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第2课时 电场线 匀强电场
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一 电场线
1. 定义:画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的
方向表示该点的电场强度方向。
切线
(1)电场线从 或无限远出发,终止于无限远或
。
(2)电场线在电场中 ,这是因为在电场中任意一点的
电场强度不可能有两个方向。
(3)电场线的 程度可以描述电场的强弱,电场强度较大
的地方,电场线较 。
正电荷
负电
荷
不相交
疏密
密
2. 特点
知识点二 匀强电场
1. 定义:各点的电场强度大小 、方向 的电场。
电场线特点:间隔 的平行线。
2. 实例:相距 的一对带 异种电荷的平行金属板间的
电场。
相等
相同
相等
很近
等量
【情景思辨】
将一个铜质小球置于圆形玻璃器皿中心,将蓖麻油和头发碎屑置于
玻璃器皿内拌匀。用起电机使铜球带电时,铜球周围的头发碎屑会呈
现如图所示的发散状图样。判断下列说法的正误。
(1)发散状的黑线是电场线。( )
(2)带电铜球周围存在着电场。 ( √ )
(3)电场线可以描述电场的强弱和电场的方向。 ( √ )
(4)两条电场线之间的空白处电场强度为零。 ( × )
(5)电场线不是实际存在的,但电场是实际存在的。 ( √ )
√
√
×
√
×
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一 电场线 匀强电场
【探究】
(1)电荷周围存在着电场,法拉第采用了什么简洁方法来描述
电场?
提示:法拉第采用了画电场线的方法描述电场。
(2)在实验室,可以用实验模拟电场线;头发屑在蓖麻油中排列显
示了电场线的形状,这能否说明电场线是实际存在的线?
提示:不能。电场线实际不存在,但可以用实验模拟。
【归纳】
1. 电场线是人们为了研究电场而假想的线,只是为了更形象地描述电
场的分布情况。电场线是完全虚拟出来的,并不是真实存在的,而
电场是客观存在的,尽管它看不见、摸不着。
2. 单一点电荷的电场线
(1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,
负电荷则相反,如图甲、乙所示。
(2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,
说明电场强度大小相等,但方向不同。
(3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等。实际
上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同。
3. 匀强电场的电场线
匀强电场的电场线是间隔相等的平行线,场中各点电场强度大小相
等、方向相同。
A. 这个电场不可能是孤立的负点电荷的电场
B. 点电荷q在A点处受到的静电力与在B点处受到的静电
力一样大
C. 点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速
度小(不计重力)
D. 负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点的切线方向
【典例1】 如图所示是静电场的一部分电场线分布,下列说法中
正确的是( )
解析:孤立的负点电荷形成电场的电场线是会聚的射线,可知这个
电场不可能是孤立的负点电荷形成的电场,A正确;电场线密的地
方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,所以EA>EB,又F=
Eq,则FA>FB,aA>aB,B、C错误;电场线的切线方向为该点场强
的方向,由F=qE知,负电荷在B点处受到的静电力的方向与场强
的方向相反,D错误。
1. 在如图所示的电场中,a、b两点的电场强度相同的是( )
解析: 根据公式E=k可知,A选项中电场强度大小相同,
但方向不同,B选项中电场强度的大小不同,方向相同,故A、
B错误;在匀强电场中,电场强度处处相同,故C正确;电场线
密的地方电场强度大,由题D图可知b点电场强度大于a点的电场
强度,故D错误。
2. 如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况。设该电场中A、B
两点的电场强度大小分别为EA、EB,则A、B两点( )
A. EA=EB,电场方向相同
B. EA<EB,电场方向相同
C. EA>EB,电场方向不同
D. EA<EB,电场方向不同
解析: 电场线的疏密表示电场强度的大小,故EA<EB,电场线
上某点切线方向表示电场强度的方向,可以确定A、B两点电场强度
方向不同,故D正确。
要点二 两等量点电荷的电场
【探究】
如图所示,A、B是点电荷a、b连线上的两点,实线是它们间的
电场线。
讨论:(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷?
提示:a带正电,b带负电。
(2)A、B两点的电场强度相同吗?方向相同吗?
