一、電場(chǎng)及電場(chǎng)力任務(wù)驅(qū)動(dòng)　我們知道同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，那么它們并沒有接觸就產(chǎn)生了力的作用，它們是通過什么發(fā)生相互作用的？提示：電場(chǎng)。
1.電場(chǎng)傳遞電荷相互作用的_____，電場(chǎng)是一種_________，是物質(zhì)存在的一種形式。2.電場(chǎng)力電場(chǎng)對(duì)于處在其中的_____的作用力。
二、電場(chǎng)強(qiáng)度任務(wù)驅(qū)動(dòng)　以點(diǎn)電荷為球心的球面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同嗎？為什么？提示：不同。以點(diǎn)電荷為球心的球面上電場(chǎng)強(qiáng)度大小處處相等，但方向不同，所以場(chǎng)強(qiáng)不同。
1.場(chǎng)源電荷和試探電荷：電場(chǎng)最明顯的特征就是對(duì)置入其中的電荷有___的作用，激發(fā)電場(chǎng)的電荷被稱為_________或源電荷，檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在或強(qiáng)弱分布的電荷稱為_________或_________。2.電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受_______與它的_______的比值，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)，用字母E表示。(2)公式：E= 。(3)方向：與_______在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同。(4)單位：牛/庫，符號(hào)：____。(5)物理意義：描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，反映了電場(chǎng)的_____。
三、電場(chǎng)線任務(wù)驅(qū)動(dòng)　在實(shí)驗(yàn)室，可以用實(shí)驗(yàn)?zāi)M電場(chǎng)線：頭發(fā)屑在蓖麻油中的排列顯示了電場(chǎng)線的形狀，這能否說明電場(chǎng)線是實(shí)際存在的線？提示：電場(chǎng)線實(shí)際不存在，但可以用實(shí)驗(yàn)?zāi)M。
1.電場(chǎng)線是用來形象直觀地描述電場(chǎng)的曲線，曲線上任一點(diǎn)的_____表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。2.電場(chǎng)線的特點(diǎn)(1)電場(chǎng)線是為了形象描述電場(chǎng)而_____的線，實(shí)際并不存在。(2)任意兩條電場(chǎng)線_______。(3)電場(chǎng)線的_________表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱；電場(chǎng)線上某點(diǎn)的_________表示該點(diǎn)電場(chǎng)的方向。
(4)電場(chǎng)線總是起自_______(或無窮遠(yuǎn)處)，止于負(fù)電荷(或_________)。即電場(chǎng)線不閉合，在無電荷處不中斷。(5)電場(chǎng)線不表示電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的_____。
3.幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線
主題一　電場(chǎng)強(qiáng)度的性質(zhì)和應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)情境】電荷量為Q的帶電體A周圍存在電場(chǎng)，引入電荷q來探究電場(chǎng)的性質(zhì)。用絕緣細(xì)線將帶同種電荷的試探電荷q分別懸掛于圖中P1、P2、P3位置，可發(fā)現(xiàn)細(xì)線偏離豎直方向的角度不同。
【問題探究】(1)偏離的角度不同，這說明了什么問題？電場(chǎng)力與什么有關(guān)系？提示：說明q所受的電場(chǎng)力不同，電場(chǎng)力與試探電荷所處的位置有關(guān)。(2)若將試探電荷置于電場(chǎng)中某點(diǎn)，增加電荷量，會(huì)發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？這說明了什么？提示：偏離的角度變大，說明電場(chǎng)力與電荷量的大小有關(guān)。
【結(jié)論生成】　電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力比較(科學(xué)思維)
【典例示范】一檢驗(yàn)電荷q=+4×10-9 C，在電場(chǎng)中某點(diǎn)P受到的電場(chǎng)力大小為F=6×10-7 N，方向水平向右。求：(1)P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；(2)沒有檢驗(yàn)電荷時(shí)P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；(3)若將檢驗(yàn)電荷換為q′=-1.2×10-6 C，再放于P點(diǎn)，此檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力F′。
【解析】(1)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E= ，得P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E= N/C=1.5×102 N/C。由于檢驗(yàn)電荷電性為正，則P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與其所受電場(chǎng)力的方向相同，為水平向右。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的物理量，跟有無檢驗(yàn)電荷無關(guān)，所以沒有檢驗(yàn)電荷時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小仍為1.5×102 N/C，方向?yàn)樗较蛴摇?br/>(3)由E= 得F=qE，F(xiàn)′=q′E=1.5×102×1.2×10-6 N=1.8×10-4 N負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向相反，所以F′方向?yàn)樗较蜃蟆４鸢福?1)1.5×102 N/C，方向水平向右(2)1.5×102 N/C，方向水平向右(3)1.8×10-4 N，方向水平向左
