高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用3 电场 电场强度精品达标测试

9.3 电场 电场强度

【教学目标】

一、知识与技能

1.粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。

2.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。

3.理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。

4.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。

5.知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。

6.知道常见几种的电场线的特点。

二、过程与方法

1.经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。

2.领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。

三、情感态度与价值观

1.体验探究物理规律的艰辛与喜悦。

2.学习科学家严谨科学的态度。

【教学重点】

1.探究描述电场强弱的物理量。

2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。

【教学难点】

探究描述电场强弱的物理量。

知识点一、电场强度

1.电场

（1）定义：在电荷的周围存在着由它产生的电场，电场是在电荷周围存在的一种特殊物质，它的性质是传递电荷间的相互作用。

①电场虽然看不见、摸不着，但它与实物一样客观存在着

②电荷的周围一定存在着电场

③电荷间的相互作用是通过电场发生的，不是超距作用。

（2）静电场:静止电荷产生的电场叫静电场

【经典例题1】（黑龙江省鹤岗市绥滨县第一中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）1. 关于电场，下列说法中正确的是

A. 电场并不是客观存在的物质 B. 描述电场的电场线是客观存在的

C. 电场对放入其中的电荷有力的作用 D. 电场对放入其中的电荷没有力的作用

知识点二、电场强度

（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度。

①电场中某点的电场强度E是唯一的，是由电场本身的特性决定的

②电场中不同位置的电场强度一般是不同的

（2）定义式：

（3）单位：1N/C=1V/m

（4）物理意义：描述电场的力的性质，能够定量描述电场的强弱和方向，与试探电荷受到的静电力大小无关。

（5）标矢性：电场强度既有大小，又有方向，是矢量。

            方向与在该点的正电荷所受电场力的方向相同，与在该点的负电荷所受电场力的方向相反。

试探电荷和场源电荷

（1）试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，称为试探电荷，也叫检验电荷。

（2）场源电荷：激发电场的电荷，称为场源电荷，也叫源电荷

【经典例题1】（天津市南开翔宇学校2021-2022学年高二（上）期中物理试题）2. 关于电场强度的概念，下列说法正确的是(　　)

A. 由可知，某电场的场强E与q成反比，与F成正比

B. 正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反，所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关

C. 电场中某一点场强与放入该点的试探电荷的正负无关

D. 电场中某一点不放试探电荷时，该点场强等于零

【变式训练1】（北京市首都师范大学附属苹果园中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）9. 关于电场强度的定义式，下列说法正确的是（  ）

A. q表示产生电场的电荷量

B. q表示检测用试探电荷的电荷量

C. q越大则E越小

D. E的方向与负的试探电荷的受力方向相同

【经典例题2】（广西桂林市第十九中学2021-2022学年高二（上）期中质量检测物理试题）3. 在电场中的某点放入电荷量为的试探电荷时，测得该点的电场强度为E；若在该点放入电荷量为的试探电荷，其它条件不变，此时测得该点的电场强度为（　　）

A. 大小为，方向和E相反 B. 大小为E，方向和E相同

C. 大小为，方向和E相同 D. 大小为E，方向和E相反

【变式训练2】（广西桂林市第十九中学2021-2022学年高二（上）期中质量检测物理试题）4. 在电场中A点放一个+C的电荷，受到的电场力为N，把电荷拿走后，A点的场强为（　　）

A. 0 B.  C.  D. 无法确定

【经典例题3】（山东省青岛莱西市2020-2021学年高一（下）7月期末物理试题）8. 如图，质量为m带电量为q小球A悬挂在绝缘细线上，处于匀强电场中，当小球A静止时，细线与竖直方向成37°角已知此电场方向恰使小球受到的电场力最小，，。则匀强电场的场强大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【变式训练3】（福建省龙海市程溪中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）5. 如图，质量为m、带电量为q的小球B用绝缘细线悬挂，处于固定的带电体A产生的电场中，A可视为点电荷，B为试探电荷。当小球B静止时，A、B等高，细线偏离竖直方向的夹角为。已知重力加速度为g。则点电荷A在B处所产生的场强大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

知识点三、点电荷的电场  电场强度的叠加

1.点电荷的电场

（1）点电荷场强公式：，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量。

（2）方向：以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径向外；当Q为负电荷时，E的方向沿半径向内。

2.电场强度的叠加

（1）电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫做电场强度的叠加。

（2）场强的叠加本质是矢量叠加，所以应该用平行四边形定则计算电场强度。

（3）比较大的带电体的电场，可把带电体分成若干小块，每小块看成点电荷，用点电荷电场强度叠加的方法计算带电体的电场。

【经典例题1】（湖北省部分省级示范高中2020-2021学年高一（下）期末测试物理试题）2. 下列关于电场强度两个表达式和的叙述，错误的是（　　）

A. 是电场强度的定义式，E的大小和F、q没有必然联系

B. 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电荷的电量，它适用于任何电场

C. 是点电荷场强的计算公式，Q是产生电场的电荷电量，它不适用于匀强电场

D. 从点电荷场强计算式分析库仑定律表达式，式中是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，而是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小

