第3節(jié)電場[目標(biāo)定位]1.知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的.2.理解電場強(qiáng)度，會根據(jù)電場強(qiáng)度定義式進(jìn)行有關(guān)計算.3.知道電場強(qiáng)度是矢量，方向就是電場的方向.4.知道電場線的特點和勻強(qiáng)電場的特點.一、電場概念的引入電荷周圍存在著電場，電荷之間的相互作用是通過電場發(fā)生的.想一想：電場看不見、摸不著，我們?nèi)绾未_定電場的存在？答案若把電荷放在某處，電荷受到力的作用，說明該處有電場.二、電場強(qiáng)度1.電場的重要性質(zhì)：對放入場中的電荷有力的作用.2.電場強(qiáng)度(1)定義：用檢驗電荷在電場中所受電場力與其電荷量的比值來描述該電場的力的性質(zhì)，這個比值稱為電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)，用符號E表示.(2)定義式：E＝eq\f(F,q).(3)單位：牛頓/庫侖，用符號表示為N/C.說明：電場中任一點電場強(qiáng)度的大小和方向與單位正電荷在該點所受電場力的大小和方向相同.想一想：有同學(xué)據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)得出，“電場強(qiáng)度的大小與電場力成正比，與檢驗電荷的電荷量成反比”.這種說法正確嗎？為什么？答案不正確.電場中某點的場強(qiáng)大小由電場本身決定，與檢驗電荷的電荷量q及其受力F大小無關(guān).比值eq\f(F,q)只是電場強(qiáng)度的定義式，并不能由此式得出場強(qiáng)與檢驗電荷受到的電場力成正比或與電荷量成反比.三、電場線1.定義：在電場中作一系列曲線，使這些曲線上每一點的切線方向都和該點場強(qiáng)方向一致，這些曲線就叫做電場線.2.電場線的性質(zhì)(1)電場線只是一種描述手段，實際上并不存在.(2)電場線從正電荷發(fā)出(或者來自無窮遠(yuǎn)處)，終止于負(fù)電荷(或者無窮遠(yuǎn)處).(3)電場線不會相交.(4)電場線密的地方，場強(qiáng)大；電場線疏的地方，場強(qiáng)小.3.勻強(qiáng)電場(1)定義：如果在某區(qū)域中電場強(qiáng)度的大小和方向處處都相同，那么這個區(qū)域的電場叫做勻強(qiáng)電場.(2)特點：勻強(qiáng)電場的電場線是距離相等的平行直線.想一想：電場線密的地方，場強(qiáng)大；電場線疏的地方，場強(qiáng)小.那么沒有畫電場線的地方是不是場強(qiáng)為零？答案不是.電場線是人為引入的，電場線的疏密程度只是為了形象的描述場強(qiáng)的強(qiáng)弱，雖然某處沒有畫電場線，并不代表場強(qiáng)為零.一、對電場、電場強(qiáng)度、電場力的理解1.對電場的理解(1)電場是存在于電荷周圍的一種特殊物質(zhì)，并非由分子、原子組成，但客觀存在.(2)電場的基本性質(zhì)：是對放入其中的電荷有力的作用，電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的.(3)電場的方向：電場是有方向的，正電荷在電場中某點的受力方向為電場方向，負(fù)電荷在電場中某點的受力方向與電場方向相反.2.對電場強(qiáng)度的理解(1)電場強(qiáng)度E＝eq\f(F,q)由電場本身決定，與放入其中的檢驗電荷無關(guān).(2)電場強(qiáng)度是矢量，它遵循矢量的特點和運算法則.3.電荷受到的電場力：知道了電場強(qiáng)度，就可以求電荷在電場中受到的電場力F＝qE.4.點電荷的電場強(qiáng)度(1)大?。篍＝keq\f(Q,r2)，其中Q為點電荷的電荷量，k是靜電力常量，r是到點電荷Q的距離.(2)方向：正點電荷在P點的場強(qiáng)方向背離正點電荷，負(fù)點電荷在P點的場強(qiáng)方向指向負(fù)點電荷.如圖1所示：圖1【例1】(單選)(2018·宿遷學(xué)業(yè)水平模擬)在電場中某點放一個檢驗電荷，電荷量為q，檢驗電荷受到的電場力為F，則該點電場強(qiáng)度為E＝eq\f(F,q)，下列說法正確的是()A.若移去檢驗電荷，該點的電場強(qiáng)度就變?yōu)榱鉈.若在該點放一個電荷量為2q的檢驗電荷，該點的場強(qiáng)就變?yōu)閑q\f(E,2)C.若在該點放一個電荷量為－2q的檢驗電荷，則該點電場強(qiáng)度大小仍為E，但電場強(qiáng)度的方向與原來的方向相反D.若在該點放一個電荷量為2q的檢驗電荷，則該點的電場強(qiáng)度大小仍為E，電場強(qiáng)度的方向也還是原來的電場強(qiáng)度方向解析因為電場中某點的電場強(qiáng)度的大小和方向由電場本身決定，跟檢驗電荷無關(guān)，所以，移去檢驗電荷或在該點放電量為2q或－2q的檢驗電荷，該點電場強(qiáng)度均不變.故D正確，A、B、C錯誤.