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2019-2020年高中物理 1.3電場強(qiáng)度學(xué)案 粵教版選修3-1 1．知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的． 2．理解電場強(qiáng)度、知道電場強(qiáng)度是矢量及方向的規(guī)定． 3．了解常見的電場． 4．知道電場線及特點(diǎn). 1．電場：電荷之間的相互作用是通過特殊形式的物質(zhì)——電場發(fā)生的，電荷的周圍都存在電場． 2．電場的基本性質(zhì)：對(duì)放入的電荷有力的作用． 3．試探電荷：放入電場中探測電場性質(zhì)的電荷稱為試探電荷，試探電荷的電荷量應(yīng)足夠小，使到它放進(jìn)電場后不會(huì)影響原有電場的分布． 4．電場強(qiáng)度． (1)定義：放入電場中某一點(diǎn)的試探電荷所受的電場力的大小與它的電荷量的比值． (2)定義式：E＝． (3)單位：牛每庫，符號(hào)N/C． (4)方向：電場強(qiáng)度是矢量，規(guī)定某點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向相同．負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)所受的電場力的方向跟該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向相反． 5．勻強(qiáng)電場：電場中各點(diǎn)的場強(qiáng)大小和方向都相同． 6．真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng)． (1)大?。篍＝k． (2)方向：若Q為正電荷，在電場中的P點(diǎn)，場強(qiáng)方向由Q指向P；若Q為負(fù)電荷，場強(qiáng)方向由P指向Q． 7．電場強(qiáng)度的疊加：如果場源電荷是多個(gè)點(diǎn)電荷，則電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和． 8．電場線定義：在電場中畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的電場方向一致，這樣的曲線就叫做電場線． 9．電場線的特點(diǎn)： (1)電場線是為了形象描述電場而假想的線，實(shí)際并不存在． (2)切線方向：電場線上每點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向． (3)疏密程度：電場線的疏密反映電場強(qiáng)度的大小(疏弱密強(qiáng))． (4)起點(diǎn)和終點(diǎn)：電場線始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)，即電場線不是閉合的曲線． (5)不中斷、不相交：在沒有電荷的空間，電場線不能中斷，兩條電場線也不能相交． (6)勻強(qiáng)電場的電場線是疏密均勻分布的平行直線． 　　等量同種和異種點(diǎn)電荷的電場，兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上的電場分布及特點(diǎn)的比較： 比較項(xiàng)目 等量同種點(diǎn)電荷 等量異種點(diǎn)電荷 電場線圖示 連線中點(diǎn)O處的場強(qiáng) 為零 中垂線上最大，連線上最小 由O沿中垂線向外場強(qiáng)的變化 先增大后減小 逐漸減小 關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn)A與A′、B與B′場強(qiáng)大小 等大、反向 等大、同向 一、單項(xiàng)選擇題 1．如圖所示，是在同一電場中的a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)分別引入試探電荷時(shí)，電荷所受的電場力F跟引入的電荷電荷量之間的函數(shù)關(guān)系．下列說法正確的是(B) A．該電場是勻強(qiáng)電場 B．這四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是Ed＞Eb＞Ea＞Ec C．這四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是Eb＞Ea＞Ec＞Ed D．無法比較E值大小 解析：對(duì)圖象問題要著重理解它的物理意義．場中給定的位置，放入的試探電荷的電荷量不同，它受到的電場力不同，但是電場力F與檢驗(yàn)電荷的電荷量q的比值即場強(qiáng)E是不變的量，因?yàn)镕＝Eq，所以F跟q的關(guān)系圖線是一條過原點(diǎn)的直線，該直線的斜率的大小即表示場強(qiáng)的大?。纱丝傻贸鯡d＞Eb＞Ea＞Ec，故選項(xiàng)B正確． 2．根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝ ，在國際單位制中，電場強(qiáng)度的單位應(yīng)是(A) A．牛/庫 B．牛/焦 C．焦/庫 D．庫/牛 解析：在國際單位制中，F(xiàn)的單位是牛，q的單位是庫，則根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝可知，E的單位是牛/庫．