提示:A、B两点电场强度不同,从电场线的疏密程度可以
看出EB>EA,方向相同。
【归纳】
等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较
等量异种点电荷 等量同种(正)点电荷
电场线 分布图
连线上的电场
强度大小 O点最小,从O点沿
连线向两边逐渐变大 O点为零,从O点沿连线向两边逐渐变大
等量异种点电荷 等量同种
(正)点电荷
中垂线上的电场
强度大小 O点最大,从O点沿中垂
线向两边逐渐变小 O点为零,从O点沿中
垂线向两边先变大后
变小
关于O点对称的点
A与A'、B与B'的电
场强度 等大同向 等大反向
【典例2】 如图所示,a、b两点分别固定有等量异种点电荷+Q和-
Q,c是线段ab的中点,d是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,
将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它所受的静电力分别为Fd、Fc、
Fe,则下列说法中正确的是( )
A. Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右
B. Fd、Fc的方向水平向右,Fe的方向竖直向上
C. Fd、Fe的方向水平向右,Fc=0
D. Fd、Fc、Fe的大小都相等
解析:根据电场强度叠加原理,d、c、e三点电场强度方向都是水
平向右,正点电荷在各点所受静电力方向与电场强度方向相同,
故A正确,B、C错误;两点电荷连线上电场强度由a到b先减小后
增大,中垂线上由c到无穷远处逐渐减小,因此c点电场强度是两
点电荷连线上最小的(但不为0)且是中垂线上最大的,所以Fd>
Fc>Fe,故D错误。
1. (多选)如图所示,在等量负点电荷连线的中垂线上取A、B、C、
D四点,B、D两点关于O点对称,关于这几点的场强大小关系,正
确的是( )
A. EA>EB,EB=ED
B. EA<EB,EB<ED
C. 可能有EA<EB<EC
D. 可能有EA=EC<EB
解析: 根据两个等量同种点电荷电场线分布的对称性可知,B、D两点处电场线疏密程度一样,则有EB=ED,故B错误;根据两个等量同种点电荷连线的中垂线上场强的特点可知,O点场强为零,无穷远处场强也为零,从O到无穷远处场强先增大后减小,由于A、B、C、D四点具体位置不能确定,可能有EA<EB<EC,也可能有EA=EC<EB,故C、D正确,A错误。
2. 真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线如图所示,已知该
电场线关于虚线对称,O点为A、B电荷连线的中点,a、b为其连线
的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )
A. A、B可能是带等量异种的正、负电荷
B. A、B可能是带不等量的正电荷
C. a、b两点处无电场线,故其电场强度可能为零
D. 同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方
向一定相反
解析: 根据电场线的特点,从正电荷出发到负电荷或无限远终
止可以判断,A、B是两个等量同种电荷,选项A、B错误;电场线
只是形象描述电场的假想曲线,a、b两点处无电场线,其电场强度
也不为零,选项C错误;在a、b两点处电场强度大小相等、方向相
反,同一试探电荷在a、b两点所受电场力大小相等,方向一定相
反,选项D正确。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在该直线上
有a、b两点,用Ea、Eb分别表示a、b两点的电场强度大小,则
( )
A. 电场线从a指向b,所以Ea<Eb
B. 电场线从a指向b,所以Ea>Eb
C. 电场线是直线,所以Ea=Eb
D. 不知a、b附近的电场线分布,Ea、Eb大小关系不能确
定
解析: 电场线的疏密表示电场的强弱,只有一条电场线时,则
应讨论如下:若此电场线为正点电荷电场中的,则有Ea>Eb;若此
电场线为负点电荷电场中的,则有Ea<Eb;若此电场线是匀强电场
中的,则有Ea=Eb;若此电场线是等量异种点电荷电场中的那一条
直的电场线,则Ea和Eb的关系不能确定,故D正确。
2. 某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A. c点的电场强度大于b点的电场强度
B. 若将一试探电荷+q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点
C. b点的电场强度大于d点的电场强度
D. a点和b点的电场强度的方向相同
解析: 电场线的疏密表征了电场强度的大小,由题图可知Ea<
Eb,Ed>Ec,Eb>Ed,Ea>Ec,故选项C正确,A错误;由于电场线
是曲线,由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错
误;电场线的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点的切线不
在同一条直线上,故选项D错误。
3. (多选)A、B两个点电荷在真空中产生电场的电场线(方向未标
出)如图所示。图中C点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连
线的中垂线,D为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对
称。则下列说法中正确的是( )
A. 这两个点电荷一定是等量异种电荷
B. 这两个点电荷一定是等量同种电荷
