鲁科版 (2019)必修 第三册电场与电场强度学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册电场与电场强度学案，共4页。
1．知道电场是客观存在的一种特殊物质。 2.理解电场强度及其定义式，并能用该公式进行有关计算。通过电场强度的定义，体会物理量之比定义新物理量的方法。 3.知道电场线的概念，了解几种典型电场线分布特点。通过模型的建立，能用电场线描绘常见的电场。
[学生用书P14]
一、电场及电场力
1．静电场：电荷之间的相互作用是通过电场传递的，静止电荷产生的电场称为静电场。
2．电场力：电场对处在其中的电荷有力的作用，这种力称为电场力。
二、电场强度
1．试探电荷与场源电荷
(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，电荷量和大小必须足够小。
(2)场源电荷：激发电场的带电体，其所带电荷Q称为场源电荷。
2．电场强度
(1)定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q之比，称为该点的电场强度，简称场强，用E表示。
(2)定义式：E＝ eq \f(F,q) ，q是试探电荷的电荷量。
(3)单位：牛顿每库仑(N/C)。
(4)方向：电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力的方向相同，与负电荷在该点所受电场力的方向相反。
(5)物理意义：从力的角度描述了电场的性质。
三、电场线
1．概念：电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的切线方向与该点电场强度的方向一致，这样的曲线称为电场线。
2．意义：电场线是为了形象地描述电场而假想的线，实际并不存在。
3．特点
(1)在同一电场中，电场线越密的地方电场强度越大，电场线越疏的地方电场强度越小。
(2)电场线从正电荷或无穷远出发，终止于无穷远或负电荷。
(3)电场线在电场中没有交点。
判断下列说法是否正确。
(1)根据电场强度的定义式E＝ eq \f(F,q) 可知，E与F成正比，与q成反比。( )
(2)电场中某点的电场强度与正电荷受力方向相同，当该点放置负电荷时，场强反向。( )
(3)电荷与电荷之间的作用力是通过电场发生的。 ( )
(4)只有两电荷发生相互作用时才有电场。( )
(5)电场强度的方向就是电荷的受力方向。( )
(6)电场强度是由电场本身决定的，与试探电荷无关。( )
提示：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
Ｋ
知识点一 电场及电场力[学生用书P15]
eq \a\vs4\al()
1．万有引力、库仑力、磁极间的磁力，对于相互作用的物体，这些力都是没有直接接触而产生的，这样如何理解力是物体对物体的作用？
2．电场是如何产生的？有什么特性？
[提示] 1.万有引力、库仑力、磁极间的磁力是通过“场”发生作用的。场是物质存在的另一种状态。
2．电场存在于电荷的周围，电场对放入其中的电荷有力的作用。

1．电场是一种特殊的物质，并非由分子、原子组成，虽然看不见、摸不着，但它与实物一样客观存在着，它能通过一些性质表现其存在，它与实物一样，也具有物质的一般的重要属性，如质量、能量等。
2．电荷的周围一定存在电场，静止电荷的周围存在着静电场。
3．电荷间的相互作用是通过电场发生的，也是通过电场来传递的。
下列说法不正确的是( )
A.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场
B.电场是一种物质，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的
C.电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用
D.电场是人为假想出来的，实际并不存在
[解析] 凡是有电荷的地方，周围就存在着电场，电荷间的相互作用是通过电场传递的，电场对处在其中的电荷有力的作用，A、C正确；电场是一种客观存在的物质，是物质存在的一种形式，不是人为假想出来的，B正确，D错误。
[答案] D
知识点二 对电场强度的理解[学生用书P15]
eq \a\vs4\al()
在空间中有一电场，把一电荷量为q1的试探电荷放在电场中的A点，该电荷受到的电场力为F1。若把电荷量为2q1的点电荷放在A点，则它受到的电场力为多少？若把电荷量为nq1的点电荷放在该点，它受到的电场力为多少？电荷受到的电场力F与试探电荷的电荷量q有何关系？
[提示] 2F1 nF1 F与q成正比，即F与q的比值为定值。
eq \a\vs4\al()
1．对E＝ eq \f(F,q) 的理解
(1)E＝ eq \f(F,q) 是电场强度的定义式，适用于一切电场，电场中某点的电场强度仅与电场及具体位置有关，与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力F的大小无关，所以不能说E∝F，E∝ eq \f(1,q) 。
(2)仅定义了电场强度的大小，其方向需另外判定。
2．对电场强度的理解
(1)电场强度是矢量，电场强度大小E＝ eq \f(F,q) ，电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，与负电荷在该点所受电场力的方向相反。
(2)在场源电荷确定的情况下，空间某点的电场强度的大小和方向是唯一确定的，与试探电荷无关。
(3)电场强度是描述电场的强弱和方向的物理量。
角度1 对电场强度的理解
(双选)A为已知电场中的一个固定点，在A点放一电量为q的检验电荷，所受电场力为F，A点的电场强度为E，则( )
A.若在A点换上－q，则A点的电场强度将发生变化
B.若在A点换上电量为2q的检验电荷，则A点的电场强度仍为E
C.若A点移去电荷q，则A点的电场强度变为零
D.A点电场强度的大小、方向与q的大小、正负、有无均无关
[解析] A点电场强度的大小、方向由电场本身决定，与q的大小、正负、有无均无关，故B、D正确，A、C错误。
[答案] BD
角度2 电场强度的求解
