第3节 电场与电场强度
1.(多选)电场线可以直观地描述电场的方向和强弱,电场线上某一点的切线方向表示( )
A.正点电荷在该点所受电场力的方向
B.负点电荷在该点所受电场力的反方向
C.正点电荷在该点所受电场力的垂直方向
D.负点电荷在该点所受电场力的垂直方向
2.关于电场线,下述说法中正确的是( )
A.电场线是客观存在的
B.电场线与电荷运动的轨迹是一致的
C.电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同
D.沿电场线方向,电场强度一定越来越大
3.在电场中某点放一检验电荷,其电荷量为q,检验电荷受到的静电力为F,则该点的电场强度为E=,那么下列说法中正确的是( )
A.若移去检验电荷q,该点的电场强度就变为零
B.若在该点放一个电荷量为2q的检验电荷,该点的电场强度就变为
C.若在该点放一个电荷量为-2q的检验电荷,则该点的电场强度大小仍为E,但电场强度的方向与原来相反
D.若在该点放一个电荷量为-的检验电荷,则该点的电场强度的大小仍为E,电场强度的方向也还是原来的电场强度的方向
4.如图所示,a、b、c为某静电场中的三个点,则( )
A.a、b两点的场强大小相等
B.a、b两点的场强方向相同
C.a、c两点的场强大小相等
D.a、c两点的场强方向相同
5.A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,其v-t图像如图所示,则此电场的电场线分布可能是( )
6.电荷量相等的一对正、负电荷的电场线如图所示,关于图中a、b、c三点,下列说法正确的是( )
A.a点电场强度最大 B.b点电场强度最大
C.c点电场强度最大 D.b点电场强度为零
7.如图所示为两个带等量点电荷周围的电场线分布(电场线方向未标出),则( )
A.A只能带正电
B.A只能带负电
C.若A带正电,则 B肯定是带正电的
D.若A带正电,则B肯定是带负电的
8.在电场中A点放一个+2×10-6 C的电荷,受到的电场力为4×10-4 N,把电荷拿走后,A点的场强为( )
A.0 B.2×102 N/C
C.5×10-3 N/C D.无法确定
9.(多选)如图甲所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),O、A、B为x轴上的三点。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力跟其所带电荷量的关系如图乙所示,则( )
A.A点的电场强度大小为2×103 N/C
B.B点的电场强度大小为2×103 N/C
C.点电荷Q在A、B之间
D.点电荷Q在O、B之间
10.一检验电荷q=+4×10-9 C,在电场中P点受到的电场力F=6×10-7 N。求:
(1)P点的场强大小;
(2)将检验电荷移走后,P点的场强大小;
(3)放一电荷量为q=1.2×10-6 C的电荷在P点,受到的电场力F'的大小。
11.如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运动,电子重力不计,则电子除受电场力外,所受的另一个力的大小和方向变化情况是( )
A.先变大后变小,方向水平向左
B.先变大后变小,方向水平向右
C.先变小后变大,方向水平向左
D.先变小后变大,方向水平向右
12.如图所示,A为带正电且电荷量为Q的金属板,在金属板右侧用绝缘细线悬挂一质量为m、电荷量为+q的小球,小球受到水平向右的静电力作用而使细线与竖直方向成θ角,且此时小球在金属板的垂直平分线上距板r处,试求小球所在处的电场强度。(重力加速度为g)
13.如图所示,在一带负电的导体A附近有一点B,如在B处放置一个q1=-2.0×10-8 C的电荷,测出其受到的静电力F1大小为4.0×10-6 N,方向如图所示。
(1)B处电场强度是多大?方向是怎样的?
(2)拿走q1后,B处的电场强度是多大?
(3)如果换用一个q2=4.0×10-7 C的电荷放在B点,此时B处电场强度多大?方向是怎样的?电荷q2受力如何?
