第1課時(shí)　電場(chǎng)　電場(chǎng)強(qiáng)度　電場(chǎng)線
1．知道電荷的周圍存在著電場(chǎng)，知道電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)產(chǎn)生的。2．知道電場(chǎng)強(qiáng)度的概念和定義式，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3．理解點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度及疊加原理。4．會(huì)用電場(chǎng)線表示電場(chǎng)，并熟記幾種常見的電場(chǎng)線分布。
1．電場(chǎng)：存在于____________周圍，由____________產(chǎn)生。2．電荷之間是通過____________發(fā)生相互作用的。3．電場(chǎng)的物質(zhì)性：電場(chǎng)具有____________，是物質(zhì)存在的一種形式。4．靜電場(chǎng)：____________電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。
『判一判』(1)電場(chǎng)是理想化模型，實(shí)際不存在。(　 　)(2)電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)，真實(shí)存在。(　 　)(3)電場(chǎng)能儲(chǔ)存能量和信息。(　 　)
1．試探電荷：研究電場(chǎng)性質(zhì)時(shí)，放在電場(chǎng)中電荷量和__________都很小的點(diǎn)電荷。2．場(chǎng)源電荷：激發(fā)____________的電荷。3．電場(chǎng)強(qiáng)度：(1)定義：試探電荷所受的靜電力與它的電荷量之_________。(2)定義式：E＝_________。(3)單位：牛每庫(kù)，符號(hào)為_______________。(4)方向：電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，物理學(xué)中規(guī)定，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。
『判一判』(4)試探電荷的電荷量和尺寸都很小，放入試探電荷后不引起原電場(chǎng)的明顯變化，因此試探電荷就是電荷量很小的點(diǎn)電荷。(　 　)(5)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是放在該處的試探電荷所受電場(chǎng)力的方向。(　 　)
1．點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)定義式：E＝____________，Q為真空中點(diǎn)電荷的帶電荷量，r為該點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離。(2)方向若Q為_______________，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向該點(diǎn)；若Q為_______________，場(chǎng)強(qiáng)方向沿Q和該點(diǎn)的連線指向Q。(3)適用條件________________________。
2．電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加：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_______________。
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_______________，這是因?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。
『判一判』(6)若以點(diǎn)電荷為球心做一個(gè)球面，電場(chǎng)線處處與球面垂直，在此球面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同。(　 　)(7)兩個(gè)異種電荷間的電場(chǎng)線從負(fù)電荷指向正電荷。(　 　)(8)電場(chǎng)線在實(shí)際中不存在。(　 　)
『想一想』(1)既然電場(chǎng)用眼睛看不到，也無法用手觸摸到，那么怎么能夠證明某一空間中存在電場(chǎng)呢？(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)茱@示電場(chǎng)線的形狀，為什么說電場(chǎng)線不是客觀存在的？解析：(1)可根據(jù)電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用，在該空間放入一帶電體通過測(cè)量其是否受到靜電力檢驗(yàn)。(2)電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)，無形無體，能夠充滿它所在的空間，而實(shí)驗(yàn)之所以能顯示電場(chǎng)線的形狀，是因?yàn)樵谝腚妶?chǎng)線時(shí)，抓住“靜電力”這一根本屬性。實(shí)驗(yàn)顯示的正是帶電體在電場(chǎng)中受到靜電力隨位置而改變的情況。因此可以用實(shí)驗(yàn)來顯示電場(chǎng)線的形狀，但不能說明電場(chǎng)線是客觀存在的，應(yīng)理解為電場(chǎng)線是假想的，電場(chǎng)才是客觀存在的。
1．定義：電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(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)線可用間隔相等的___________來表示。3．實(shí)例：相距很近的一對(duì)帶等量異種電荷的_________金屬板，它們之間的電場(chǎng)除邊緣外，可以看作勻強(qiáng)電場(chǎng)。
『判一判』(9)電場(chǎng)線都是直線的電場(chǎng)都是勻強(qiáng)電場(chǎng)。(　 　)(10)電場(chǎng)強(qiáng)度大小處處相等的電場(chǎng)不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)。(　 　)(11)在電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向一定與電場(chǎng)線方向共線。(　 　)
對(duì)電場(chǎng)及電場(chǎng)強(qiáng)度的理解
