電場 電場強度 人教版(理科)

1、 電場 電場強度【基礎(chǔ)知識誘思】無網(wǎng)捕魚實際上是電捕魚，這種作業(yè)方式簡單地說就是作業(yè)船附有發(fā)電設(shè)備、吸魚機械漁船開到作業(yè)漁場的魚群附近，把吸魚機的吸魚管道伸向魚群，并以它作為陽極；船的另一側(cè)或船尾把陰極伸入水中，然后兩極通以電流，在陰陽極之間的水域形成了電場，魚群便沖向陽極的吸魚管口，被吸魚機吸到船上，這種捕魚方法既不用魚網(wǎng)，也不必包抄或追捕魚群，更不像其他作業(yè)方式那樣放網(wǎng)、起吊，大大減輕了勞動強度，又顯著提高了產(chǎn)量那么，為什么在電場里面魚會沖向陽極呢？原來，魚體是一個導(dǎo)體，電場對它有刺激作用，電場中，魚體若與電場的方向平行時，所受的刺激就大；與電場方向垂直時，受到的刺激最?。划?dāng)魚頭朝著陰極時

2、，所受刺激最大于是在電場中，魚總是尋覓刺激最小的方向，使身體與電場垂直但是，朝向陰極一側(cè)的魚體肌肉又產(chǎn)生痙攣，強烈收縮，致使魚的整個身體朝著陰極方向彎曲，最終失去平衡，于是擺動尾部來平衡身體，結(jié)果形成了趨向陽極的沖力，魚就一尾一尾地向陽極游去這樣吸魚管口就聚集了大量的魚，開動吸魚機，魚就被吸到船上目前電捕魚主要應(yīng)用于淡水中這是因為淡水的電阻大，消耗的電能和電機功率可以小些；而海水電阻小，耗電大，成本過高但是，電捕魚對小魚苗的危害極大，是必須禁止使用的捕魚方法在這里所說的無網(wǎng)，不是真的無網(wǎng)，而是一張看不見的“電網(wǎng)”，說到底就是在陰、陽兩極間形成了一個電場那么電場是什么呢？又有哪些特點呢？【重點難

3、點解讀】問題一：電場強度解讀：電場作為物質(zhì)的最基本的性質(zhì)表現(xiàn)在對于放入其中的電荷有力的作用，描述這一屬性的物理量就是電場強度電場強度的定義采用比值定義法：將帶電量為q的點電荷放入電場中的某點，如果點電荷受到的力（電場力）為F，那么該點的電場強度為E電場強度的單位是NC，規(guī)定其方向與正電荷在該點的受力方向一致因此，電場強度的意義表達(dá)的是電場的強弱與方向問題二：對E的理解解讀：E是電場強度的定義式，是用比值定義的物理量電場中某點的電場強度是一個確定的值，人們?yōu)榱酥罍y量這個值，在此處放入一個試探電荷q，看它受到的電場力F等于多少，由此可以得出這個值E=，因此q起到的作用僅是“測量工具”，“測量工具

4、”不能決定被測量值的大小電場中某點的電場強度E，只要電場不變，該點的電場強度E就是一個確定的值，與試探電荷q的大小及放不放試探電荷q無關(guān)決不能理解為“E與F成正比，與q成反比”問題三：電場的“疊加”解讀：當(dāng)空間的電場是由幾個點電荷共同激發(fā)的時候，空間某點的電場強度等于每個點電荷單獨存在時所激發(fā)的電場在該點的場強的矢量和“疊加電場”一經(jīng)形成，電場中某點的場強也就唯一確定了但由于場強是矢量，可以依矢量法則根據(jù)需要進(jìn)行分解【解題技法點撥】如何求合電場的場強？兩個（或兩個以上）點電荷在真空中同時存在時，空間某點的場強E等于各點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生場強E1、E2的矢量和可根據(jù)矢量運算的法則，求出該點

5、的場強E（1）同一直線上的兩個場強E1、E2的疊加若兩個場強的方向相同，則合場強E的方向跟它們的方向相同，合場強的大小等于E1和E2大小之和；若兩個場強的方向相反，則合場強的大小等于E1與E2大小之差，方向跟數(shù)值大的場強的方向相同（2）不在同一直線上的兩個場強的疊加用平行四邊形法則（或正交分解法）求合場強例 如圖1321所示，在x軸上有兩個點電荷A、B，帶電荷量分別為+Q1與-Q2，且Q12Q2，用E1和E2分別表示兩個點電荷所產(chǎn)生的場強的大小，則在x軸上應(yīng)有（ ）AE1E2的點只有一處，該處合場強為零BE1E2的點共有兩處，一處合場強為零，另一處合場強為2E2CE1E2的點共有三處，其中兩處

