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高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电场 电场强度授课课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 电场 电场强度授课课件ppt，共55页。PPT课件主要包含了是否存在，充分小，产生电场，静电力，电荷量，牛每库，矢量和，有方向，正电荷，无限远等内容，欢迎下载使用。
1．填一填(1)电场：存在于 周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过_____产生的。(2)电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有 的作用。
(3)试探电荷与场源电荷①试探电荷：用来检验电场 及其 分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须 。②场源电荷： 的电荷。(4)电场强度①定义：放入电场中某点的试探电荷所受的 跟它的 的比值，叫作该点的电场强度。
2．判断(1)试探电荷不产生电场。 ( )(2)电场强度的方向与试探电荷所受静电力的方向可能相同，也可能相反。( )3．选一选(2022·广东1月学考)下列物理量属于矢量的是( )A．功率 B．机械能C．电阻 D．电场强度
解析：既有大小又有方向的物理量为矢量，而只有大小没有方向的物理量为标量。所以功率、机械能、电阻是标量，电场强度是矢量，故A、B、C错误，D正确。答案：D
②方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径 ；当Q为负电荷时，E的方向沿半径 。(2)电场强度的叠加电场强度是 ，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷 在该点产生的电场强度的 。
2．选一选在点电荷形成的电场中，其电场强度 ( )A．电场中各点处处相等B．与场源电荷等距的各点的电场强度都相等C．与场源电荷等距的各点的电场强度的大小都相等，但方向不同D．场中各点的电场强度与该点至场源电荷的距离r成反比
1．填一填(1)电场线①概念：电场线是画在电场中的一条条 的曲线，曲线上每点的_____方向表示该点的电场强度方向，电场线 实际存在的线，而是为了形象描述电场而 的线。②特点a．电场线从 或无限远出发，终止于 或负电荷。b．同一电场的电场线在电场中 。c．在同一电场中，电场强度较大的地方电场线 ，电场强度较小的地方电场线 。
(2)匀强电场①概念：如果电场中各点电场强度的大小 、方向 ，这个电场就叫作匀强电场。②特点：a．电场方向处处相同，电场线是 。b．电场强度大小处处相等，电场线间隔 。(3)实例：相距很近、带有 电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外)，可以看作匀强电场。
3．选一选如图所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离。以下判断正确的是 ( )A．Q是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度B．Q是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度C．Q是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度 D．Q是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度 解析：正点电荷的电场线是向外辐射状的，电场线密的地方电场强度大，所以A正确。答案：A
[问题驱动]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。
【重难释解】1．电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关。2．电场强度是矢量，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。
[答案] (1)1.0×10－8 N，沿MO指向Q(2)100 N/C，沿OM连线背离Q(3)100 N/C，沿OM连线背离Q(4)M点
【素养训练】1．电场中有一点P，下列说法正确的是 ( )A．若放在P点的试探电荷的电荷量加倍，则P点的电场强度加倍B．若P点没有试探电荷，则P点的电场强度为零C．P点的电场强度越小，则同一电荷在P点受到的静电力越小D．P点的电场强度方向就是试探电荷在该点的受力方向