答案D[針對訓(xùn)練1](多選)下列各圖是電場中某點的電場強(qiáng)度E與放在該點處檢驗電荷量q及檢驗電荷所受靜電力F與電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖像，其中正確的是()解析電場中某點的場強(qiáng)E只取決于電場本身，比值法E＝eq\f(F,q)定義E，而大小與F、q無關(guān)，故A、D對，B、C錯.答案AD二、對電場線的理解1.電場線：為形象地描述抽象的電場而引入的假想曲線.電場線上每一點的切線方向都跟該點的電場強(qiáng)度方向一致.2.電場線的特點(1)電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無限遠(yuǎn)或負(fù)電荷.(2)電場線在電場中不相交.(3)同一幅圖中，電場線的疏密程度可定性地表示電場強(qiáng)度的大小.電場線越密的地方，場強(qiáng)越大；電場線越稀的地方，場強(qiáng)越小.(4)電場線任一點順著電場線的切線方向，就表示該點電場強(qiáng)度的方向，如圖2所示.圖2(5)電場線不是實際存在的曲線，是為了形象描述電場而假想的.3.幾種常見的電場線(如圖3所示)圖3【例2】(多選)(2018·鹽城學(xué)業(yè)水平模擬)如圖所示電場可能存在并且屬于勻強(qiáng)電場的是()解析勻強(qiáng)電場中電場線是等間距的平行直線，A選項盡管平行但不等間距，并且這樣的電場不存在，所以A項錯誤；C選項盡管等間距，但不是平行的直線，所以C錯誤；只有B、D符合題設(shè)條件.答案BD[針對訓(xùn)練2](單選)(2018·連云港學(xué)業(yè)水平模擬)下列電場中，A、B兩點電場強(qiáng)度相同的是()解析電場強(qiáng)度是矢量，A、B兩點電場強(qiáng)度相同，必須大小和方向都相同，故C正確.答案C對電場、電場強(qiáng)度的理解1.(單選)(2017·江蘇揚州學(xué)業(yè)水平考試模擬)關(guān)于電場強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)，下列說法中正確的是()A.E和F成正比，F(xiàn)越大E越大B.E和q成反比，q越大E越小C.E的方向與F的方向相同D.E的大小可由eq\f(F,q)計算解析E＝eq\f(F,q)是電場強(qiáng)度的定義式.可以根據(jù)該式計算某點的電場強(qiáng)度的大小，但是電場強(qiáng)度的大小和方向由電場本身決定，跟檢驗電荷及其受力情況無關(guān)，選項A、B錯誤，D正確；電場強(qiáng)度的方向可以與F方向相同也可以與F方向相反，選項C錯誤.答案D2.(單選)關(guān)于電場強(qiáng)度，下列說法正確的是()A.以點電荷為球心、r為半徑的球面上，各點的場強(qiáng)相同B.正電荷周圍的電場一定比負(fù)電荷周圍的電場場強(qiáng)大C.若放入正電荷時，電場中某點的場強(qiáng)向右，則當(dāng)放入負(fù)電荷時，該點的場強(qiáng)仍向右D.電荷所受到的電場力很大，即該點的電場強(qiáng)度很大解析以點電荷為球心，r為半徑的球面上，各點的場強(qiáng)大小相等，方向不同，A錯誤；由E＝eq\f(kQ,r2)知，點電荷周圍的場強(qiáng)大小僅與Q及r有關(guān)，與電荷的正、負(fù)無關(guān)，B錯誤；電場中某點場強(qiáng)的方向為恒定的，不會隨著放入的檢驗電荷的電性變化而變化，C正確；由E＝eq\f(F,q)知，電場力F很大，場強(qiáng)不一定大，D錯誤.答案C對電場線的理解3.(單選)(2018·揚州學(xué)業(yè)水平模擬)某電場的電場線如圖4所示，電場中M、N兩點的場強(qiáng)大小分別為EM和EN，由圖可知()圖4A.EM＝ENB.EM＞ENC.EM＜END.無法比較EM和EN的大小解析電場線的疏密程度表示場強(qiáng)的大小，電場線越密說明場強(qiáng)越大，所以EM＜EN，選項C正確.答案C圖54.(單選)(2017·江蘇學(xué)業(yè)水平測試)如圖5所示，為某一點電荷產(chǎn)生的電場線，A、B、C點的場強(qiáng)大小分別為2E、E、E，則()A.該點電荷在A點的左側(cè)B.該點電荷為正電荷C.B、C兩點場強(qiáng)相同D.負(fù)電荷在A點受到的電場力方向與該點的場強(qiáng)方向相同解析由點電荷的電場線分布情況可知，點電荷在A點的左側(cè)，且為負(fù)電荷，選項A正確，B錯誤；場強(qiáng)是矢量，由題意可知B、C兩點的場強(qiáng)大小相等，但是它們的方向不同，選項C錯誤；負(fù)電荷在A點受到的電場力方向與該點的場強(qiáng)方向相反，選項D錯誤.答案A(時間：30分鐘)題組一、對電場、電場強(qiáng)度的理解1.(多選)下列說法正確的是()A.電荷只有通過接觸才能產(chǎn)生力的作用B.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在電場C.電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的D.