C. 把某正电荷从C点移到D点所受电场力方向不变
D. C点的电场强度可能比D点的电场强度小
解析: 电场线是从正电荷发出,终止于负电荷,由图中分布
对称的电场线可得A、B为等量异种电荷,故A正确,B错误;等量
异种电荷产生的电场中,在它们连线的中垂线MN上,各个点的电
场方向均垂直于中垂线指向负电荷一侧,同一电荷在此中垂线上所
受电场力方向相同,故C正确;电场线的疏密程度表示电场的强
弱,电场线的切线方向表示电场的方向,C点的电场线比D点密,
所以两点电场强度大小关系为EC>ED,故D错误。
4. 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
场强度大小相等、方向相反的是( )
A. 甲图中与点电荷等距的a、b两点
B. 乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C. 丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D. 丁图中非匀强电场中a、b两点
解析: 甲图中与点电荷等距的a、b两点,电场强度大小相等、
方向不相反,故A错误;对乙图,根据电场线的疏密及对称性可判
断,a、b两点的电场强度大小相等、方向相同,故B错误;丙图中
两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点,电场强
度大小相等、方向相反,故C正确;对丁图,根据电场线的疏密可
判断,b点的电场强度大于a点的电场强度,故D错误。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
考点一 电场线 匀强电场
1. 如图所示的是某电场中的一条电场线的直线部分,M、N为这条电
场线上的两点,则( )
A. 该电场一定是匀强电场
B. 该电场一定是单个点电荷产生的电场
C. M、N两点的电场强度方向一定相同
D. M、N两点的电场强度大小一定相同
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解析: 电场线是直线,可能是点电荷的电场,也可能是匀强电
场,故A、B错误;依据电场线某点的切线方向即为电场强度方
向,则M、N两点的电场强度方向一定相同,故C正确;由A、B选
项分析,可知,M、N两点的电场强度大小不一定相同,故D错误。
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2. (多选)如图所示为点电荷Q产生的电场中的三条电场线,下列说
法正确的是( )
A. 若Q为负点电荷,EA<EB
B. 若Q为负点电荷,EA>EB
C. 若Q为正点电荷,EA<EB
D. 若Q为正点电荷,EA>EB
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解析: 由于不知道电场线的方向,所以不能判断该电场是正
点电荷还是负点电荷产生的,但是无论是正点电荷产生的还是负点
电荷产生的,都是A点处的电场线密,B点处的电场线疏,则EA>
EB,所以A、C错误,B、D正确。
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3. 图中画了四个电场的电场线,其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷,图A中虚线是一个圆,图B中几条直线间距相等且互相平行,则在选项图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是( )
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解析: 电场强度为矢量,M、N两处电场强度相同,则电场强度
方向、大小都要相同。图A中M、N两点的电场强度大小相同、方向
不同。图B是匀强电场,M、N两点的电场强度大小、方向都相同。
图C中M、N两点的电场强度方向相同、大小不同。图D中M、N两
点的电场强度大小、方向都不相同,故B正确。
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4. 电场中某区域的电场线分布如图所示,A、B是电场中的两点,则
( )
A. A点的电场强度较大
B. 因为B点处没有电场线,所以电荷在B点不受电场力作用
C. 同一点电荷放在A点受到的电场力比放在B点时受到的电
场力小
D. 正电荷在A点由静止释放,电场线就是它的运动轨迹
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解析: 电场线越密,电场强度越大,故A点的电场强度大于B点
的电场强度,故A正确;电场线的疏密表示电场强度的大小,在任
意两条电场线之间虽没有电场线,但仍有电场,故B错误;由于A点
的电场强度大于B点的电场强度,故同一点电荷放在A点受到的电场
力大于放在B点受到的电场力,故C错误;在题图所示的非匀强电场
中,由静止释放的电荷的运动轨迹不沿电场线,故D错误。
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考点二 两等量点电荷的电场
5. 如图所示是真空中两等量的异种点电荷周围的电场分布情况。图中
O点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,OM=
ON,下列说法正确的是( )
A. 同一电荷在O、M、N三点所受电场力相同
B. 同一电荷在O、M、N三点所受电场力方向相同
C. O、M、N三点的电场强度大小关系是EM=EN>EO
D. 把另一自由电荷在M点静止释放,将在MON间往复运动
