
1.電場(chǎng)的產(chǎn)生:電荷在其周圍產(chǎn)生__________,電場(chǎng)是________周圍存在的一種特殊物質(zhì).2.靜電場(chǎng):靜止電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),叫作____________.3.基本性質(zhì):電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷產(chǎn)生____________.4.電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是________存在的特殊物質(zhì),都有能量.
電場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)嗎?【答案】是
(多選)關(guān)于電場(chǎng),下列說法中正確的是( )A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場(chǎng)B.電場(chǎng)是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,不依賴我們的感覺而客觀存在C.電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)產(chǎn)生的,電場(chǎng)最基本的性質(zhì)是對(duì)放在其中的電荷有力的作用D.電場(chǎng)只能存在于真空中和空氣中,不可能存在于物體中
【答案】ABC【解析】電荷周圍存在著電場(chǎng),電場(chǎng)對(duì)電荷有力的作用,電荷之間的相互作用就是通過電場(chǎng)而產(chǎn)生的,A、C正確;電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì),在真空中、導(dǎo)體中都能存在,B正確,D錯(cuò)誤.
1.試探電荷與場(chǎng)源電荷.(1)試探電荷:如圖所示,帶電小球q是用來檢驗(yàn)電場(chǎng)是否存在及其強(qiáng)弱分布情況的,稱為____________或____________.
(2)場(chǎng)源電荷:被檢驗(yàn)的電場(chǎng)是由電荷Q所________的,電荷Q稱為______________或__________.
2.電場(chǎng)強(qiáng)度.(1)定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的__________與它的____________的比值,叫作該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.(2)定義式:E=____________.(3)單位:牛每庫(kù)(N/C).(4)方向:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與__________在該點(diǎn)所受的靜電力的方向相同.(5)物理意義:電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)________和________的物理量,與試探電荷受到的靜電力大小______.
【答案】不是,電場(chǎng)是由場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的,與試探電荷的存在與否沒有關(guān)系.
試探電荷的電荷量q=+5.0×10-9 C,測(cè)得它在電場(chǎng)中的A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為F=3.0×10-4 N,求:(1)A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)是多大?(2)如果A點(diǎn)未放試探電荷,則A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為多少?方向如何?
【答案】(1)6.0×104 N/C (2)6.0×104 N/C,方向與q所受的電場(chǎng)力方向相同
點(diǎn)電荷的電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
(1)公式:E=________________.(2)方向:若Q為______電荷,電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿Q和該點(diǎn)的連線________Q;若Q為______電荷,電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿Q和該點(diǎn)的連線________Q.
2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加.(1)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的__________.這種關(guān)系叫作電場(chǎng)強(qiáng)度的__________.例如,圖甲中P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,等于點(diǎn)電荷+Q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E1與點(diǎn)電荷-Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E2的___________.
如圖所示,真空中帶電荷量分別為+Q和-Q的點(diǎn)電荷A、B相距r.求:(1)兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向;(2)在兩電荷連線的中垂線上,距A、B兩點(diǎn)都為r的O′點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向.
1.電場(chǎng)線.(1)定義:電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線,曲線上每點(diǎn)的____________表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向.(2)特點(diǎn):①電場(chǎng)線從____________或____________出發(fā),終止于__________或__________,是不閉合曲線.
②同一電場(chǎng)的電場(chǎng)線在電場(chǎng)中不______,因?yàn)殡妶?chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不可能有兩個(gè)方向.③在同一幅圖中,電場(chǎng)線的______反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小,電場(chǎng)線________的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大.④電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的線,而是為了形象地描述電場(chǎng)而________的線.
2.勻強(qiáng)電場(chǎng).(1)定義:電場(chǎng)強(qiáng)度的大小______、______相同的電場(chǎng).(2)電場(chǎng)線特點(diǎn):勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線可以用間隔相等的____________來表示.(3)實(shí)例:兩塊等大、靠近、正對(duì)的平行金屬板,帶等量異種電荷時(shí),它們之間的電場(chǎng)除邊緣外,可以看作勻強(qiáng)電場(chǎng).
見下面的練一練中的電場(chǎng)線,在相鄰的兩條電場(chǎng)線之間沒有畫出電場(chǎng)線的地方有電場(chǎng)嗎?【答案】有.
(多選)如圖所示是某電場(chǎng)區(qū)域的電場(chǎng)線分布,A、B、C是電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn),下列說法正確的是( )A.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小B.B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小C.把一個(gè)正點(diǎn)電荷分別放在這三點(diǎn)時(shí),其中放在B點(diǎn)時(shí)受到的靜電力最大D.把一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷放在A點(diǎn)時(shí),所受的靜電力方向和A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致
【答案】AC【解析】電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小,A正確,B錯(cuò)誤;B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最大,由F=qE知,C正確;負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反,D錯(cuò)誤.