故A正確． 3．下圖所示的各電場中，A、B兩點(diǎn)場強(qiáng)相同的是(C) 解析：場強(qiáng)是矢量，有大小和方向．由點(diǎn)電荷的公式知，A圖中兩點(diǎn)距離場源相同，場強(qiáng)大小相同，但是方向不同，所以場強(qiáng)不同；B圖中兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同但大小不同；D圖中場強(qiáng)大小和方向均不相同；C圖是勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小和方向均相同． 4．下列選項(xiàng)中的各圓環(huán)大小相同，所帶電荷量已在圖中標(biāo)出，且電荷均勻分布，各圓環(huán)間彼此絕緣．坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度最大的是(B) 解析：設(shè)帶電圓環(huán)在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為E. A圖中坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度是帶電圓環(huán)產(chǎn)生的，原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度大小為E；B圖中坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度是第一象限帶正電圓環(huán)和第二象限帶負(fù)電圓環(huán)疊加產(chǎn)生，坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度大小等于E；C圖中第一象限帶正電圓環(huán)和第三象限帶正電圓環(huán)產(chǎn)生電場相互抵消，所以坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度是帶電圓環(huán)產(chǎn)生的，原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度大小為E；D圖中第一象限帶正電圓環(huán)和第三象限帶正電圓環(huán)產(chǎn)生電場相互抵消，第二象限帶負(fù)電圓環(huán)和第四象限帶負(fù)電圓環(huán)產(chǎn)生電場相互抵消，所以坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度為0.所以坐標(biāo)原點(diǎn)O處電場強(qiáng)度最大的是B. 二、不定項(xiàng)選擇題 5．由電場強(qiáng)度的定義式可知，在電場中的同一點(diǎn)有(BCD) A．電場強(qiáng)度E跟F成正比，跟q成反比 B．無論試探電荷q的值如何變化，F(xiàn)與q的比值始終不變 C．電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)為零，則處在該點(diǎn)的電荷受到的電場力一定為零 D．一個(gè)不帶電的小球在P點(diǎn)受到的電場力為零，則P點(diǎn)的場強(qiáng)不一定為零 解析：電場強(qiáng)度的大小和方向與放入該點(diǎn)電荷q的正負(fù)、電荷量多少和有無等因素都無關(guān)，由場源電荷和位置決定，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無論試探電荷q的值如何變化，場強(qiáng)不變，也就是F與q的比值始終不變，選項(xiàng)B正確；由F＝Eq，電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)為零，則處在該點(diǎn)的電荷受到的電場力一定為零，選項(xiàng)C正確；不帶電的小球不受力不能判斷場強(qiáng)一定為零，選項(xiàng)D正確． 6．對(duì)電場強(qiáng)度公式E＝k有幾種不同理解，其中正確的是(BD) A．只要帶電體電量為Q，在距離r處激發(fā)的電場都能用此公式計(jì)算場強(qiáng)E B．以點(diǎn)電荷Q為中心、r為半徑的球面上各處的場強(qiáng)E相同 C．當(dāng)離點(diǎn)電荷距離r→0時(shí)，場強(qiáng)E→∞ D．當(dāng)離點(diǎn)電荷距離r→∞時(shí)，場強(qiáng)E→0 解析：A.E＝k是真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度計(jì)算式，只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場，不是任何帶電體激發(fā)的電場都能用此公式計(jì)算場強(qiáng)E，故A錯(cuò)誤． B．以點(diǎn)電荷Q為中心、r為半徑的球面上各處的場強(qiáng)大小相等，但方向不同，電場強(qiáng)度是矢量，有大小和方向，所以場強(qiáng)不同，故B正確． C．場強(qiáng)公式E＝k是根據(jù)E＝和庫侖定律推導(dǎo)出來的，只適用于點(diǎn)電荷，當(dāng)r→0時(shí)，帶電體不能看成點(diǎn)電荷，此公式就不適用，所以得不到E→∞.