)1.知道電場(chǎng)是一種物質(zhì)。2.了解電場(chǎng)強(qiáng)度,體會(huì)用物理量之比定義新物理量的方法。3.用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)。合格性考試1.知道電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊物質(zhì)。2.掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的概念、公式、矢量性及方向的規(guī)定。3.知道電場(chǎng)線,熟記幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線。選擇性考試1.領(lǐng)悟比值定義法定義物理量的特點(diǎn)。2.能根據(jù)庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式,并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。3.在進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)疊加等計(jì)算時(shí)培養(yǎng)綜合分析能力和知識(shí)的遷移能力。必備知識(shí)自主學(xué)習(xí)一、電場(chǎng)彈力和摩擦力都是在兩個(gè)物體互相接觸的情況下產(chǎn)生的。而兩個(gè)帶電體沒(méi)有接觸,就可

2、以發(fā)生靜電力的作用。如圖所示,帶電橡膠棒與水流沒(méi)有接觸,就可以發(fā)生靜電力的作用。那么,它們之間的相互作用是通過(guò)什么發(fā)生的?提示:電場(chǎng)。1.電場(chǎng):電荷的周?chē)嬖谥伤a(chǎn)生的電場(chǎng)。電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的。2.電場(chǎng)的基本性質(zhì):電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用。3.靜電場(chǎng):靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),叫作靜電場(chǎng)。二、電場(chǎng)強(qiáng)度把同一試探電荷放在電場(chǎng)中的不同位置,由圖可知,該試探電荷在不同點(diǎn)所受的靜電力的大小和方向不相同,這說(shuō)明各點(diǎn)的電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向不相同。(1)用什么物理量表征電場(chǎng)的強(qiáng)弱?如何定義這個(gè)物理量?(2)同一位置,放不同試探電荷,試探電荷受力越大,則該位置場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)嗎?提示:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度,可

3、以通過(guò)試探電荷受力來(lái)定義。(2)E與F無(wú)關(guān),E與試探電荷q無(wú)關(guān)。1.試探電荷與場(chǎng)源電荷:(1)試探電荷:用來(lái)研究電場(chǎng)各點(diǎn)的性質(zhì)的電荷叫作試探電荷。(2)場(chǎng)源電荷:激發(fā)電場(chǎng)的帶電體所帶的電荷叫作場(chǎng)源電荷,或源電荷。2.電場(chǎng)強(qiáng)度:(1)定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的靜電力跟它的電荷量的比值,叫作該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。(2)定義式:E= QUOTE 。(3)單位:牛每庫(kù),符號(hào)為N/C。(4)方向:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同。(5)物理意義:電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量,與試探電荷受到的靜電力大小無(wú)關(guān)。三、電場(chǎng)線、勻強(qiáng)電場(chǎng)在裝有蓖麻油的玻璃器皿里

4、撒上一些細(xì)小的頭發(fā)屑,再加上電場(chǎng),頭發(fā)屑會(huì)重新排列。圖(a)是頭發(fā)屑在一對(duì)等量異種電荷形成的電場(chǎng)中的排列情況;圖(b)是頭發(fā)屑在一對(duì)等量同種電荷形成的電場(chǎng)中的排列情況。觀察這兩幅圖,你認(rèn)為它們有什么特點(diǎn)?提示:頭發(fā)屑的排列體現(xiàn)了它的受力方向,而電場(chǎng)力的方向剛好與該點(diǎn)的電場(chǎng)線相切。1.電場(chǎng)線:(1)定義:電場(chǎng)線是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線,曲線上每點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。(2)特點(diǎn):電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)出發(fā),終止于無(wú)限遠(yuǎn)或負(fù)電荷,是不閉合曲線。電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交,因?yàn)殡妶?chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向具有唯一性。在同一幅圖中,電場(chǎng)線的疏密反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,電場(chǎng)線越密的地方電

5、場(chǎng)強(qiáng)度越大。電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線,而是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線。2.勻強(qiáng)電場(chǎng):(1)定義:電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場(chǎng)。(2)電場(chǎng)線特點(diǎn):勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間隔相等的平行線。(1)電場(chǎng)強(qiáng)度既有大小、又有方向,是矢量。()(2)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E= QUOTE 可知,E與F成正比,與q成反比。()(3)根據(jù)E= QUOTE ,由于q有正負(fù),故電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有兩個(gè)方向。()(4)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與正電荷受力方向相同,當(dāng)該點(diǎn)放置負(fù)電荷時(shí),場(chǎng)強(qiáng)反向。()(5)由公式E=k QUOTE 可知,放入電場(chǎng)中某點(diǎn)檢驗(yàn)電荷的電荷量Q越大,則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度越大。()(6)電場(chǎng)和電場(chǎng)線都看不見(jiàn)