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解析: O、M、N三点的电场强度方向相同,但大小不同,O点
场强最大,EM=EN<EO,同一电荷在三点所受的电场力大小不
同,方向相同,A、C错误,B正确;把另一电荷从M点静止释放,
由于受到水平的电场力作用,不会在MON间往复运动,D错误。
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6. 两个带等量正电荷的点电荷,O点为两电荷连线的中点,a点在连线
的中垂线上,如图所示,若在a点由静止释放一个电子,关于电子
的运动,下列说法正确的是( )
A. 电子从a向O运动的过程中,加速度越来越大,速
度越来越大
B. 电子从a向O运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大
C. 电子运动到O时,加速度为零,速度最大
D. 电子通过O后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到速度为零
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解析: 带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上,中点O处的
电场强度为零,向中垂线的两边电场强度先变大,达到一个最大值
后,再逐渐减小到零,但a点与最大电场强度点的位置关系不能确
定,当a点在最大电场强度点的上方时,电子从a点向O点运动的过
程中,加速度先增大后减小,当a点在最大电场强度点的下方时,
电子的加速度则一直减小,故A、B错误;但不论a点的位置如何,
电子在向O点运动的过程中都在做加速运动,所以电子的速度一直
增大,当到达O点时,加速度为零,速度达到最大值,故C正确;
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通过O点后,电子的运动方向与电场强度的方向相同,与所受电场力
方向相反,故电子做减速运动,由能量守恒定律得,当电子运动到a
点关于O点对称的b时,电子的速度为零,同样因b点与最大电场强度
的位置关系不能确定,所以加速度大小的变化不能确定,故D错误。
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7. 两个带电荷量分别为+q和-q的点电荷放在x轴上,相距L,下列选
项所给的图中,能正确反映两个点电荷连线上某点的电场强度大小
E与x关系的是( )
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解析: 越靠近两点电荷的地方电场强度越大,两点电荷连线的
中点处电场强度最小,但不是零,B、D错误;两点电荷所带的电
荷量大小相等,则两点电荷连线上关于中点对称的点的电场强度大
小相等,A正确,C错误。
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8. 真空中有两个等量同种点电荷,以连线中点O为坐标原点,以它们
连线的中垂线为x轴,图中能正确表示x轴上电场强度变化规律的是
( )
解析: 两个点电荷是同种电荷,则中点O处的电场强度为0,故
图线一定经过原点,A错误;两电荷为同种电荷,则在原点两侧电
场方向相反,C、D错误;能正确表示x轴上电场强度变化规律的是
B选项。
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9. 一正电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运
动到B点,它运动的速度—时间图像如图所示,则A、B所在区域的
电场线分布情况可能是下列选项中的( )
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解析: 由题中v-t图像可知,正电荷做加速度逐渐增大的加速运
动,因此该正电荷所受电场力越来越大,电场强度越来越大,由于
电场线密的地方电场强度大,且正电荷的受力方向与电场方向相
同,故选项A、B、C错误,D正确。
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10. 两点电荷形成的电场的电场线分布如图所示,A、B是电场线上的
两点,下列判断正确的是( )
A. A、B两点的电场强度大小不等,方向相同
B. A、B两点的电场强度大小相等,方向不同
C. 左边电荷带负电,右边电荷带正电
D. 两电荷所带电荷量相等
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解析: 电场线从正电荷出发,到负电荷终止,电场线的疏密程
度表示电场的强弱,电场线的切线方向表示电场的方向,A、B两
点的电场强度大小不相等,方向也不相同,A、B错误,C正确;
电场线分布关于两电荷连线的中垂线不对称,两电荷所带电荷量
不相等,D错误。
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11. (多选)如图所示,两个带等量正电荷的小球A、B(均可视为点
电荷),被固定在光滑的绝缘水平面上,P、N是小球A、B连线的
水平中垂线上的两点,且PO=ON。现将一个带负电的小球C(可
视为点电荷),从P点由静止释放,在小球C向N点运动的过程中,下列关于小球C运动的速度—时间图像,可能正确的是( )