【誤區(qū)警示】分析E= 的兩點(diǎn)注意(1)對(duì)于電場(chǎng)強(qiáng)度的公式E= 不能僅從數(shù)學(xué)的角度理解成E∝F，E∝ ，這是錯(cuò)誤的。(2)產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷，通常被稱為場(chǎng)源電荷，簡(jiǎn)稱源電荷，而試探電荷正是用來檢驗(yàn)場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的。
【探究訓(xùn)練】1.關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，下列說法正確的是(　　)A.由E= 可知，某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E與q成反比，與F成正比B.正、負(fù)試探電荷在電場(chǎng)中同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反，所以某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與放入試探電荷的正負(fù)有關(guān)C.電場(chǎng)中某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與放入該點(diǎn)的試探電荷的正負(fù)無關(guān)D.電場(chǎng)中某一點(diǎn)不放試探電荷時(shí)，該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零
【解析】選C。電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷的受力情況及電荷性質(zhì)無關(guān)，故A、D錯(cuò)誤，C正確；而電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷所受電場(chǎng)力方向相同，與負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向相反，與放入試探電荷的正負(fù)無關(guān)，B錯(cuò)誤。
2.如圖所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有一點(diǎn)B，如在B處放置一個(gè)q1=-2.0×10-8 C的電荷，測(cè)出其受到的靜電力F1大小為4.0×10-6 N，方向如圖所示。
(1)B處電場(chǎng)強(qiáng)度是多大？方向是怎樣的？(2)拿走q1后，B處的電場(chǎng)強(qiáng)度是多大？(3)如果換用一個(gè)q2=4.0×10-7 C的電荷放在B點(diǎn)，此時(shí)B處電場(chǎng)強(qiáng)度多大？方向是怎樣的？電荷q2受力如何？
【解析】(1)由場(chǎng)強(qiáng)公式可得EB= N/C=200 N/C，因?yàn)槭秦?fù)電荷，所以場(chǎng)強(qiáng)方向與F1方向相反。(2)由于電場(chǎng)強(qiáng)度與B處有無電荷無關(guān)，所以拿走q1后，B處的電場(chǎng)強(qiáng)度仍為200 N/C。(3)q2在B點(diǎn)所受靜電力F2=q2EB=4.0×10-7×200 N=8.0×10-5 N，方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，也就是與F1方向相反。此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)仍為200 N/C，方向與F1相反。答案：見解析
主題二　常見電場(chǎng)線的特點(diǎn)【實(shí)驗(yàn)情境】如圖所示為等量異種點(diǎn)電荷、等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布圖，其中a、b關(guān)于點(diǎn)電荷連線對(duì)稱。
【問題探究】(1)探討1：甲圖中a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同嗎？提示：相同。(2)探討2：乙圖中a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同嗎？提示：不相同。方向相反。
【結(jié)論生成】等量異種點(diǎn)電荷與等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)分布特點(diǎn)的比較(科學(xué)思維)
【典例示范】如圖所示，M、N為兩個(gè)等量同種電荷，在其連線的中垂線上的P點(diǎn)放一靜止的負(fù)電荷q(點(diǎn)電荷)，不計(jì)重力，下列說法中正確的是(　　)
A.點(diǎn)電荷在從P到O的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大B.點(diǎn)電荷在從P到O的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C.點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度達(dá)到最大值D.點(diǎn)電荷越過O點(diǎn)后，速度越來越小，加速度越來越大，直到速度為零
