高中物理選修3-1第1部分 第一章《靜電場》第3節(jié)《電場 電場強(qiáng)度和電場線》教科

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第3節(jié) 第一章 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二 知識點(diǎn)三 考向一 考向三 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時跟蹤訓(xùn)練 考向二 3 電場強(qiáng)度由電場本身決定 與放入其中的電荷無關(guān) 4 電場線是為了形象描述電場而引入的假想的線 其疏密程度表示電場的強(qiáng)弱 自學(xué)教材 1 電場的本質(zhì)與性質(zhì) 2 電場力對電荷的作用力 3 靜電場電荷周圍產(chǎn)生的電場 電場 靜止 重點(diǎn)詮釋 1 在電場中的電荷 不論是靜止的還是運(yùn)動的 都受到電場力的作用 2 場與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同的形式 3 電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的 1 有關(guān)電場的下列說法正確的是 A 只要有電荷存在 電荷周圍就一定存在著電場B 電場是一種物質(zhì) 它與其他物質(zhì)一樣 是不依賴我們的感覺而客觀存在的C 電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的 電場最基本的特征是對處在它里面的電荷有力的作用D 電場是人為設(shè)想出來的 其實(shí)并不存在 解析 電場是電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì) 電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的 不是假想的 故A B C正確 D錯誤 答案 ABC 自學(xué)教材 1 檢驗(yàn)電荷和場源電荷 1 檢驗(yàn)電荷 定義 用來檢驗(yàn)電場是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的電荷 特點(diǎn) a 檢驗(yàn)電荷的電荷量要充分 放入電場之后不改變產(chǎn)生電場的帶電體上的電荷分布 即不影響對原電場的研究 b 體積要充分 可視為點(diǎn)電荷 在電場中的位置可以準(zhǔn)確描述 小 小 2 場源電荷 如果電場是由某個帶電體激發(fā)產(chǎn)生的 那么該帶電體所帶的電荷也常稱為場源電荷或源電荷 靜電力 3 單位 牛每庫 符號 4 方向 電場強(qiáng)度是矢量 規(guī)定某點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向 負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)所受的靜電力的方向跟該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向 N C 相同 相反 重點(diǎn)詮釋 個矢量相同 必須是大小和方向都相同 選項(xiàng)C中球面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相同而方向不同 選項(xiàng)C錯誤 因電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向規(guī)定為正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向 若為負(fù)電荷 則受力方向與場強(qiáng)方向相反 選項(xiàng)D錯誤 答案 B 1 定義用來形象直觀地描述電場的曲線 曲線上任一點(diǎn)的表示該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向 2 特點(diǎn) 1 電場線是為了形象描述電場而假想的 實(shí)際并不存在 2 任意兩條電場線 自學(xué)教材 切線 線 不相交 3 電場線的表示電場的強(qiáng)弱 電場線上某點(diǎn)的表示該點(diǎn)電場的方向 4 電場線總是起自 或 止于 或 即電場線不閉合 在無電荷處不中斷 切線方向 疏密程度 正電荷 無窮遠(yuǎn)處 負(fù)電 荷 無窮遠(yuǎn)處 3 幾種常見電場的電場線畫法 4 勻強(qiáng)電場中的電場線特點(diǎn)間隔相等 彼此平行 電場強(qiáng)度大小處處相等 方向相同 重點(diǎn)詮釋 1 電場線與電荷的運(yùn)動軌跡 1 電場線是為形象地描述電場而引入的假想曲線 規(guī)定電場線上某點(diǎn)的場強(qiáng)方向沿該點(diǎn)的切線方向 也就是正電荷在該點(diǎn)受電場力產(chǎn)生的加速度的方向 2 運(yùn)動軌跡是帶電粒子在電場中實(shí)際通過的徑跡 徑跡上每點(diǎn)的切線方向?yàn)榱Ｗ釉谠擖c(diǎn)的速度方向 結(jié)合力學(xué)知識 可以知道物體的速度方向不一定與加速度的方向一致 因此電場線不一定是粒子的運(yùn)動軌跡 3 電場線與帶電粒子運(yùn)動軌跡重合的條件 電場線是直線 帶電粒子只受靜電力作用 或受其他力 但方向沿電場線所在的直線 帶電粒子初速度為零或初速度方向沿電場線所在的直線 圖1 3 1 2 電場線的疏密與場強(qiáng)的關(guān)系 1 電場線越密 場強(qiáng)越大 電場線越疏 場強(qiáng)越小 2 若只有一條直電場線 如圖1 3 2所示 則可分如下幾種情況判斷 若是正點(diǎn)電荷電場中的一根電場線 由點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式可知EA EB 若是負(fù)點(diǎn)電荷電場中的一根電場線 則有EB EA 若是勻強(qiáng)電場中的一根電場線 則有EA EB 圖1 3 2 3 如圖1 3 3所示是靜電場的一部分電場線分布 下列說法中正確的是 A 這個電場可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場B 