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1、第3节电场及其描述学习目标核心提炼1.知道电场和电场力的概念。4个概念电场、电场力、电场强度、电场线2个公式E，E1个方法比值定义法5幅示意图5幅典型电场的电场线分布图2.理解电场强度的定义及物理意义，知道它的矢量性。3.会推导点电荷场强的计算式并能进行有关的计算。4.理解电场线的概念、特点，了解常见的电场线的分布，知道什么是匀强电场。,一、电场及电场力1.电场：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。2.电场力：电场对于处在其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。思考判断(1)电场是人们为了解释电荷间的作用力，人为创造的，并不是真实存在的。()(2)电场
2、看不见、摸不着，因此电场不是物质。()(3)电场对放入其中的任何电荷都有力的作用。()二、电场强度1.试探电荷(1)电荷量足够小，(2)大小足够小的电荷，放到电场中用来检验电场中各点的性质。2.电场强度(1)概念：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。(2)物理意义：表示电场的强弱和方向。(3)定义式及单位：E，单位牛(顿)每库(仑)，符号N/C。(4)方向：电场中某点电场强度的方向与放在该处的正电荷所受电场力的方向相同。三、点电荷的电场与匀强电场1.真空中点电荷的电场强度(1)计算公式：Ek(Q为场源电荷)。(2)方向：当Q为正电荷时，E的方向
3、沿Q与该点的连线背离Q，当Q为负电荷时，E的方向沿Q与该点的连线指向Q。2.匀强电场：大小和方向都处处相同的电场叫做匀强电场。四、电场线1.电场线：用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任意一点的切线方向表示该点的电场强度的方向。2.电场线的特点(1)电场线是为了形象描述电场而假想的线，实际并不存在。(2)任意两条电场线不相交。(3)电场线的疏密表示电场的强弱；电场线上某点的切线方向表示该点的电场强度的方向。(4)电场线总是起自正电荷(或无穷远处)，止于负电荷(或无穷远处)，即电场线不闭合，在无电荷处不中断。思考判断(1)电场线是电荷在电场中的运动轨迹。()(2)电场线的疏密表示电场的弱强。()
4、(3)电场线可以相交，也可以相切。()(4)匀强电场的电场线可以是曲线。()电场、电场强度要点归纳1.关于电场的几点说明(1)特殊物质性：电场是一种看不见、摸不着但客观真实存在的特殊物质。(2)客观存在性：电荷周围一定存在电场，静止的电荷周围存在静电场。(3)桥梁纽带作用：电场是电荷间相互作用的桥梁，不直接接触就可以发生相互作用。2.电场强度的性质矢量性电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量。规定正电荷在某点受力方向为该点场强的方向唯一性电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置叠加性如果有几个静止电荷在空间同时产生电
5、场，那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和精典示例例1 电场中有一点P，下列说法正确的是()A.若放在P点的电荷量减半，则P点的场强减半B.若P点没有检验电荷，则P点场强为零C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大D.P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向解析电场中某点的电场强度由电场自身因素决定，与放不放电荷、放什么样的电荷无关，故A、B错误；由FqE知电场力是由电场强度与电荷量共同决定的，P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力一定越大，故C正确；P点的场强方向为放在该点的正电荷所受的电场力的方向，故D错误。答案C例2 真空中O点放一个点电荷Q
6、1.0109 C，直线MN通过O点，OM的距离r30 cm，M点放一个点电荷q1.01010 C，如图1所示。已知静电力常量k9.0109 Nm2/C2，求：(1)q在M点受到的作用力；(2)M点的场强；(3)拿走q后M点的场强；(4)M、N两点的场强哪点大。图1解析(1)根据库仑定律，得FMk N1.0108 N。因为Q为正电荷，q为负电荷，库仑力是吸引力，所以力的方向沿MO指向Q。(2)M点的场强EM N/C100 N/C，其方向沿OM连线背离Q，因为它的方向跟正电荷受电场力的方向相同。(3)场强是反映电场的力的性质的物理量，它是由形成电场的电荷Q及场中位置决定的，与试探电荷q是否存在无关
7、。故M点的场强仍为100 N/C，方向沿OM连线背离Q。(4)由E知M点场强大。答案(1)1.0108 N，方向沿MO指向Q(2)100 N/C，方向沿OM连线背离Q(3)100 N/C，方向沿OM连线背离Q(4)M点场强大电场中某处的电场强度不会因试探电荷的改变而改变，而是由场源电荷及相对位置决定的。点电荷的电场要点归纳场强公式E与E的对比理解公式比较内容EE本质区别定义式点电荷场强的决定式意义及用途给出一种度量电场强弱的方法指明了点电荷场强大小的决定因素适用范围一切电场真空中点电荷的电场Q或q的意义q表示引入电场的试探电荷的电荷量Q表示产生电场的场源电荷的电荷量E与其他量的关系E用F与q的