6、、摸不著,所以它們?cè)趯?shí)際中都不存在。()(7)電場(chǎng)線可以描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱也能描述電場(chǎng)的方向。()關(guān)鍵能力合作學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)一電場(chǎng)強(qiáng)度的含義和表達(dá)式1.公式E= QUOTE 與E= QUOTE 的區(qū)別:公式E= QUOTE E= QUOTE 本質(zhì)區(qū)別定義式?jīng)Q定式意義及用途給出了一種量度電場(chǎng)強(qiáng)弱的方法指明了點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)大小的決定因素適用范圍一切電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)Q或q的意義q表示引入電場(chǎng)的試探電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷的電荷量關(guān)系理解E用F與q的比值來(lái)表示,但E的大小與F、q大小無(wú)關(guān)E不僅用Q、r來(lái)表示,且EQ,E QUOTE 提醒:(1)由E= QUOTE 知,離某點(diǎn)電荷越遠(yuǎn)的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越

7、小。以點(diǎn)電荷為圓心,半徑為r的球面上,各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不同。(2)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)方向由正電荷指向無(wú)窮遠(yuǎn),負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)方向由無(wú)窮遠(yuǎn)指向負(fù)電荷。2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,合成時(shí)遵循矢量運(yùn)算法則(平行四邊形定則或三角形定則),常用的方法有圖解法、解析法、正交分解法等;對(duì)于同一直線上電場(chǎng)強(qiáng)度的合成,可先規(guī)定正方向,進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算。以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同嗎?為什么?提示:不同。以點(diǎn)電荷為球心的球面上電場(chǎng)強(qiáng)度處處大小相等,但方向不同,所以電場(chǎng)強(qiáng)度不同。【典例】關(guān)于電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向的描述,下列說(shuō)法正確的是()A.由E= QUOTE 可知

8、,若q減半,則該處電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,則在該點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力可以不為零C.一個(gè)不帶電的小球在P點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為零,則P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不一定為零D.電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向就是該點(diǎn)所放電荷受到的電場(chǎng)力方向【解題探究】(1)電場(chǎng)強(qiáng)度反映誰(shuí)的屬性?與試探電荷是否有關(guān)? 提示:反映電場(chǎng)本身屬性,由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷無(wú)關(guān)。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向如何確定?提示:規(guī)定正電荷受電場(chǎng)力方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的方向?！窘馕觥窟xC。E= QUOTE 為電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度只由電場(chǎng)本身決定,與是否引入試探電荷q及q的大小、正負(fù)無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤;由E= QUOTE 可得F=E

9、q,當(dāng)E為零時(shí),F一定為零,B錯(cuò)誤;不帶電的小球即使放在電場(chǎng)中,也不會(huì)受到電場(chǎng)力的作用,C正確;因?yàn)樗烹姾呻娦圆恢?若所放電荷為正電荷,則電場(chǎng)強(qiáng)度方向與受力方向相同,若為負(fù)電荷,則電場(chǎng)強(qiáng)度方向與受力方向相反,故D錯(cuò)誤。認(rèn)識(shí)電場(chǎng)時(shí)需注意兩點(diǎn)(1)理解電場(chǎng)強(qiáng)度的物理意義,明確電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E= QUOTE 中各符號(hào)的含義是分析和理解有關(guān)電場(chǎng)強(qiáng)度問(wèn)題的關(guān)鍵。(2)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定,與試探電荷的有無(wú)、電荷量、電性及所受電場(chǎng)力無(wú)關(guān)。1.(教材二次開(kāi)發(fā)P17【練習(xí)與應(yīng)用】T7)點(diǎn)電荷A和B,分別帶正電和負(fù)電,電荷量大小分別為4Q和Q,在A、B連線上,如圖所示,電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方在(