點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處受到的電場力比在B點(diǎn)處受到的電場力大C 點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處的瞬時加速度比在B點(diǎn)處的瞬時加速度小 不計(jì)重力 D 負(fù)電荷在B點(diǎn)處所受到的電場力的方向沿B點(diǎn)切線方向 圖1 3 3 答案 B 例1 在真空中O點(diǎn)放一個點(diǎn)電荷Q 1 0 10 9C 直線MN通過O點(diǎn) OM的距離r 30cm M點(diǎn)放一個點(diǎn)電荷q 1 0 10 10C 如圖1 3 4所示 求 1 q在M點(diǎn)受到的作用力 2 M點(diǎn)的場強(qiáng) 3 拿走q后M點(diǎn)的場強(qiáng) 4 M N兩點(diǎn)的場強(qiáng)哪點(diǎn)大 圖1 3 4 審題指導(dǎo) 解答本題時應(yīng)注意以下三點(diǎn) 1 點(diǎn)電荷受到的作用力可由庫侖定律求解 2 場強(qiáng)可用定義式或點(diǎn)電荷場強(qiáng)決定式求解 3 區(qū)別場源電荷與試探電荷 答案 1 1 0 10 8N方向沿MO指向Q 2 100N C方向沿OM連線背離Q 3 100N C方向沿OM連線背離Q 4 M點(diǎn) 答案 見解析 試確定電荷Q的電場中場強(qiáng)大小為100N C的點(diǎn)的位置 例2 如圖1 3 5所示 直線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線 曲線是某一帶電粒子通過電場區(qū)域時的運(yùn)動軌跡 a b是軌跡上兩點(diǎn) 若帶電粒子運(yùn)動中只受電場力作用 根據(jù)此圖可以做出的判斷是 A 帶電粒子所帶電荷的符號B 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的受力方向C 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的加速度何處大D 帶電粒子在a b兩點(diǎn)的加速度方向 圖1 3 5 審題指導(dǎo) 解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 電場線的疏密與電場強(qiáng)度大小的關(guān)系 2 運(yùn)動軌跡與合力 速度的關(guān)系 答案 BCD 分析此類問題首先要根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動情況判斷出受力情況 再把電場線方向 受力方向與電性相聯(lián)系 然后把電場線疏密和受力大小 加速度大小相聯(lián)系 一負(fù)電荷從電場中A點(diǎn)靜止釋放 只受電場力作用 沿電場線運(yùn)動到B點(diǎn) 它運(yùn)動的v t圖像如圖1 3 6所示 則A B兩點(diǎn)所在區(qū)域的電場線分布情況可能是圖1 3 7中的 圖1 3 6 解析 由題圖可知電荷的速度增加 加速度也增加 即所受的電場力 合外力 增加 電場強(qiáng)度也必定增加 且負(fù)電荷逆著電場線的方向運(yùn)動 根據(jù)題圖可以判斷C選項(xiàng)符合要求 所以選項(xiàng)C正確 答案 C 圖1 3 7 例3 2011 重慶高考 如圖1 3 8所示 電量為 q和 q的點(diǎn)電荷分別位于正方體的頂點(diǎn) 正方體范圍內(nèi)電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)有 A 體中心 各面中心和各邊中點(diǎn)B 體中心和各邊中點(diǎn)C 各面中心和各邊中點(diǎn)D 體中心和各面中心 圖1 3 8 答案 D 1 電場強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則 不僅點(diǎn)電荷的電場可以疊加 其他的任何電場的場強(qiáng)都能進(jìn)行疊加 同樣遵循平行四邊形定則 2 等量同種 異種電荷的連線和中垂線上場強(qiáng)分布特點(diǎn) 等量異種電荷 如圖1 3 9所示 a 兩電荷連線的中垂線上 各點(diǎn)的場強(qiáng)方向?yàn)橛烧姾傻囊贿呏赶蜇?fù)電荷的一邊 且與中垂線垂直 O點(diǎn)的場強(qiáng)最大 從O點(diǎn)沿中垂線向兩邊逐漸減小 直至無窮遠(yuǎn)時為零 中垂線上任意一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對稱點(diǎn)b的場強(qiáng)大小相等 方向相同 圖1 3 9 b 兩電荷的連線上 各點(diǎn)場強(qiáng)的方向由正電荷沿兩電荷的連線指向負(fù)電荷 O點(diǎn)的場強(qiáng)最小 從O點(diǎn)沿兩電荷的連線向兩邊逐漸增大 兩電荷的連線上 任一點(diǎn)c與關(guān)于O點(diǎn)對稱點(diǎn)d的場強(qiáng)相同 等量同種正電荷 如圖1 3 10所示 a 兩電荷的連線的中垂線上 O點(diǎn)和無窮遠(yuǎn)處的場強(qiáng)均為零 所以在中垂線上 由O點(diǎn)的零場強(qiáng)開始 場強(qiáng)先變大 后逐漸減小 到無窮遠(yuǎn)時減小為零 中垂線上任一點(diǎn)a與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對稱點(diǎn)b的場強(qiáng)大小相等 方向相反 如圖1 3 10所示 圖1 3 10 b 兩電荷的連線上 在兩電荷的連線上 每點(diǎn)場強(qiáng)的方向由該點(diǎn)指向O點(diǎn) 大小由O點(diǎn)的場強(qiáng)為零開始向兩端逐漸變大 任意一點(diǎn)c與該點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)的對稱點(diǎn)d的場強(qiáng)大小相等 方向相反 如圖1 3 10所示 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 課時跟蹤訓(xùn)練 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全