《电场_电场强度和电场线》参考课件.ppt

方体范围内电场强度为零的
点有
( ) 图1－3－8
A．体中心、各面中心和各边中点
B．体中心和各边中点
C．各面中心和各边中点
D．体中心和各面中心
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[思路点拨] 正方体范围内各点的场强为所有点电荷在 此点产生场强的矢量和。
[解析] 根据点电荷场强公式 E＝krq2 ，由电荷分布的对 称性，利用矢量合成法则可知，正方体的中心点及各面的中 心点场强均为零，但各边中点的场强不为零，故 D 正确。
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[重点诠释] 1．对电场强度 E＝Fq的理解 (1)电场强度是用比值定义的物理量，它仅由电场本身决 定，与定义它的检验电荷的电荷量 q 及所受的静电力 F 无关。 (2)只要场源电荷确定下来，场源电荷周围形成的电场也 就确定下来，电场中某点的场强 E 也就确定下来，与该点放 不放检验电荷无关。 (3)电场强度定义式 E＝Fq为我们提供了一种计算静电力 的方法，即 F＝Eq。
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[自学教材] 1．检验电荷和场源电荷 (1)检验电荷： ①定义：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的 电荷。 ②特点： a．检验电荷的电荷量要充分小 ，放入电场之后不改变产 生电场的带电体上的电荷分布，即不影响对原电场的研究。 b．体积要充分 小 ，可视为点电荷，在电场中的位置可 以准确描述。
中的
()
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图1-3-7 解析：由题图可知电荷的速度增加，加速度也增加，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
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[例3] (2011·重庆高考)如图
1－3－8所示，电量为＋q和－q的
点电荷分别位于正方体的顶点，正
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(2)场源电荷： 如果电场是由某个带电体激发产生的，那么该带 电体所带的电荷也常称为场源电荷或源电荷。 2．电场强度 (1)定义：放入电场中某处的检验电荷受到的 静电力 跟它 的电荷量的比值。 F (2)公式：E＝ q 。
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(3)单位：牛每库，符号 N/C 。 (4)方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向 跟正电荷在该点所受的静电力的方向 相同 。负电荷在电场 中某点所受的静电力的方向跟该点电场强度的方向 相反 。
[答案] D
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(1)电场强度的叠加遵循平行四边形定则，不仅点电 荷的电场可以叠加，其他的任何电场的场强都能进行叠 加，同样遵循平行四边形定则。
的方向
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解析：E＝Fq是电场强度的定义式，此式中 E 只是在数值上等于 检验电荷 q 所受的电场力与本身电荷量的比值。实际上 E 只与 形成电场的电荷有关，而与检验电荷无关。故 q 减半，而场强 E 不变，选项 A 错误。E＝kQr2是真空中点电荷场强的决定式，E 与 Q 成正比，而与 r2 成反比，选项 B 正确。因场强是矢量，两
电场
电场线图样
简要描述
等量正 点电荷
势不两立，相斥状
等量异号 点电荷
手牵手，心连心，相吸状
4．匀强电场中的电场线特点 间隔相等，彼此平行，电场强度大小处处相等，方向 相同。
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[重点诠释] 1．电场线与电荷的运动轨迹 (1)电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线， 规定电场线上某点的场强方向沿该点的切线方向，也就 是正电荷在该点受电场力产生的加速度的方向。
[答案] BCD
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分析此类问题首先要根据带电粒子的运动情况判断出 受力情况；再把电场线方向、受力方向与电性相联系；然 后把电场线疏密和受力大小、加速度大小相联系。
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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v—t图像如图1－3－6所示， 图1－3－6 则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是图1－3－7
D．带电粒子在a、b两点的加速度方向
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[审题指导] 解答本题时应注意以下两点： (1)电场线的疏密与电场强度大小的关系。 (2)运动轨迹与合力、速度的关系。