第3节 电场与电场强度
1.AB 电场线可以直观地描述电场的方向和强弱,电场线上某一点的切线方向表示正点电荷在该点所受电场力的方向,表示负点电荷在该点所受电场力的反方向,A、B正确,C、D错误。
2.C 电场线不是客观存在的,是为了形象描述电场而假想的线,A错误;电荷运动的轨迹与电场线不一定一致,运动轨迹与初速度大小、方向有关,可能的轨迹很多,而电场线是一定的,B错误;正电荷在电场中受的电场力方向与该点电场线切线方向相同,而负电荷所受电场力与该点电场线切线方向相反,C正确;电场强度大小与电场强度的方向无关,与电场线方向无关,D错误。
3.D 电场对处于其中的电荷有力的作用是电场的基本性质。为了反映电场具有这一力的性质,引入了电场强度E这一物理量。E是电场本身的一种特性,它是由产生电场的电荷以及在电场中各点的位置决定的,与该点有无检验电荷、检验电荷电荷量的多少、电性的正负无关,故D正确。
4.B 电场线的疏密表示场强的大小,越密场强越大,由图可知Ea>Eb>Ec,A、C错误;电场线的切线方向表示场强的方向,由图可知a、b两点的场强方向相同,a、c两点场强方向不同,B正确,D错误。
5.A 负点电荷在电场力的作用下由A运动到B,并由v-t图像知,负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动。由F=ma得电场力越来越大,即A→B电场强度越来越大,电场线分布越来越密。又由于负电荷所受电场力方向与速度方向相反,可知场强方向为由A到B。故A正确。
6.C 根据电场线的疏密程度可知c点的电场强度最大,C正确,A、B、D错误。
7.C 根据电场线的特点,可知电场线从正电荷出发到负电荷终止,由题图可知A、B是两个同种电荷,由于电场线方向未标出,所以不能判定电荷的电性,若A带正电,则B肯定是带正电的,故A、B、D错误,C正确。
8.B 电场强度与检验电荷无关,所以把电荷拿走后,A点的场强仍为E== N/C=2×102 N/C,故B正确,A、C、D错误。
9.AC 设A、B两点的电场强度分别为EA、EB,根据题图乙可知,A点的电场强度EA=2×103 N/C,B点的电场强度EB=-500 N/C,A、B两点的电场强度方向相反,由点电荷电场的特点知,该点电荷在A、B之间,故选项A、C正确。
10.(1)1.5×102 N/C (2)1.5×102 N/C (3)1.8×10-4 N
解析:(1)E==N/C=1.5×102 N/C。
(2)场强是描述电场的物理量,跟检验电荷无关,所以场强仍是1.5×102 N/C。
(3)F'=q'E=1.2×10-6×1.5×102 N=1.8×10-4 N。
11.B 等量异种电荷电场线的分布如图(a)所示。由图中电场线的分布可以看出,从A到O,电场线由疏到密,从O到B,电场线从密到疏,所以从A→O→B,电场强度先由小变大,再由大变小,而电场强度的方向沿电场线切线方向,为水平向右,如图(b)所示。因电子处于平衡状态,其所受合外力必为零,故另一个力应与电子所受的电场力大小相等、方向相反。所以另一个力方向应水平向右,其大小应先变大后变小,所以B正确。
12.,方向水平向右
解析:分析小球的受力情况,如图所示,由平衡条件可得小球受到A板的电场力F=mgtan θ
小球所在处的电场强度E==
因为小球带正电,所以电场强度的方向为水平向右。
13.见解析
解析:(1)由场强公式可得EB== N/C=200 N/C,因为是负电荷,所以场强方向与F1方向相反。
(2)电场中某点的场强与试探电荷无关,拿走q1后,B处的电场强度仍为200 N/C。
(3)此时B处场强仍为200 N/C,方向与F1相反。q2在B点所受静电力F2=q2EB=4.0×10-7×200 N=8.0×10-5 N,方向与场强方向相同,也就是与F1方向相反。
2 / 3第3节 电场与电场强度
核心素养目标 物理观念 知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质,知道电场强度的定义及物理意义,知道电场线的概念及特点
科学思维 通过电荷在电场中所受静电力研究静电场的性质,领略理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法
科学探究 了解如何用电场线描述电场,体会形象描述电场强度的方法
知识点一 电场及电场力
1.电场
(1)电荷之间的 是通过电场传递的。
(2)电场是 存在的一种形式。
2.电场力:电场对处在其中的 有力的作用,这种力称为电场力。
知识点二 电场强度
1.试探电荷与场源电荷
(1)试探电荷:如图所示,带电荷量足够小的电荷q,对Q产生的电场不会产生明显影响,可用来检验电场是否存在及其强弱分布情况,q称为试探电荷,或检验电荷。
(2)场源电荷:被探测的电场是由带电体激发的,其所带电荷Q称为场源电荷(或源电荷)。
2.电场强度
(1)定义:在物理学中,放入电场中某点的试探电荷受到的电场力F与它的电荷量q之比,称为该点的电场强度,简称场强,用E表示。
(2)定义式:E= 。