要點(diǎn)提煉1.對(duì)電場(chǎng)的理解(1)場(chǎng)與分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量，它是物質(zhì)存在的一種特殊形式。場(chǎng)與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。(2)電荷的周圍一定存在電場(chǎng)，靜止電荷的周圍存在著靜電場(chǎng)。(3)電場(chǎng)的特性是對(duì)放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用，電荷間的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的。
典例剖析 　如圖所示，在一帶負(fù)電荷的導(dǎo)體A附近有一點(diǎn)B，如在B處放置一個(gè)q1＝－2.0×10－8C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，則：(1)B處場(chǎng)強(qiáng)多大？方向如何？(2)如果換成一個(gè)q2＝＋4.0×10－7C的電荷放在B點(diǎn)，其受力多大？此時(shí)B處場(chǎng)強(qiáng)多大？(3)如果將B處電荷拿走，B處的場(chǎng)強(qiáng)是多大？
思路引導(dǎo)：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)自身決定，與是否放入檢驗(yàn)電荷無關(guān)。
答案：(1)200 N/C　方向與F1方向相反(2)8.0×10－5 N　200 N/C　(3)200 N/C
(2023·廣東省湛江市第二十一中學(xué)高二上學(xué)期期中)關(guān)于電場(chǎng)強(qiáng)度，下列說法正確的是(　 　)A．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是單位電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力B．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與該點(diǎn)所放試探電荷所受的電場(chǎng)力成正比C．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向就是試探電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向D．電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與該點(diǎn)有無試探電荷無關(guān)
解析：電場(chǎng)強(qiáng)度反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，與電場(chǎng)力是兩回事，故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷無關(guān)，故B錯(cuò)誤，D正確；電場(chǎng)強(qiáng)度方向是正試探電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向，與負(fù)試探電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相反，故C錯(cuò)誤。
點(diǎn)電荷的電場(chǎng)　電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加
要點(diǎn)提煉1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)
2.電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加(1)如果場(chǎng)源電荷是多個(gè)點(diǎn)電荷，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫作電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則。
典例剖析 　(2023·黑龍江饒河高級(jí)中學(xué)高二上期中)如圖所示，四個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量的絕對(duì)值均為Q，分別固定在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，已知正方形邊長(zhǎng)為a，靜電力常量為k，則正方形兩條對(duì)角線交點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度(　 　)
(2023·陜西西北大學(xué)附中高二上期中)如圖所示，電荷量分別為2q和－q(q>0)的點(diǎn)電荷固定在棱長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上，A是正方體的另一個(gè)頂點(diǎn)，如果點(diǎn)電荷2q、－q連線中點(diǎn)O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是E，則正方體A點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是(　 　)
要點(diǎn)提煉1.電場(chǎng)線的應(yīng)用(1)按照電場(chǎng)線畫法的規(guī)定，場(chǎng)強(qiáng)大處電場(chǎng)線密，場(chǎng)強(qiáng)小處電場(chǎng)線疏，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可以比較場(chǎng)強(qiáng)的大小。(2)根據(jù)電場(chǎng)線的定義，電場(chǎng)線每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。
2．幾種常見電場(chǎng)的電場(chǎng)線
典例剖析 　(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，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，由M運(yùn)動(dòng)到N，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)的速度小于它在N點(diǎn)的速度
解析：根據(jù)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲的情況，可以確定點(diǎn)電荷受電場(chǎng)力的方向沿電場(chǎng)線方向，故此點(diǎn)電荷帶正電，A正確；由于電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大，點(diǎn)電荷受電場(chǎng)力就越大，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度也越大，故此點(diǎn)電荷在N點(diǎn)加速度大，B錯(cuò)誤；C正確；根據(jù)電場(chǎng)力的方向可判粒子從M到N速度增大，故D正確。