10、)A.A和B之間B.A的右側(cè)C.B的左側(cè)D.A的右側(cè)及B的左側(cè)都有可能【解析】選C。A和B之間兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向均向左,電場(chǎng)強(qiáng)度不可能為零,故A錯(cuò)誤。A的右側(cè),A產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度向右,B產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度向左,電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,而且由題知A的電量大于B的電量,且A較近,由點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=k QUOTE 可知,在同一點(diǎn)A的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于B的電場(chǎng)強(qiáng)度,所以電場(chǎng)強(qiáng)度不可能為零,故B錯(cuò)誤。在B的左側(cè),A產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度向左,B產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度向右,電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,但由于A的電量大于B的電量,且A較遠(yuǎn),由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E=k QUOTE 可知,在同一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小可能相等,所以電場(chǎng)強(qiáng)度可能為零,故C

11、正確。由上可知D錯(cuò)誤。故選C。2.一檢驗(yàn)電荷q=+410-9 C,在電場(chǎng)中某點(diǎn)P受到的靜電力大小為F=610-7 N,方向水平向右。求:(1)P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度;(2)沒(méi)有檢驗(yàn)電荷時(shí)P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度;(3)若將檢驗(yàn)電荷換為q=-1.210-6 C,再放于P點(diǎn),此檢驗(yàn)電荷所受的靜電力F?！窘馕觥?1)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E= QUOTE ,得P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E= QUOTE = QUOTE N/C=1.5102 N/C。由于檢驗(yàn)電荷電性為正,則P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與其所受靜電力的方向相同,為水平向右。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的物理量,跟有無(wú)檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),所以沒(méi)有檢驗(yàn)電荷時(shí),P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小仍為1.

12、5102 N/C,方向?yàn)樗较蛴摇?3)由E= QUOTE 得F=qE故F=|q|E=1.210-61.5102 N=1.810-4 N負(fù)電荷所受靜電力的方向與該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反,所以F方向?yàn)樗较蜃?。答?(1)1.5102 N/C,方向水平向右(2)1.5102 N/C,方向水平向右(3)1.810-4 N,方向水平向左【加固訓(xùn)練】如圖所示,真空中帶電荷量分別為+Q和-Q的點(diǎn)電荷A、B相距r。求:(1)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向;(2)在兩電荷連線的中垂線上,距A、B兩點(diǎn)都為r的O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向?！窘馕觥?1)如圖甲所示,A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,由A

13、指向B。A、B兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為EA=EB= QUOTE = QUOTE ,故O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為EO=2EA= QUOTE ,方向由AB。(2)如圖乙所示,EA=EB= QUOTE ,由矢量圖所形成的等邊三角形可知,O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EO=EA=EB= QUOTE ,方向與AB的中垂線垂直指向右方,即EO與EO同向。答案:(1) QUOTE 方向由AB(2) QUOTE 方向與EO同向知識(shí)點(diǎn)二電場(chǎng)線的性質(zhì)1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線:(1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線呈輻射狀,正電荷的電場(chǎng)線向外至無(wú)限遠(yuǎn),負(fù)電荷則相反。(2)以點(diǎn)電荷為球心的球面上,電場(chǎng)線疏密相同,但方向不同,說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同。(

14、3)同一條電場(chǎng)線上,電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,但大小不等。實(shí)際上,點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,任意兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都不同。2.兩個(gè)等量點(diǎn)電荷的電場(chǎng)特征:比較項(xiàng)目等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖連線上中點(diǎn)O處的電場(chǎng)強(qiáng)度最小但不為零,指向負(fù)電荷一側(cè)為零連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小(從左到右)先變小,再變大先變小,再變大沿中垂線由O點(diǎn)向外的電場(chǎng)強(qiáng)度大小O點(diǎn)最大,向外逐漸減小O點(diǎn)最小,向外先變大后變小提醒:按照電場(chǎng)線的畫(huà)法的規(guī)定,電場(chǎng)強(qiáng)度大的地方電場(chǎng)線密,電場(chǎng)強(qiáng)度小的地方電場(chǎng)線疏,但若只給一條直電場(chǎng)線,如圖所示,則無(wú)法由疏密程度來(lái)確定A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小,對(duì)此情況可有多種推理判斷:(1)若是正點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)

15、線,則EAEB。(2)若是負(fù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,則EAEdEaEc,故選項(xiàng)C正確,A錯(cuò)誤;由于電場(chǎng)線是曲線,由a點(diǎn)靜止釋放的正電荷不可能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,a點(diǎn)和b點(diǎn)的切線不在同一條直線上,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。電場(chǎng)線與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系(1)電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而引入的假想曲線,規(guī)定電場(chǎng)線上每點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向,也是正電荷在該點(diǎn)的受力方向(與負(fù)電荷受力方向相反)。(2)運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際通過(guò)的徑跡,徑跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向。軌跡凹側(cè)為粒子受力方向。(3)電場(chǎng)線不是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