(3)方向:电场强度是 ,物理学中规定,电场中某点电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。负电荷在电场中的某点所受电场力方向与该点的电场强度方向相反。
(4)单位:在国际单位制中为牛顿每库仑(N/C)。
(5)物理意义:电场强度是描述电场力性质的物理量,与试探电荷受到的静电力大小无关。
知识点三 电场线
1.电场线
在电场中绘出一些曲线,曲线上任一点的 方向与该点 方向一致,这样的曲线称为电场线。
2.电场线的特点
(1)在同一静电场中,电场线的疏密程度表示电场的强弱;电场线上某点的 表示该点电场的方向。
(2)电场线是为了形象描述电场而 的线,实际并不存在。
(3)电场线总是从 或 出发,终止于无穷远或负电荷,是不闭合曲线。
(4)电场线在电场中不相交。
【情景思辨】
根据图示情景判断正误。
(1)电场线可以描述电场的强弱和电场的方向。( )
(2)两条电场线之间的空白处电场强度为零。( )
(3)电场线不是实际存在的,但电场是实际存在的。( )
(4)电场线是直线时不可以相交,电场线是曲线时可以相交。( )
要点一 电场 电场强度
【探究】
(1)在空间中有一电场,把一带电荷量为q的试探电荷放在电场中的A点,该电荷受到的静电力为F。若把带电荷量为2q的点电荷放在A点,则它受到的静电力为多少?若把带电荷量为nq的点电荷放在该点,它受到的静电力为多少?电荷受到的静电力F与电荷量q有何关系?
(2)
如图所示,在正点电荷Q形成的电场中,在距Q的距离为r处放一试探电荷q,求q受到的静电力F与q的比值;该比值与q有关吗?
【归纳】
1.对电场强度公式E=的理解
(1)公式E=是电场强度的定义式,该式给出了测量电场中某一点电场强度的方法,应当注意,电场中某一点的电场强度由电场本身决定,与是否测量及如何测量无关。
(2)公式E=可变形为F=qE,即电场强度E与电荷量q的乘积等于静电力的大小;正电荷所受静电力方向与电场强度方向相同,负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反。
2.电场强度的两个性质
(1)唯一性:电场中某点的电场强度E是唯一的,是由电场本身的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的,与是否放入试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中不同的地方,电场强度一般是不同的。
(2)矢量性:电场强度描述了电场的方向,是矢量,其方向与在该点的正电荷所受静电力的方向相同,与在该点的负电荷所受静电力的方向相反。
【典例1】 在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为+3q的试探电荷,此时测得该点的电场强度( )
A.大小为3E,方向和E相反
B.大小为E,方向和E相同
C.大小为3E,方向和E相同
D.大小为E,方向和E相反
尝试解答
1.(多选)关于电场,下列说法正确的是( )
A.电荷周围一定存在着电场
B.电场不是客观存在的,是人们虚构的
C.电荷间的相互作用是通过电场传递的,电场最基本的性质是对放在其中的电荷有力的作用
D.电场只能存在于真空中和空气中,不可能存在于物体中
2.关于电场强度的理解,下列说法正确的是( )
A.由E=可知,电场中某一点的电场强度E与q成反比,与F成正比
B.电场中某一点的电场强度与放入该点的试探电荷无关
C.E=是电场强度的定义式,对所有电场都适用,F是试探电荷所受的力,q是产生电场的电荷所带的电荷量
D.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以电场中某一点电场强度的方向与放入该点的试探电荷的正负有关
要点二 电场线的理解与应用
【解读】
1.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,如图甲所示,负电荷则相反,如图乙所示。
(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。
2.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】 (多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点电场强度的强弱,图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O对称的两点,B、C和A、D也相对O对称,则( )
A.B、C两点电场强度大小相等,方向相同
B.A、D两点电场强度大小相等,方向相反
C.E、O、F三点比较,O点电场强度最强
D.B、O、C三点比较,O点电场强度最强
尝试解答
1.
如图所示为电场中某条电场线的示意图,则下列说法正确的是( )
A.电场线是电场中实际存在的线
B.电场线上每点的切线方向表示电场中该点的电场强度方向
C.电场线在电场中可以相交
D.电场中电场线较密的地方电场强度较小,电场线较疏的地方电场强度较大
2.
