魯科版（2019）高中物理必修第三冊講義第1章 第3節(jié)　電場與電場強(qiáng)度練習(xí)（含答案）

第3節(jié)電場與電場強(qiáng)度學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.[物理觀念]通過對物理學(xué)史的了解，知道電場是一種物質(zhì)；會用電場線描述電場，了解常見電場的電場線的分布特點；了解電場強(qiáng)度。2.[科學(xué)思維]理解電場強(qiáng)度的矢量性及公式，掌握電場線的分布特點與規(guī)律，會利用其解決相關(guān)問題。3.[科學(xué)探究]通過比值定義法及假想電場線的思維方法，探究描述電場力的性質(zhì)的方法技巧，與他人交流體驗電場線的實際意義。4.[科學(xué)態(tài)度與責(zé)任]體會科學(xué)研究中的方法與創(chuàng)新，體驗科學(xué)家的探索過程，培養(yǎng)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度及興趣。一、電場及電場力1．電場傳遞電荷之間的相互作用的物質(zhì)。電場是物質(zhì)存在的一種形式。2．電場力電場對處在其中的電荷的作用力。說明：電場、磁場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，是客觀存在的物質(zhì)形式。二、電場強(qiáng)度1．場源電荷和試探電荷：電場最明顯的特征就是對置入其中的電荷有力的作用，激發(fā)電場的電荷被稱為場源電荷或源電荷，檢驗電場是否存在或強(qiáng)弱分布的電荷稱為試探電荷或檢驗電荷。2．電場強(qiáng)度(1)定義：在物理學(xué)中，放入電場中某點的試探電荷所受到的電場力F與它的電荷量q之比，稱為該點的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng)，用字母E表示。(2)公式：E＝eq\f(F,q)。(3)方向：與正電荷在該點所受電場力的方向相同。(4)單位：牛頓每庫侖，符號：N/C。(5)物理意義：描述電場的力的性質(zhì)的物理量，反映了電場的強(qiáng)弱。注意：試探電荷是為了研究源電荷電場的性質(zhì)而引入的，它的引入不改變源電荷的電場。三、電場線1．電場線是用來形象直觀地描述電場的曲線，曲線上任一點的切線方向表示該點的電場強(qiáng)度的方向。2．幾種常見電場的電場線(1)熟記五種特殊電場的電場線分布，如圖所示。(2)電場線的特點①電場線是為了形象描述電場而假想的線，實際并不存在。②任意兩條電場線不相交。③電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱；電場線上某點的切線方向表示該點電場強(qiáng)度的方向。④電場線總是起自正電荷(或無窮遠(yuǎn)處)，止于無窮遠(yuǎn)處(或負(fù)電荷)。即電場線不閉合，在無電荷處不中斷。⑤電場線不表示電荷在電場中運動的軌跡。說明：用虛擬的圖線描述抽象的物理概念，使其具體化、形象化，這是科學(xué)研究中重要的思想方法。1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)電場看不見、摸不著，是一種特殊物質(zhì)，而電場線是人為畫出的，實際是不存在的。 (√)(2)電場對放入其中的任何電荷都有力的作用。 (√)(3)公式E＝eq\f(F,q)是電場強(qiáng)度的比值定義式，適用于一切電場。 (√)(4)由公式E＝eq\f(F,q)可知，電場中某點的電場強(qiáng)度E與試探電荷在電場中該點所受的電場力成正比。 (×)2．(多選)關(guān)于電場，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B．電場是一種物質(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產(chǎn)生的，電場最基本的性質(zhì)是對放在其中的電荷有力的作用D．