高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电场 电场强度背景图课件ppt

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一、电场线1.电场线的概念英国物理学家法拉第首先使用电场线描述电场。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,曲线的疏密表示电场强度的大小。2.电场线的特点: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电场线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。③同一电场的电场线在电场中不相交。④在同一电场中,电场强度较大的地方电场线较密。
二、匀强电场1.概念:电场中各点的电场强度的大小相等、方向相同,这个电场就叫作匀强电场。如带等量异种电荷且相距很近的一对平行金属板间的电场除边缘外,可以看作匀强电场。2.电场线的特点:间隔相等的平行线。
1.正误判断。(1)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。 (　　)解析:电场线的切线方向表示电场的方向,正电荷受力方向与电场方向相同,负电荷受力方向与电场方向相反,所以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。答案:√(2)在多个电荷产生的电场中,电场线是可以相交的。 (　　)解析:电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向。答案:×
(3)电场线是闭合的曲线。 (　　)解析:电场线从正电荷或无穷远出发,终止于负电荷或无穷远,不是闭合的曲线。答案:×(4)沿电场线的方向,电场强度必定越来越小。 (　　)解析:电场线的疏密表示电场强度的大小,与电场线的方向无关。答案:×
2.(多选)以下关于电场和电场线的说法中正确的是 (　　)A.电场和电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅能在空间相交,也能相切B.在电场中,凡是电场线通过的点电场强度不为零,不画电场线区域内的点的电场强度为零C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大D.电场线是人们假设出来的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在答案:CD
3.19世纪30年代,法拉第首先提出了电场的概念,并用电场线简洁、形象地描述电场。对于静电场,以下认识正确的是(　　)A.质子在电场中由静止释放,它的运动轨迹和电场线一定重合B.电子只在静电力的作用下,一定逆着电场线的方向运动C.在静电场中可能存在闭合的电场线D.在电场中不可能存在平行且相邻间距不相等的电场线解析:当运动轨迹与电场线重合时,必须满足电场线是直线,粒子的初速度为零或初速度方向与电场线重合,选项A错;当电子具有初速度时,可以逆着电场线方向运动,也可以顺着电场线方向运动,选项B错;在电场中,电场线属于不闭合曲线,起始于正电荷终止于负电荷,选项C错;电场线平行且相邻间距相等的电场是匀强电场,不存在平行且相邻间距不相等的电场线,选项D对。答案:D
4.一负电荷从电场中A点由静止释放,只受静电力作用,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两点所在区域的电场线分布情况可能是(　　)
解析:由v-t图像可知,负电荷做加速度增大的加速运动,负电荷受到的静电力逆着电场线方向,且电场强度增大,电场线变密集,故C对。答案:C
电场线的理解及点电荷的电场线 情景导引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?要点提示: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:头发屑在蓖麻油中的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?要点提示:电场线实际不存在,但可以用实验模拟。
知识归纳1.点电荷的电场线的特点正点电荷的电场线从正点电荷出发延伸到无限远处,负点电荷的电场线由无限远处延伸到负电荷,如图所示,其特点有:
(1)点电荷形成的电场中,不存在电场强度相同的点,离电荷越近,电场线越密集,电场强度越强。(2)若以点电荷为球心作一个球面,电场线处处与球面垂直。在此球面上电场强度大小处处相等,方向各不相同。
2.电场线不是带电粒子在电场中的运动轨迹,只有当电场线是直线,且带电粒子只受静电力作用(或受其他力,但方向沿电场线所在直线),同时带电粒子的初速度为零或初速度方向沿电场线所在直线时,运动轨迹才和电场线重合,这只是一种特殊情况。
实例引导例1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两点电场强度大小相等,方向不同;B图中,A、B两点电场强度的方向相同,但大小不等;C图中是匀强电场,则A、B两点电场强度大小、方向相同;D图中A、B两点电场强度大小、方向均不相同。故选C。答案:C
规律方法 (1)按照电场线画法的规定,电场强度大处电场线密,电场强度小处电场线疏,根据电场线的疏密可以比较电场强度的大小。(2)根据电场线的定义,电场线每点的切线方向就是该点电场强度的方向。(3)正电荷所受静电力的方向与电场线的切线方向相同,负电荷所受静电力的方向与电场线的切线方向相反。(4)点电荷周围不存在电场强度相同的点。
两等量同种电荷和等量异种电荷的电场线分布 情景导引两个等量同种电荷和等量异种电荷的电场线分布如图所示,请结合电场线分布图分析沿两电荷连线和两电荷连线的中垂线电场强度如何变化?
要点提示:根据电场线分布特点,可以看出在等量同种电荷连线上由中点向两侧电荷电场强度越来越大,在中垂线上由中点向两侧电场强度先增大后减小。等量异种电荷连线上由中点向两侧电荷电场强度越来越大,在中垂线上由中点向两侧电场强度越来越小。
知识归纳等量异种点电荷与等量同种点电荷形成的电场中电场强度分布特点的比较
画龙点睛 等量同种电荷的中垂线上电场强度有两个极值点,等量异种电荷的中垂线上电场强度方向均相同。
实例引导例2两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
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,电子在从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加,当达到O点时,加速度为零,速度达到最大值,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,与所受静电力方向相反,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点时,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,故加速度大小的变化不能确定,D错误。答案:C
1.如图所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b,下列表述正确的是(　　)A.该电场是匀强电场B.a点的电场强度比b点的大C.b点的电场强度比a点的大D.正电荷在a、b两点受力方向相同
解析:匀强电场的电场线是平行且等间距的,选项A错误。电场线的疏密程度表示电场强度的相对大小,选项B正确,选项C错误。点电荷受力方向为该点的切线方向,故a、b两点受力方向不相同,选项D错误。答案:B
2.(多选)如图所示是电场中某区域的电场线分布,a、b是电场中的两点,则(　　)A.电荷在a点受到静电力方向必定与电场强度方向一致B.同一点电荷放在a点受到的静电力比放在b点时受到静电力大C.正电荷放在a点静止释放,在静电力作用下运动的轨迹与电场线一致D.a点的电场强度较大答案:BD
3.(多选)如图所示,在等量异种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,则关于各点电场强度的关系,下列说法中正确的是(　　)A.EA>EB,EB=EDB.EA解析:据等量异种电荷的电场特点,中垂线上各点的电场强度关于电荷连线对称,中点电场强度最大,向两侧电场强度逐渐减小,电场强度方向垂直于中垂线;由于B、D两点关于O点对称,所以B、D两点的电场强度相同,且C点、B点、A点的电场强度逐渐减小,故B、C正确,A、D错误。答案:BC
4.如图所示是某静电场的一条电场线,下列说法正确的是(　　)A.EA一定大于EBB.因电场线是直线,所以是匀强电场,则EA=EBC.A点的电场方向一定由A指向BD.试探电荷在A点受到静电力的方向一定由A指向B解析:仅有一条电场线,无法判断各处的电场线分布。所以无法判断各点的电场强度大小,也无法判断是点电荷的电场还是匀强电场。由图可知A点的电场方向由A指向B,但要确定试探电荷所受静电力的方向,必须知道试探电荷的电性。答案:C