如图所示，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，测出其受到的静电力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＝＋4.0×10－7C的电荷放在B点，其受到的静电力F2＝8.0×10－5 N，则此时B处电场强度多大？方向如何？
(3)如果将B处电荷拿走，B处的电场强度多大？
[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)由电场强度公式得EB′＝ eq \f(F2,q2) ＝200 N/C，因为q2是正电荷，其受力方向与电场方向相同，所以此时B处电场强度的方向与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。
[答案] (1)200 N/C 方向与F1方向相反
(2)200 N/C 方向与F1方向相反 (3)200 N/C
知识点三 电场线[学生用书P16]
1．电场线实际上不存在，是假想曲线。
2．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；电场线的疏密程度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。
3．几种特殊的电场线分布，如图所示。
两个点电荷形成的电场如图所示，下列说法正确的是( )
A.A为正电荷，B为负电荷
B.A为负电荷，B为正电荷
C.A、B均为正电荷
D.A、B均为负电荷
[解析] 电场线是从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，则A是负电荷，B是正电荷。
[答案] B
如图所示，这是某静电场的一部分电场线分布情况，下列说法正确的是( )
A.这个电场可能是负点电荷的电场
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
[解析] 负点电荷的电场线是从四周无限远处不同方向指向负点电荷的直线，故A错误；电场线越密的地方电场强度越大，由题图知EA>EB，由F＝Eq知FA>FB，故B正确；由a＝ eq \f(F,m) 知，a与F成正比，所以aA>aB，故C错误；负电荷在B点受到的电场力的方向与B点电场强度的方向相反，是沿B点切线的反方向，故D错误。
[答案] B
两点电荷形成电场的电场线分布如图所示，A、B是电场线上的两点，下列判断正确的是 ( )
A.左边电荷带负电，右边电荷带正电
B.两电荷所带电荷量相等
C.A、B两点的电场强度大小相等
D.若将带负电的试探电荷放在A点，则A点的电场强度方向会反向
[解析] 电场线从正电荷出发到负电荷终止，可知左边电荷带负电，右边电荷带正电，A正确；由电场线分布可知，两电荷所带电荷量不相等，B错误；因A点电场线较B点密集，可知A点的电场强度大于B点的电场强度，C错误；A点的电场强度方向由电场本身决定，与是否放入试探电荷无关，D错误。
[答案] A
如图所示，
一负电荷仅在电场力作用下从a点运动到b点，在a点的速度大小为v0，方向与电场方向相同。该电荷从a点到b点的v－t图像正确的是( )
[解析] 由题图可知a到b过程中，电场线分布越来越密，则电场强度增大，所以负电荷所受电场力增大，根据牛顿第二定律，则电荷的加速度也增大，负电荷受到的电场力方向和场强方向相反，因为仅在电场力作用下运动，则电荷做加速度不断增大的减速运动，v－t图像的斜率表示加速度，根据图像分析可得正确的是A选项。
[答案] A
eq \(\s\up7(),\s\d5( [学生用书P17]))
1．(电场和电场线)关于电场及电场线，下列说法正确的是( )
A.电场对放入其中的电荷有力的作用
B.电场和电场线都是真实存在的特殊物质
C.两条电场线既可以平行，也可以相交
D.电荷在电场中所受电场力方向就是电场方向
解析：选A。电场对放入其中的电荷有力的作用，A正确；电场是真实存在的特殊物质，电场线是人们为了描述电场而假想的曲线，不是真实存在的，B错误；两条电场线可以平行，但不可以相交，C错误；正电荷在电场中所受电场力方向就是电场方向，D错误。
2．(电场和电场强度)把电荷量为q的试探电荷放到电场中的某点，测得该点的电场强度为E，若在同一点放入电荷量为－2q的试探电荷时，测得该点的场强( )
A.大小为E，方向与E相同
B.大小为E，方向与E相反
C.大小为2E，方向与E相同
D.大小为2E，方向与E相反
解析：选A。电场强度由电场本身决定，与放入的试探电荷无关，所以该点的电场强度大小仍为E，方向与E相同。
3．(电场线)如图表示电场的电场线，依图分析电场中a点的电场强度比b点的电场强度小的是( )
解析：选B。电场线的疏密程度反映了电场强度的大小，a点的电场强度比b点的电场强度小，从电场线上表现为a点处的电场线比b点处的稀疏。
4．
(对电场线和电场强度的理解)一个正点电荷的电场线分布如图所示，将电子分别放置于电场中的A、B两点，下列说法正确的是( )
A.A点的电场强度小于B点的电场强度
B.电子在A点所受的电场力小于在B点所受的电场力
C.电子在A点所受电场力的方向与电场线指向相同
D.电子在B点所受电场力的方向与电场线指向相反
解析：选D。电场线的疏密表示电场的强弱，可知A点的电场强度大于B点的电场强度，电子在A点所
受的电场力大于在B点所受的电场力，故A、B错误；电子带负电，无论电子在A点还是在B点所受的电场力方向都与电场强度的方向相反，故C错误，D正确。
5．(电场强度的判断)如图所示，电荷量为q的正电荷位于电场中的A点，受到的电场力为F。若将该电荷换为电荷量为 eq \f(q,2)的负点电荷，则A点电场强度E的大小为________，方向与F方向________(选填“相同”或“相反”)。
解析：电荷量为q的正电荷位于电场中的A点，受到的电场力为F，则知A点电场强度E的大小E＝ eq \f(F,q)，方向与F方向相同。电场强度是反映电场本身性质的物理量，仅由电场本身决定，与试探电荷无关。可知，将该点电荷换为电荷量为 eq \f(q,2)的负点电荷，A点的场强大小仍然是 eq \f(F,q)，方向与F方向相同。
答案： eq \f(F,q) 相同