【三维设计】高中物理 静电场 第1部分 第1章 第3节 电场及其描述课件 鲁科版选修31

[解析] (1)由于小球处于平衡状态，对小球 进行受力分析如图所示。
Tsin θ＝qE，Tcos θ＝mg， 解得 q＝mgtEan θ。
(2)因带电小球受力平衡，重力与电场力的合力与丝线的 拉力大小相等，故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力
等于cmosgθ，小球的加速度 a＝cogs θ，小球由静止开始沿丝线 拉力的反方向做匀加速直线运动，当碰到金属板时，它的位
若Q为正电荷，场强方向沿Q和该点的连线指向 该点 ； 若Q为负电荷，场强方向沿Q和该点的连线指向 Q 。
2．匀强电场 电场中各点的电场强度的 大小和方向 都相同的电场。
[重点诠释] 1．两个公式 E＝Fq和 E＝kQr2的比较
项目 意义 适用条件
式中电荷量(q 或 Q)
E＝Fq
电场强度 任何电场
的定义式
[解析] 由题图可知电荷的速度增加，加速度在增加， 即所受的电场力(合外力)增加，电场强度也必定增加，且 负电荷逆着电场线的方向运动，根据题图可以判断C选项 符合要求，所以选项C正确。
[答案] C
电场线可以形象地描述电场的强弱和方向，其疏 密程度表示电场的强弱，某点电场线的切线方向表示 该点的电场方向，正电荷所受电场力方向和场强方向 相同，负电荷所受电场力方向和场强方向相反。
性，故D错误；由公式F＝qE知C正确。
答案：C
[例2] 一负电荷从电场中A点静止
释放，只受电场力作用，沿电场线运动
到B点，它运动的vt图像如图1－3－5 所示，则A、B两点所在区域的电场线分 图1－3－5
布情况可能是图1－3－6中的 ( )
图1－3－6
[思路点拨] 由vt图像可知电荷加速度的变化情 况，再根据电场线的性质及负电荷所受电场力的方向 即可找到正确答案。
知识点一
第 理解教材新知 知识点二
第 1 章
静 电 场
3 节
电 场 及 其 描
把握热点考向
知识点三 考向一 考向二 考向三
随堂基础巩固
述 应用创新演练
课时跟踪训练
1. 电荷的周围存在电场，电场对放 入其中的电荷有力的作用。
2．电场中某点的电荷受到的电场力 F 与它的电荷量 q 的比值，叫做 电场强度，公式 E＝Fq。
答案：B
[例1] 一试探电荷q＝＋4×10－9 C，在电场中P点受 到的电场力F＝6×10－7N。求：
(1)P点的场强； (2)没有试探电荷时P点的场强； (3)放一电荷量为q＝1.2×10－6 C的电荷在P点，受到 的电场力F′是多大？ [思路点拨] P点的场强由场源电荷和该点到场源电
荷的距离决定，与其他无关。试探电荷只是起到测量该点 场强的作用。
电场 等量异种 点 电荷
匀强 电场
电场线形状
简要描述
手牵手，心连心， 相吸状
平行的、等间距的、 平行状
[重点诠释]
1．对电场线的理解 (1)电场线不是电荷的运动轨迹。 如果不计电荷的重力，在一个点电荷产生的电场或匀 强电场中由静止释放电荷，则运动轨迹与电场线重合。 (2)电场线不是闭合的曲线，电场线由正电荷(或无穷 远处)出发，终止于负电荷(或无穷远处)。 (3)电场线不能相交。如果电场线相交，则在交点放 一电荷，电荷的受力有两个方向，与事实不符。
(3)电场虽然看不见摸不着，但可以通过一 些实验表现其存在，如在电场中放入电荷，电 场对电荷就有力的作用，这就表明电场是真实 存在的一种物质。
2．对电场强度的理解 (1)矢量性：场强是矢量，大小按 E＝Fq计算，方向为正 电荷在该点所受电场力的方向。 (2)唯一性：电场中某点的电场强度的大小和方向是唯一 的，场强 E 的大小只由电场本身的特性决定，与 F、q 的大 小及是否存在试探电荷无关，即不能认为 E∝F 或 E∝1/q。 (3)叠加性：某空间中有多个电荷时，该空间某点的场强 等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和。
3．点电荷 Q 所形成的电场强度的表达式 为 E＝kQr2。
4．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，疏密表示电场 的强弱。
[自学教材]