6、合場強為零，另一處合場強為2E2DE1E2的點共有三處，其中一處合場強為零，另兩處合場強為2E2點撥：E1E2的結(jié)果有兩種可能：一種是合場強為零，另一種是合場強為2E1或2E2.由圖1321可知，在AB之間的x軸上，A、B兩點電荷的場強方向相同，不存在合場強為零的點，但合場強為2E2的點可能存在（只有一處）在A點左側(cè)的x軸上，由E可以判斷得知，也不存在合場強為零的點，因這一區(qū)間距A近.而距B遠(yuǎn)，但A點處的電荷量大于B點處的電荷量，故不可能出現(xiàn)E1E2的位置，自然也就沒有合場強為零的點，而在B點右側(cè)的x軸上，存在合場強為零的點，且是唯一確定的位置，設(shè)A、B相距為a，合場強為零的點在B點右側(cè)距B為

7、x處，則所以x=(1+)a.同理E1E2且合場強為2E2的位置在A、B之間的x軸上，并有唯一確定的解，即在B點左側(cè)距B為（-1）a處答案：B【經(jīng)典名題探究】考點一：對場強的定義式和點電荷場強公式的理解例1關(guān)于電場強度的兩個表達(dá)式E=和E=k，下列敘述中正確的是（ ）AE=是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量BE=是電場強度的定義式，F(xiàn)是放入電電場中的電荷所受的電場力，q是放入電場中的電荷的電荷量CE是真空中點電荷的場強計算公式，Q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量DE=適用于任何電場，E=只適用于點電荷形成的電場分析：本題考查了對電場強度兩關(guān)系式的理解.其中E=是電

8、場強度定義式，適用于任何電場，而q為試探電荷的電荷量；E率只適用于點電荷形成的電場，Q為形成電場的點電荷的電荷量答案：BCD探究：我們學(xué)習(xí)的許多物理量有定義式、決定式和特殊條件下的關(guān)系式，分清這些關(guān)系式中每個量的物理意義，對于公式的理解和正確運用具有得要意義，如何正確理解F=qE與F=的關(guān)系？姊妹題 在電場中某點，當(dāng)放入正電荷時受到的電場力向右，當(dāng)放入負(fù)電荷時受到的電場力向左，則下列說法中正確的是（ ）A當(dāng)放入正電荷時，該點場強向右，當(dāng)放入負(fù)電荷時，該點場強向左B該點場強方向一定向石C該點場強方向一定向左D該點場強方向無法確定答案：B考點二：電場中的電荷受力與場強的關(guān)系例2 真空中某一空間存在

9、一電場，具中P點的電物強度E=5×103N/C，方向堅直向下，一電荷量為q4×10-8C的微粒靜止于P點，則該微粒帶何種電荷，質(zhì)量多大？（取g=10m/s2）分析：在電場中，粒子受重力mg和電場力FqE作用而處于平衡狀態(tài)，根據(jù)二力平衡條件，可知電場力方向豎直向上，而場強方向堅直向下，所以粒子帶負(fù)電由平衡條件有mg-qE0，得mkg2×10-5kg.答案：負(fù)電；2×10-5kg探究：電場力是由力的性質(zhì)命名的，它與重力、彈力、摩擦力一樣遵循力學(xué)的一切規(guī)律，即以后處理有電場的問題中，把它當(dāng)作與重力、彈力、摩擦力一樣的力來處理，滿足靜態(tài)的平衡和牛頓運動定律姊妹題

10、 如圖1322所示，A為帶負(fù)電Q的金屬板.沿金屬板的垂直平分線，在距板r處放一質(zhì)量為m，電量為q的小球，小球受向右的電場力作用偏轉(zhuǎn)角而靜止小球用絕緣絲線懸掛于O點，試求小球所在處的電場強度答案： 方向水平向左考點三：場強的疊加原理例3 如圖1323所示，在真空中兩點電荷QA=4×10-9C，QB-4×10-9C，它們相距l(xiāng)1m，求在AB的中垂線上距AB的中點O的距離為0.5m處的P點的場強大小和方向分析：點電荷Q1和Q2的電場在P點的場強分別為E1、E2，它們的大小相等，方向如圖所示由幾何知識可知E1和E2的夾角為90°，合場強E在E1、E2夾角的平分線上，故E與