16、軌跡。(4)電場(chǎng)線與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡重合需滿(mǎn)足三個(gè)條件。電場(chǎng)線是直線;帶電粒子只受電場(chǎng)力作用,或受其他力,但其他力的方向沿電場(chǎng)線所在直線;帶電粒子的初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在直線。1.(多選)(2020哈爾濱高二檢測(cè))反天刀是生活在尼羅河的一種魚(yú)類(lèi),沿著它身體的長(zhǎng)度方向分布著電器官,這些器官能在魚(yú)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng),如圖為反天刀周?chē)碾妶?chǎng)線分布示意圖,A、B、C為電場(chǎng)中的點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.頭部帶負(fù)電B.A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度C.負(fù)離子運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí),其加速度方向向右D.圖中從A至C的虛線可以是正離子的運(yùn)動(dòng)軌跡【解析】選B、D。電場(chǎng)線從正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處出發(fā),終止于無(wú)窮遠(yuǎn)處或負(fù)電荷

17、,根據(jù)電場(chǎng)線由魚(yú)的頭部出發(fā)可知,頭部帶正電,故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小,A處電場(chǎng)線比B處密,所以A處電場(chǎng)強(qiáng)度大于B處電場(chǎng)強(qiáng)度,故B正確;負(fù)離子在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力向左,其加速度方向向左,故C錯(cuò)誤;正離子所受的電場(chǎng)力方向沿著電場(chǎng)線的方向,且指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè),故D正確。2.(2020南通高二檢測(cè))如圖所示,M、N為兩個(gè)等量同種電荷,在其連線的中垂線上的P點(diǎn)放一靜止的負(fù)電荷q(點(diǎn)電荷),不計(jì)重力,下列說(shuō)法中正確的是()A.點(diǎn)電荷在從P到O的過(guò)程中,加速度越來(lái)越大,速度也越來(lái)越大B.點(diǎn)電荷在從P到O的過(guò)程中,加速度越來(lái)越小,速度越來(lái)越大C.點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零,速度達(dá)最大值D.點(diǎn)

18、電荷越過(guò)O點(diǎn)后,速度越來(lái)越小,加速度越來(lái)越大,直到粒子速度為零【解析】選C。由等量同種電荷周?chē)碾妶?chǎng)線的分布可知,O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零,從O點(diǎn)沿著中垂線向無(wú)窮遠(yuǎn)處延伸,電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,所以點(diǎn)電荷在從P到O的過(guò)程中,加速度可能先增大后減小,選項(xiàng)A、B錯(cuò);負(fù)電荷q所受電場(chǎng)力的合力方向豎直向下,到O點(diǎn)一直加速,選項(xiàng)C對(duì);同理點(diǎn)電荷越過(guò)O點(diǎn)后,速度越來(lái)越小,加速度可能先增大后減小,選項(xiàng)D錯(cuò)?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,一電子沿等量異種電荷的中垂線沿AOB勻速飛過(guò),電子的重力不計(jì),則電子所受另一個(gè)力的大小和方向的變化情況是()A.先變大后變小,方向水平向左B.先變大后變小,方向水平向右C.先變小后變大,方向

19、水平向左D.先變小后變大,方向水平向右【解析】選B。等量異種電荷的電場(chǎng)線分布如圖甲所示,由圖中電場(chǎng)線的分布可以看出,從A到O,電場(chǎng)線由疏到密;從O到B,電場(chǎng)線由密到疏,所以沿AOB,電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)由小變大,再由大變小,而電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿電場(chǎng)線的切線方向,為水平向右,如圖乙所示。由于電子處于平衡狀態(tài),所受的合外力必為零,故另一個(gè)力應(yīng)與電子所受的電場(chǎng)力大小相等、方向相反。電子所受的電場(chǎng)力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,即水平向左,電子沿AOB過(guò)程中,電場(chǎng)力由小變大,再由大變小,故另一個(gè)力方向應(yīng)水平向右,其大小先變大后變小,所以選項(xiàng)B正確。知識(shí)點(diǎn)三勻強(qiáng)電場(chǎng)的性質(zhì)及其應(yīng)用1.定義:電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同的電場(chǎng)。