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解析: 在A、B连线的垂直平分线上,从无穷远处到O点,电场强度先变大后变小,到O点变为零,负点电荷沿垂直平分线从无穷远处向O点运动,加速度先变大后变小,速度不断增大,在O点加速度为零,速度达到最大,此过程中v-t图线的斜率先变大后变小;由O点运动到无穷远速度变化情况,与从无穷远到O点速度的变化情况具有对称性。如果P、N距O点足够远,B正确;如果P、N距O点很近,A正确。
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12. 如图所示,真空中x轴上的A、B两点相距L=2.0 m。若将电荷量均
为q=+2.0×10-6 C的两点电荷分别固定在A、B两点,O点是两电
荷连线的中点,已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,求:
(1)两点电荷间的库仑力大小;
答案:9×10-3 N
解析:由库仑定律可得两点电荷间的库仑力大小F=
k=9×10-3 N。
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(2)O点的电场强度;
答案:0
解析:由于两点电荷的电荷量相同,且同为正电荷,故
由电场的叠加可知O点的电场强度为二者电场强度的矢量
和,由于两点电荷在O点的电场强度等大、反向,故O点的
电场强度为0。
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解析:若只取走A点的点电荷,则O点的电场强度仅有B
处点电荷产生的电场强度,其大小为E=k=1.8×104
N/C,其方向沿x轴负方向。
(3)若只取走A点的点电荷,O点电场强度的大小和方向。
答案:1.8×104 N/C 其方向沿x轴负方向
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谢谢观看!第2课时 电场线 匀强电场
考点一 电场线 匀强电场
1.如图所示的是某电场中的一条电场线的直线部分,M、N为这条电场线上的两点,则( )
A.该电场一定是匀强电场
B.该电场一定是单个点电荷产生的电场
C.M、N两点的电场强度方向一定相同
D.M、N两点的电场强度大小一定相同
2.(多选)如图所示为点电荷Q产生的电场中的三条电场线,下列说法正确的是( )
A.若Q为负点电荷,EA<EB
B.若Q为负点电荷,EA>EB
C.若Q为正点电荷,EA<EB
D.若Q为正点电荷,EA>EB
3.图中画了四个电场的电场线,其中图A和图C中小圆圈表示一个点电荷,图A中虚线是一个圆,图B中几条直线间距相等且互相平行,则在选项图A、B、C、D中M、N两处电场强度相同的是( )
4.电场中某区域的电场线分布如图所示,A、B是电场中的两点,则( )
A.A点的电场强度较大
B.因为B点处没有电场线,所以电荷在B点不受电场力作用
C.同一点电荷放在A点受到的电场力比放在B点时受到的电场力小
D.正电荷在A点由静止释放,电场线就是它的运动轨迹
考点二 两等量点电荷的电场
5.如图所示是真空中两等量的异种点电荷周围的电场分布情况。图中O点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,OM=ON,下列说法正确的是( )
A.同一电荷在O、M、N三点所受电场力相同
B.同一电荷在O、M、N三点所受电场力方向相同
C.O、M、N三点的电场强度大小关系是EM=EN>EO
D.把另一自由电荷在M点静止释放,将在MON间往复运动
6.两个带等量正电荷的点电荷,O点为两电荷连线的中点,a点在连线的中垂线上,如图所示,若在a点由静止释放一个电子,关于电子的运动,下列说法正确的是( )
A.电子从a向O运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大
B.电子从a向O运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大
C.电子运动到O时,加速度为零,速度最大
D.电子通过O后,速度越来越小,加速度越来越大,一直到速度为零
7.两个带电荷量分别为+q和-q的点电荷放在x轴上,相距L,下列选项所给的图中,能正确反映两个点电荷连线上某点的电场强度大小E与x关系的是( )
8.真空中有两个等量同种点电荷,以连线中点O为坐标原点,以它们连线的中垂线为x轴,图中能正确表示x轴上电场强度变化规律的是( )
9.一正电荷从电场中A点由静止释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的速度—时间图像如图所示,则A、B所在区域的电场线分布情况可能是下列选项中的( )
10.两点电荷形成的电场的电场线分布如图所示,A、B是电场线上的两点,下列判断正确的是( )
A.A、B两点的电场强度大小不等,方向相同
B.A、B两点的电场强度大小相等,方向不同
C.左边电荷带负电,右边电荷带正电
D.两电荷所带电荷量相等
11.(多选)如图所示,两个带等量正电荷的小球A、B(均可视为点电荷),被固定在光滑的绝缘水平面上,P、N是小球A、B连线的水平中垂线上的两点,且PO=ON。现将一个带负电的小球C(可视为点电荷),从P点由静止释放,在小球C向N点运动的过程中,下列关于小球C运动的速度—时间图像,可能正确的是( )
12.如图所示,真空中x轴上的A、B两点相距L=2.0 m。若将电荷量均为q=+2.0×10-6 C的两点电荷分别固定在A、B两点,O点是两电荷连线的中点,已知静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,求:
(1)两点电荷间的库仑力大小;
(2)O点的电场强度;