解析：若放在P点的电荷的电荷量加倍，则P处电荷受到的静电力会加倍，而此处的电场强度却不变，即使不放电荷，电场强度仍保持不变，故A、B错误；静电力由电场强度与电荷量决定，P点的电场强度越小，则同一电荷在P点受到的静电力一定越小，故C正确；P点的电场强度方向为放在该点的正电荷所受静电力方向，故D错误。答案：C
[问题驱动](1)如图甲所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q放于P点，已知P点到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在P点产生的电场的电场强度是多大？方向如何？
(2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图乙所示的位置，P点的电场强度多大？
【重难释解】1．电场强度是矢量，当空间的电场由多个电荷共同产生时，计算空间某点的电场强度时，应先分析每个电荷单独在该点所产生的场强的大小和方向，再根据平行四边形定则求合场强的大小和方向。2．比较大的带电体产生的电场，可以把带电体分解为若干小块，每一个小块看作一个点电荷，用电场叠加的方法计算。
解题指导：根据场强叠加原理，P点处的电场强度等于两个点电荷在该处电场强度的矢量和。两个点电荷的电荷量大小相等，P点到＋q的距离小于到－q的距离，由点电荷的电场强度公式可知，＋q在P点的电场强度大于－q在P点的电场强度，合场强的方向与＋q 在该点电场强度的方向相同。
讨论：若P点到中心O点的距离r远大于两点电荷间距l，则P点的电场强度多大？
[迁移·发散]如果条件不变，请计算图典例2图中两个等量异种点电荷连线的中垂线上与O点距离为r的M点的电场强度。
电场强度的求法(1)合成法：电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算。(2)对称法：对称法实际上就是根据某些物理现象、物理规律、物理过程或几何图形的对称性进行解题的一种方法，利用此方法分析和解决问题可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，有出奇制胜之效。(3)微元法：微元法就是将研究对象分割成若干微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。
【素养训练】3．如图所示，在正方形四个顶点分别放置一个点电荷，所带电荷量已在图中标出，则下列四个选项中，正方形中心处电场强度最大的是 ( )
4．(2022·浙江1月学考)如图所示，A、B、C、D是水平直线上的4个点，相邻两点间距均为r。在A点和B点放有电荷量均为Q的正点电荷，则它们间的库仑力大小为________，A处点电荷在C点产生的电场强度大小为__________，A、B两处点电荷在C点的合场强方向为________(选填“水平向左”“水平向右”“竖直向上”或“竖直向下”)。当D点放了电性为________(选填“正”或“负”)的点电荷后，C点的电场强度可能为0(静电力常量为k)。
[问题驱动](1)为了形象的描述电场，法拉第引入了电场线的概念。电场线是真实存在的吗？提示：电场线实际上不存在。(2)电场线是如何表示电场方向和强弱的？提示：在电场中，电场线某点的切线方向表示该点电场强度的方向；电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏。
【重难释解】1．电场线是为了形象地描述电场而假想的线，实际上是不存在的。2．电场线每点的切线方向与该点的电场强度方向相同。3．几种特殊的电场线分布，如图所示。
[解析] 根据电场线的特点，从正电荷出发到负电荷终止可以判断，A、B是两个等量同种正点电荷，故A正确，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，但电场强度不为零，故C错误；在a、b两点处场强大小相等方向相反，则同一试探电荷所受静电力大小相等，方向一定相反，故D正确，故选A、D。[答案] AD
解题指导：(1)根据电场线的疏密判断加速度的大小关系。(2)根据轨迹的弯曲方向判断电场力的方向。[解析] 根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况，可以确定带电粒子受电场力的方向沿电场线方向，故带电粒子带正电，A选项正确；由于电场线越密，场强越大，带电粒子受电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故带电粒子在N点加速度大，B选项错误，C选项正确；粒子从M点到N点，所受电场力方向与其速度方向夹角小于90°，速度增加，故带电粒子在N点动能大，故D选项正确。[答案] ACD