電場只能存在于真空中和空氣中，不可能存在于物體中ABC[電荷周圍存在著電場，電場對電荷有力的作用，電荷之間的相互作用就是通過電場而產(chǎn)生的，A、C正確；電場是一種特殊的物質(zhì)，在真空中、導(dǎo)體中都能存在，B正確，D錯誤。]3．(多選)把質(zhì)量為m、電荷量為＋q的點電荷在電場中由靜止釋放，在它運動過程中如果不計重力，下列說法中正確的是()A．點電荷的受力方向，必與所在點的電場線的切線方向一致B．點電荷的加速度方向，必與所在點的電場線的切線方向一致C．點電荷的速度方向，必與所在點的電場線的切線方向一致D．點電荷的運動軌跡必與電場線重合AB[由電場強(qiáng)度方向特點可知，點電荷的加速度方向，即點電荷所受電場力方向必與該點場強(qiáng)方向一致，顯然與所在點的電場線的切線方向一致，故A、B正確；電場線上某點的切線方向與該點的電場強(qiáng)度的方向一致。如果點電荷做曲線運動，除初始時刻之外，其速度方向與電場力方向不再一致；帶正電的點電荷由靜止釋放，如果電場線為直線，點電荷將沿電場線運動，但如果電場線是曲線，電荷一定不沿電場線運動，故C、D錯誤。]對電場強(qiáng)度的理解(1)用帶電的梳子靠近從水龍頭流出的細(xì)水流，水流的方向為什么會發(fā)生改變？(2)兩個電荷通過什么發(fā)生相互作用？提示：(1)帶電體吸引輕小物體。(2)電場。1．電場強(qiáng)度的理解(1)電場強(qiáng)度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量。(2)電場強(qiáng)度由電場本身決定，與放入其中的試探電荷無關(guān)。2．電場強(qiáng)度的性質(zhì)(1)矢量性：電場強(qiáng)度不僅有大小，而且有方向，是矢量。電場中某點的電場強(qiáng)度的方向規(guī)定為：跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同。(2)唯一性：電場中某點的電場強(qiáng)度是唯一的，是由電場本身的性質(zhì)即形成電場的場源電荷與空間位置決定的。電場中某點的電場強(qiáng)度，既與該點試探電荷的電荷量q無關(guān)，也與該點試探電荷的受力無關(guān)。即使無試探電荷存在，該點的電場強(qiáng)度依然存在。【例1】如圖所示，在一帶負(fù)電的導(dǎo)體A附近有一點B，如在B處放置一個q1＝－2.0×10－8C的電荷，測出其受到的靜電力F1大小為4.0×10－6N，方向如圖，則：(1)B處場強(qiáng)多大？方向如何？(2)如果換成一個q2＝＋4.0×10－7C的電荷放在B點，其受力多大？此時B處場強(qiáng)多大？(3)如果將B處電荷拿走，B處的場強(qiáng)是多大？思路點撥：(1)由E＝eq\f(F,q)可求B處場強(qiáng)大小。(2)負(fù)的試探電荷受力方向與電場強(qiáng)度方向相反。(3)電場強(qiáng)度由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)。[解析](1)由場強(qiáng)公式可得EB＝eq\f(F1,|q1|)＝eq\f(4.0×10－6,2.0×10－8)N/C＝200N/C，因為是負(fù)電荷，所以場強(qiáng)方向與F1方向相反。(2)q2在B點所受靜電力F2＝q2EB＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N，方向與場強(qiáng)方向相同，也就是與F1方向相反。此時B處場強(qiáng)仍為200N/C，方向與F1方向相反。(3)某點場強(qiáng)大小與有無試探電荷無關(guān)，故將B處電荷拿走，B點場強(qiáng)大小仍為200N/C。[答案](1)200N/C方向與F1方向相反(2)8.0×10－5N200N/C(3)200N/C電場強(qiáng)度的理解(1)公式E＝eq\f(F,q)中q是試探電荷，電場強(qiáng)度由場源電荷決定，與試探電荷無關(guān)。