(3)若只取走A点的点电荷,O点电场强度的大小和方向。
第2课时 电场线 匀强电场
1.C 电场线是直线,可能是点电荷的电场,也可能是匀强电场,故A、B错误;依据电场线某点的切线方向即为电场强度方向,则M、N两点的电场强度方向一定相同,故C正确;由A、B选项分析,可知,M、N两点的电场强度大小不一定相同,故D错误。
2.BD 由于不知道电场线的方向,所以不能判断该电场是正点电荷还是负点电荷产生的,但是无论是正点电荷产生的还是负点电荷产生的,都是A点处的电场线密,B点处的电场线疏,则EA>EB,所以A、C错误,B、D正确。
3.B 电场强度为矢量,M、N两处电场强度相同,则电场强度方向、大小都要相同。图A中M、N两点的电场强度大小相同、方向不同。图B是匀强电场,M、N两点的电场强度大小、方向都相同。图C中M、N两点的电场强度方向相同、大小不同。图D中M、N两点的电场强度大小、方向都不相同,故B正确。
4.A 电场线越密,电场强度越大,故A点的电场强度大于B点的电场强度,故A正确;电场线的疏密表示电场强度的大小,在任意两条电场线之间虽没有电场线,但仍有电场,故B错误;由于A点的电场强度大于B点的电场强度,故同一点电荷放在A点受到的电场力大于放在B点受到的电场力,故C错误;在题图所示的非匀强电场中,由静止释放的电荷的运动轨迹不沿电场线,故D错误。
5.B O、M、N三点的电场强度方向相同,但大小不同,O点场强最大,EM=EN<EO,同一电荷在三点所受的电场力大小不同,方向相同,A、C错误,B正确;把另一电荷从M点静止释放,由于受到水平的电场力作用,不会在MON间往复运动,D错误。
6.C 带等量正电荷的两点电荷连线的中垂线上,中点O处的电场强度为零,向中垂线的两边电场强度先变大,达到一个最大值后,再逐渐减小到零,但a点与最大电场强度点的位置关系不能确定,当a点在最大电场强度点的上方时,电子从a点向O点运动的过程中,加速度先增大后减小,当a点在最大电场强度点的下方时,电子的加速度则一直减小,故A、B错误;但不论a点的位置如何,电子在向O点运动的过程中都在做加速运动,所以电子的速度一直增大,当到达O点时,加速度为零,速度达到最大值,故C正确;通过O点后,电子的运动方向与电场强度的方向相同,与所受电场力方向相反,故电子做减速运动,由能量守恒定律得,当电子运动到a点关于O点对称的b时,电子的速度为零,同样因b点与最大电场强度的位置关系不能确定,所以加速度大小的变化不能确定,故D错误。
7.A 越靠近两点电荷的地方电场强度越大,两点电荷连线的中点处电场强度最小,但不是零,B、D错误;两点电荷所带的电荷量大小相等,则两点电荷连线上关于中点对称的点的电场强度大小相等,A正确,C错误。
8.B 两个点电荷是同种电荷,则中点O处的电场强度为0,故图线一定经过原点,A错误;两电荷为同种电荷,则在原点两侧电场方向相反,C、D错误;能正确表示x轴上电场强度变化规律的是B选项。
9.D 由题中v-t图像可知,正电荷做加速度逐渐增大的加速运动,因此该正电荷所受电场力越来越大,电场强度越来越大,由于电场线密的地方电场强度大,且正电荷的受力方向与电场方向相同,故选项A、B、C错误,D正确。
10.C 电场线从正电荷出发,到负电荷终止,电场线的疏密程度表示电场的强弱,电场线的切线方向表示电场的方向,A、B两点的电场强度大小不相等,方向也不相同,A、B错误,C正确;电场线分布关于两电荷连线的中垂线不对称,两电荷所带电荷量不相等,D错误。
11.AB 在A、B连线的垂直平分线上,从无穷远处到O点,电场强度先变大后变小,到O点变为零,负点电荷沿垂直平分线从无穷远处向O点运动,加速度先变大后变小,速度不断增大,在O点加速度为零,速度达到最大,此过程中v-t图线的斜率先变大后变小;由O点运动到无穷远速度变化情况,与从无穷远到O点速度的变化情况具有对称性。如果P、N距O点足够远,B正确;如果P、N距O点很近,A正确。
12.(1)9×10-3 N (2)0 (3)1.8×104 N/C 其方向沿x轴负方向
解析:(1)由库仑定律可得两点电荷间的库仑力大小F=k=9×10-3 N。
(2)由于两点电荷的电荷量相同,且同为正电荷,故由电场的叠加可知O点的电场强度为二者电场强度的矢量和,由于两点电荷在O点的电场强度等大、反向,故O点的电场强度为0。
(3)若只取走A点的点电荷,则O点的电场强度仅有B处点电荷产生的电场强度,其大小为E=k=1.8×104 N/C,其方向沿x轴负方向。
2 / 3第2课时 电场线 匀强电场
知识点一 电场线
1.定义:画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的 方向表示该点的电场强度方向。
2.特点
(1)电场线从 或无限远出发,终止于无限远或 。
(2)电场线在电场中 ,这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。
(3)电场线的 程度可以描述电场的强弱,电场强度较大的地方,电场线较 。
知识点二 匀强电场
1.定义:各点的电场强度大小 、方向 的电场。
电场线特点:间隔 的平行线。
2.实例:相距 的一对带 异种电荷的平行金属板间的电场。
【情景思辨】
将一个铜质小球置于圆形玻璃器皿中心,将蓖麻油和头发碎屑置于玻璃器皿内拌匀。用起电机使铜球带电时,铜球周围的头发碎屑会呈现如图所示的发散状图样。判断下列说法的正误。
(1)发散状的黑线是电场线。( )
(2)带电铜球周围存在着电场。( )
(3)电场线可以描述电场的强弱和电场的方向。( )
(4)两条电场线之间的空白处电场强度为零。( )
(5)电场线不是实际存在的,但电场是实际存在的。( )
要点一 电场线 匀强电场
【探究】
(1)电荷周围存在着电场,法拉第采用了什么简洁方法来描述电场?