【解析】選C。由等量同種電荷周圍的電場(chǎng)線的分布可知，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，從O點(diǎn)沿著中垂線向無窮遠(yuǎn)處延伸，場(chǎng)強(qiáng)先增大后減小，所以點(diǎn)電荷在從P到O的過程中，加速度可能先增大后減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)；負(fù)電荷q所受電場(chǎng)力的合力方向豎直向下，到O點(diǎn)一直加速，選項(xiàng)C對(duì)；同理點(diǎn)電荷越過O點(diǎn)后，速度越來越小，加速度可能先增大后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)。
【規(guī)律方法】分析帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問題的具體方法(1)根據(jù)帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲方向，判斷出受力方向和初速度的方向。(2)把電場(chǎng)線方向、受力方向與電性相聯(lián)系。(3)把電場(chǎng)線的疏密和受力大小、加速度大小相聯(lián)系。(4)把電場(chǎng)力做功與能量的變化相聯(lián)系。
【探究訓(xùn)練】1.如圖所示，一電子沿等量異種電荷的中垂線由A→O→B勻速飛過，電子的重力不計(jì)，則電子所受另一個(gè)力的大小和方向的變化情況是(　　)A.先變大后變小，方向水平向左B.先變大后變小，方向水平向右C.先變小后變大，方向水平向左D.先變小后變大，方向水平向右
【解析】選B。等量異種電荷的電場(chǎng)線分布如圖甲所示，由圖中電場(chǎng)線的分布可以看出，從A到O，電場(chǎng)線由疏到密；從O到B，電場(chǎng)線由密到疏，所以從A→O→B，電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)由小變大，再由大變小，而電場(chǎng)強(qiáng)度的方向沿電場(chǎng)線的切線方向，為水平向右，如圖乙所示。由于電子處于平衡狀態(tài)，所受的合外力必為零，故另一個(gè)力應(yīng)與電子所受的電場(chǎng)力大小相等、方向
相反。電子所受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，即水平向左，電子從A→O→B過程中，電場(chǎng)力由小變大，再由大變小，故另一個(gè)力方向應(yīng)水平向右，其大小先變大后變小，所以選項(xiàng)B正確。
2. (多選)某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線如圖所示，帶電粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用，由M運(yùn)動(dòng)到N，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，以下說法正確的是(　　)A.粒子必定帶正電荷B.粒子在M點(diǎn)的加速度大于它在N點(diǎn)的加速度C.粒子在M點(diǎn)的加速度小于它在N點(diǎn)的加速度D.粒子在M點(diǎn)的動(dòng)能小于它在N點(diǎn)的動(dòng)能
【解析】選A、C、D。根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲的情況，可以確定粒子所受電場(chǎng)力的方向沿著電場(chǎng)線方向，故此粒子必定帶正電荷，選項(xiàng)A正確；由于電場(chǎng)線越密場(chǎng)強(qiáng)越大，帶電粒子所受電場(chǎng)力越大，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度也越大，故此粒子在N點(diǎn)的加速度較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力的方向與運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角是銳角，電場(chǎng)力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理知此粒子在N點(diǎn)的動(dòng)能較大，選項(xiàng)D正確。
3.如圖甲所示是等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)線；圖乙中，O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也關(guān)于O對(duì)稱。則下列說法中不正確的是(　　)A.B、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同B.A、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反C.E、O、F三點(diǎn)比較，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)D.B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最弱
【解析】選B。由等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)線，可知電場(chǎng)線是對(duì)稱分布的，故B、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同，A、D兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小和方向都相同，A正確，B錯(cuò)誤；沿兩點(diǎn)電荷連線中垂線上從E經(jīng)O到F，場(chǎng)強(qiáng)先增大后減小，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)，C正確；沿兩點(diǎn)電荷連線從B經(jīng)O到C，場(chǎng)強(qiáng)先減小后增大，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最弱，D正確。

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第3節(jié) 電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度

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