1．电场 传递电荷相互作用的 物质 ，电场是一种客观存在 ， 是物质存在的一种形式。 2．电场力 电场对于处在其中的 电荷 的作用力。
[自学教材]
1．电场线 用来形象直观地描述电场的曲线，曲线上任一点 的 切线 表示该点的电场强度的方向。 2．电场线的特点 (1)电场线是为了形象描述电场而假想的 线 ， 实际并不存在。 (2)任意两条电场线 不相交 。
(3)电场线的 疏密程度 表示电场的强弱；电场 线上某点的切线方向 表示该点电场的方向。
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点处所受到的电场力的方向沿B点切线方向
解析：点电荷的电场线是直线，A 错。A 点电场线比 B 点密，EA＞EB，FA＞FB，B 正确。由 a＝mF知，aA＞aB， 所以 C 错。B 点的切线方向为 B 点场强方向，负电荷受 电场力方向与场强方向相反，D 错。
q 是试探电荷
与试探电荷无关
E＝ 点电荷的 点电荷在
跟场源电荷的电
Q kr2
Q 是场源电荷 场强公式 真空中
荷量成正比
2.对匀强电场的认识 匀强电场是最简单、最基本的电场，也是高中物理重点研 究的电场。 (1)特点：①电场强度的大小处处相等；②方向处处相同。 (2)同一电荷在同一匀强电场中各处受到的电场力大小、方 向都相同。 (3)两块等大、靠近、正对的平行金属板，带等量异种电荷 时，它们之间的电场除边缘外是匀强电场。
D．由公式 E＝kQr2可知，在离点电荷非常近的地方，电场 强度 E 可达无穷大
解析：电场强度的定义式 E＝Fq适用于任何电场，故 A 错；电场 中某点的电场强度由电场本身决定，而与电场中该点是否有试 探电荷或试探电荷在该点所受的电场力无关(试探电荷所受电场 力与其所带电荷量的比值仅反映该点场强的大小，但不能决定 该点场强的大小)，故 B 错，C 对；公式 E＝kQr2是点电荷产生的 电场中某点场强的计算式，当 r→0 时，所谓“点电荷”已不存 在，该公式已不适用，故 D 错。因此正确选项为 C。 答案：C
条电场线，由点电荷场强公式可知EA＞EB。②若是 负点电荷电场中的一条电场线，则有EB＞EA。③若 是匀强电场中的一条电场线，则有EA＝EB。
3．如图1－3－4所示是静电场的一部分电 场线分布，下列说法中正确的是( ) 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 图1－3－4 在B点处受到的电场力大
2．电场线的应用
利用电场线可判断场强的方
向和大小。
按照电场线画法的规定，场
图1－3－3
强大处画电场线密，场强小处画电场线疏，因此根据电
场线的疏密就可以比较场强的大小。例如，图1－3－3
甲中A点的强度方向沿曲线的场线，由于A点处比B点处
的电场线密，可知EA＞EB。但若只给一条电场线，如图
乙，则无法由疏密程度来确定场强大小。对此种情 况可有多种推理判断：①若是正点电荷电场中的一
[解析] 本题主要应用场强定义式计算，但必须先理解 场强的含义。
(1)E＝Fq＝64××1100－－79 N/C＝1.5×102 N/C。 (2)场强是描述电场的物理量，跟试探电荷无关，所以场 强仍是 1.5×102 N/C。 (3)F′＝q′E＝1.2×10－6×1.5×102 N＝1.8×10－4 N。
移为 s＝sinb θ，又有 s＝12at2，
所以 t＝
2as＝
2gbscions θθ＝
2b gtan
θ。
[答案]
mgtan θ (1) E
(2)
2b gtan θ
处理静电力与动力学综合问题仍是应用处理 力学问题的方法，先分析受力及运动，然后列出 牛顿第二定律方程或平衡方程求解。
2．如图1－3－10所示，用30 cm长的
2．下列关于电场强度的说法中正确的是
()
A．公式 E＝Fq只适用于真空中点电荷产生的电场
B．由公式 E＝Fq可知，电场中某点的电场强度 E 与
试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比
C．在公式 F＝kQr1Q2 2中，kQr22是点电荷 Q2 产生的电场在点 电荷 Q1 处的场强大小；而 kQr21是点电荷 Q1 产生的电场 在点电荷 Q2 处的场强大小