(2)在实验室,可以用实验模拟电场线;头发屑在蓖麻油中排列显示了电场线的形状,这能否说明电场线是实际存在的线?
【归纳】
1.电场线是人们为了研究电场而假想的线,只是为了更形象地描述电场的分布情况。电场线是完全虚拟出来的,并不是真实存在的,而电场是客观存在的,尽管它看不见、摸不着。
2.单一点电荷的电场线
(1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反,如图甲、乙所示。
(2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同。
(3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等。实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同。
3.匀强电场的电场线
匀强电场的电场线是间隔相等的平行线,场中各点电场强度大小相等、方向相同。
【典例1】
如图所示是静电场的一部分电场线分布,下列说法中正确的是( )
A.这个电场不可能是孤立的负点电荷的电场
B.点电荷q在A点处受到的静电力与在B点处受到的静电力一样大
C.点电荷q在A点处的瞬时加速度比在B点处的瞬时加速度小(不计重力)
D.负电荷在B点处受到的静电力的方向沿B点的切线方向
尝试解答
1.在如图所示的电场中,a、b两点的电场强度相同的是( )
2.如图为金属球放入匀强电场后电场线的分布情况。设该电场中A、B两点的电场强度大小分别为EA、EB,则A、B两点( )
A.EA=EB,电场方向相同 B.EA<EB,电场方向相同
C.EA>EB,电场方向不同 D.EA<EB,电场方向不同
要点二 两等量点电荷的电场
【探究】
如图所示,A、B是点电荷a、b连线上的两点,实线是它们间的电场线。讨论:
(1)电荷a、b各带有什么性质的电荷?
(2)A、B两点的电场强度相同吗?方向相同吗?
【归纳】
等量异种点电荷与等量同种点电荷的电场线比较
等量异种点电荷 等量同种 (正)点电荷
电场线 分布图
连线上的电场强度大小 O点最小,从O点沿连线向两边逐渐变大 O点为零,从O点沿连线向两边逐渐变大
中垂线上的电场强度大小 O点最大,从O点沿中垂线向两边逐渐变小 O点为零,从O点沿中垂线向两边先变大后变小
关于O点对称的点A与A'、B与B'的电场强度 等大同向 等大反向
【典例2】 如图所示,a、b两点分别固定有等量异种点电荷+Q和-Q,c是线段ab的中点,d是ac的中点,e是ab的垂直平分线上的一点,将一个正点电荷先后放在d、c、e点,它所受的静电力分别为Fd、Fc、Fe,则下列说法中正确的是( )
A.Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右
B.Fd、Fc的方向水平向右,Fe的方向竖直向上
C.Fd、Fe的方向水平向右,Fc=0
D.Fd、Fc、Fe的大小都相等
尝试解答
1.(多选)如图所示,在等量负点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点,B、D两点关于O点对称,关于这几点的场强大小关系,正确的是( )
A.EA>EB,EB=ED B.EA<EB,EB<ED
C.可能有EA<EB<EC qD.可能有EA=EC<EB
2.真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线如图所示,已知该电场线关于虚线对称,O点为A、B电荷连线的中点,a、b为其连线的中垂线上对称的两点,则下列说法正确的是( )
A.A、B可能是带等量异种的正、负电荷
B.A、B可能是带不等量的正电荷
C.a、b两点处无电场线,故其电场强度可能为零
D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等,方向一定相反
1.如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在该直线上有a、b两点,用Ea、Eb分别表示a、b两点的电场强度大小,则( )
A.电场线从a指向b,所以Ea<Eb
B.电场线从a指向b,所以Ea>Eb
C.电场线是直线,所以Ea=Eb
D.不知a、b附近的电场线分布,Ea、Eb大小关系不能确定
2.某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.c点的电场强度大于b点的电场强度
B.若将一试探电荷+q由a点静止释放,它将沿电场线运动到b点
C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度的方向相同
3.(多选)A、B两个点电荷在真空中产生电场的电场线(方向未标出)如图所示。图中C点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,D为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对称。则下列说法中正确的是( )
A.这两个点电荷一定是等量异种电荷
B.这两个点电荷一定是等量同种电荷