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[解析] 如图所示，由于带电粒子在电场力 作用下做曲线运动，所以电场力应指向轨迹的凹 侧，且沿电场线，即沿电场线向左，B 正确；由于电场线方 向未知，故不能确定带电粒子的电性，A 错误；加速度由电 场力产生，由于 a 处电场线较 b 处密，所以 a 处电场强度大， 由 E＝Fq知，带电粒子在 a 处受电场力大，故加速度大，且方 向与电场力方向相同，C、D 正确。
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(1)公式 E＝Fq适用于任何电场，而 E＝kQr2只适用于点电 荷形成的电场。
(2)电场中某点的场强由电场本身决定，与该点放没放试 探电荷及放什么样的试探电荷无关。
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试确定电荷Q的电场中场强大小为100 N/C的点的位置。 解析：由 E＝krQ2 可知，r＝ kEQ＝30 cm。可见，以 Q 为球 心，半径为 r＝30 cm 的球面各点的场强大小均为 100 N/C。 答案：见解析
4．电场线是为了形象描述电场而引 入的假 想的线，其疏密程度表示电 场的强弱。
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［自学教材］ 1．电场的本质与性质
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2．电场力 电场 对电荷的作用力。 3．静电场 静止 电荷周围产生的电场。
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[重点诠释] (1)在电场中的电荷，不论是静止的还是运动的，都受 到电场力的作用。 (2)场与实物是物质存在的两种不同的形式。 (3)电荷间的相互作用是通过电场产生的。
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解析：负电荷的电场线是自四周无穷远处指向负点电荷的直 线，故 A 错。 电场线越密的地方场强越大，由图知 EA>EB，又因 F＝qE， 得 FA>FB，故 B 正确。由 a＝mF知，aA>aB，故 C 错。B 点的 切线方向即 B 点场强方向，而负电荷所受电场力方向与其相 反，故 D 错。 答案：B
＝
9.0×109×
1.0×10－9×1.0×10－10 0.32
N＝
1.0×10－8 N。
因为 Q 为正电荷，q 为负电荷，库仑力是吸引力，所以
力的方向沿 MO 指向 Q。
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(2)法一：M 点的场强 EM＝FqM＝11..00××1100－－180 N/C＝100 N/C， 其方向沿 OM 连线背离 Q，因为它的方向跟正电荷所受 电场力的方向相同。 法二：将 FM＝kQr2q代入 EM＝FqM，得 EM＝krQ2 ＝9.0×109×1.0×0.3120－9 N/C＝100 N/C。
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(3)在 M 点拿走检验电荷 q，有的同学说 M 点的场强 EM ＝0，这是错误的，其原因在于不懂得场强是反映电场的力的 性质的物理量，它是由形成电场的场源电荷 Q 决定的，与检 验电荷 q 是否存在无关。
(4)据公式 E＝kQr2知，M 点场强大。 [答案] (1)1.0×10－8 N 方向沿MO指向Q (2)100 N/C 方向沿OM连线背离Q (3)100 N/C 方向沿OM连线背离Q (4)M点
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3．如图1－3－3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在B点 图1－3－3 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点处所受到的电场力的方向沿B点切线方向
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2．真空中点电荷的场强 (1)大小：E＝kQr2。 (2)方向：Q 为正电荷时，在电场中的 P 点，E 的方向由 Q 指向 P，Q 是负电荷时，E 的方向由 P 指向 Q。
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3．公式 E＝Fq与 E＝kQr2的对比理解
公式 比较内容
E＝Fq
E＝krQ2
本质区别
定义式
决定式
意义 给出了一种量度电 指明了点电荷场强大
线所在的直线；
③带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线。
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2．电场线的疏密与场强的关系 (1)电场线越密，场强越大，电场线越疏， 场强越小。 (2)若只有一条直电场线，如图 图1－3－2 1－3－2所示，则可分如下几种情况判断： ①若是正点电荷电场中的一根电场线，由点电荷场强 公式可知 EA＞EB； ②若是负点电荷电场中的一根电场线，则有EB＞EA； ③若是匀强电场中的一根电场线，则有EA＝EB。
及用途 场强弱的方法
小的决定因素
适用范围 一切电场
真空中点电荷的电场
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公式 比较内容
Q或q 意义
E 与其他 量的关系
E＝Fq
E＝krQ2
q 表示引入电场的检 Q 表示产生电场的场源
验(或试探)电荷的电 电荷的电荷量
荷量
E 用 F 与 q 的比值来 E 不仅用 Q、r 来表示，
表示，但 E 大小与 q 的大小无关
