高中电场强度第1课时学案

这是一份高中电场强度第1课时学案，共6页。
一、电场 电场强度
1．电场
(1)电场：电荷的周围存在________，电荷之间的相互作用是通过电场发生的。
(2)电场的性质：对处于其中的其他电荷有力的作用。电场对________的作用力，称为电场力。
(3)场源电荷：产生________的电荷。
(4)静电场：________场源电荷在其周围产生的电场。
2．电场强度
(1)试探电荷
①定义：放入电场中探测________性质的电荷。
②特点：电量应足够________，体积也应足够________。
(2)电场强度
①定义：物理学中把放入电场某点处的试探电荷受到的________与它的________之比，叫作电场在该点的电场强度，简称场强，用E表示。
②定义式：E＝eq \f(F,q)。
③单位：在国际单位制中，场强的单位是________，符号为________。
④方向：场强是________量。物理学上规定，电场中某点的场强的方向与正电荷在该点受到的电场力的方向________，与负电荷在某点受到的电场力的方向________。
⑤物理意义：电场强度是描述电场的力的性质的物理量。
(3)匀强电场：各点场强的大小和方向都________的电场。
(1)E＝eq \f(F,q)中的q是场源电荷的电荷量。( )
(2)若在电场中某点放置负试探电荷，则该点的电场强度方向与放置正试探电荷时相反。( )
(3)若在电场中的某点不放试探电荷，则该点的电场强度为0。( )
(4)电场强度公式E＝eq \f(F,q)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。( )
例1 在一带负电荷的导体A附近有一点B，如在B处放置一个q1＝－2.0×10－8 C的电荷，测出其受到的电场力F1大小为4.0×10－6 N，方向如图，则：
(1)B处电场强度多大？方向如何？
(2)如果换成一个q2＝＋4.0×10－7 C 的电荷放在B点，其受力多大？此时B处电场强度多大？
(3)如果将B处电荷拿走，B处的电场强度是多大？
二、点电荷的电场
如图所示，A处固定一电荷量为Q的正点电荷，P为空间内一点，A、P之间的距离为r，一带正电的点电荷q在P点所受静电力为F。静电力常量为k。
(1)判断P点电场的方向；
(2)计算F的大小；
(3)根据电场强度的定义，计算P点的电场强度。
1．点电荷的电场强度
(1)表达式：E＝______。
(2)适用条件：真空、静止、________。
2．点电荷电场的方向
当Q为正电荷时，电场强度E的方向沿半径________(如图甲)；
当Q为负电荷时，电场强度E的方向沿半径________(如图乙)。
3．若Q为均匀带电球体，则球外某点的电场强度E＝keq \f(Q,r2)，式中的r指的是球心到该点的距离。
(1)根据公式E＝keq \f(Q,r2)可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量Q成正比，与r2成反比。( )
(2)由E＝eq \f(kQ,r2)知，在以Q为球心、r为半径的球面上，各处场强相同。( )
(3)在计算式E＝keq \f(Q,r2)中，r→0时，电场强度为无穷大。( )
例2 (2024·惠州市高二期末)式①E＝eq \f(F,q)和式②E＝keq \f(q,r2)分别为场强大小的定义式和点电荷场强大小的表达式。下列说法正确的是( )
A．式①和式②都只对点电荷产生的场成立
B．式②中E是某电场的场强大小，q是场源电荷
C．式①中F是放入某电场中的电荷所受的力，q是产生这电场的电荷
D．式①中的E是式中的电荷q所产生的电场的场强，式②中的E是式中的电荷q产生的电场的场强
例3 (2023·汕头市高二期末)如图所示，Q是真空中固定的点电荷，a、b、c是以Q所在位置为圆心、半径分别为r或2r球面上的三点，电量为－q(q>0)的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q，则( )
A．Q带负电
B．b、c两点电场强度相同
C．a、b两点的电场强度大小之比为4∶1
D．a、b两点的电场强度大小之比为2∶1
三、电场强度的叠加
如图所示，真空中，带电量分别为＋Q和－Q的点电荷A、B相距为r，静电力常量为k，则：
