第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用3.電場(chǎng)

電場(chǎng)強(qiáng)度第2課時(shí)

電場(chǎng)線學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是電場(chǎng)線并掌握電場(chǎng)線的特點(diǎn)。(物理觀念)2.知道孤立正負(fù)點(diǎn)電荷、等量同種(異種)點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布特點(diǎn)。(科學(xué)思維)3.根據(jù)矢量疊加原理,掌握兩個(gè)等量同種(異種)點(diǎn)電荷連線及中垂線上的電場(chǎng)變化規(guī)律。(科學(xué)思維)4.知道勻強(qiáng)電場(chǎng)及其特點(diǎn),理解電場(chǎng)線在解決物理問題中的作用。(物理觀念)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)一、電場(chǎng)線實(shí)際不存在,是假想的

一、電場(chǎng)線1.電場(chǎng)線的概念物理學(xué)家

采用畫電場(chǎng)線的方法來描述電場(chǎng)。電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有

的曲線,曲線上每點(diǎn)的

方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向,電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的

。法拉第

方向

切線大小2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)

(1)電場(chǎng)線從_____________________出發(fā),終止于無限遠(yuǎn)(或負(fù)電荷)。

(2)電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不相交,不閉合。有起點(diǎn)和終點(diǎn),不是閉合曲線

表明電場(chǎng)強(qiáng)度的唯一性

正電荷(或無限遠(yuǎn))二、勻強(qiáng)電場(chǎng)【要點(diǎn)提示】

勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線疏密程度、方向處處相同。1.概念:如果電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小

、方向

,就叫作勻強(qiáng)電場(chǎng)。

2.產(chǎn)生:相距很近的一對(duì)帶等量異種電荷的平行金屬板,它們之間的電場(chǎng)除邊緣外,可以看作勻強(qiáng)電場(chǎng)。3.電場(chǎng)線:用間隔相等的

線來表示。相等

相同

這個(gè)電場(chǎng)

平行

情境鏈接如圖為地球儀上的經(jīng)線和緯線,想一想,它們實(shí)際存在嗎?它們的主要作用是什么?提示:不存在;形象直觀地描述方向和位置。

易錯(cuò)辨析(1)電場(chǎng)線是形象表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的曲線,客觀上并不存在。

(

)

(2)在電場(chǎng)中,不畫電場(chǎng)線區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。

(

)

(3)在多個(gè)電荷產(chǎn)生的合電場(chǎng)中,電場(chǎng)線是可以相交的。

(

)

(4)同一試探電荷在電場(chǎng)線密集的地方所受靜電力大。

(

)

(5)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線可以是間距相等的曲線。

(

)

√解析:電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,不畫電場(chǎng)線區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不一定為零。解析:電場(chǎng)線若相交,則該點(diǎn)的電場(chǎng)有兩個(gè)方向。

解析:勻強(qiáng)電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)方向都相同,故電場(chǎng)線必為平行直線。√×××重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一電場(chǎng)線的理解及點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線導(dǎo)學(xué)探究1.電場(chǎng)中兩條電場(chǎng)線不可能相交,因相交會(huì)在交點(diǎn)處有兩個(gè)電場(chǎng)方向。有人認(rèn)為電場(chǎng)線可以相切,因相切處仍然只有一個(gè)切線方向,即只有一個(gè)電場(chǎng)方向,上述說法是否正確?提示:兩條電場(chǎng)線不會(huì)相切,相切處盡管只有一個(gè)電場(chǎng)方向,但切點(diǎn)意味著電場(chǎng)線無限密,即電場(chǎng)強(qiáng)度無限大,仍不符合電場(chǎng)分布特點(diǎn)。2.如圖為某電場(chǎng)的電場(chǎng)線,電場(chǎng)線是電場(chǎng)中實(shí)際存在的嗎?兩條電場(chǎng)線之間無電場(chǎng)線,是否無電場(chǎng)?提示:電場(chǎng)線是人們?yōu)樾蜗竺枋鲭妶?chǎng),人為畫出的一些線,電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的,兩條電場(chǎng)線之間雖然沒有電場(chǎng)線,但仍有電場(chǎng)存在。知識(shí)歸納1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線特點(diǎn)正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線從正點(diǎn)電荷出發(fā)延伸到無限遠(yuǎn)處,負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線由無限遠(yuǎn)處延伸到負(fù)點(diǎn)電荷,如圖所示。其特點(diǎn)有:(1)單一點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,不存在電場(chǎng)強(qiáng)度相同的點(diǎn),離電荷越近,電場(chǎng)線越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)。(2)若以點(diǎn)電荷為球心作一個(gè)球面,電場(chǎng)線處處與球面垂直。在此球面上電場(chǎng)強(qiáng)度大小處處相等,方向各不相同。2.電場(chǎng)線不是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,只有當(dāng)電場(chǎng)線是直線,且?guī)щ娏Ｗ又皇莒o電力作用(或受其他力,但方向沿電場(chǎng)線所在直線),同時(shí)帶電粒子的初速度為零或初速度方向沿電場(chǎng)線所在直線時(shí),運(yùn)動(dòng)軌跡才和電場(chǎng)線重合,這只是一種特殊情況。典例剖析【例1】

