2024年新教材高中物理9.3電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度講義無(wú)答案新人教版必修第三冊(cè)

電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1．知道電場(chǎng)是電荷四周客觀存在的一種特別物質(zhì)。2．理解電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及物理意義，知道它的矢量性。(重點(diǎn))3．會(huì)推導(dǎo)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算式并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。4．知道電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理，會(huì)應(yīng)用該原理進(jìn)行簡(jiǎn)潔計(jì)算。(難點(diǎn))5．理解電場(chǎng)線(xiàn)的概念、特點(diǎn)，了解常見(jiàn)的電場(chǎng)線(xiàn)的分布，知道什么是勻強(qiáng)電場(chǎng)。(重點(diǎn))1．電場(chǎng)強(qiáng)度的定義及理解。2．電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法。3．電場(chǎng)線(xiàn)的理解與應(yīng)用，電場(chǎng)線(xiàn)與運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系。一、電場(chǎng)1．電場(chǎng)的產(chǎn)生：電荷在其四周產(chǎn)生，電場(chǎng)是四周存在的一種特別物質(zhì)。2．基本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷產(chǎn)生。3．電荷間的相互作用：電荷之間是通過(guò)發(fā)生相互作用的。4．電場(chǎng)和磁場(chǎng)統(tǒng)稱(chēng)為，電磁場(chǎng)是一種客觀存在的特別物質(zhì)，也有能量、動(dòng)量。5．靜電場(chǎng)：的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。二、電場(chǎng)強(qiáng)度1．摸索電荷：為探討電場(chǎng)的性質(zhì)而引入的電荷量和都很小的點(diǎn)電荷。2．場(chǎng)源電荷：的電荷。3．電場(chǎng)強(qiáng)度(1)定義：放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的跟它的的比值，叫作該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。(2)定義式：E＝eq\f(F,q)。(3)單位：牛/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)的的性質(zhì)的物理量，與摸索電荷受到的靜電力大小。三、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1．點(diǎn)電荷的電場(chǎng)如圖所示，電荷Q與電荷q相距為r，則它們之間的庫(kù)侖力F＝keq\f(Qq,r2)＝qkeq\f(Q,r2)，所以電荷q處的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(F,q)＝keq\f(Q,r2)。(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(xiàn)Q；若Q為電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿Q和該點(diǎn)的連線(xiàn)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。這種關(guān)系叫作電場(chǎng)強(qiáng)度的。例如，圖中P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，等于電荷＋Q1在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E1與電荷－Q2在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E2的。(2)如圖所示，勻稱(chēng)帶電球體(或球殼)外某點(diǎn)的電場(chǎng)，與一個(gè)位于球心、電荷量相等的點(diǎn)電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)相同，即E＝keq\f(Q,r2)，式中的r是球心到該點(diǎn)的距離(r＞R)，Q為整個(gè)球體所帶的電荷量。四、電場(chǎng)線(xiàn)1．定義：電場(chǎng)線(xiàn)是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線(xiàn)，曲線(xiàn)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(xiàn)從或動(dòng)身，終止于或，是不閉合曲線(xiàn)。(2)電場(chǎng)線(xiàn)在電場(chǎng)中不，因?yàn)殡妶?chǎng)中隨意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向具有唯一性。(3)在同一幅圖中，電場(chǎng)線(xiàn)的反映了電場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)大小，電場(chǎng)線(xiàn)的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大。(4)電場(chǎng)線(xiàn)不是實(shí)際存在的線(xiàn)，而是為了形象地描述電場(chǎng)而的線(xiàn)。五、勻強(qiáng)電場(chǎng)1．定義：電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，方向的電場(chǎng)。2．電場(chǎng)線(xiàn)特點(diǎn)：勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是間隔的平行線(xiàn)。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)除邊緣旁邊外就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。學(xué)問(wèn)點(diǎn)一電場(chǎng)強(qiáng)度的理解和計(jì)算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)確定的，與是否放入摸索電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無(wú)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。2．E＝eq\f(F,q)與E＝keq\f(Q,r2)的比較公式E＝eq\f(F,q)E＝keq\f(Q,r2)本質(zhì)區(qū)分定義式確定式適用范圍一切電場(chǎng)真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)Q或q的意義q表示引入電場(chǎng)的(摸索檢驗(yàn))電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷(場(chǎng)源電荷)的電荷量關(guān)系E用F與q的比值來(lái)表示，但E的大小與F、q的大小無(wú)關(guān)E不僅用Q、r來(lái)表示，且E∝Q，E∝eq\f(1,r2)【例1】在真空中O點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷Q＝＋1.0×10－9C，直線(xiàn)MN通過(guò)O點(diǎn)，OM的距離r＝30cm，M點(diǎn)放一個(gè)摸索電荷q＝－1.0×10－10C，如圖所示，求：(1)q在M點(diǎn)受到的作用力；(2)M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；(3)拿走q后M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；(4)M、N兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度哪點(diǎn)大？1．有關(guān)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解，下述說(shuō)法正確的是()A．由E＝eq\f(F,q)可知，電場(chǎng)強(qiáng)度E跟放入的電荷q所受的電場(chǎng)力成正比B．當(dāng)電場(chǎng)中存在摸索電荷時(shí)，電荷四周才出現(xiàn)電場(chǎng)這種特別的物質(zhì)，才存在電場(chǎng)強(qiáng)度C．由E＝eq\f(kq,r2)可知，在離點(diǎn)電荷很近，r接近于零時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)無(wú)窮大D．電場(chǎng)強(qiáng)度是反映電場(chǎng)本身特性的物理量，與是否存在摸索電荷無(wú)關(guān)學(xué)問(wèn)點(diǎn)二電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加1．