确定带电粒子在电场中运动轨迹的思路(1)确定电场方向：根据电场强度的方向或电场线的切线方向来确定。(2)确定带电粒子受力方向：正电荷所受电场力方向与电场方向相同，负电荷所受电场力方向与电场方向相反。(3)确定带电粒子运动轨迹：带电粒子的运动轨迹向受力方向偏转。
【素养训练】5. 如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是 ( )A．这个电场可能是负点电荷形成的电场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．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
6. (多选)如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子( ) A．电性与场源电荷的电性相同 B．在a、b两点所受电场力大小Fa>FbC．在a、b两点的速度大小va>vbD．在a、b两点的动能Eka
解析：(1)如果这条电场线在匀强电场中，则Ea＝Eb，方向由a指向b。(2)如果这条电场线在由一个正点电荷产生的电场中，则a点靠近场源电荷，Ea＞Eb，方向由a指向b。(3)如果这条电场线在由一个负点电荷产生的电场中，则b点靠近场源电荷，Ea＜Eb，方向由a指向b。答案：见解析
二、注重学以致用和思维建模2. (多选)如图所示，M、N是椭圆的左右顶点，E、F是上下顶点，O点是中心，P、Q、R、S是椭圆上的四个点，且P与Q、R与S的连线均过O，P、S关于MN对称。若在点M、N分别放一个等量异种点电荷，图中各点中电场强度大小相等方向相同的两点有 ( ) A．E与F B．P与R C．R与S D．R与Q
解析：由等量异种点电荷电场线分布可知，E与F两点电场强度大小相等，方向相同，故A正确；由等量异种点电荷电场线分布可知，P与R两点电场强度大小相等，方向不相同，故B错误；由等量异种点电荷电场线分布可知，R与S两点电场强度大小相等，方向相同，故C正确；由等量异种点电荷电场线分布可知，R与Q两点电场强度大小相等，方向不相同，故D错误。答案：AC
3．无限大接地金属板竖直放置，与金属板右侧面中心点O相距为d的位置处放有一电荷量为q的正点电荷，它们之间的电场线分布如图甲所示，与两个等量异种点电荷连线的中垂面正电荷一侧的电场线分布类似，如图乙所示。图甲电场中有M(MO的连线与板垂直)、N(N点位于板右侧面上)两点，M到点电荷之间、N到O点之间的距离均为d，则M、N两点的电场强度EM、EN的大小关系是 ( )
A．EM＞EN B．EM＝ENC．EM＜EN D．无法确定
4.内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐。如图所示，岩盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B为两边中点，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是 ( )A．A点电场强度为零B．O点电场强度不为零C．A、B两点的电场强度相同D．A点电场强度方向指向下方的氯离子
1．填一填(1)电场：存在于 周围的一种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过_____产生的。(2)电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有 的作用。
(3)试探电荷与场源电荷①试探电荷：用来检验电场 及其 分布情况的电荷，电荷量和尺寸必须 。②场源电荷： 的电荷。(4)电场强度①定义：放入电场中某点的试探电荷所受的 跟它的 的比值，叫作该点的电场强度。
2．判断(1)试探电荷不产生电场。 ( )(2)电场强度的方向与试探电荷所受静电力的方向可能相同，也可能相反。( )3．选一选(2022·广东1月学考)下列物理量属于矢量的是( )A．功率 B．机械能C．电阻 D．电场强度
解析：既有大小又有方向的物理量为矢量，而只有大小没有方向的物理量为标量。所以功率、机械能、电阻是标量，电场强度是矢量，故A、B、C错误，D正确。答案：D
②方向：如果以Q为中心作一个球面，当Q为正电荷时，E的方向沿半径 ；当Q为负电荷时，E的方向沿半径 。(2)电场强度的叠加电场强度是 ，如果场源是多个点电荷时，电场中某点的电场强度为各个点电荷 在该点产生的电场强度的 。
2．选一选在点电荷形成的电场中，其电场强度 ( )A．电场中各点处处相等B．与场源电荷等距的各点的电场强度都相等C．与场源电荷等距的各点的电场强度的大小都相等，但方向不同D．场中各点的电场强度与该点至场源电荷的距离r成反比