(2)確定電場強(qiáng)度的方向一定要清楚試探電荷是正電荷還是負(fù)電荷，以此來確定電場強(qiáng)度與力的方向相同還是相反。eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．電場中有一點P，下列說法正確的是()A．若放在P點的試探電荷的電荷量加倍，則P點的場強(qiáng)加倍B．若P點沒有試探電荷，則P點的場強(qiáng)為零C．P點的場強(qiáng)越小，則同一電荷在P點受到的電場力越小D．P點的場強(qiáng)方向就是試探電荷在該點的受力方向C[若放在P點的電荷的電荷量加倍，則P處電荷受到的電場力會加倍，而此處的電場強(qiáng)度卻不變，即使不放電荷，電場強(qiáng)度仍保持不變，故A、B錯誤；電場力由電場強(qiáng)度與電荷量決定，P點的場強(qiáng)越小，則同一電荷在P點受到的電場力一定越小，故C正確；P點的場強(qiáng)方向為放在該點的正電荷所受電場力的方向，故D錯誤。]對電場線的理解與應(yīng)用把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，加上電場，頭發(fā)屑為什么沿電場排列起來？提示：頭發(fā)屑的排列體現(xiàn)了它的受力方向，而電場力的方向剛好與該點的電場線相切。2．電場線的應(yīng)用(1)比較電場強(qiáng)度大?。弘妶鰪?qiáng)度大處電場線密，電場強(qiáng)度小處電場線疏，故根據(jù)電場線的疏密可以比較電場強(qiáng)度的大小。(2)確定電場強(qiáng)度方向：電場線上每點的切線方向就是該點電場強(qiáng)度的方向。3．等量異種點電荷與等量同種點電荷形成的電場場強(qiáng)分布特點的比較比較項目等量異種點電荷等量同種(正)點電荷電場線分布圖連線上的場強(qiáng)大小O點最小，從O點沿連線向兩邊逐漸變大O點為零，從O點沿連線向兩邊逐漸變大中垂線上的場強(qiáng)大小O點最大，從O點沿中垂線向兩邊逐漸變小O點為零，從O點沿中垂線向兩邊先變大后變小關(guān)于O點對稱的點A與A′、B與B′的場強(qiáng)等大、同向等大、反向【例2】(多選)用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點電場的強(qiáng)弱。如圖甲是等量異種點電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點：O是電荷連線的中點，E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點，B、C和A、D也相對O點對稱，則()A．B、C兩點場強(qiáng)大小和方向都相同B．A、D兩點場強(qiáng)大小相等，方向相反C．E、O、F三點比較，O點場強(qiáng)最大D．B、O、C三點比較，O點場強(qiáng)最大思路點撥：(1)電場強(qiáng)度相同：指大小相等，方向相同。(2)根據(jù)電場線的疏密程度判定電場強(qiáng)度的弱強(qiáng)。AC[由對稱性可知，B、C兩點場強(qiáng)大小和方向均相同，A正確；A、D兩點場強(qiáng)大小相同，方向也相同，B錯誤；在兩點電荷連線的中垂線上，O點場強(qiáng)最大，在B、C兩點電荷連線上，O點場強(qiáng)最小，C正確，D錯誤。]電場線的理解(1)按照電場線畫法的規(guī)定，電場強(qiáng)度大處電場線密，電場強(qiáng)度小處電場線疏，根據(jù)電場線的疏密可以比較電場強(qiáng)度的大小。(2)根據(jù)電場線的定義，電場線上每點的切線方向就是該點電場強(qiáng)度的方向。(3)正電荷所受靜電力的方向與電場線的切線方向相同，負(fù)電荷所受靜電力的方向與電場線的切線方向相反。(4)點電荷形成的電場中不存在電場強(qiáng)度相同的點。eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])2．如圖為金屬球放入勻強(qiáng)電場后電場線的分布情況。設(shè)該電場中A、B兩點的電場強(qiáng)度大小分別為EA、EB，則A、B兩點()A．EA＝EB，電場方向相同B．EA＜EB，電場方向相同C．EA＞EB，電場方向不同D．EA＜EB，電場方向不同D[電場線的疏密表示電場強(qiáng)弱，由題圖可知，B點密集，A點稀疏，故EA＜EB，又電場方向為電場線的切線方向，A、B兩點的電場方向不同，故A、B、C錯誤，D正確。]1．物理觀念：電場及其基本性質(zhì)、電場強(qiáng)度概念及公式、電場線。2．科學(xué)思維：對E＝eq\f(F,q)的理解及應(yīng)用，對電場線的理解與應(yīng)用。3．科學(xué)方法：比值定義法、假想法、實驗法等。1．關(guān)于電場強(qiáng)度的概念，下列說法正確的是()A．由E＝eq\f(F,q)可知，某電場的場強(qiáng)E與q成反比，與F成正比B．電場中某一點的場強(qiáng)與放入該點的試探電荷的正負(fù)無關(guān)C．正、負(fù)試探電荷在電場中同一點受到的電場力方向相反，所以某一點場強(qiáng)方向與放入試探電荷的正、負(fù)有關(guān)D．電場中某一點不放試探電荷時，該點場強(qiáng)等于零B[E＝eq\f(F,q)是電場強(qiáng)度的定義式，某電場的場強(qiáng)E的大小和方向都取決于電場本身，而與試探電荷的電荷量q、試探電荷受到的電場力F無關(guān)，故A、C錯誤，B正確。某點不放試探電荷時，該點的電場依然存在，故D錯誤。]2．如圖所示是點電荷Q周圍的電場線，圖中A到Q的距離小于B到Q的距離。以下判斷正確的是()A．Q是正電荷，A點的電場強(qiáng)度大于B點的電場強(qiáng)度B．Q是正電荷，A點的電場強(qiáng)度小于B點的電場強(qiáng)度C．Q是負(fù)電荷，A點的電場強(qiáng)度大于B點的電場強(qiáng)度D．Q是負(fù)電荷，A點的電場強(qiáng)度小于B點的電場強(qiáng)度A[正點電荷的電場是向外輻射的，電場線密的地方電場強(qiáng)度大，所以A正確。]3．以下關(guān)于電場線的說法中，正確的是()A．電場線上每一點的切線方向都跟電荷在該點的受力方向相同B．沿電場線的方向，電場強(qiáng)度越來越小C．電場線越密的地方，同一檢驗電荷所受的電場力越大D．順著電場線移動電荷，電荷所受電場力的大小一定不變C[電場線上每一點的切線方向都跟正電荷在該點所受靜電力方向相同，跟負(fù)電荷所受靜電力方向相反，選項A錯誤；只說沿電場線的方向，電場強(qiáng)度的大小無法確定，如沿電場線的方向，正電荷形成的電場的電場強(qiáng)度越來越小，負(fù)電荷形成的電場的電場強(qiáng)度越來越大，選項B錯誤；電場線越密的地方場強(qiáng)越大，由公式F＝qE可知選項C正確；順著電場線移動電荷，只要電場強(qiáng)度E的大小發(fā)生變化，則F＝Eq就發(fā)生變化，選項D錯誤。]4．兩點電荷形成電場的電場線分布如圖所示，A、B是電場線上的兩點，下列判斷正確的是()A．A、B兩點的電場強(qiáng)度大小不等，方向相同B．A、B兩點的電場強(qiáng)度大小相等，方向不同C．左邊電荷帶負(fù)電，右邊電荷帶正電D．兩電荷所帶電荷量相等C[電場線從正電荷出發(fā)，到負(fù)電荷終止，電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，電場線的切線方向表示電場的方向，A、B兩點的電場強(qiáng)度大小不相等，方向也不相同，A、B錯誤，C正確；電場線分布不對稱，兩電荷所帶電荷量不相等，D錯誤。]5．如圖所示，實線為電場線(方向未畫出)，虛線ab是一帶負(fù)電的粒子只在靜電力作用下的運動軌跡，軌跡為一條拋物線。請思考回答下列問題：(1)電場線MN的方向可以判斷嗎？若能，方向如何？(2)帶電粒子在a點的加速度和在b點的加速度哪個大？(3)帶電