電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量，當(dāng)空間的電場(chǎng)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，再依據(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，每一個(gè)小塊看作一個(gè)點(diǎn)電荷，用電場(chǎng)疊加的方法計(jì)算。【例2】直角坐標(biāo)系xOy中，M、N兩點(diǎn)位于x軸上，G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖所示。M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷，一電荷量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí)，G點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn)，則H點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向分別為()A．eq\f(3kQ,4a2)，沿y軸正向 B．eq\f(3kQ,4a2)，沿y軸負(fù)向C．eq\f(5kQ,4a2)，沿y軸正向 D．eq\f(5kQ,4a2)，沿y軸負(fù)向2．如圖所示，四個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量的肯定值均為Q，分別固定在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，正方形邊長(zhǎng)為a，則正方形兩條對(duì)角線(xiàn)交點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度()A．大小為eq\f(4\r(2)kQ,a2)，方向豎直向上B．大小為eq\f(2\r(2)kQ,a2)，方向豎直向上C．大小為eq\f(4\r(2)kQ,a2)，方向豎直向下D．大小為eq\f(2\r(2)kQ,a2)，方向豎直向下學(xué)問(wèn)點(diǎn)三對(duì)電場(chǎng)線(xiàn)的理解及應(yīng)用1．點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)(1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)呈輻射狀，正電荷的電場(chǎng)線(xiàn)向外至無(wú)限遠(yuǎn)，負(fù)電荷則相反，如圖所示。甲乙(2)以點(diǎn)電荷為球心的球面上，電場(chǎng)線(xiàn)疏密相同，但方向不同，說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，但方向不同。(3)同一條電場(chǎng)線(xiàn)上，電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，但大小不等。事實(shí)上，點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，隨意兩點(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(xiàn)比較等量異種點(diǎn)電荷等量同種(正)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線(xiàn)分布圖連線(xiàn)上的場(chǎng)強(qiáng)大小O點(diǎn)最小，從O點(diǎn)沿連線(xiàn)向兩邊漸漸變大O點(diǎn)為零，從O點(diǎn)沿連線(xiàn)向兩邊漸漸變大中垂線(xiàn)上的場(chǎng)強(qiáng)大小O點(diǎn)最大，從O點(diǎn)沿中垂線(xiàn)向兩邊漸漸變小O點(diǎn)為零，從O點(diǎn)沿中垂線(xiàn)向兩邊先變大后變小關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的點(diǎn)A與A′、B與B′的場(chǎng)強(qiáng)等大同向等大反向3．電場(chǎng)線(xiàn)與帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系(1)電場(chǎng)線(xiàn)不是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。(2)同時(shí)具備以下條件時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線(xiàn)重合：①電場(chǎng)線(xiàn)為直線(xiàn)；②帶電粒子的初速度為零，或初速度沿電場(chǎng)線(xiàn)所在直線(xiàn)；③帶電粒子只受電場(chǎng)力，或其他力的合力沿電場(chǎng)線(xiàn)所在直線(xiàn)。(3)只在電場(chǎng)力作用下，以下兩種狀況帶電粒子都做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線(xiàn)不重合：①電場(chǎng)線(xiàn)為曲線(xiàn)；②電場(chǎng)線(xiàn)為直線(xiàn)時(shí)，帶電粒子有初速度且與電場(chǎng)線(xiàn)不共線(xiàn)?！纠?】(多選)用電場(chǎng)線(xiàn)能很直觀、很便利地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱，如圖甲是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)，圖乙是場(chǎng)中的一些點(diǎn)：O是電荷連線(xiàn)的中點(diǎn)，E、F是連線(xiàn)中垂線(xiàn)上相對(duì)O對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)O對(duì)稱(chēng)。則()甲乙A．B、C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相同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)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)D．B、O、C三點(diǎn)比較，O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)【例4】(多選)某靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線(xiàn)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(xiàn)所示，由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，以下說(shuō)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3．圖中畫(huà)了四個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)，其中圖A和圖C中小圓圈表示一個(gè)點(diǎn)電荷，圖A中虛線(xiàn)是一個(gè)圓，圖B中幾條直線(xiàn)間距相等且相互平行，則在圖A、B、C、D中M、N兩處電場(chǎng)強(qiáng)度相同的是()ABCD4．一帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)，在電場(chǎng)力作用下沿曲線(xiàn)abc從a運(yùn)動(dòng)到c，已知質(zhì)點(diǎn)的速率是遞減的。關(guān)于b點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向，下列圖示中可能正確的是(虛線(xiàn)是曲線(xiàn)在b點(diǎn)的切線(xiàn))()ABCD1．(多選)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)處的摸索電荷所帶電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖像，其中正確的是()ABCD2．下列關(guān)于電場(chǎng)線(xiàn)的說(shuō)法正確的是()A．電場(chǎng)中任何兩條電場(chǎng)線(xiàn)都可以相交B．沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向，電場(chǎng)強(qiáng)度漸漸減小C．電場(chǎng)線(xiàn)越密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度越大D．電場(chǎng)線(xiàn)是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡3．在等邊三角形ABC的頂點(diǎn)B和C處各放一個(gè)電荷量相等的點(diǎn)電荷時(shí)，測(cè)得A處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向與BC邊平行且由B指向C，如圖所示。若拿走C處的點(diǎn)電荷，則下列關(guān)于A處電場(chǎng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是()A．大小仍為E，方向由A指向BB．大小仍為E，