1.3 电场及其描述 课件（鲁科选修3-1）

(共53张PPT)
第3节　电场及其描述
1.距地面300 m高处，有一个带电荷量为q1＝1 C的物体，如右图所示，问它能吸起多重的在地面上带电荷量为q2＝－1 C的物体？
【答案】　105 N
2.一个物体与另外一个物体之间可以通过直接接触(如推、拉、提、压等形式)产生力的作用，而地球和月球之间、两个电荷之间、磁铁可以吸引小铁屑等，它们之间并没有直接接触，为什么能存在相互的作用力呢？
【答案】　一个物体与另外一个物体之间直接接触时，两物体之间可以发生形变，从而产生了弹力作用，表现为推、拉、提、压等不同形式的力的效果．而其他的一些物体之间也可以不直接接触，就可以产生力的作用，如地球和月球之间是通过引力场的作用而产生力的作用的，电荷之间也是通过一种特殊的物质(电场)而使电荷之间产生力的作用．同理，磁铁与小铁屑之间是通过磁场在起作用的．
1．电荷间的相互作用是怎样发生的？
2．电场的基本性质是什么？
3．什么是电场力？
4．电场强度的大小、方向如何？
5．电场强度的决定因素是什么？
6．什么是电场线？电场线有何特点？
一、电场及电场力
1．电荷周围存在场，电荷的相互作用不可能超越距离，是通过场传递的，这种场称为 ．电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式．
2．电场对于处在其中的电荷有力的作用，这种力叫做 ．
电场
电场力
二、电场强度
1．电场最明显的特征就是对置入的电荷有 的作用，激发电场的电荷被称为 或源电荷，检验电场是否存在或强弱分布的电荷成为 ．
2．在物理学中，把放入电场中某点的电荷受到的 与它的 的比值，叫做电场强度，简称 ，用E表示．
3．定义式： .
4．电场强度是 量．物理学中规定，电场中某点电场强度的方向跟 在该点所受电场力的方向相同．
场源电荷
力
试探电荷或检验电荷
电场力F
电荷量q
场强
矢
正电荷
5．电场强度的单位： .
该单位为 单位，由力的单位和电荷量的单位共同决定．
2．物理学中把大小和方向都处处相同的电场叫做 电场．
N/C
导出
场源
匀强
四、电场线
1． ：
电场线是画在电场中的一条条 ，曲线上每点的 表示该点的电场强度方向，电场线不是实际存在的线，是为了 而假想的线．
2． ：熟记五种特殊电场的电场线分布，如下图所示．
电场线
有方向的曲线
切线方向
形象描述电场
几种特殊的电场线
3．电场线的特点
(1)电场线从 (或 )出发，终止于 (或 )．
(2)电场线在电场中不 ．
(3)在同一电场里，电场线 的地方场强越大．
(4) 的电场线是均匀分布的平行直线．
正电荷
无穷远
无穷远
负电荷
相交
密
匀强电场
一、对电场强度的理解
1．电场强度两个公式的对比
(3)点电荷的电场
在以Q为中心，以r为半径的球面上，各点的场强大小相等，但方向不同，在点电荷Q的电场中不存在场强相等的两点．
【解析】　电场对处于其中的电荷施加力的作用是电场的基本性质，我们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，试探电荷的引入仅仅是用来检验这一特性，因此与试探电荷存在与否无关，它是由产生电场的电荷以及在电场中各点的位置决定的，与该点有无试探电荷、电荷量的多少，电性的正、负无关．故正确答案为D.
【答案】　D
二、电场力与电场强度的区别与联系
2.(2010年泉州高二检测)一个检验电荷在电场中某点受到的电场力为F，这点的电场强度为E，在图中能正确反映q、E、F三者关系的是(　　)
【答案】　D
三、用电场线比较场强时的注意点
按照电场线画法的规定，场强大处电场线密，场强小处电场线疏，因此根据电场线的疏密就可以比较场强的大小．例如，图(a)中由于A点处比B点处的电场线密，可知EA＞EB，但若只给一条直电场线，如图(b)，试比较判断A、B两点的场强的大小，则无法由疏密程度来确定．对此种情况可有多种推理判断：
1．若是正点电荷电场中的一条电场线，由点电荷场强公式可知EA＞EB；
2．若是负点电荷电场中的一条电场线则有EA＜EB；
3．若是匀强电场中的一条电场线，则有EA＝EB.当然，对它还可以有其他的推理判断．
B．点电荷q在A点处受到的电场力比在B点处受到的电场力大
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点处受到的电场力的方向沿B点切线方向
3.右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．这个电场可能是负点电荷的电场
【解析】　因为(孤立)负点电荷的电场线是自四周无穷远处从不同方向指向负电荷的球对称分布的，而图中的电场线分布不具备这种特点，所以它不可能是负点电荷的电场，选项A错误．
因电场线越密处场强越大，故由图知场强EA＞EB，又因点电荷q在电场中所受电场力F＝qE∝E，故电场力FA＞FB，选项B正确．
由牛顿第二定律知，加速度a＝F/m∝F，而FA＞FB，故aA＞aB.选项C错误．
因“B点切线方向”即B点场强方向，而负电荷所受电场力方向与场强方向相反，故选项D错误．
【答案】　B
关于电场，下列叙述正确的是(　　)
A．在以点电荷为圆心，r为半径的球面上，各点的场强都相同
B．正电荷周围的电场强度一定比负电荷周围的电场强度大
C．在电场中某点放入试探电荷q，该点的场强为E＝F/q，取走q后，该点场强不为零
D．电荷所受电场力越大，该点电场强度一定越大
【解析】　场强是矢量，不仅有大小，而且有方向，在以点电荷Q为圆心，半径为r的球面上，场强的大小E＝kQ/r2，但方向不同，故A错误．在正电荷和负电荷周围确定场强的方法相同，用试探电荷q放到待测点，q所受的电场力为F，那么E＝F/q.由此可见，何处场强大，何处场强小，与电荷的正负并没有什么关系，故B也错误．电场强度E是电场的性质，试探电荷是用来体现这一性质的“工具”，就像用温度计测量水的温度一样，温度计插入水中，水的温度就由温度计显示出来，取走温度计，水的温度仍然如此，不会改变，故C正确．E＝F/q一式中，E的大小并不是由F、q来决定的．在电场中某一点放入一试探电荷q，那么q越大，F越大，而F/q这一比值不变，故D错误．
【答案】　C
1－1：下列说法中正确的是(　　)
A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B．电场是一种物质，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西
C．电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
D．电场是人为设想出来的，其实并不存在
【解析】　电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，是看不见、摸不着的，但是是客观存在的．电荷的周围存在着由它产生的电场，A正确；电场是一种特殊物质，电荷间的相互作用是通过电场产生的，B、C正确；D错误．
【答案】　ABC
场源电荷Q＝2×10－4C，是正点电荷；检验电荷q＝－2×10－5C，是负点电荷，它们相距r＝2 m，且都在真空中，如右图所示．求：
(1)q在该点受的静电力．
(2)q所在的B点的场强EB.