【变式训练1】（北京市第四中学顺义分校2021-2022 学年高二（上）期中物理试题）3. 关于电场强度，下列说法中正确的是（　　）

A. 若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0

B. 真空中点电荷的电场强度公式表明，点电荷周围某点电场强度的大小，与该点到场源电荷距离r的二次方成反比，在r减半的位置上，电场强度变为原来的4倍

C. 电场强度公式表明，电场强度的大小与试探电荷的电荷量q成反比，若q减半，则该处的电场强度变为原来的2倍

D. 匀强电场中电场强度处处相同，所以任何电荷在其中受力都相同

【经典例题2】（湖北省部分省级示范高中2020-2021学年高一（下）期末测试物理试题）5. 如图所示，直角△ABC中，∠C=90°，∠A=37°，两个电荷量为的正点电荷固定在A、B两点，电荷量大小为q的试探电荷在C点受到的电场力方向与AB垂直， sin37°=0.6，cos37°=0.8。则为（　　）

A. 3:4 B. 4:3 C. 16:9 D. 9:16

【变式训练2】（云南省曲靖市罗平县第五中学2021-2022学年高二（上）期中考试物理试题）3. 如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a，b和c分别位于边长为1的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电整个系统置于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【经典例题3】（多选）（湖北省部分省级示范高中2020-2021学年高一（下）期末测试物理试题）9. 如图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负电荷q(不计重力)由静止释放后，下列说法中正确的是（　　）

A. 负电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度可能越来越大，速度越来越大

B. 负电荷在从P点到O点运动的过程中，加速度可能越来越小，速度越来越大

C. 负电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值

D. 负电荷越过O点后，速度越来越小，加速度一定越来越大，直到速度为零

【变式训练3】（天津大学附属中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）1. 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，若在a点由静止释放一个电子，如图1所示，关于电子的运动，下列说法正确的是(　　)

A. 电子在从a向O运动过程中，加速度越来越大，速度越来越大

B. 电子在从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

知识点四、电场线

（1）电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向

（2）特点：

①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷

          ②电场线在电场中不相交，不闭合，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在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线叫疏，因此在同一副图中可以用电场线的疏密来比较各点电场强度的大小。

（3）常见的电场线

【经典例题1】（北京市首都师范大学附属苹果园中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）10. 关于电场线，下列说法正确的是（   ）

A. 电场线是电场真实存在的曲线

B. 电场线的切线方向就是该点的电场强度方向

C. 沿着电场线方向，电场强度越来越小

D 沿着电场线方向，电场强度越来越大

【变式训练1】（海南省北师大万宁附中2020-2021学年高二(上)期中物理试题）1. 下列说法正确的是（　　）

A. 靠近正点电荷，电场线越密，电场强度越大，靠近负点电荷，电场线越密，电场强度越小

B. 沿电场方向电场强度越来越小

C. 在电场中没画电场线的地方场强为零

D. 电场线虽然是假想的一簇曲线或直线但可以用实验方法模拟出来

【经典例题2】（北京市第四中学顺义分校2021-2022 学年高二（上）期中物理试题）6. 如图所示的电场线，可能是下列哪种情况产生的（　　）

A 单个正点电荷 B. 单个负点电荷

C. 等量同种点电荷 D. 等量异种点电荷

【变式训练2】（北京市京源学校2021-2022学年高二（上）期中物理试题）4. 下列是几种典型的电场线的分布示意图，其中正确的是（     ）

A.

B.

C.

D.

【经典例题3】（浙江省诸暨市第二高级中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）4. 各电场中，A、B两点电场强度相同的是（　　）

A.  B.

C  D.

【变式训练3】（北京市海淀区101中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）9. 如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。关于Ea、Eb、Ec的比较，下列说法正确的是（　　）

A.  B.

C.  D. ，

【经典例题4】（云南省文山州砚山县第三高级中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示途径运动，先后通过M点和N点，以下说法正确的是（　　）

A. M、N点的场强EM＞EN

B. 粒子在M、N点的加速度aM＞aN

C. 粒子在M、N点的速度vM＞vN

D. 粒子带正电

【变式训练4】（陕西省汉中市部分高中2020-2021学年高二（上）期中质量检测物理试题）某电场的电场线如图所示，仅受电场力作用的同一点电荷分别运动到图中所给的M、N上，点电荷的加速度大小为aM和aN，由图可知（ ）

A. aM＞aN

B. aM＜aN

C. aM=aN

D. 无法比较aM和aN的大小

【经典例题5】（吉林省白城市大安市第六中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）用电场线形象生动地描绘电场，如图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是(　　)