故C錯(cuò)誤． D．當(dāng)r→∞時(shí)，也就是距離場源電荷距離很遠(yuǎn)，所以E→0，故D正確． 7．如圖所示為點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線，若一帶負(fù)電的粒子從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，加速度增大而速度減小，則可判定(BC) A．點(diǎn)電荷一定帶正電 B．點(diǎn)電荷一定帶負(fù)電 C．點(diǎn)電荷一定在A的左側(cè) D．點(diǎn)電荷一定在B的右側(cè) 解析：帶負(fù)電的粒子從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，加速度增大，說明電場力增大，由F＝Eq，場強(qiáng)也在增大，由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式E＝k，r越小，場強(qiáng)越大，則點(diǎn)電荷一定在A的左側(cè)．而速度減小，說明力與運(yùn)動(dòng)方向相反，粒子受到排斥力，粒子帶負(fù)電，所以點(diǎn)電荷也帶負(fù)電． 8．如圖甲所示，AB是一點(diǎn)電荷電場中的電場線，乙是放在電場線上a、b處檢驗(yàn)電荷的電荷量與其所受電場力大小間的函數(shù)關(guān)系圖象，由此可判定(AC) A．場源可能是正電荷，位置在A側(cè) B．場源一定是正電荷，位置在B側(cè) C．場源可能是負(fù)電荷，位置在A側(cè) D．場源一定是負(fù)電荷，位置在B側(cè) 解析：由乙圖斜率表示場強(qiáng)大小知，a點(diǎn)場強(qiáng)大于b點(diǎn)，由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式知，r越小，場強(qiáng)越大，則點(diǎn)電荷一定在A側(cè)，可能是正電荷也可能是負(fù)電荷． 9．用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點(diǎn)的強(qiáng)弱．如圖，左邊是等量異種點(diǎn)電荷形成電場的電場線，右邊是場中的一些點(diǎn)：O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對(duì)O對(duì)稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)O對(duì)稱．則(ABCD) A．B、C兩點(diǎn)場強(qiáng)大小和方向都相同 B．A、D兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相等，方向相同 C．E、O、F三點(diǎn)比較，O的場強(qiáng)最強(qiáng) D．B、O、C三點(diǎn)比較，O的場強(qiáng)最弱 解析：觀察等量異種點(diǎn)電荷電場的電場線可以得出B與C兩點(diǎn)、E與F兩點(diǎn)、A與D兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度分別相等，所以選項(xiàng)AB正確．又從O點(diǎn)開始沿中垂線到無限遠(yuǎn)電場強(qiáng)度逐漸減小到零，選項(xiàng)C正確．在兩電荷連線之間從中點(diǎn)向兩邊電場強(qiáng)度逐漸增大，所以選項(xiàng)D正確． 三、非選擇題(按題目要求作答，解答題應(yīng)寫出必要的文字說明，方程和重要的演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 10．如圖所示，兩極板沿水平方向放置，它們之間是勻強(qiáng)電場．一個(gè)電荷量q＝＋1.010－8 C的點(diǎn)電荷，在電場中的A點(diǎn)所受電場力F＝2.010－4 N．求： (1)A點(diǎn)電場強(qiáng)度E的大??； (2)請(qǐng)?jiān)趫D中畫出該點(diǎn)電荷所受電場力F的方向. 解析：(1)根據(jù)電場強(qiáng)度定義式E＝， 代入數(shù)據(jù)解得 E＝2.0104 N/C. (2)點(diǎn)電荷在A點(diǎn)所受電場力的方向如答圖所示： 11．如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球，用絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場中，靜止時(shí)懸線向左與豎直方向成θ角，重力加速度為g. (1)判斷小球帶何種電荷． (2)求電場強(qiáng)度E. (3)若在某時(shí)刻將細(xì)線突然剪斷，求：經(jīng)過t時(shí)間小球的速度v. 解析：(1)負(fù)電． (2)對(duì)小球受力分析如圖所示，其中電場力F＝qE. 由平衡條件得： F＝mgtan θ ，E＝. (3)剪斷細(xì)線后小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)：F合＝＝ma，v＝at，v＝.速度方向與豎直方向夾角為θ斜向下． 答案：(1)負(fù)電 (2)E＝ (3)　方向與豎直方向夾角為θ斜向下