(多選)(2023·四川德陽(yáng)五中高二開學(xué))圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是(　 　)A．帶電粒子所帶電荷的符號(hào)B．帶電粒子在a，b兩點(diǎn)的速度何處較大C．帶電粒子在a，b兩點(diǎn)的受力方向D．帶電粒子在a，b兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閍運(yùn)動(dòng)到b
解析：帶電粒子所受電場(chǎng)力方向沿電場(chǎng)線指向軌跡內(nèi)側(cè)，由于不確定電場(chǎng)線方向，無法判斷粒子電性，故A錯(cuò)誤，C正確；運(yùn)動(dòng)是可逆的，無法確定粒子的運(yùn)動(dòng)方向，若從a到b粒子做減速運(yùn)動(dòng)，若從b到a粒子做加速運(yùn)動(dòng)，因此a點(diǎn)速度大于b點(diǎn)速度，故B正確，D錯(cuò)誤。故選BC。
等效法處理疊加場(chǎng)各種性質(zhì)的場(chǎng)與實(shí)物(由分子和原子構(gòu)成的物質(zhì))的根本區(qū)別之一是場(chǎng)具有疊加性，即幾個(gè)場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一空間，從而形成疊加場(chǎng)。對(duì)于疊加場(chǎng)中的力學(xué)問題，可以根據(jù)力的獨(dú)立作用原理分別研究每一種場(chǎng)力對(duì)物體的作用效果，也可以同時(shí)研究幾種場(chǎng)力共同作用的效果，將疊加場(chǎng)等效為一個(gè)簡(jiǎn)單場(chǎng)，然后與重力場(chǎng)中的力學(xué)問題進(jìn)行類比，利用力學(xué)的規(guī)律和方法進(jìn)行分析與解答。
半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m、帶正電荷的珠子，空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示，珠子所受靜電力是其重力的3/4倍。將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)靜止釋放，則珠子所能獲得最大動(dòng)能Ek為多少？
二、電場(chǎng)強(qiáng)度2．(多選)(2022·全國(guó)高二專題練習(xí))如圖是電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E及所受電場(chǎng)力F與放在該點(diǎn)處的試探電荷所帶電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖像，其中正確的是(　 　)
解析：電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定，與試探電荷無關(guān)，故該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度是個(gè)定值，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)F＝Eq可知，F(xiàn)－q圖像是正比例函數(shù)圖像，故C錯(cuò)誤，D正確。
5.如圖所示，在一半徑為R的圓周上均勻分布有N個(gè)絕緣帶電小球(可視為質(zhì)點(diǎn))無間隙排列，其中A點(diǎn)的小球帶電荷量為＋4q，其余小球帶電荷量為＋q，此時(shí)圓心O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，現(xiàn)僅撤去A點(diǎn)的小球，則O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為(　 　)
四、電場(chǎng)線6．(2023·江蘇省常州市“教學(xué)研究合作聯(lián)盟”高一下學(xué)期期中)在如圖所示的四種電場(chǎng)中，分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn)，其中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的是(　 　)
A．甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)B．乙圖中兩等量異種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)C．丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)D．丁圖中非勻強(qiáng)電場(chǎng)中 a、b兩點(diǎn)
解析：甲圖中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向不相反，故A錯(cuò)誤；對(duì)乙圖，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密及對(duì)稱性可判斷，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，故B錯(cuò)誤；丙圖中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，故C正確；對(duì)丁圖，根據(jù)電場(chǎng)線的疏密可判斷，b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故D錯(cuò)誤。
7．如圖所示是某靜電場(chǎng)的一部分電場(chǎng)線分布情況，下列說法中正確的是(　 　)
A．這個(gè)電場(chǎng)可能是負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)B．點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處受到的靜電力比在B點(diǎn)處受到的靜電力大C．負(fù)電荷在B點(diǎn)處受到的靜電力的方向沿電場(chǎng)線的切線方向D．點(diǎn)電荷q在A點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度比在B點(diǎn)處的瞬時(shí)加速度小(不計(jì)重力)
五、勻強(qiáng)電場(chǎng)8．在如圖所示的電場(chǎng)中，a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是(　 　)

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