法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场。两点电荷a、b所形成的电场线分布图如图所示,电场线关于a、b连线的中垂线对称。下列说法正确的是( )
A.a、b为同种电荷
B.a、b为异种电荷
C.a的带电荷量大于b的带电荷量
D.a的带电荷量小于b的带电荷量
要点回眸
1.(多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是( )
A.电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处在其中的电荷有力的作用
B.电场是人为设想出来的,其实并不存在
C.某点的场强越大,则同一电荷在该点所受到的电场力越大
D.某点的电场强度方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向
2.由电场强度的定义式E=可知,在电场中同一点( )
A.电场强度E跟F成正比,跟q成反比
B.无论放入电场中的电荷q值多大,F与q的比值都相同
C.先后放入带电荷量为+q和-q的电荷,所受电场力等大反向,电场强度分别为E和-E
D.如果没有放入电荷q,那么该点的电场强度一定为零
3.(多选)下列选项中的图像是电场中某点的电场强度E及试探电荷所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关系图像,其中正确的是( )
4.
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
第3节 电场与电场强度
【基础知识·准落实】
知识点一
1.(1)相互作用 (2)物质 2.电荷
知识点二
2.(2) (3)矢量
知识点三
1.切线 电场强度 2.(1)切线方向 (2)假想 (3)正电荷 无穷远
情景思辨
(1)√ (2)× (3)√ (4)×
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】 提示:(1)2F;nF;F与q成正比,即F与q的比值为定值。
(2);无关。
【典例1】 B 电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量,大小等于试探电荷所受的电场力F与试探电荷所带的电荷量q的比值,由电场本身决定,故与试探电荷的有无、电性、电荷量的大小无关;故在该点放入电荷量为-q的试探电荷时电场强度为E,改放电荷量为+3q的试探电荷时电场强度大小仍为E,方向不变,故B正确,A、C、D错误。
素养训练
1.AC 电荷周围存在着电场,电场对放在其中的电荷有力的作用,电荷之间的相互作用是通过电场传递的,A、C正确;电场是一种物质,它与其他物质一样,是客观存在的,在真空中、空气中、导体中都能存在,B、D错误。
2.B E=是电场强度的定义式,运用的是比值定义法,E反映电场本身的性质,与试探电荷无关,所以不能说E与q成反比,与F成正比,故A错误,B正确;电场强度E可以根据定义式E=来测量,对所有电场都适用,F是试探电荷所受的电场力,q是试探电荷所带的电荷量,故C错误;电场强度的方向与正电荷所受电场力方向相同,与负电荷所受电场力方向相反,电场中某点的电场强度方向与放入该点的试探电荷无关,故D错误。
要点二
知识精研
【典例2】 AC 根据等量异种点电荷电场的分布情况可知,B、C两点对称分布,电场强度大小相等,方向相同,选项A正确;根据对称性可知,A、D两处电场线疏密程度相同,A、D两点电场强度大小相同,方向相同,选项B错误;E、O、F三点中O点电场强度最强,选项C正确;B、O、C三点比较,O点电场强度最小,选项D错误。
素养训练
1.B 电场线是假想的线,电场中实际不存在电场线,故A错误;电场中某点的电场强度的方向与电场线在该点的切线方向一致,若电场线相交,则相交处场强方向有两个,和电场中某点场强方向是唯一的相矛盾,故电场线永不相交,故B正确,C错误;电场线的疏密表示电场强弱,电场线较密的地方电场强度较大,电场线较疏的地方电场强度较小,故D错误。
2.B 根据电场线分布图可知,a、b为异种电荷,故B正确,A错误;电场线关于a、b连线的中垂线对称,所以a的带电荷量等于b的带电荷量,故C、D错误。
【教学效果·勤检测】
1.AC 电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质并对处在其中的电荷有力的作用,电荷间的相互作用是通过电场产生的,不是假想的,故A正确,B错误;由E=得F=Eq,当q一定时,E越大,F越大,故C正确;电场强度方向规定为正电荷在该点受到的电场力方向,与负电荷受到的电场力的方向相反,故D错误。
2.B 电场强度E=是采用比值法定义的,不能认为电场强度E跟F成正比,跟q成反比,故A错误;电场强度取决于电场本身,与试探电荷的电荷量多少和受力大小无关,试探电荷所带的电荷量变化时,在电场中的同一点受到的电场力与所带电荷量的比值都相同,故B正确;电场强度的方向与正试探电荷受到的静电力方向一致,与负试探电荷受到的静电力方向相反,但电场强度不因试探电荷的变化而变化,故C错误;电场强度取决于电场本身,与有无试探电荷无关,故D错误。
3.AD 电场中某点的电场强度与试探电荷无关,A正确,B错误;由F=qE可知,F-q图线为过原点的倾斜直线,D正确,C错误。
4.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。
