高中电场第2课时教案

这是一份高中电场第2课时教案，共11页。
一、电场线
1．物理学家法拉第首先用电场线描述电场。
2. 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。电场线是假想的，实际电场中并不存在，它是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。
3．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)电场线在电场中不相交，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)电场线的疏密可以用来比较各点电场强度的大小。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较疏。
例1 某一区域的电场线分布如图所示。A、B、C是电场中的三个点。
(1)哪一点的电场强度最强？哪一点的电场强度最弱？
(2)画出各点电场强度的方向。
(3)把负的点电荷分别放在这三个点，画出它所受静电力的方向。
(4)把正的点电荷从A点静止释放，它在静电力作用下运动的轨迹是否与电场线一致？
答案 (1)B点处电场强度最强，C点处电场强度最弱。
(2)(3)如图所示。
(4)不一致。
二、几种常见的电场线
认真观察常见的几种电场线的分布情况，完成下面填空。
例2 (多选)(2023·黑龙江省铁人中学高一期中)电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点，O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则( )
A．B、C两点电场强度大小和方向都相同
B．A、D两点电场强度大小相等，方向相反
C．E、O、F三点比较，O点电场强度最强
D．B、O、C三点比较，O点电场强度最弱
答案 ACD
解析 B、C两点在等量异种点电荷连线上，则B、C两点的电场强度方向均向右，又B、C两点关于O点对称，则B、C两点电场强度大小相等，所以B、C两点电场强度相同，故A正确；A、D两点关于O点对称，A、D两点电场强度大小相等，由题图可知，方向均向左，所以A、D两点电场强度相同，故B错误；根据电场线的疏密程度表示电场强度大小，由题图可知B、O、C三点，O点电场线最稀疏，则O点电场强度最小，在中垂线上，O点电场强度最大，所以E、O、F三点比较，O点电场强度最强，故C、D正确。
拓展 如图，G、H两点关于两点电荷连线轴对称，G、I关于O点中心对称，下列说法正确的是( )
A．G、H 两点电场强度相同
B．H、I 两点电场强度相同
C．G、I 两点电场强度相同
D．G点电场强度大于B点电场强度
答案 C
例3 (2024·四川省宁南中学校高二期中)如图所示，M、N两点固定两个等量的正点电荷(场源电荷)，其连线的中垂线上A、A′两点关于O点对称，在A点由静止释放一个带负电的粒子，不计粒子的重力，粒子的电荷量远小于场源电荷的电荷量，下列说法中正确的是( )
A．中垂线上从A到O到A′电场强度的大小一定先减小后增大
B．粒子运动到O点时加速度为零，速度达最大值
C．粒子在从A点到O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大
D．粒子越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到速度减小为零
答案 B
解析 由等量同种电荷周围的电场线的分布可知，O点电场强度为零，从O点沿着中垂线向无穷远处延伸，电场强度先增大后减小，故中垂线上从A到O，电场强度的大小可能先增大再减小，故A错误；由等量同种电荷周围的电场线的分布可知，O点电场强度为零，从O点沿着中垂线向无穷远处延伸，带负电的粒子，从A到O过程一定加速，从O到A′过程，一定减速，则到O点时加速度为零，速度达最大值，故B正确；中垂线上从A到O，电场强度的大小可能先增大再减小，则加速度可能先增大再减小，故C错误；从O到A′过程，电场强度可能先增大后减小，则加速度可能先增大后减小，故D错误。
三、匀强电场
1．定义：如果电场中各点的电场强度大小相等、方向相同，这个电场就叫作匀强电场。
2．特点：
(1)匀强电场的电场线是相互平行且等距的直线；
(2)电场线的疏密程度相同，即电场线分布均匀。
3．举例：两块等大、正对的、带等量异种电荷的平行金属板相互靠近时，它们之间的电场(边缘除外)可以看作匀强电场。
例4 (多选)(2023·河北省深州市中学高一期末)如图所示的四种电场中均有a、b两点，其中a、b两点的电场强度相同的是( )
A．甲图中与点电荷等距的a、b两点
B．乙图中两等量异种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
C．丙图中两等量同种点电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点
D．丁图中匀强电场中的a、b两点
答案 BD