C.把某正电荷从C点移到D点所受电场力方向不变
D.C点的电场强度可能比D点的电场强度小
4.在如图所示的四种电场中,分别标记有a、b两点,其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是( )
A.甲图中与点电荷等距的a、b两点
B.乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C.丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D.丁图中非匀强电场中a、b两点
第2课时 电场线 匀强电场
【基础知识·准落实】
知识点一
1.切线 2.(1)正电荷 负电荷 (2)不相交 (3)疏密 密
知识点二
1.相等 相同 相等 2.很近 等量
情景思辨
(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】 提示:(1)法拉第采用了画电场线的方法描述电场。(2)不能。电场线实际不存在,但可以用实验模拟。
【典例1】 A 孤立的负点电荷形成电场的电场线是会聚的射线,可知这个电场不可能是孤立的负点电荷形成的电场,A正确;电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,所以EA>EB,又F=Eq,则FA>FB,aA>aB,B、C错误;电场线的切线方向为该点场强的方向,由F=qE知,负电荷在B点处受到的静电力的方向与场强的方向相反,D错误。
素养训练
1.C 根据公式E=k可知,A选项中电场强度大小相同,但方向不同,B选项中电场强度的大小不同,方向相同,故A、B错误;在匀强电场中,电场强度处处相同,故C正确;电场线密的地方电场强度大,由题D图可知b点电场强度大于a点的电场强度,故D错误。
2.D 电场线的疏密表示电场强度的大小,故EA<EB,电场线上某点切线方向表示电场强度的方向,可以确定A、B两点电场强度方向不同,故D正确。
要点二
知识精研
【探究】 提示:(1)a带正电,b带负电。
(2)A、B两点电场强度不同,从电场线的疏密程度可以看出EB>EA,方向相同。
【典例2】 A 根据电场强度叠加原理,d、c、e三点电场强度方向都是水平向右,正点电荷在各点所受静电力方向与电场强度方向相同,故A正确,B、C错误;两点电荷连线上电场强度由a到b先减小后增大,中垂线上由c到无穷远处逐渐减小,因此c点电场强度是两点电荷连线上最小的(但不为0)且是中垂线上最大的,所以Fd>Fc>Fe,故D错误。
素养训练
1.CD 根据两个等量同种点电荷电场线分布的对称性可知,B、D两点处电场线疏密程度一样,则有EB=ED,故B错误;根据两个等量同种点电荷连线的中垂线上场强的特点可知,O点场强为零,无穷远处场强也为零,从O到无穷远处场强先增大后减小,由于A、B、C、D四点具体位置不能确定,可能有EA<EB<EC,也可能有EA=EC<EB,故C、D正确,A错误。
2.D 根据电场线的特点,从正电荷出发到负电荷或无限远终止可以判断,A、B是两个等量同种电荷,选项A、B错误;电场线只是形象描述电场的假想曲线,a、b两点处无电场线,其电场强度也不为零,选项C错误;在a、b两点处电场强度大小相等、方向相反,同一试探电荷在a、b两点所受电场力大小相等,方向一定相反,选项D正确。
【教学效果·勤检测】
1.D 电场线的疏密表示电场的强弱,只有一条电场线时,则应讨论如下:若此电场线为正点电荷电场中的,则有Ea>Eb;若此电场线为负点电荷电场中的,则有Ea<Eb;若此电场线是匀强电场中的,则有Ea=Eb;若此电场线是等量异种点电荷电场中的那一条直的电场线,则Ea和Eb的关系不能确定,故D正确。
2.C 电场线的疏密表征了电场强度的大小,由题图可知Ea<Eb,Ed>Ec,Eb>Ed,Ea>Ec,故选项C正确,A错误;由于电场线是曲线,由a点静止释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错误;电场线的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点的切线不在同一条直线上,故选项D错误。
3.AC 电场线是从正电荷发出,终止于负电荷,由图中分布对称的电场线可得A、B为等量异种电荷,故A正确,B错误;等量异种电荷产生的电场中,在它们连线的中垂线MN上,各个点的电场方向均垂直于中垂线指向负电荷一侧,同一电荷在此中垂线上所受电场力方向相同,故C正确;电场线的疏密程度表示电场的强弱,电场线的切线方向表示电场的方向,C点的电场线比D点密,所以两点电场强度大小关系为EC>ED,故D错误。
4.C 甲图中与点电荷等距的a、b两点,电场强度大小相等、方向不相反,故A错误;对乙图,根据电场线的疏密及对称性可判断,a、b两点的电场强度大小相等、方向相同,故B错误;丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点,电场强度大小相等、方向相反,故C正确;对丁图,根据电场线的疏密可判断,b点的电场强度大于a点的电场强度,故D错误。
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