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第3节 电场与电场强度
核
心
素
养
目
标 物理
观念 知道电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质,知道电场
强度的定义及物理意义,知道电场线的概念及特点
科学
思维 通过电荷在电场中所受静电力研究静电场的性质,领略理
想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法
科学
探究 了解如何用电场线描述电场,体会形象描述电场强度的方
法
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 电场及电场力
1. 电场
(1)电荷之间的 是通过电场传递的。
(2)电场是 存在的一种形式。
2. 电场力:电场对处在其中的 有力的作用,这种力称为
电场力。
相互作用
物质
电荷
知识点二 电场强度
1. 试探电荷与场源电荷
(1)试探电荷:如图所示,带电荷量足够小的电荷q,对Q产生的
电场不会产生明显影响,可用来检验电场是否存在及其强弱
分布情况,q称为试探电荷,或检验电荷。
(2)场源电荷:被探测的电场是由带电体激发的,其所带电荷Q
称为场源电荷(或源电荷)。
2. 电场强度
(1)定义:在物理学中,放入电场中某点的试探电荷受到的电场
力F与它的电荷量q之比,称为该点的电场强度,简称场强,
用E表示。
(3)方向:电场强度是 ,物理学中规定,电场中某点
电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
负电荷在电场中的某点所受电场力方向与该点的电场强度
方向相反。
矢量
(4)单位:在国际单位制中为牛顿每库仑(N/C)。
(5)物理意义:电场强度是描述电场力性质的物理量,与试探电
荷受到的静电力大小无关。
知识点三 电场线
1. 电场线
在电场中绘出一些曲线,曲线上任一点的 方向与该点
方向一致,这样的曲线称为电场线。
切线
电
场强度
2. 电场线的特点
(1)在同一静电场中,电场线的疏密程度表示电场的强弱;电场
线上某点的 表示该点电场的方向。
(2)电场线是为了形象描述电场而 的线,实际并不存
在。
(3)电场线总是从 或 出发,终止于无穷远
或负电荷,是不闭合曲线。
(4)电场线在电场中不相交。
切线方向
假想
正电荷
无穷远
【情景思辨】
根据图示情景判断正误。
(1)电场线可以描述电场的强弱和电场的方向。 ( √ )
(2)两条电场线之间的空白处电场强度为零。 ( × )
(3)电场线不是实际存在的,但电场是实际存在的。 ( √ )
(4)电场线是直线时不可以相交,电场线是曲线时可以相交。
( × )
√
×
√
×
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一 电场 电场强度
【探究】
(1)在空间中有一电场,把一带电荷量为q的试探电荷放在电
场中的A点,该电荷受到的静电力为F。若把带电荷量为2q的点电
荷放在A点,则它受到的静电力为多少?若把带电荷量为nq的点电
荷放在该点,它受到的静电力为多少?电荷受到的静电力F与电荷
量q有何关系?
提示: 2F;nF;F与q成正比,即F与q的比值为定值。
(2)如图所示,在正点电荷Q形成的电场中,在距Q的距离为r处
放一试探电荷q,求q受到的静电力F与q的比值;该比值与q
有关吗?
提示:;无关。
【归纳】
1. 对电场强度公式E=的理解
(1)公式E=是电场强度的定义式,该式给出了测量电场中某一
点电场强度的方法,应当注意,电场中某一点的电场强度由
电场本身决定,与是否测量及如何测量无关。
(2)公式E=可变形为F=qE,即电场强度E与电荷量q的乘积等
于静电力的大小;正电荷所受静电力方向与电场强度方向相
同,负电荷所受静电力方向与电场强度方向相反。
2. 电场强度的两个性质
(1)唯一性:电场中某点的电场强度E是唯一的,是由电场本身
的特性(形成电场的电荷及空间位置)决定的,与是否放入
试探电荷、放入电荷的电性、电荷量的多少均无关。电场中
不同的地方,电场强度一般是不同的。
(2)矢量性:电场强度描述了电场的方向,是矢量,其方向与在
该点的正电荷所受静电力的方向相同,与在该点的负电荷所
受静电力的方向相反。
【典例1】 在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该
点的电场强度为E;若在该点放入电荷量为+3q的试探电荷,此时测
得该点的电场强度( )
A. 大小为3E,方向和E相反
B. 大小为E,方向和E相同
C. 大小为3E,方向和E相同
D. 大小为E,方向和E相反
解析:电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量,大小等于试探电
荷所受的电场力F与试探电荷所带的电荷量q的比值,由电场本身决
定,故与试探电荷的有无、电性、电荷量的大小无关;故在该点放入
电荷量为-q的试探电荷时电场强度为E,改放电荷量为+3q的试探电
荷时电场强度大小仍为E,方向不变,故B正确,A、C、D错误。
1. (多选)关于电场,下列说法正确的是( )
A. 电荷周围一定存在着电场
B. 电场不是客观存在的,是人们虚构的
C. 电荷间的相互作用是通过电场传递的,电场最基本的性质是对放
在其中的电荷有力的作用
D. 电场只能存在于真空中和空气中,不可能存在于物体中
解析: 电荷周围存在着电场,电场对放在其中的电荷有力的