20、2.電場(chǎng)線特點(diǎn):勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是間隔相等的平行線。在如圖所示的電場(chǎng)中,哪個(gè)圖中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同?提示:圖C中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同?！镜淅吭谌鐖D所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一條絕緣細(xì)線的上端固定,下端拴一個(gè)大小可以忽略、質(zhì)量為m、電荷量為q的小球,當(dāng)小球靜止時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角為,問(wèn):(1)小球帶何種電荷?(2)小球所受電場(chǎng)力多大?(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度多大?【解析】(1)由圖看出,細(xì)線向右偏轉(zhuǎn),說(shuō)明小球所受的電場(chǎng)力向右,而電場(chǎng)強(qiáng)度方向也向右,說(shuō)明小球帶正電。(2)對(duì)小球,受力分析如圖所示:根據(jù)平衡條件:tan= QUOTE ,qE=F得:F=mgtan(3)電場(chǎng)強(qiáng)度:E= QUOTE

21、= QUOTE 答案:(1)帶正電(2)mgtan(3) QUOTE (母題追問(wèn))在【典例】中,若=37,小球帶電量為q,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,現(xiàn)突然將該電場(chǎng)方向改變?yōu)樨Q直向下且大小不變,不考慮因電場(chǎng)的改變而帶來(lái)的其他影響,求:(1)小球所受重力的大小;(2)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)線的拉力。【解析】(1)小球受到電場(chǎng)力、重力、細(xì)線的拉力三個(gè)力作用,處于平衡狀態(tài),故有:tan37= QUOTE ,解得:mg= QUOTE qE(2)設(shè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng),小球到達(dá)最低點(diǎn)過(guò)程中,重力和電場(chǎng)力做功,根據(jù)動(dòng)能定理可得:(qE+mg)L(1-cos37)= QUOTE mv2在最低點(diǎn)細(xì)線的拉力和重力與電場(chǎng)力的合力充當(dāng)向心

22、力,故:T-(mg+Eq)=m QUOTE ,解得:T= QUOTE 根據(jù)牛頓第三定律可得小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)線的拉力為 QUOTE 答案:(1) QUOTE qE(2) QUOTE 【加固訓(xùn)練】1.如圖是兩平行帶電金屬板之間及周?chē)碾妶?chǎng)線分布圖,圖中A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為EA和EB,則()A.EAEB,方向不同B.EAEB,方向不同D.EAEB,方向相同【解析】選C。圖中A點(diǎn)電場(chǎng)線密,電場(chǎng)強(qiáng)度大,EAEB,而電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)殡妶?chǎng)線在該點(diǎn)的切線方向,所以方向不同,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。2.如圖所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,取O點(diǎn)為圓心,r為半徑作一圓周,在O點(diǎn)固定一電荷量為+Q

23、的點(diǎn)電荷,a、b、c、d為相互垂直的過(guò)圓心的兩條直線和圓周的交點(diǎn)。當(dāng)把一試探電荷+q放在d點(diǎn)恰好平衡時(shí)。(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小、方向如何?(2)試探電荷+q放在點(diǎn)c時(shí),受力Fc的大小、方向如何?(3)試探電荷+q放在點(diǎn)b時(shí),受力Fb的大小、方向如何?【解析】(1)對(duì)試探電荷進(jìn)行受力分析如圖所示,由題意可知:F1=k QUOTE ,F2=qE由于F1=F2,所以qE=k QUOTE ,E=k QUOTE ,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向沿db方向。(2)試探電荷放在c點(diǎn):Ec= QUOTE = QUOTE E= QUOTE k QUOTE 所以Fc=qEc= QUOTE k QUOTE ,方向與ac成45角斜

24、向下。(3)試探電荷放在b點(diǎn):Eb=E2+E=2E=2k QUOTE 所以Fb=qEb=2k QUOTE ,方向沿db方向。答案:(1)k QUOTE 方向沿db方向(2) QUOTE k QUOTE 方向與ac方向成45角斜向下(3)2k QUOTE 方向沿db方向【拓展例題】考查內(nèi)容:用對(duì)稱(chēng)法求場(chǎng)強(qiáng)【典例】均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)。如圖所示,在半球面AB上均勻分布正電荷,總電荷量為q,球面半徑為R,CD為通過(guò)半球面頂點(diǎn)與球心O的軸線,在軸線上有M、N兩點(diǎn),OM=ON=2R。已知M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,則N點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A. QUOTE -E