A. a、b为异种电荷，a带电量大于b带电量

B. a、b为同种电荷，a带电量大于b带电量

C. a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量

D. a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量

【变式训练5】（多选）（江西省宜春市第九中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）某电场的电场线分布如图所示，则(　　)

A. 电荷P带正电

B. 电荷P带负电

C. a点的电场强度大于b点的电场强度

D. 正试探电荷在c点受到的电场力大于在d点受到的电场力

知识点五、匀强电场

（1）定义：如果电场中各点电场强度的大小相等，方向相同，这个电场就叫匀强电场。

（2）电场线特点：匀强电场的电场线是间隔相等的平行线。

【经典例题1】（内蒙古乌兰察布市集宁一中（西校区）2020-2021学年高二（上）期中物理试题）5. 如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则

A. P和Q都带正电荷 B. P和Q都带负电荷

C. P带正电荷，Q带负电荷 D. P带负电荷，Q带正电荷

【变式训练1】（多选）（江苏省盐城市滨海县明达中学高二（上）期中物理试题）9. 如图所示，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到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

【基础过关】

1.（北京市西城区第四十三中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）10. 如图为描述某静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。关于Ea、Eb、Ec的比较，下列说法正确的是（　　）

A.  B.

C.  D. ，

2.（北京市西城区第四十三中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）11. 如图为描述某静电场电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc。把带正电的点电荷沿电场线由a点移至c点的过程中，该点电荷所受的静电力（　　）

A. 先变大后变小 B. 越来越大

C. 保持不变 D. 越来越小

3.（多选）（福建省厦门市大同中学2020-2021学年高二（上）11月期中物理试题）13. 由电场强度的定义式E＝可知，在电场中的同一点（　　）

A. 电场强度E跟F成正比，跟q成反比

B. 无论试探电荷所带的电荷量如何变化，始终不变

C. 电场强度为零，则在该点的电荷受到的静电力一定为零

D. 一个不带电的小球在该点受到的静电力为零，则该点的电场强度一定为零

4.（云南省文山州砚山县第三高级中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）7. 电场强度的定义式为，点电荷的场强公式为，下列说法中正确的是（  ）

A. 中的场强E是电荷q产生的

B. 中的场强E是电荷Q生的

C. 中的F表示单位正电荷的受力

D. 和都只对点电荷适用

【能力提升】

1.（黑龙江省哈尔滨市第一六二中学2019-2020学年高二（上）期中考试物理试题）10. 如图所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中，其速度－时间图象是选项中的(　　)

A.  B.  C.  D.

2.（内蒙古阿拉善左旗某校2021-2022学年高二（上）期中物理试题）8. 如图所示，在真空中相距r的带电量均为q的两等量异种点电荷，已知在两等量异种点电荷连线的中点O处的电场强度大小为E，则在两电荷连线上距离O点处的A点的电场强度大小为（　　）

A.

B.

C. 3E

D. 4E

3.（湖北省部分省级示范高中2020-2021学年高一（下）期末测试物理试题）3. 如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为-Q和+2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一半径为r（2r＜L）空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点的场强大小为（　　）

A.   水平向右 B.   水平向左 C.   水平向右 D.  水平向左

4.（湖南省长沙市宁乡市2020-2021学年高一（下）期末调研考试物理试题）12. 如图所示，由绝缘材料制成的光滑圆环（圆心为O）竖直固定，光滑圆环半径为r，带电荷量均为q的小球A、B，A固定在圆环的最高点， B套在圆环上并可自由移动。若小球B静止时，两球的连线与竖直方向的夹角θ=30°。已知静电力常量为k，下列说法正确的是（　　）

A. 小球A、B一定带同种电荷 B. O点的电场强度大小为

C. O点的电场强度大小为 D. O点的电场强度方向沿着OA方向

【培优拔尖】

1.（山东省威海市2020-2021学年高一（下）期末物理试题）4. 如图所示，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。图中A点的电场强度为0，静电力常量为k，则带电薄板产生的电场在图中A点的电场强度大小为

A.  B.

C.  D.

2.（河南省河南师大附中金龙学校2021-2022学年高二（上）期中物理试题）6. 如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、 b、d三个点，a和b、b和c、 c和d间的距离均为R，在 a点处有一电荷量为q（q>0）的固定点电荷．已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为（k为静电力常量）（　　）

A.  B.  C.  D.

3.（天津大学附属中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）2. 如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为+q时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电+2q，而另一半圆ADC均匀带电–2q，则圆心O处电场强度的大小和方向为

A. 2E，方向由O指向D

B. 4E，方向由O指向D

C. 2E，方向由O指向B

D. 0

4.（天津市南开田家炳中学2021-2022学年高二（上）期中物理试题）3. 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，若在a点由静止释放一个电子，如图1所示，关于电子的运动，下列说法正确的是(　　)

A. 电子在从a向O运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大

B. 电子在从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