(3)只将q换为q′＝4×10－5C的正点电荷，再求q′在B点的受力及B点的场强．
(4)将检验电荷移去后再求B点场强．
【答案】　(1)9 N，方向在A与B的连线上，且指向A
(2)4.5×105 N/C，方向由A指向B
(3)18 N，方向由A指向B　4.5×105 N/C，方向由A指向B
(4)4.5×105 N/C，方向由A指向B
2－1：一试探电荷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；
(2)没有试探电荷时P点的场强；
(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′是多大？
【答案】　(1)1.5×102 N/C　(2)1.5×102 N/C
(3)1.8×10－4 N/C
实线为三条未知方向的电场线，从电场中的M点以相同的速度飞出a、b两个带电粒子，a、b的运动轨迹如右图中的虚线所示(a、b只受电场力作用)，则(　　)
A．a一定带正电，b一定带负电
B．电场力对a做正功，对b做负功
C．a的速度将减小，b的速度将增大
D．a的加速度将减小，b的加速度将增大
【解析】　由于电场线方向未知，故无法确定a、b的电性，A错；电场力对a、b均做正功，两带电粒子动能均增大，则速度均增大，B、C均错；a向电场线稀疏处运动，电场强度减小，电场力减小，故加速度减小，b向电场线密集处运动，故加速度增大，D正确．
【答案】　D
根据物体做曲线运动的特点，轨迹弯向所受合力方向的一侧，所以对电荷的运动问题，由轨迹的弯曲方向判断电场力的方向，由电场线的疏密判断加速度的大小，由电场力做功的情况判断速度的变化情况．
3－1：如右图所示，实线表示匀强电场中的电场线，一带电粒子(不计重力)经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示，a、b是轨迹上的两点，关于粒子的运动情况，下列说法中可能的是(　　)
A．该粒子带正电荷，运动方向为由a至b
B．该粒子带负电荷，运动方向为由a至b
C．该粒子带正电荷，运动方向为由b至a
D．该粒子带负电荷，运动方向为由b至a
【答案】　BD
1.如右图所示a、b两点为负点电荷Q的电场中以Q为圆心的同一圆周上的两点，a、c两点为同一条电场线上 的两点，则以下说法中正确的是(　　)
A．a、b两点场强大小相等
B．同一试探电荷在a、b两点所受电场力相同
C．a、c两点场强大小关系为Ea＞Ec
D．a、c两点场强方向相同
【解析】　a、b两点场强大小相等但方向不同，a、c两点场强方向相同，但大小不等．
【答案】　AD
2.如图所示中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两点的场强大小，则(　　)
A．a、b两点场强方向相同
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大小不能确定
【解析】　由于电场线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一致，而该电场线是直线，故A正确．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．故正确选项为A、D.
【答案】　AD
3.如图中带箭头的实线表示某个电场的电场线，实线间距相等且相互平行，一个带电离子从P处飞入这个电场，以下说法中正确的是(　　)
A．离子受的电场力方向一定向右
B．离子受的电场力大小、方向都不变
C．离子肯定向右偏转
D．离子一定做匀变速运动
【答案】　BD
4.A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在电场力作用下以一定初速度从A点沿电场线运动到B点，其速度—时间图象如右图所示．则这一电场可能是(　　)
【解析】　由题图可知，微粒的速度减小而加速度增大可知，电场力做负功，带负电的微粒由高电势向低电势处运动，且电场线越来越密，可知，选项A正确，选项B、C、D错误．
【答案】　A
5.光滑的绝缘水平面上的带电小球A、B的质量分别为m1＝2 g，m2＝1 g，它们的电荷量相等，q1＝q2＝10－7 C，A球带正电，B球带负电．现在水平恒力F1向右作用于A球，这时，A、B一起向右运动，且保持距离d＝0.1 m不变，如右图所示．试问：F1多大？它们如何运动？
【答案】　2.7×10－2 N　做匀加速直线运动
练考题、验能力、轻巧夺冠