解析 题图甲中a、b两点电场强度大小相等，但方向不同，A错误；题图乙为两等量异种点电荷电场线分布图，a、b两点在两点电荷连线的中垂线上且关于两点电荷连线对称，所以电场强度大小相等，方向均垂直中垂线向左，B正确；题图丙为两等量同种点电荷电场线分布图，a、b两点在两点电荷连线的中垂线上且关于两点电荷连线对称，电场强度大小相等，但方向相反，C错误；题图丁中两平行板间为匀强电场，电场强度处处相同，D正确。
例5 (2023·江门市高二期中)用细线将质量为m＝4×10－3 kg的带电小球悬挂在O点下，当空间中有方向为水平向右，电场强度大小为E＝1×104 N/C的匀强电场时，小球静止后细线与竖直方向成37°角，如图所示。(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10m/s2)
(1)请画出小球的受力分析图，并分析小球所带电荷的电性；
(2)求小球的带电荷量q；
(3)求细线的拉力大小。
答案 (1)见解析图 带正电 (2)3×10－6 C (3)0.05 N
解析 (1)小球受力如图。
小球受到的静电力F的方向与电场强度E的方向相同，因此小球带正电
(2)小球受力平衡，根据电场强度定义和平衡条件有
E＝eq \f(F,q)
F＝mgtan 37°
联立解得小球的带电荷量为q＝eq \f(mgtan 37°,E)＝3×10－6 C
(3)细线的拉力大小为FT＝eq \f(mg,cs 37°)＝0.05 N。
课时对点练 [分值：60分]
1～6题每题4分，共24分
考点一 电场线
1．(多选)以下关于电场和电场线的说法正确的是( )
A．电场线就是电荷在电场中的运动轨迹
B．在电场中，凡是有电场线通过的点，电场强度不为零，不画电场线的区域内的点，电场强度为零
C．在同一电场中，同一试探电荷在电场线密集的地方所受静电力大
D．电场线是人们假想的，用以形象地表示电场强度的大小和方向，客观上并不存在
答案 CD
解析 电场线是为了方便描述电场强度的大小及方向而引入的假想线，客观上并不存在，它不一定与电荷的运动轨迹重合，没画电场线的区域也有电场，电场强度不为零，A、B错误，D正确；在同一电场中，电场强度较大的地方电场线较密，同一试探电荷受到的静电力也较大，C正确。
2. 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
答案 A
解析 正电荷的电场线向外辐射，电场线密的地方电场强度大，所以A正确。
3. (多选)如图是电场中的一条电场线，在该电场线上有a、b两点，用Ea、Eb分别表示两点电场强度的大小，有( )
A．a、b两点的电场强度方向相同
B．因为电场线是直线，所以Ea＝Eb
C．因为电场线由a指向b，所以Ea>Eb
D．不知道a、b附近电场线的分布情况，Ea、Eb的大小不能确定
答案 AD
解析 在直线电场线上，箭头所指的方向就是电场强度的方向，所以a、b两点的电场强度方向相同，不知道a、b附近电场线的分布情况，Ea、Eb的大小不能确定，故选A、D。
4. (2023·上海奉贤区致远高级中学高二期中)如图所示，某区域电场线左右对称分布，M(下方)、N(上方)为对称线上两点。由图可知，下列说法正确的是( )
A．M点没有电场线则电场强度为零
B．M点电场强度等于N点电场强度
C．负电荷在M点所受的静电力小于在N点所受的静电力
D．将电子从M点由静止释放，电子将沿竖直方向向上运动
答案 C
解析 M点电场线没有画出，不是没有电场线，电场强度也不为零，故A错误；电场线密的地方电场强度大，则N点电场强度大，故B错误；电场线密的地方电场强度大，由静电力公式F＝Eq可知电场强度越大，静电力越大，故负电荷在N点所受静电力大，C正确；电子带负电，逆着电场线方向移动，故D错误。
考点二 两等量点电荷周围的电场
5．(2023·河南省武陟县第一中学高二月考)用电场线能很直观、方便地比较电场中各点电场强度的强弱。如图是等量异种点电荷形成电场的电场线，A、B为同一电场线上的两点，以下说法正确的是( )
A．A、B两点电场强度相同
B．两个点电荷连线上的电场强度，连线中点电场强度最小
C．将一正点电荷从A点无初速度释放一定会沿电场线运动到B点
D．两个点电荷连线的中垂线上各点电场强度方向相同，大小相等
答案 B
解析 电场线的切线方向表示电场强度的方向，因此A、B两点电场强度方向不同，故A错误；依据电场线的疏密程度，来体现电场强度强弱，因此两个点电荷连线上的电场强度，连线中点电场强度最小，故B正确；若将一正点电荷从A点无初速度释放，假设正点电荷沿电场线做曲线运动到B点，正点电荷的受力方向沿电场线的切线即轨迹的切线，与正点电荷做曲线运动受力指向轨迹凹侧相矛盾，因此运动轨迹不会沿着电场线从A到B，故C错误；电场线的疏密表示电场强度的大小，因此两个点电荷连线(直线)的中垂线上，从两个点电荷连线中点到无限远，电场强度越来越小，方向不变，故D错误。
6．(多选)如图所示，在等量负点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D关于O点对称，关于这几点的电场强度大小关系，正确的是( )
A．EA>EB，EB＝ED
B．EA