25、B. QUOTE C. QUOTE -ED. QUOTE +E【解析】選A。若將半球面補(bǔ)成一個(gè)完整的球面,則整個(gè)球面在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為k QUOTE =k QUOTE ,方向向右,由對(duì)稱(chēng)性可得右側(cè)半球面在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,方向向右,所以右側(cè)半球面在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為k QUOTE -E,又因?yàn)镸、N兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng),故只有左側(cè)半球面時(shí)在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為k QUOTE -E,故選項(xiàng)A正確。情境模型素養(yǎng)地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力也可認(rèn)為是通過(guò)“場(chǎng)”來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度定義為E= QUOTE ,根據(jù)定義式還可以得到點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)強(qiáng)度為E= QUOTE ,兩個(gè)式子的物理意義有所不同

26、。探究:請(qǐng)你用類(lèi)比的方法,寫(xiě)出地球“引力場(chǎng)強(qiáng)度”的表達(dá)式,并對(duì)其中的物理量做出說(shuō)明?！窘馕觥款?lèi)比E= QUOTE ,可定義引力場(chǎng)強(qiáng)度為E引= QUOTE ,其中F引代表某點(diǎn)質(zhì)量為m的物體受到地球的萬(wàn)有引力。由F引=G QUOTE 推導(dǎo)出某點(diǎn)的引力場(chǎng)強(qiáng)度為E引= QUOTE ,其中G為萬(wàn)有引力常量,M為地球質(zhì)量,r為該點(diǎn)到地心的距離且rR。答案:E引= QUOTE ,其中F引代表某點(diǎn)質(zhì)量為m的物體受到地球的萬(wàn)有引力;E引= QUOTE ,其中G為萬(wàn)有引力常量,M為地球質(zhì)量,r為該點(diǎn)到地心的距離且rR示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器,能夠把肉眼看不見(jiàn)的電信號(hào)變換成看得見(jiàn)的圖像,示波管是示波器

27、的重要組成部分,它由兩相互垂直的電場(chǎng)組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng),通過(guò)改變偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,從而改變圖像。探究:電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng),電子受到的電場(chǎng)力如何變化?【解析】由F=qE可知,電場(chǎng)強(qiáng)度E增強(qiáng)時(shí),電子受到的電場(chǎng)力增大。答案:增大課堂檢測(cè)素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(2020福州高二檢測(cè))關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念,下列說(shuō)法正確的是()A.由E= QUOTE 可知,某電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與q成反比,與F成正比B.電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與放入該點(diǎn)的試探電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)C.正、負(fù)試探電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反,所以某一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向與放入試探電荷的正負(fù)有關(guān)D.電場(chǎng)中某一點(diǎn)不放試探電荷時(shí),該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度等于零【解析】選B。E= QUOT

28、E 是電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,某電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向都取決于電場(chǎng)本身,而與試探電荷的電荷量q、試探電荷受到的電場(chǎng)力F無(wú)關(guān),故A、C錯(cuò)誤,B正確。某點(diǎn)不放試探電荷時(shí),該點(diǎn)的電場(chǎng)依然存在,故D錯(cuò)誤。2.(2020?？诟叨z測(cè))電場(chǎng)線可以形象地描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。如圖為等量異種電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖,M、N為該電場(chǎng)中的兩點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是()A.左側(cè)電荷帶負(fù)電,右側(cè)電荷帶正電B.左側(cè)電荷帶正電,右側(cè)電荷帶負(fù)電C.M、N兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同D.M、N兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等【解析】選B。由題圖可知,電場(chǎng)線從正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷,則左側(cè)電荷帶正電,右側(cè)電荷帶負(fù)電,所以A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)電場(chǎng)線的疏密體現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度強(qiáng)弱,而電場(chǎng)線某點(diǎn)的切線方向,即為電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,則M、N兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向不相同,大小不相等,故C、D錯(cuò)誤;故選B?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示的電場(chǎng)中,一帶電質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)沿著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng),若只受電場(chǎng)力作用,質(zhì)點(diǎn)加速度逐漸增大的是()【解析】選B。電場(chǎng)線疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。A選項(xiàng)中電場(chǎng)強(qiáng)度減小;B選項(xiàng)中電場(chǎng)強(qiáng)度增大;C選項(xiàng)中電場(chǎng)強(qiáng)度不變;D選項(xiàng)中電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,再由a= QUOTE = QUOTE 知,aE,故本題選B。3.(