8、比值来表示，但E的大小与F、q的大小无关E不仅用Q、r来表示，且EQ，E精典示例例3(多选)图2甲中AB是一个点电荷形成电场的一条电场线，图乙则是电场线上P、Q处的试探电荷所受电场力的大小与其电荷量间的函数关系图象，下列说法可能的是()图2A.场源电荷在P点左侧B.场源电荷在P、Q之间C.场源电荷在Q点右侧D.因不知场源电荷的电性，所以无法确定场强方向解析由FEq和图乙可知EPEQ，故场源电荷离P点较近，因为图甲中AB是一个点电荷形成电场的一条电场线，如果场源电荷在P、Q之间，那AB就是两条电场线了，所以场源电荷在P点左侧，A正确，B、C错误；如果场源电荷为正电荷，则场强方向由P指向Q；如果场
9、源电荷为负电荷，则场强方向由Q指向P。由于不知道点电荷的电性，故无法确定场强方向，D正确。答案AD场强公式的应用技巧在解答和计算与场强有关的问题时应注意区分电场强度定义式E及决定式Ek，二者不能混淆。(1)若检验电荷的电荷量和所受库仑力已知，则用场强的定义式计算。(2)若场源电荷的电荷量和检验电荷到场源的距离已知，则用场强的决定式计算。针对训练1(多选)真空中距点电荷(电荷量为Q)为r的A点处，放一个电荷量为q(qQ)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为()A.B.C.kD.k解析E中q指的是试探电荷的电荷量，E中Q指的是场源电荷的电荷量，故B、D正确。答案BD电场线的理解和应用要
10、点归纳几种常见电场线的画法电场电场线图样简要描述正点电荷“光芒四射”，发散状。以点电荷为球心的球面上各点场强大小相等、方向不同负点电荷“众矢之的”，会聚状。以点电荷为球心的球面上各点场强大小相等，方向不同等量同号点电荷“势不两立”，相斥状。(1)两点电荷连线之间的场强先变小后变大，中点O场强为零。(2)两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强先变大后变小。(3)连线或中垂线上关于O点对称的两点场强等大反向等量异号点电荷“手牵手，心连心”，相吸状。(1)两点电荷连线之间的场强先变小后变大，中点O场强最小。(2)从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远，场强逐渐减弱。(3)连线或中垂线上关于O点对称的
11、两点场强相同(等大、同向)精典示例例4 某电场的电场线分布如图3所示，下列说法正确的是()图3A.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EaEc，EbEd，EaEc，故选项C正确，选项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。答案C针对训练2 如图4所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的
12、是()图4A.这个电场可能是负点电荷的电场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.正电荷只在静电力作用下可以沿电场线由B点运动到C点D.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)解析负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线，故A错误；电场线越密的地方场强越大，由题图知EAEB，又因FqE，得FAFB，故B正确；由a知，aF，而FE，EAEB，所以aAaB，故D错误；正电荷在B点受到的电场力的方向沿切线方向，故其只在静电力作用下轨迹不可能沿曲线由B到C，故C错误。答案B1.(对电场强度的理解)下列关于电场强度的说法中，正确的是()A.公
13、式E只适用于真空中点电荷产生的电场B.由公式E可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的静电力成正比C.在公式Fk中，k是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的电场强度大小；而k是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的电场强度大小D.由公式E可知，在离点电荷非常近的地方(r0)，电场强度E可达无穷大解析电场强度的定义式E适用于任何电场，选项A错误；电场中某点的电场强度由电场本身决定，与电场中该点是否有试探电荷以及引入的试探电荷所受的静电力无关，选项B错误；点电荷间的相互作用力是通过电场产生的，选项C正确；公式E是点电荷产生的电场中某点电场强度的计算式，当r0时，所谓的“点电荷”已不存
14、在，该公式已不适用，选项D错误。答案C2.(电场强度和电场力的计算)如图5所示，B为线段AC的中点，如果在A处放一个Q的点电荷，测得B处的场强EB48 N/C，则()图5A.EC24 N/CB.EC12 N/CC.若要使EB0，可在C处放一个Q的点电荷D.把q109 C的点电荷放在C点，则其所受电场力的大小为6109 N解析由真空中点电荷的场强公式E知A错误，B正确；根据场的叠加及点电荷产生的场强方向知，应在C处放一等量同种电荷，C错误；FqEC1.2108 N，D错误。答案B3.(电场线的特点及应用)下列各电场中，A、B两点电场强度相同的是()解析A图中，A、B两点场强大小相等，方向不同；B图中，A、B两点场强的方向相同，但大小不等；C图中是匀强电场，则A、B两点场强大小、方向均相同；D图中A、B两点场强大小、方向均不相同。故选C。答案C4. (电场强度的计算)如图6所示，在真空中有两个点电荷q1和q2分别位于A和B，A、B相距20 cm，q1为4108 C，q2为8108 C，则：图6(1)在AB连线上A点的右侧离A点20 cm处的D点电场强度大小、方向如何？(