作用,电荷之间的相互作用是通过电场传递的,A、C正确;电场
是一种物质,它与其他物质一样,是客观存在的,在真空中、空气
中、导体中都能存在,B、D错误。
2. 关于电场强度的理解,下列说法正确的是( )
B. 电场中某一点的电场强度与放入该点的试探电荷无关
D. 正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以电
场中某一点电场强度的方向与放入该点的试探电荷的正负有关
解析: E=是电场强度的定义式,运用的是比值定义法,E反
映电场本身的性质,与试探电荷无关,所以不能说E与q成反比,
与F成正比,故A错误,B正确;电场强度E可以根据定义式E=来
测量,对所有电场都适用,F是试探电荷所受的电场力,q是试探
电荷所带的电荷量,故C错误;电场强度的方向与正电荷所受电场
力方向相同,与负电荷所受电场力方向相反,电场中某点的电场强
度方向与放入该点的试探电荷无关,故D错误。
要点二 电场线的理解与应用
【解读】
1. 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,
如图甲所示,负电荷则相反,如图乙所示。
(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。
2. 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】 (多选)用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点
电场强度的强弱,图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是
电场中的一些点:O是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上相对O
对称的两点,B、C和A、D也相对O对称,则( )
A. B、C两点电场强度大小相等,方向相同
B. A、D两点电场强度大小相等,方向相反
C. E、O、F三点比较,O点电场强度最强
D. B、O、C三点比较,O点电场强度最强
解析:根据等量异种点电荷电场的分布情况可知,B、C两点对称分
布,电场强度大小相等,方向相同,选项A正确;根据对称性可知,A、D两处电场线疏密程度相同,A、D两点电场强度大小相同,方向相同,选项B错误;E、O、F三点中O点电场强度最强,选项C正确;B、O、C三点比较,O点电场强度最小,选项D错误。
1. 如图所示为电场中某条电场线的示意图,则下列说法正确的是
( )
A. 电场线是电场中实际存在的线
B. 电场线上每点的切线方向表示电场中该点的电场强度方向
C. 电场线在电场中可以相交
D. 电场中电场线较密的地方电场强度较小,电场线较疏的地方电场强度较大
解析: 电场线是假想的线,电场中实际不存在电场线,故A错
误;电场中某点的电场强度的方向与电场线在该点的切线方向一
致,若电场线相交,则相交处场强方向有两个,和电场中某点场强
方向是唯一的相矛盾,故电场线永不相交,故B正确,C错误;电
场线的疏密表示电场强弱,电场线较密的地方电场强度较大,电场
线较疏的地方电场强度较小,故D错误。
2. 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场。两点电荷a、b所形
成的电场线分布图如图所示,电场线关于a、b连线的中垂线对称。
下列说法正确的是( )
A. a、b为同种电荷
B. a、b为异种电荷
C. a的带电荷量大于b的带电荷量
D. a的带电荷量小于b的带电荷量
解析: 根据电场线分布图可知,a、b为异种电荷,故B正确,
A错误;电场线关于a、b连线的中垂线对称,所以a的带电荷量等
于b的带电荷量,故C、D错误。
要点回眸
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. (多选)下列关于电场和电场强度的说法正确的是( )
A. 电荷间的相互作用是通过电场产生的,电场最基本的特征是对处
在其中的电荷有力的作用
B. 电场是人为设想出来的,其实并不存在
C. 某点的场强越大,则同一电荷在该点所受到的电场力越大
D. 某点的电场强度方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向
解析: 电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质并对处在其
中的电荷有力的作用,电荷间的相互作用是通过电场产生的,不是
假想的,故A正确,B错误;由E=得F=Eq,当q一定时,E越
大,F越大,故C正确;电场强度方向规定为正电荷在该点受到的
电场力方向,与负电荷受到的电场力的方向相反,故D错误。
2. 由电场强度的定义式E=可知,在电场中同一点( )
A. 电场强度E跟F成正比,跟q成反比
B. 无论放入电场中的电荷q值多大,F与q的比值都相同
C. 先后放入带电荷量为+q和-q的电荷,所受电场力等大反向,电
场强度分别为E和-E
D. 如果没有放入电荷q,那么该点的电场强度一定为零
解析: 电场强度E=是采用比值法定义的,不能认为电场强度
E跟F成正比,跟q成反比,故A错误;电场强度取决于电场本身,
与试探电荷的电荷量多少和受力大小无关,试探电荷所带的电荷量
变化时,在电场中的同一点受到的电场力与所带电荷量的比值都相
同,故B正确;电场强度的方向与正试探电荷受到的静电力方向一
致,与负试探电荷受到的静电力方向相反,但电场强度不因试探电