1.電場(chǎng)的性質(zhì).(1)唯一性:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E是唯一的,是由電場(chǎng)本身的特性(形成電場(chǎng)的電荷及空間位置)決定的,與是否放入試探電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān).電場(chǎng)中不同的地方,電場(chǎng)強(qiáng)度一般是不同的.(2)矢量性:電場(chǎng)強(qiáng)度描述了電場(chǎng)的強(qiáng)弱,是矢量,其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受電場(chǎng)力的方向相同,與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受電場(chǎng)力的方向相反.
例1 在真空中的O點(diǎn)放一個(gè)電荷量Q=+1.0×10-9 C的點(diǎn)電荷,直線MN通過O點(diǎn),O、M的距離r=30 cm,M點(diǎn)放一個(gè)電荷量q=-1.0×10-10 C的試探電荷,如圖所示.(靜電力常量k=9.0×109 N·m2/C2)求:(1)試探電荷在M點(diǎn)受到的作用力;(2)M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng);(3)拿走試探電荷后M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng);(4)拿走試探電荷后,M、N兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)哪個(gè)大?
【答案】(1)10-8 N,方向由M指向O (2)100 N/C,方向由O指向M (3)100 N/C,方向由O指向M (4)M
1.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,當(dāng)空間的電場(chǎng)是由多個(gè)電荷共同產(chǎn)生時(shí),計(jì)算空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),應(yīng)先分析每個(gè)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向,再根據(jù)平行四邊形定則求合場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向.2.比較大的帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng),可以把帶電體分解為若干小塊,每小塊看作點(diǎn)電荷,用電場(chǎng)強(qiáng)度疊加的方法計(jì)算,這種方法也稱為微元法.
例2 如圖所示,真空中xOy平面直角坐標(biāo)系上的ABC三點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形,邊長(zhǎng)L,將電荷量均為q的兩個(gè)正點(diǎn)電荷分別固定在A、B兩點(diǎn),已知靜電力常量為k,則EC大小為( )
變式2 如圖所示,有一水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為9×103 N/C.在電場(chǎng)內(nèi)一水平面上作半徑為10 cm的圓,圓周上取A、B兩點(diǎn),AO連線沿E方向,BO⊥AO,在圓心O處放一電荷量為10-8 C的正點(diǎn)電荷.則A處場(chǎng)強(qiáng)大小EA為多少?B處場(chǎng)強(qiáng)的大小EB為多少?
【答案】0 1.27×104 N/C
合場(chǎng)強(qiáng)的求解技巧1.電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,合成時(shí)遵循矢量運(yùn)算法則,常用的方法有圖解法、解析法、正交分解法等;對(duì)于同一直線上電場(chǎng)強(qiáng)度的合成,可先規(guī)定正方向,進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算.2.當(dāng)兩矢量滿足大小相等、方向相反、作用在同一直線上時(shí),兩矢量合成疊加,合矢量為零,這樣的矢量稱為“對(duì)稱矢量”,在電場(chǎng)的疊加中,注意圖形的對(duì)稱性,發(fā)現(xiàn)對(duì)稱矢量可簡(jiǎn)化計(jì)算.
同一條電場(chǎng)線上,電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同,但大小不等.實(shí)際上,點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中,任意兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都不同.
2.等量異種點(diǎn)電荷與等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線比較.
例3 (多選)生活在尼羅河的反天刀魚,它的器官能在其周圍產(chǎn)生電場(chǎng).電場(chǎng)線分布如圖所示,M、N為電場(chǎng)中的點(diǎn),下列說法正確的是( )
A.魚的頭部帶負(fù)電 B.魚的頭部帶正電C.M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 D.M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度小于N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 【答案】BC【解析】電場(chǎng)線由正電荷發(fā)出,終止于負(fù)電荷,故頭部帶正電,A錯(cuò)誤,B正確;電場(chǎng)線越密集的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大,故M點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于N點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度,C正確,D錯(cuò)誤.
變式3 (2022年天水一中檢測(cè))如下幾個(gè)電場(chǎng)線分布圖中,表示勻強(qiáng)電場(chǎng)的是( )
【答案】D【解析】勻強(qiáng)電場(chǎng)是方向相同、等間距的平行線.A是等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),B是等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),C是正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),A、B、C形成的電場(chǎng)大小和方向都有變化,不是勻強(qiáng)電場(chǎng),只有D是方向相同、等間距的平行線,是勻強(qiáng)電場(chǎng),A、B、C錯(cuò)誤,D正確.