11、AB平行，并指向右側(cè)所以EE1cos45°+E2cos45°=E1又E1kNC72NC所以E=E1=×72NC102NC，方向與AB平行指向B的一側(cè)答案：102NC，方向與AB平行指向B的一側(cè)探究：求不在同一直線上的兩個場強的合場強，應(yīng)利用平行四邊形定則對場強進(jìn)行合成姊妹題 如圖1324所示，在邊長為a的等邊三角形ABC的三個頂點A、B、C處，分別放有+Q、+Q和-Q的三個點電荷，則三角形中心O處的場強大小為多大？方向如何？答案： 方向由O指向C考點四：填補法求特殊帶電體產(chǎn)生的場強例4 如圖1325所示，用金屬AB彎成半徑r=1m的圓弧，但在A、B之間留出寬度d2

12、cm相對來說很小的間隙，將Q3.13×10-9C的正電荷分布于金屬絲上，求圓心處的電場強度分析：中學(xué)課本只學(xué)到有關(guān)點電荷場強計算公式，勻強電場場強的計算方法一個不規(guī)則帶電體，如本例題有缺口帶電金屬環(huán)所產(chǎn)生的場強，沒有現(xiàn)成公式能用我們可以變換一下思維角度，假設(shè)將圖中圓環(huán)缺口補上，并且它的電荷密度與缺了口的環(huán)體原有電荷密度一樣，這樣就形成了一個電荷均勻分布的完整帶電環(huán)，環(huán)上處于同一直徑兩端的微小部分可視為兩個相對應(yīng)的點電荷，它們產(chǎn)生的電場在圓心O處疊加后合場強為零，根據(jù)對稱性可知，帶電圓環(huán)在圓心O處的總場強E0至于補上的帶電小段，由題給條件可視作點電荷，它在圓心O處的場強E1是可求的，若

13、題中待求場強E2，則E1+E2E0，便可求得E2.設(shè)原缺口環(huán)所帶電荷的線密度為，則補上的金屬小段的帶電荷量Q=×d，求出它在O處的場強E1=N/C9×10-2NC設(shè)待求的場強為E2，因為E1+E20，可得E2=-E1=-9×10-2NC負(fù)號表示E2與E1反向，背向球心向左答案：9×10-3NC，方向背向球心向左探究：本題中如果在A、B之間留出寬度比較大的間隙，則不能運用上面的方法求圓心處的電場強度因為此時AB段帶電體不能當(dāng)作點電荷來處理，庫侖定律不能直接使用姊妹題 如圖13.26所示，半徑為r的硬橡膠環(huán)帶有均勻分布負(fù)電荷，單位長度的帶電量為q，則環(huán)心處的

14、電場強度為 ，若在環(huán)上截去很小的一段，其長為L，則環(huán)心處的場強大小是 .答案：0 k【思維誤區(qū)診斷】易錯點：電場的物質(zhì)性及電場的基本性質(zhì)，電場力作用的相互性易被忽視例 關(guān)于電場，下列說法中正確的是（ ）A只要有電荷存在，在其周圍就一定存在電場B電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，是不依賴于我們的感覺而客觀存在的東西C電荷間的相互作用是通過電場而發(fā)生的，電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用D兩電荷間通過電場發(fā)生作用不滿足牛頓第三定律誤點診斷 錯解：BCD在等量同種電荷連線的中點，場強E0，所以，該處無電場，所以A錯；兩電荷間的作用是通過電場產(chǎn)生的，兩電荷并未接觸，所以不存在作用力和反作用

15、力的問題，所以C、D正確本題中錯認(rèn)為電場的作用不是相互的，其實電場對電荷有了力的作用，反過來電荷對電場也有作用名師批答 只要存在電荷，其周圍就有電場，但電場可以疊加，若周圍存在幾個電荷，則某點的場強就是幾個電荷產(chǎn)生的場強的矢量和，若某點合場強為零，并不能說明此處無電場，所以A正確；電場與重力場一樣，是客觀存在的一種物質(zhì)，所以B正確；由電場的性質(zhì)可知，C正確；兩電荷之間的作用雖然是通過電場發(fā)生的，但該作用力大小相等，方向相反，符合牛頓第三定律，是一對作用力和反作用力，所以D不正確答案：ABC【同步達(dá)綱練習(xí)】基礎(chǔ)知識1電場中有一點P，下列說法正確的是（ ）A若設(shè)在P點電荷的電荷量減半，則P點的場強