荷的变化而变化,故C错误;电场强度取决于电场本身,与有无试
探电荷无关,故D错误。
3. (多选)下列选项中的图像是电场中某点的电场强度E及试探电荷
所受电场力F与放在该点处的试探电荷所带电荷量q之间的函数关
系图像,其中正确的是( )
解析: 电场中某点的电场强度与试探电荷无关,A正确,
B错误;由F=qE可知,F-q图线为过原点的倾斜直线,D正
确,C错误。
4. 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。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1. (多选)电场线可以直观地描述电场的方向和强弱,电场线上某一
点的切线方向表示( )
A. 正点电荷在该点所受电场力的方向
B. 负点电荷在该点所受电场力的反方向
C. 正点电荷在该点所受电场力的垂直方向
D. 负点电荷在该点所受电场力的垂直方向
解析: 电场线可以直观地描述电场的方向和强弱,电场线上
某一点的切线方向表示正点电荷在该点所受电场力的方向,表示负
点电荷在该点所受电场力的反方向,A、B正确,C、D错误。
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2. 关于电场线,下述说法中正确的是( )
A. 电场线是客观存在的
B. 电场线与电荷运动的轨迹是一致的
C. 电场线上某点的切线方向与电荷在该点受力方向可以不同
D. 沿电场线方向,电场强度一定越来越大
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解析: 电场线不是客观存在的,是为了形象描述电场而假想的
线,A错误;电荷运动的轨迹与电场线不一定一致,运动轨迹与初
速度大小、方向有关,可能的轨迹很多,而电场线是一定的,B错
误;正电荷在电场中受的电场力方向与该点电场线切线方向相同,
而负电荷所受电场力与该点电场线切线方向相反,C正确;电场强
度大小与电场强度的方向无关,与电场线方向无关,D错误。
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3. 在电场中某点放一检验电荷,其电荷量为q,检验电荷受到的静电
力为F,则该点的电场强度为E=,那么下列说法中正确的是( )
A. 若移去检验电荷q,该点的电场强度就变为零
C. 若在该点放一个电荷量为-2q的检验电荷,则该点的电场强度大
小仍为E,但电场强度的方向与原来相反
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解析: 电场对处于其中的电荷有力的作用是电场的基本性质。
为了反映电场具有这一力的性质,引入了电场强度E这一物理量。
E是电场本身的一种特性,它是由产生电场的电荷以及在电场中各
点的位置决定的,与该点有无检验电荷、检验电荷电荷量的多少、
电性的正负无关,故D正确。
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4. 如图所示,a、b、c为某静电场中的三个点,则( )
A. a、b两点的场强大小相等
B. a、b两点的场强方向相同
C. a、c两点的场强大小相等
D. a、c两点的场强方向相同
解析: 电场线的疏密表示场强的大小,越密场强越大,由图可
知Ea>Eb>Ec,A、C错误;电场线的切线方向表示场强的方向,
由图可知a、b两点的场强方向相同,a、c两点场强方向不同,B正
确,D错误。
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5. A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在静电力作用
下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点,其v-t图像如图所
示,则此电场的电场线分布可能是( )
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解析: 负点电荷在电场力的作用下由A运动到B,并由v-t图像
知,负点电荷做加速度逐渐增大的减速运动。由F=ma得电场力越
来越大,即A→B电场强度越来越大,电场线分布越来越密。又由
于负电荷所受电场力方向与速度方向相反,可知场强方向为由A到
B。故A正确。
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6. 电荷量相等的一对正、负电荷的电场线如图所示,关于图中a、b、
c三点,下列说法正确的是( )
A. a点电场强度最大
B. b点电场强度最大
C. c点电场强度最大
D. b点电场强度为零
解析: 根据电场线的疏密程度可知c点的电场强度最大,C正
确,A、B、D错误。
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7. 如图所示为两个带等量点电荷周围的电场线分布(电场线方向未标
出),则( )
A. A只能带正电
B. A只能带负电
C. 若A带正电,则 B肯定是带正电的
D. 若A带正电,则B肯定是带负电的
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解析: 根据电场线的特点,可知电场线从正电荷出发到负电荷
终止,由题图可知A、B是两个同种电荷,由于电场线方向未标
出,所以不能判定电荷的电性,若A带正电,则B肯定是带正电