1．填一填(1)电场线①概念：电场线是画在电场中的一条条 的曲线，曲线上每点的_____方向表示该点的电场强度方向，电场线 实际存在的线，而是为了形象描述电场而 的线。②特点a．电场线从 或无限远出发，终止于 或负电荷。b．同一电场的电场线在电场中 。c．在同一电场中，电场强度较大的地方电场线 ，电场强度较小的地方电场线 。
(2)匀强电场①概念：如果电场中各点电场强度的大小 、方向 ，这个电场就叫作匀强电场。②特点：a．电场方向处处相同，电场线是 。b．电场强度大小处处相等，电场线间隔 。(3)实例：相距很近、带有 电荷的一对平行金属板之间的电场(边缘除外)，可以看作匀强电场。
3．选一选如图所示是点电荷Q周围的电场线，图中A到Q的距离小于B到Q的距离。以下判断正确的是 ( )A．Q是正电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度B．Q是正电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度C．Q是负电荷，A点的电场强度大于B点的电场强度 D．Q是负电荷，A点的电场强度小于B点的电场强度 解析：正点电荷的电场线是向外辐射状的，电场线密的地方电场强度大，所以A正确。答案：A
[问题驱动]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。
【重难释解】1．电场强度的大小和方向都是由电场本身所决定的，与试探电荷无关。2．电场强度是矢量，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。
[答案] (1)1.0×10－8 N，沿MO指向Q(2)100 N/C，沿OM连线背离Q(3)100 N/C，沿OM连线背离Q(4)M点
【素养训练】1．电场中有一点P，下列说法正确的是 ( )A．若放在P点的试探电荷的电荷量加倍，则P点的电场强度加倍B．若P点没有试探电荷，则P点的电场强度为零C．P点的电场强度越小，则同一电荷在P点受到的静电力越小D．P点的电场强度方向就是试探电荷在该点的受力方向
解析：若放在P点的电荷的电荷量加倍，则P处电荷受到的静电力会加倍，而此处的电场强度却不变，即使不放电荷，电场强度仍保持不变，故A、B错误；静电力由电场强度与电荷量决定，P点的电场强度越小，则同一电荷在P点受到的静电力一定越小，故C正确；P点的电场强度方向为放在该点的正电荷所受静电力方向，故D错误。答案：C
[问题驱动](1)如图甲所示，在正点电荷Q的电场中有一试探电荷q放于P点，已知P点到Q的距离为r，Q对q的作用力是多大？Q在P点产生的电场的电场强度是多大？方向如何？
(2)如果再有一正点电荷Q′＝Q，放在如图乙所示的位置，P点的电场强度多大？
【重难释解】1．电场强度是矢量，当空间的电场由多个电荷共同产生时，计算空间某点的电场强度时，应先分析每个电荷单独在该点所产生的场强的大小和方向，再根据平行四边形定则求合场强的大小和方向。2．比较大的带电体产生的电场，可以把带电体分解为若干小块，每一个小块看作一个点电荷，用电场叠加的方法计算。
解题指导：根据场强叠加原理，P点处的电场强度等于两个点电荷在该处电场强度的矢量和。两个点电荷的电荷量大小相等，P点到＋q的距离小于到－q的距离，由点电荷的电场强度公式可知，＋q在P点的电场强度大于－q在P点的电场强度，合场强的方向与＋q 在该点电场强度的方向相同。
讨论：若P点到中心O点的距离r远大于两点电荷间距l，则P点的电场强度多大？
[迁移·发散]如果条件不变，请计算图典例2图中两个等量异种点电荷连线的中垂线上与O点距离为r的M点的电场强度。
电场强度的求法(1)合成法：电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算。(2)对称法：对称法实际上就是根据某些物理现象、物理规律、物理过程或几何图形的对称性进行解题的一种方法，利用此方法分析和解决问题可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，有出奇制胜之效。(3)微元法：微元法就是将研究对象分割成若干微小的单元，或从研究对象上选取某一“微元”加以分析，从而可以化曲为直，使变量、难以确定的量转化为常量、容易确定的量。
【素养训练】3．如图所示，在正方形四个顶点分别放置一个点电荷，所带电荷量已在图中标出，则下列四个选项中，正方形中心处电场强度最大的是 ( )
4．(2022·浙江1月学考)如图所示，A、B、C、D是水平直线上的4个点，相邻两点间距均为r。在A点和B点放有电荷量均为Q的正点电荷，则它们间的库仑力大小为________，A处点电荷在C点产生的电场强度大小为__________，A、B两处点电荷在C点的合场强方向为________(选填“水平向左”“水平向右”“竖直向上”或“竖直向下”)。当D点放了电性为________(选填“正”或“负”)的点电荷后，C点的电场强度可能为0(静电力常量为k)。