下列各電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是(

)

C解析:A圖中,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向不同;B圖中,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同,但大小不等;C圖中是勻強(qiáng)電場(chǎng),則A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向相同;D圖中A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向均不相同。C正確。方法技巧

1.大小:按照電場(chǎng)線畫法的規(guī)定,電場(chǎng)強(qiáng)度大處電場(chǎng)線密,電場(chǎng)強(qiáng)度小處電場(chǎng)線疏,根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可以比較電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。2.方向:根據(jù)電場(chǎng)線的定義,電場(chǎng)線每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。3.特點(diǎn):正電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)線的切線方向相同,負(fù)電荷所受靜電力的方向與電場(chǎng)線的切線方向相反。對(duì)點(diǎn)演練1.(2025陜晉青寧卷)某同學(xué)繪制了四幅靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖,其中可能正確的是(

)B解析:靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不閉合、不相交,故A、C錯(cuò)誤;B項(xiàng)電場(chǎng)線分布圖可能為孤立正電荷周圍的局部電場(chǎng)線分布圖,故B正確;若電場(chǎng)線相互平行,電場(chǎng)線應(yīng)等間距,故D錯(cuò)誤。2.用電場(chǎng)線能直觀、方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與方向。如圖是靜電除塵集塵板與放電極間的電場(chǎng)線,A、B是電場(chǎng)中的兩點(diǎn),則(

)A.EA<EB,方向不同B.EA<EB,方向相同C.EA>EB,方向不同D.EA>EB,方向相同C解析:根據(jù)電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,可知EA>EB。電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)殡妶?chǎng)線上該點(diǎn)的切線方向,可知,A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,故C項(xiàng)正確,A、B、D錯(cuò)誤。探究點(diǎn)二兩個(gè)等量同種(或異種)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布導(dǎo)學(xué)探究在裝有蓖麻油的玻璃器皿里撒上一些細(xì)小的頭發(fā)屑,再加上電場(chǎng),頭發(fā)屑會(huì)重新排列。圖甲是根據(jù)頭發(fā)屑在一對(duì)等量異種電荷形成的電場(chǎng)中的排列情況畫出的電場(chǎng)線分布圖;圖乙是根據(jù)頭發(fā)屑在一對(duì)等量同種電荷形成的電場(chǎng)中的排列情況畫出的電場(chǎng)線分布圖。請(qǐng)結(jié)合電場(chǎng)線分布圖分析沿兩點(diǎn)電荷連線和兩點(diǎn)電荷連線的中垂線電場(chǎng)強(qiáng)度如何變化?提示:根據(jù)電場(chǎng)線分布特點(diǎn),可以看出等量異種點(diǎn)電荷連線上由中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度越來越大,在中垂線上由中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度越來越小。等量同種點(diǎn)電荷連線上由中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度越來越大,在中垂線上由中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小。知識(shí)歸納等量異種點(diǎn)電荷與等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度分布特點(diǎn)的比較比較項(xiàng)目等量異種點(diǎn)電荷等量同種(正)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線分布圖

關(guān)于連線(或中垂線)對(duì)稱連線上的電場(chǎng)強(qiáng)度O點(diǎn)最小,從O點(diǎn)沿連線向兩邊逐漸變大,方向均為沿連線指向負(fù)電荷O點(diǎn)為零,從O點(diǎn)沿連線向兩邊逐漸變大,方向?yàn)檠剡B線指向O點(diǎn)比較項(xiàng)目等量異種點(diǎn)電荷等量同種(正)點(diǎn)電荷中垂線上的電場(chǎng)強(qiáng)度O點(diǎn)最大,從O點(diǎn)沿中垂線到無限遠(yuǎn)處逐漸變小,方向均為平行連線,指向負(fù)電荷一側(cè)O點(diǎn)為零,從O點(diǎn)沿中垂線到無限遠(yuǎn)處先變大后變小,方向?yàn)檠刂写咕€向外關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)A與A'、B與B'的電場(chǎng)強(qiáng)度等大同向等大反向特別提示

等量同種點(diǎn)電荷的中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度有兩個(gè)極值點(diǎn),等量異種點(diǎn)電荷的中垂線上電場(chǎng)強(qiáng)度方向均相同。典例剖析【例2】

如圖所示,O點(diǎn)為兩個(gè)帶等量正電荷的點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),a點(diǎn)在連線的中垂線上,若在a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)電子,關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是(