(1)点电荷A、B在其连线的中点O产生的场强分别为多大？方向如何？
(2)电场强度是矢量，则两点电荷连线的中点O处的场强为多大？方向如何？
(3)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为eq \f(\r(2),2)r的C点的场强为多大？方向如何？
例4 (2024·汕尾市高二月考)如图所示，A、B、C是半径为r的圆周上等间距的三个点，在这些点上各固定一个点电荷，A点处的电荷量为－q，B、C两点处的电荷量均为＋q，静电力常量为k，则圆心O处( )
A．场强大小为eq \f(2kq,r2)，方向沿OA方向
B．场强大小为为eq \f(2kq,r2)，方向沿AO方向
C．场强大小为eq \f(kq,r2)，方向沿OA方向
D．场强大小为eq \f(kq,r2)，方向沿AO方向
电场叠加问题的解题方法
1．根据点电荷电场强度公式，确定每个场源电荷在某点产生的电场强度。
2．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)，与力的合成一样，常用的方法有图解法、正交分解法等。
第1课时 电场强度 电场强度的叠加
一、
梳理与总结
1．(1)电场 (2)电荷 (3)电场
(4)静止
2．(1)①电场 ②小 小 (2)①电场力F 电量q ③牛顿每库仑 N/C
④矢 相同 相反 (3)相同
二、
(1)与q在P点所受静电力F方向相同
(2)q在P点所受静电力大小为F＝keq \f(Qq,r2)
(3)点电荷Q在P点产生的电场强度为E＝eq \f(F,q)＝keq \f(Q,r2)，方向沿AP的连线由A指向P。
梳理与总结
1．(1)keq \f(Q,r2) (2)点电荷
2．向外 向内
三、
(1)A在O点的场强EA＝keq \f(Q,(\f(r,2))2)＝4eq \f(kQ,r2)，方向由A指向B。
B在O点的场强EB＝keq \f(Q,(\f(r,2))2)＝4eq \f(kQ,r2)，方向由A指向B。
(2)规定向右为正方向，E0＝EA＋EB＝8eq \f(kQ,r2)，方向由A指向B。
(3)对于互成角度的电场强度的叠加，合成时遵循平行四边形定则。
如图所示，设点电荷A、B在C点产生电场的场强分别为EA′和EB′，则EA′＝EB′＝eq \f(kQ,(\f(\r(2),2)r)2)＝eq \f(2kQ,r2)，由平行四边形定则知C点的场强方向水平向右，大小为EC＝eq \r(2)EA′＝eq \f(2\r(2)kQ,r2)。
一、
易错辨析
(1)× (2)× (3)× (4)×
例1 (1)200 N/C 方向与F1方向相反
(2)8.0×10－5 N 200 N/C
(3)200 N/C
解析 (1)由电场强度公式可得
EB＝eq \f(F1,|q1|)＝eq \f(4.0×10－6,2.0×10－8) N/C＝200 N/C，
因为B处是负电荷，所以B处电场强度方向与F1方向相反。
(2)q2在B点所受电场力大小
F2＝q2EB＝4.0×10－7×200 N＝8.0×10－5 N，方向与电场强度方向相同，也就是与F1方向相反。
此时B处电场强度大小仍为200 N/C，方向与F1方向相反。
(3)某点电场强度大小与有无试探电荷无关，故将B处电荷拿走，B处电场强度大小仍为200 N/C。
二、
易错辨析
(1)√ (2)× (3)×
例2 B [式①对所有电场都立，故A错误；式②中E是某电场的场强大小，q是场源电荷，故B正确；式①中F是放入电场的电荷所受的力，q是放入电场的电荷所带的电量，故C错误；式①中E是电荷q所在电场的场强大小，E与q无关；式②中E是电荷q产生的电场的场强，故D错误。]
例3 C [电量为－q的试探电荷在a点受到的库仑力方向指向Q，则Q带正电，A错误；根据公式E＝keq \f(Q,r2)知，b、c两点电场强度大小相同，方向不同，B错误；根据公式E＝keq \f(Q,r2)，a、b两点与Q距离之比为1∶2，所以a、b两点的电场强度大小之比为4∶1，C正确，D错误。]
三、
例4 A [由点电荷的场强公式可知，三点电荷在O点产生的场强大小均为E＝keq \f(q,r2)，电场强度是矢量，求合场强应用平行四边形定则，如图所示，
A、B、C三个点电荷的合场强大小为E′＝eq \f(2kq,r2)，方向由O指向A。]