電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的，電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用解析電荷間相互作用是通過電場相互作用的，所以不需要通過接觸就能產(chǎn)生力的作用，故A錯誤；只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在電場，故B正確；電場是一種物質(zhì)，看不見也摸不著，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的，故C正確；電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的，電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用，故D正確.答案BCD2.(多選)下列選項中屬于物理學(xué)中的理想化模型的是()A.電場強(qiáng)度 B.質(zhì)點C.點電荷 D.元電荷解析電場強(qiáng)度采用了比值定義法，質(zhì)點和點電荷忽略了物體或帶電體的形狀和大小，屬于理想化模型，元電荷是最小的電荷量，選項B、C正確，A、D錯誤.答案BC3.(多選)電場中有一點P，下列說法正確的是()A.若放在P點的檢驗電荷的電荷量減半，則P點的場強(qiáng)減半B.若P點沒有檢驗電荷，則P點的場強(qiáng)為零C.P點的場強(qiáng)越大，則同一電荷在P點受到的靜電力越大D.P點的場強(qiáng)方向為正檢驗電荷在該點所受靜電力的方向解析電場強(qiáng)度是源電荷(產(chǎn)生電場的電荷)電場的屬性，與放入電場中的電荷無關(guān)，A、B錯誤；電場強(qiáng)度的定義式提供了通過檢驗電荷確定場強(qiáng)大小和方向的途徑，如果已知E，則由E＝eq\f(F,q)的變式F＝qE，可以確定靜電力的大小和方向.故C、D正確.答案CD4.(多選)真空中距點電荷(電荷量為Q)為r的A點處，放一個帶電荷量為q(q?Q)的點電荷，q受到的電場力大小為F，則A點的場強(qiáng)為()A.eq\f(F,Q) B.eq\f(F,q)C.keq\f(q,r2) D.keq\f(Q,r2)解析由電場強(qiáng)度的定義式，可得場強(qiáng)E＝eq\f(F,q)，選項A錯誤，B正確；由庫侖定律可得F＝keq\f(Qq,r2)，所以場強(qiáng)E＝eq\f(F,q)＝keq\f(Q,r2)，選項C錯誤，D正確.答案BD題組二、對電場線的理解5.(單選)(2017·江蘇省學(xué)業(yè)水平考試)下列各圖中，正確描繪一個負(fù)電荷電場線的是()答案A6.(單選)(2018·連云港學(xué)業(yè)水平模擬)在如圖所示的四種電場中，分別標(biāo)記有a、b兩點，其中a、b兩點電場強(qiáng)度大小相等、方向相反的是()解析A圖中與點電荷等距的a、b兩點，場強(qiáng)大小相同，方向不同但不相反，A錯誤；對B圖來說，根據(jù)電場線的疏密及對稱性可判斷，b點和a點場強(qiáng)大小、方向均相同，B錯誤；C圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點，場強(qiáng)大小相同，方向相反，C正確；對D圖來說，根據(jù)電場線的疏密可判斷，b點的場強(qiáng)大于a點的場強(qiáng)，D錯誤.答案C7.(多選)如圖1所示，為某一電場中的一條電場線，a、b為線上的兩點，則下列判斷正確的是()圖1A.這是一個勻強(qiáng)電場 B.a點場強(qiáng)一定比b點場強(qiáng)大C.a點場強(qiáng)可能比b點場強(qiáng)小D.不知a、b附近電場線的分布情況，場強(qiáng)大小不能確定解析電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱，一條電場線無法判斷疏密，當(dāng)然也就無法判斷強(qiáng)弱.答案CD8.(單選)一個正點電荷的電場線分布如圖2所示，A、B是電場中的兩點，EA和EB分別表示A、B兩點電場強(qiáng)度的大小，關(guān)于EA和EB的大小關(guān)系，下列說法正確的是()圖2A.EA＞EBB.EA＝EBC.EA＜EBD.無法比較EA和EB的大小解析電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小，電場線越密說明場強(qiáng)越大，所以EA＞EB，選項A正確.答案A9.(2018·連云港學(xué)業(yè)水平模擬)在場強(qiáng)為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中，有兩個質(zhì)量均為m的帶電小球，電荷量分別為＋2q和－q，用長為l的絕緣細(xì)線相連，另用絕緣細(xì)線系住帶正電的小球懸掛于O處，處于平衡狀態(tài)，如圖3所示，重力加速度為g.則細(xì)線對O點的作用力等于________.圖3解析兩球均處于靜止，用平衡條件求解.解法一：隔離法，分別對兩球進(jìn)行受力分析，列兩個方程聯(lián)立求解；解法二：整體法.進(jìn)行受力分析，列方程聯(lián)立求解.答案2m