在裝有蓖麻油的玻璃器皿里撒上一些細(xì)小的頭發(fā)屑,再加上電場(chǎng),頭發(fā)屑會(huì)重新排列.圖甲是頭發(fā)屑在一對(duì)等量異種電荷形成的電場(chǎng)中的排列情況,圖乙是頭發(fā)屑在一對(duì)等量同種電荷形成的電場(chǎng)中的排列情況.
頭發(fā)屑在電場(chǎng)中被極化,極化的頭發(fā)屑兩端受力方向相反,在電場(chǎng)力作用下排出了電場(chǎng)線的形狀分布.等量同種電荷連線中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的最小值為0,而等量異種電荷兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的最小值不為0.
例4 如圖是蓖麻油中的頭發(fā)屑模擬出的電場(chǎng)線.下列說法正確的是( )A.圖中模擬的是兩等量異種電荷的電場(chǎng)線B.圖中兩點(diǎn)應(yīng)接高壓起電裝置的兩極C.圖中兩點(diǎn)連線中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零D.圖中描繪的圖線就是真實(shí)存在的電場(chǎng)線
【答案】C【解析】由圖知符合同種電荷間形成的電場(chǎng)線,故A錯(cuò)誤;題圖是同種電荷所形成的電場(chǎng)線,所以不能同時(shí)接高壓起電裝置的兩極,故B錯(cuò)誤; 根據(jù)等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知,它們的連線的中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)為0,故C正確;頭發(fā)屑的排列可模擬電場(chǎng)線的分布,但不是真實(shí)存在的電場(chǎng)線,而且電場(chǎng)線是不存在的,故D錯(cuò)誤.
例5 (2022年廣州六中檢測(cè))把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里,加上電場(chǎng),可以模擬出電場(chǎng)線的分布情況,如圖甲是模擬孤立點(diǎn)電荷和金屬板之間的電場(chǎng)照片,乙圖為簡(jiǎn)化后的電場(chǎng)線分布情況,則( )
A.由圖甲可知,電場(chǎng)線是真實(shí)存在的B.圖甲中,沒有頭發(fā)屑的地方?jīng)]有電場(chǎng)C.圖乙中A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.在圖乙電場(chǎng)中A點(diǎn)靜止釋放的質(zhì)子能沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)【答案】C
【解析】電場(chǎng)線是假想的曲線,不是真實(shí)存在的,故A錯(cuò)誤;圖甲中,沒有頭發(fā)屑的地方同樣也有電場(chǎng)存在,故B錯(cuò)誤;圖乙中A點(diǎn)的電場(chǎng)線較B點(diǎn)密集,可知A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故C正確;因AB之間的電場(chǎng)線為曲線,根據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知,在圖乙電場(chǎng)中由A點(diǎn)靜止釋放的質(zhì)子不可能沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),故D錯(cuò)誤.
1.以下關(guān)于電場(chǎng)和電場(chǎng)線的說法中正確的是( )A.電場(chǎng)線是客觀存在的,既可以相交,也可以相切B.在電場(chǎng)中,凡是電場(chǎng)線通過的點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不為零,不畫電場(chǎng)線的區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)為零C.電場(chǎng)線用以表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,是客觀存在的D.同一試探電荷在電場(chǎng)線密集的地方所受電場(chǎng)力大【答案】D
【解析】電場(chǎng)是客觀存在的,如果電場(chǎng)線相交或者相切,那么在電場(chǎng)中交點(diǎn)或切點(diǎn)處會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,違背了每點(diǎn)只有一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度方向的性質(zhì),故A錯(cuò)誤;電場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì),電場(chǎng)線是人為假想的不閉合曲線,電場(chǎng)線用以表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,故B、C錯(cuò)誤;電場(chǎng)線密集的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,那么同一試探電荷在電場(chǎng)線密集的地方所受電場(chǎng)力大,故D正確.
3.如圖所示,下列電場(chǎng)中,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是( )
【答案】C【解析】A、B圖中根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)大小,A、B是同一圓周上的兩點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)大小相等,但方向不同,故A、B錯(cuò)誤.C圖中A、B是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,方向相同,所以C正確.D圖中電場(chǎng)線的切線方向表示場(chǎng)強(qiáng)的方向,可以知道A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向都不同,D錯(cuò)誤.
4.如圖所示,一帶正電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,該正電粒子所受電場(chǎng)力的方向?yàn)? )A.水平向左B.水平向右C.豎直向上D.豎直向下【答案】A【解析】因?yàn)檎姾稍陔妶?chǎng)中的受力方向與電場(chǎng)方向相同,圖中電場(chǎng)方向水平向左,故正電粒子受力方向水平向左,故選A.
5.(2021年上海學(xué)業(yè)考試)如圖,在一個(gè)點(diǎn)電荷Q附近的a、b兩點(diǎn)放置檢驗(yàn)電荷.則檢驗(yàn)電荷的受力F與其電荷量q的關(guān)系圖為( )
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