1．由电场强度的定义式 E＝Fq可知，在电场中的同一点( ) A．电场强度 E 跟 F 成正比，跟 q 成反比 B．无论放入的试探电荷所带的电荷量如何变化，Fq 始终不变 C．电场中某点的场强为零，放入该点的电荷受到的静电力不 一定为零 D．试探电荷在该点受到的静电力的方向就是该点的场强方向
解析：电场中某点电场强度，与形成电场的场源电荷和空 间位置有关，与有无试探电荷无关，其方向是正电荷在该 点的受力方向，故B正确。 答案：B
3．电场强度 (1)试探电荷：为了测量静电场对一个电荷的 作用力，应使放入的这个电荷的电荷量 足够 小， 以致不影响要研究的电场，并能确定电场中各点的 性质，这种电荷叫做试探电荷。
(2)定义：放入电场中某点的点电荷所受 电场力 与它的
电荷量 的比值，简称场强，用字母E表示。 (3)公式： E＝F/q 。
答案：D
[例3] 竖直放置的两块足够长的 平行金属板间有匀强电场，其电场强度
为E。在该匀强电场中，用丝线悬挂质量 为m的带电小球。丝线跟竖直方向成θ角
时小球恰好平衡，小球与右侧金属板相
距为 b，如图1－3－9所示。求：
图1－3－9
(1)小球所带电荷量 q 是多少？ (2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？ [思路点拨] 解答本题时可按以下思路分析： 受力情况 ―→ 运动状态 ―→ 列方程求解
绝缘细线将质量为4×10－3kg的带
电小球Q悬挂于O点，当空间中有水
平向右，大小为1×104 N/C的匀强 电场时，小球偏离竖直方向37°后
上例题中，一带负电的微粒仅在电场力作
用下以一定初速度从A点沿电场线运动到
B点，其速度—时间图像如图1－3－7所示。
则这一电场可能图1－3－8是
( ) 图1－3－7
图1－3－8
解析：根据微粒的 v-t 图像知：它的加速度越来越大，而 a＝Emq，所以从 A 到 B 运动的过程中 E 是增大的，又速 度减小，受力方向与运动方向相反。D 项符合要求。
()
A．若放在P点的电荷量减半，则P点的场强减半
B．若P点没有放电荷，则P点场强为零
C．P点场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大
D．P点的场强方向与放在该点的电荷的受力方向相同
解析：对电场中某一确定的点来说场强是不变的， 与是否放试探电荷或者试探电荷的电荷量没有关系， 故A、B均错误；正电荷受力方向与场强方向相同， 负电荷受力方向与场强方向相反，因不知电荷的电
[答案] (1)1.5×102 N/C (2)1.5×102 N/C (3)1.8×10－4 N
加深对公式的记忆和理解，公式 E＝Fq适用于任何电 场，并且 E 与 q 无关。电场最明显的特征就是对置入其中 的电荷有力的作用。当对公式理解不准确时，容易认为当 没有试探电荷时此处场强为零。
1．电场中有一点P，下列说法中正确的是
(4)方向：与正点电荷 在该点所受电场力的方向相同。 (5)单位：牛/库，符号： N/C 。 (6)物理意义：反映电场的 强弱 。
[重点诠释]
1．对电场的认识 (1)电场是一种特殊物质， 场和实物是物质存在的两种不同形式。 图1－3－1 (2)电荷间的相互作用力是通过电 场发生的，如图1－3－1所示。
(4)电场线总是起自 正电荷 (或 无穷远处 )，止 于 负电荷 (或 无穷远处 )。即电场线不闭合，在无
电荷处不中断。 (5)电场线不表示电荷在电场中运动的 轨迹 。
3．几种常见电场的电场线
电场
电场线形状
简要描述
正 点电荷
光芒四射，发散状
负 点电荷
等量正 点 电荷
众矢之的，汇聚状 势不两立ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相斥状
[自学教材]
1．点电荷的电场
(1)推导：
如图 1－3－2 所示，场源电
荷 Q 与试探电荷 q 相距为 r，则
图1－3－2
它们的库仑力
F＝
Qq k r2
，所以电荷
q
处的电场强度
E＝Fq ＝
Q kr2
。
(2)公式：
E＝
kQ k r2
。
(3)含义：
点电荷Q的电场中任意点的电场强度的大小与该点电荷
的 电量 成正比，与该点到点电荷距离的平方 成反比。 (4)方向：