F、 且
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E∝Q，E∝r12
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2．关于电场强度，下列说法正确的是
()
A．由 E＝Fq知，若 q 减半，则该处的电场强度为原来的
2倍
B．由 E＝kQr2知，E 与 Q 成正比，而与 r2 成反比
C．由 E＝krQ2知，在以点电荷 Q 为球心、r 为半径的球面上，
各处的场强都相同
D．电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力
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[例1] 在真空中O点放一个点电荷 Q＝＋1.0×10－9 C，直线MN通过O点， OM的距离r＝30 cm，M点放一个点电 图1－3－4 荷q＝－1.0×10－10 C，如图1－3－4所示。求：
(1)q在M点受到的作用力。 (2)M点的场强。 (3)拿走q后M点的场强。 (4)M、N两点的场强哪点大？
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[审题指导] 解答本题时应注意以下三点： (1)点电荷受到的作用力可由库仑定律求解。 (2)场强可用定义式或点电荷场强决定式求解。 (3)区别场源电荷与试探电荷。
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[解析] (1)电荷 q 在电场中 M 点所受到的作用力是电荷
Q 通过它的电场对 q 的作用力，根据库仑定律，
得
FM
＝
k
Qq r2
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(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。
(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。
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3．几种常见电场的电场线画法
电场
电场线图样
简要描述
正点电荷
光芒四射，发散状
负点电荷
众矢之的，会聚状 返回
第第 一3 章节
理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练
知识点一 知识点二 知识点三 考向一 考向二 考向三 随堂基础巩固
课时跟踪训练
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1．电场是电荷周围存在的一种特殊物 质，它对放入其中的电荷有力的 作用。
2．电场强度是用来描述电场的力的性 质的物理量，其定义式为 E＝Fq。
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3．电场强度由电场本身决定，与放 入其中的电荷无关。
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个矢量相同，必须是大小和方向都相同，选项C中球面上 各点的场强大小相同而方向不同，选项C错误。因电场中 某点的电场强度的方向规定为正电荷在该点所受电场力的 方向，若为负电荷，则受力方向与场强方向相反，选项D 错误。 答案：B
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[自学教材] 1．定义 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．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。
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[例2] 如图1－3－5所示，直线是一
簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，
曲线是某一带电粒子通过电场区域时
图1－3－5
的运动轨迹，a、b是轨迹上两点。若带电粒子运动中只受
电场力作用，根据此图可以做出的判断是
()
A．带电粒子所带电荷的符号
B．带电粒子在a、b两点的受力方向
C．带电粒子在a、b两点的加速度何处大
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(2)运动轨迹是带电粒子在电场中实际
通过的径迹，径迹上每点的切线方向
为粒子在该点的速度方向。结合力学知 识，可以知道物体的速度方向不一定与
图1－3－1
加速度的方向一致，因此电场线不一定是粒子的运动轨迹。
(3)电场线与带电粒子运动轨迹重合的条件：
①电场线是直线；
②带电粒子只受静电力作用，或受其他力，但方向沿电场
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1．有关电场的下列说法正确的是
()
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，它与其他物质一样，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
的特征是对处在它里面的电荷有力的作用
D．电场是人为设想出来的，其实并不存在
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解析：电场是电荷周围客观存在的一种特殊物质，电荷间 的相互作用是通过电场产生的，不是假想的，故A、B、C 正确，D错误。 答案： ABC