的,故A、B、D错误,C正确。
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8. 在电场中A点放一个+2×10-6 C的电荷,受到的电场力为4×10-4
N,把电荷拿走后,A点的场强为( )
A. 0 B. 2×102 N/C
C. 5×10-3 N/C D. 无法确定
解析: 电场强度与检验电荷无关,所以把电荷拿走后,A点
的场强仍为E== N/C=2×102 N/C,故B正确,A、
C、D错误。
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9. (多选)如图甲所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),
O、A、B为x轴上的三点。放在A、B两点的试探电荷受到的静电力
跟其所带电荷量的关系如图乙所示,则( )
A. A点的电场强度大小为2×103 N/C
B. B点的电场强度大小为2×103 N/C
C. 点电荷Q在A、B之间
D. 点电荷Q在O、B之间
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解析: 设A、B两点的电场强度分别为EA、EB,根据题图乙可
知,A点的电场强度EA=2×103 N/C,B点的电场强度EB=-500
N/C,A、B两点的电场强度方向相反,由点电荷电场的特点知,该
点电荷在A、B之间,故选项A、C正确。
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10. 一检验电荷q=+4×10-9 C,在电场中P点受到的电场力F=
6×10-7 N。求:
(1)P点的场强大小;
答案:1.5×102 N/C
解析:E==N/C=1.5×102 N/C。
(2)将检验电荷移走后,P点的场强大小;
答案:1.5×102 N/C
解析:场强是描述电场的物理量,跟检验电荷无关,所
以场强仍是1.5×102 N/C。
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(3)放一电荷量为q=1.2×10-6 C的电荷在P点,受到的电场力
F'的大小。
答案:1.8×10-4 N
解析: F'=q'E=1.2×10-6×1.5×102 N=1.8×10-4 N。
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11. 如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运
动,电子重力不计,则电子除受电场力外,所受的另一个力的大
小和方向变化情况是( )
A. 先变大后变小,方向水平向左
B. 先变大后变小,方向水平向右
C. 先变小后变大,方向水平向左
D. 先变小后变大,方向水平向右
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解析: 等量异种电
荷电场线的分布如图
(a)所示。由图中电场
线的分布可以看出,从
A到O,电场线由疏到密,从O到B,电场线从密到疏,所以从A→O→B,电场强度先由小变大,再由大变小,而电场强度的方向沿电场线切线方向,为水平向右,如图(b)所示。因电子处于平衡状态,其所受合外力必为零,故另一个力应与电子所受的电场力大小相等、方向相反。所以另一个力方向应水平向右,其大小应先变大后变小,所以B正确。
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12. 如图所示,A为带正电且电荷量为Q的金属板,在金属板右侧用绝
缘细线悬挂一质量为m、电荷量为+q的小球,小球受到水平向右
的静电力作用而使细线与竖直方向成θ角,且此时小球在金属板的
垂直平分线上距板r处,试求小球所在处的电场强度。(重力加速
度为g)
答案:,方向水平向右
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解析:分析小球的受力情况,如图所示,由平衡条件可
得小球受到A板的电场力F=mgtan θ
小球所在处的电场强度
E==
因为小球带正电,所以电场强度的方向为水平向右。
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13. 如图所示,在一带负电的导体A附近有一点B,如在B处放置一个
q1=-2.0×10-8 C的电荷,测出其受到的静电力F1大小为
4.0×10-6 N,方向如图所示。
(1)B处电场强度是多大?方向是怎样的?
答案:见解析
解析:由场强公式可得EB==
N/C=200 N/C,因为是负电荷,所以场强方
向与F1方向相反。
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(2)拿走q1后,B处的电场强度是多大?
解析:电场中某点的场强与试探电荷无关,拿走q1后,B处的电场强度仍为200 N/C。
解析:此时B处场强仍为200 N/C,方向与F1相反。q2在B点所受静电力F2=q2EB=4.0×10-7×200 N=8.0×10-5 N,方向与场强方向相同,也就是与F1方向相反。
(3)如果换用一个q2=4.0×10-7 C的电荷放在B点,此时B处电
场强度多大?方向是怎样的?电荷q2受力如何?
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谢谢观看!