[问题驱动](1)为了形象的描述电场，法拉第引入了电场线的概念。电场线是真实存在的吗？提示：电场线实际上不存在。(2)电场线是如何表示电场方向和强弱的？提示：在电场中，电场线某点的切线方向表示该点电场强度的方向；电场线的疏密表示电场强度的相对大小，电场强度较大的地方电场线较密，反之较疏。
【重难释解】1．电场线是为了形象地描述电场而假想的线，实际上是不存在的。2．电场线每点的切线方向与该点的电场强度方向相同。3．几种特殊的电场线分布，如图所示。
[解析] 根据电场线的特点，从正电荷出发到负电荷终止可以判断，A、B是两个等量同种正点电荷，故A正确，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，但电场强度不为零，故C错误；在a、b两点处场强大小相等方向相反，则同一试探电荷所受静电力大小相等，方向一定相反，故D正确，故选A、D。[答案] AD
解题指导：(1)根据电场线的疏密判断加速度的大小关系。(2)根据轨迹的弯曲方向判断电场力的方向。[解析] 根据带电粒子运动轨迹弯曲的情况，可以确定带电粒子受电场力的方向沿电场线方向，故带电粒子带正电，A选项正确；由于电场线越密，场强越大，带电粒子受电场力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故带电粒子在N点加速度大，B选项错误，C选项正确；粒子从M点到N点，所受电场力方向与其速度方向夹角小于90°，速度增加，故带电粒子在N点动能大，故D选项正确。[答案] ACD
确定带电粒子在电场中运动轨迹的思路(1)确定电场方向：根据电场强度的方向或电场线的切线方向来确定。(2)确定带电粒子受力方向：正电荷所受电场力方向与电场方向相同，负电荷所受电场力方向与电场方向相反。(3)确定带电粒子运动轨迹：带电粒子的运动轨迹向受力方向偏转。
【素养训练】5. 如图所示是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法中正确的是 ( )A．这个电场可能是负点电荷形成的电场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．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
6. (多选)如图所示是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子( ) A．电性与场源电荷的电性相同 B．在a、b两点所受电场力大小Fa>FbC．在a、b两点的速度大小va>vbD．在a、b两点的动能Eka
解析：(1)如果这条电场线在匀强电场中，则Ea＝Eb，方向由a指向b。(2)如果这条电场线在由一个正点电荷产生的电场中，则a点靠近场源电荷，Ea＞Eb，方向由a指向b。(3)如果这条电场线在由一个负点电荷产生的电场中，则b点靠近场源电荷，Ea＜Eb，方向由a指向b。答案：见解析
二、注重学以致用和思维建模2. (多选)如图所示，M、N是椭圆的左右顶点，E、F是上下顶点，O点是中心，P、Q、R、S是椭圆上的四个点，且P与Q、R与S的连线均过O，P、S关于MN对称。若在点M、N分别放一个等量异种点电荷，图中各点中电场强度大小相等方向相同的两点有 ( ) A．E与F B．P与R C．R与S D．R与Q
解析：由等量异种点电荷电场线分布可知，E与F两点电场强度大小相等，方向相同，故A正确；由等量异种点电荷电场线分布可知，P与R两点电场强度大小相等，方向不相同，故B错误；由等量异种点电荷电场线分布可知，R与S两点电场强度大小相等，方向相同，故C正确；由等量异种点电荷电场线分布可知，R与Q两点电场强度大小相等，方向不相同，故D错误。答案：AC
3．无限大接地金属板竖直放置，与金属板右侧面中心点O相距为d的位置处放有一电荷量为q的正点电荷，它们之间的电场线分布如图甲所示，与两个等量异种点电荷连线的中垂面正电荷一侧的电场线分布类似，如图乙所示。图甲电场中有M(MO的连线与板垂直)、N(N点位于板右侧面上)两点，M到点电荷之间、N到O点之间的距离均为d，则M、N两点的电场强度EM、EN的大小关系是 ( )
A．EM＞EN B．EM＝ENC．EM＜EN D．无法确定
4.内陆盐矿中开采的氯化钠称为岩盐。如图所示，岩盐晶体结构中相邻的四个离子处于正方形的四个顶点，O点为正方形中心，A、B为两边中点，关于这四个离子形成的电场，下列说法正确的是 ( )A．A点电场强度为零B．O点电场强度不为零C．A、B两点的电场强度相同D．A点电场强度方向指向下方的氯离子
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