)CA.電子在從a點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度越來越大,速度越來越大B.電子在從a點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度越來越小,速度越來越大C.電子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí),加速度為零,速度最大D.電子通過O點(diǎn)后,速度越來越小,加速度越來越大,一直到速度為零解析:帶等量正電荷的兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上,中點(diǎn)O處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,向中垂線的兩邊先變大,達(dá)到一個(gè)最大值后,再逐漸減小。但a點(diǎn)與最大電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)的位置關(guān)系不確定,當(dāng)a點(diǎn)在最大電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)的上方時(shí),電子在從a點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度先增大后減小;當(dāng)a點(diǎn)在最大電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)的下方時(shí),電子的加速度則一直減小,A、B錯(cuò)誤。不論a點(diǎn)的位置如何,電子在向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,都在做加速運(yùn)動(dòng),所以電子的速度一直增加,當(dāng)達(dá)到O點(diǎn)時(shí),加速度為零,速度達(dá)到最大值,C正確。通過O點(diǎn)后,電子的運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同,與所受靜電力方向相反,故電子做減速運(yùn)動(dòng),由能量守恒定律得,當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)時(shí),電子的速度為零,同樣因該點(diǎn)與最大電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)的位置關(guān)系不確定,故加速度大小的變化不能確定,D錯(cuò)誤。教你析題

讀取題干獲取信息O點(diǎn)為兩個(gè)帶等量正電荷的點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn),a點(diǎn)在連線的中垂線上連線中點(diǎn)O的電場(chǎng)強(qiáng)度為0沿中垂線到O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小中垂線上的電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)于連線對(duì)稱a點(diǎn)可能在最大電場(chǎng)強(qiáng)度位置的上方也可能在下方在a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)電子電子帶負(fù)電,所受靜電力與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反,先沿靜電力方向運(yùn)動(dòng)

教你破題

對(duì)點(diǎn)演練3.用電場(chǎng)線能很直觀、方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)弱。如圖是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線,A、B為同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),下列說法正確的是(

)BA.A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B.兩個(gè)電荷連線(直線)上的電場(chǎng)強(qiáng)度,連線中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小C.將一帶正電的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)無初速度釋放,一定會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)D.兩個(gè)電荷連線(直線)的中垂線上,各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同、大小相等解析:電場(chǎng)線的切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,因此A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的疏密體現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱,因此兩個(gè)電荷連線(直線)上的電場(chǎng)強(qiáng)度,連線中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小,故B正確;若將一帶正電的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)無初速度釋放,假設(shè)該點(diǎn)電荷可以沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),則該點(diǎn)電荷做曲線運(yùn)動(dòng),而帶正電的點(diǎn)電荷的受力方向時(shí)刻沿電場(chǎng)線的切線即軌跡的切線,與物體做曲線運(yùn)動(dòng)受力方向指向軌跡凹側(cè)相矛盾,因此運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)沿著電場(chǎng)線從A到B,故C錯(cuò)誤;電場(chǎng)線的疏密體現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱,因此兩個(gè)電荷連線(直線)的中垂線上,從兩個(gè)電荷連線中點(diǎn)到無窮遠(yuǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度越來越小,電場(chǎng)線的切線方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,因此中垂線上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致,故D錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1.(電場(chǎng)線的特點(diǎn))下列關(guān)于電場(chǎng)線的說法,正確的是(

)DA.電場(chǎng)線是負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡B.電場(chǎng)線是實(shí)際存在的曲線C.等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線都是閉合的曲線D.帶電粒子只受靜電力作用,不可能沿著彎曲的電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)解析:電場(chǎng)線是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋鲭妶?chǎng)而引入的線,并不是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡,實(shí)際上是不存在的,故A、B錯(cuò)誤;靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線都起始于正電荷或無窮遠(yuǎn)處,終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處,不是閉合曲線,故C錯(cuò)誤;根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,若帶電粒子只受靜電力,且電場(chǎng)線是曲線時(shí),電場(chǎng)線不可能和軌跡線重合,如果重合則所受靜電力沿切向不能提供向心力使粒子軌跡彎曲,故D正確。2.(電場(chǎng)線)某電場(chǎng)的部分電場(chǎng)線如圖所示,電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn),則(

)A.A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小B.A點(diǎn)放入負(fù)點(diǎn)電荷時(shí)所受靜電力方向由A指向BC.A點(diǎn)放入正點(diǎn)電荷時(shí)所受靜電力方向由A指向BD.B點(diǎn)不放入點(diǎn)電荷時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度為零解析:由電場(chǎng)線的疏密反映電場(chǎng)強(qiáng)弱可知,EA>EB,故A錯(cuò)誤;正(負(fù))電荷所受靜電力的方向與所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同(反),故B錯(cuò)誤,C正確;電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定,與是否放入電荷無關(guān),故D錯(cuò)誤。C3.(等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線)電場(chǎng)線能直觀、方便地反映電場(chǎng)的分布情況。圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線,圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn);O是電荷連線的中點(diǎn),E、F是連線中垂線上相對(duì)O對(duì)稱的兩點(diǎn),B、C和A、D也相對(duì)O對(duì)稱。則(

)A.E、F兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不同B.A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度不同C.B、O、C三點(diǎn),O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小D.從E點(diǎn)向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的電子所受靜電力逐漸減小甲

乙

C解析:等量異