16、減半B若P點沒有試探電荷，則P點場強為零CP點電場強度越大，則同一電荷在P點受到的電場力越大DP點的電場強度的方向為試探電荷在P點的受力方向2下面對公式E的幾種理解，其中正確的是（ ）A當(dāng)r0時，EB當(dāng)r時，E0C某點場強跟點電荷Q無關(guān)，只跟該點位置r有關(guān)D以點電荷Q為圓心，r為半徑的球面上，各點的場強相等3如圖1327表示在一個電場中的a、b、c、d四點分別引入試探電荷時，測得的試探電荷的電量跟它所受電場力的函數(shù)關(guān)系圖象，那么下列敘述正確的是（ ）A這個電場是勻強電場Ba、b、c、d四點的場強大小關(guān)系是EdEaEbEcCa、b、c、d四點的場強大小關(guān)系是EaEbEdEcD無法確定這四個點的場

17、強大小關(guān)系4下面說法中正確的是（ ）A電荷的周圍存在電場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存在的C電荷甲對電荷乙的靜電力是電荷甲的電場對電荷乙的作用力D靜電力是不直接接觸的物體之間的作用力，這種相互作用不經(jīng)其他物質(zhì)便可直接進(jìn)行5對于由點電荷q產(chǎn)生的電場，下列說法中正確的是（ ）A電場強度的表達(dá)式仍成立，即EF/q，式中的q就是產(chǎn)生電場的電荷B在真空中，電場強度的表達(dá)式Ekq/r2，其中q就是產(chǎn)生電場的點電荷C在真空中Ekq/r2，式中q是試探電荷D上述說法都不對6如圖1328所示，在x軸上坐標(biāo)原點處放一帶電量為-Q的點電荷在坐標(biāo)為2處放一帶電量為+4Q的點電荷，則場強為零

18、處的x坐標(biāo)為（ ）A4B1C-1D-27將點電荷q12×10-6C放在電場中的A點，受到的靜電力F4×10-3N，方向豎直向上，則A點的場強大小為 ，方向為 ；若將q2-4×10-6C的點電荷置于A點，則q2受到的靜電力大小為 ，方向為 8一個質(zhì)量為m2.0×10-7kg的帶電液滴在空間做勻速直線運動，該液滴的電性為負(fù)，其電量是由5.0×1012個電子電量形成的由此可知，在不計空氣阻力的情況下，空間的電場強度大小為 NC，方向 （g取10ms2）9如圖1329所示，A、B兩個金屬小球，帶有等量同種電荷q，質(zhì)量均為m，用長為l的細(xì)線連接，將A固定

19、，B球拉至水平，然后無初速地釋放，求：（1）B球到達(dá)最低點時的速度；（2）此時細(xì)線的拉力 10如圖13210所示，在真空中有兩個點電荷Q1和Q2，Q1為正電荷，Q2為負(fù)電荷，已知Q18Q2；另有一點P，距Q1為r1，距Q2為r2，現(xiàn)要使得P點的電場強度E方向平行于兩點電荷的連線，則r1與r2之比應(yīng)為多少？能力提升1關(guān)于電場力和電場強度，下列說法正確的是（ ）A電場強度的方向總是跟電場力的方向一致B電場強度的大小總是跟電場力的大小成正比C正電荷受到的電場力的方向跟電場強度的方向一致D同一電荷在某點受到的電場力越大，該點的電場強度越大2如圖13211所示，一帶電荷量為q的金屬球，固定在絕緣的支架上

20、，這時球外P點的電場強度為E0.當(dāng)把一電荷量也是q的點電荷放在P點時，測得點電荷受到的靜電力為f；當(dāng)把一電荷量為aq的點電荷放在P時，測得作用于這點電荷的靜電力為F，則在國際單位制中（ ）Af的數(shù)值等于qE0BF的數(shù)值等于afCa比1小得越多，F(xiàn)的數(shù)值越接近aqE0Da比1小得越多，F(xiàn)的數(shù)值越接近af3在勻強電場中，將一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球由靜止釋放，帶電小球的運動軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為，如圖13212所示，則勻強電場的場強大小為（ ）A最大值是B最小值是C唯一值是D以上都不對4如圖13213所示，真空中兩個點電荷+qA和-qB，相距1m，已知帶電荷量之比qA：qB8：27，過qA所在點A作垂直于電荷連線的直線，則在直線上距qA的距離x= m的點C處的電場強度的方向與兩電荷連線平行5研究表明，地球表面附近的電場強度不為零假設(shè)地球表面附近的電場強度平均值為30NC，方向豎直向下地球表面附近每平方米所帶的負(fù)電荷的電荷量為 6如圖13214所示，在x軸坐標(biāo)為+1的點固定一電荷量為+4Q的點電荷，坐標(biāo)為0點上固定一個電荷量為心的點電荷，那么在x坐標(biāo)軸上，電場強度方向為x軸負(fù)方向的點所在的區(qū)域是 7真空中相距r20cm固定著兩個點電荷A和B，已知點電荷A的電荷量QA+2×10-10 C，A、B連