2020版高中物理第一章电场电流第2讲电场学案新人教版选修1-1 10页

第2讲　电　场 ‎[目标定位]　1.通过实验，认识电场，了解场这种物质存在的特点.2.理解电场强度的概念，会用电场强度描述电场.3.了解什么是电场线，会用电场线来描述电场的强弱和方向.‎ 一、电场 ‎1.电荷的周围存在着一种叫做电场的物质，电荷之间是通过电场发生相互作用的.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.‎ ‎2.实物和场是物质存在的两种不同形式，虽然我们看不见电场和磁场，但是它们也是客观存在的物质.‎ 想一想　电场看不见、摸不着，我们如何确定电场的存在？‎ 答案　若把电荷放在某处，电荷受到力的作用，说明该处有电场.‎ 二、电场强度 ‎1.试探电荷：试探电荷的电荷量和体积都要非常小.‎ ‎2.定义：放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量q的比值.通常用E表示.‎ ‎3.定义式：E＝.‎ ‎4.国际单位：N/C.‎ ‎5.矢量性：规定电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同.‎ ‎6.物理意义：描述电场的强弱和方向.‎ 想一想　有同学据电场强度的定义式E＝得出，“电场强度的大小与试探电荷受到的电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比”.这种说法正确吗？为什么？‎ 答案　不正确.电场中某点的场强大小由电场本身决定，与试探电荷的电荷量q及其受力F大小无关.比值只是电场强度的定义式，并不能由此式得出场强与电荷受到的电场力成正比或与电荷量成反比.‎ 三、电场线 ‎1.电场线：电场线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致.‎ ‎2.电场线不仅可以表示电场强度的方向，还可以表示电场强度大小的分布情况.‎ 10‎ ‎3.电场线的特点 ‎(1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；‎ ‎(2)电场线在电场中不相交；‎ ‎(3)在同一幅电场线分布图中电场越强的地方，电场线越密.‎ ‎4.匀强电场 ‎(1)定义：如果电场强度的大小和方向都相同，这个区域的电场叫匀强电场.‎ ‎(2)特点：匀强电场中的电场线是距离相等的平行直线.‎ ‎(3)存在：两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带等量的正负电荷，它们间的电场(除边缘外)就是匀强电场.‎ 想一想　电场线是真实存在的吗？‎ 答案　不是.电场线是人为画出来的，是为了形象地描述电场分布而假想的曲线，实际上并不存在.‎ 一、对电场、电场强度、电场力的理解 ‎1.对电场的理解 ‎(1)电场是存在于电荷周围的一种特殊物质，并非由分子、原子组成，但客观存在.‎ ‎(2)电场的基本性质：是对放入其中的电荷有力的作用，电荷间的相互作用是通过电场发生的.‎ ‎(3)电场的方向：电场是有方向的，正电荷在电场中某点的受力方向为电场方向；负电荷在电场中某点的受力方向与电场方向相反.‎ ‎2.对电场强度的理解 ‎(1)电场强度E＝由电场本身决定，与放入其中的试探电荷无关.‎ ‎(2)电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则.‎ ‎3.电荷受到的电场力：知道了电场强度，就可以求电荷在电场中受到的电场力F＝qE.‎ ‎4.点电荷的电场强度 ‎(1)大小：E＝，其中Q为点电荷的电荷量，k是静电力常量，r是到点电荷Q的距离.‎ ‎(2)方向：正点电荷在P点的场强方向背离正点电荷，负点电荷在P点的场强方向指向负点电荷.如图1－2－1所示：‎ 10‎ 图1－2－1‎ 例1　关于电场强度的下列说法中正确的是(　　)‎ A.电场强度在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力 B.在电场中某点不放电荷，则该点的电场强度一定为零 C.正电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向 D.负电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向 答案　AC 解析　由电场强度的定义式可知，电场强度在数值上等于单位电荷在电场中所受的电场力，选项A正确；电场中某点的场强大小由电场本身决定，与试探电荷的电荷量q及其受力F大小无关，选项B错误；正电荷在电场中某点所受电场力的方向就是这点电场强度的方向，选项C正确；负电荷在电场中某点所受电场力的方向与这点电场强度的方向相反，选项D错误.‎ 针对训练1　下列各图是电场中某点的电场强度E与放在该点处检验电荷量q及检验电荷所受静电力F与电荷量q之间的函数关系图象，其中正确的是(　　)‎ 答案　AD 解析　电场中某点的场强E只取决于电场本身，比值法E＝定义E，而大小与F、q无关，故A、D对，B、C错.‎ 二、对电场线的理解 ‎1.电场线：为形象地描述抽象的电场而引入的假想曲线.电场线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致.‎ ‎2.电场线的特点 ‎(1)电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷；‎ ‎(2)电场线在电场中不相交；‎ ‎(3)同一幅图中，电场线的疏密程度可定性地表示电场强度的大小.电场线越密的地方，场强越大；电场线越稀的地方，场强越小.‎ ‎(4)电场线任一点顺着电场线的切线方向，就表示该点电场强度的方向，如图1－2－2所示.‎ 10‎ 图1－2－2‎ ‎(5)电场线不是实际存在的曲线，是为了形象描述电场而假想的.‎ ‎3. 几种常见的电场线(如图1－2－3所示)‎ 图1－2－3‎ 例2　下列电场中，A、B两点电场强度相同的是(　　)‎ 答案　C 解析　电场强度是矢量，A、B两点电场强度相同，必须大小和方向都相同，故C项正确.‎ 针对训练2　一个正点电荷的电场线分布如图1－2－4所示，A、B是电场中的两点，EA和EB分别表示A、B两点电场强度的大小，关于EA和EB的大小关系，下列说法正确的是(　　)‎ 图1－2－4‎ A.EA＞EB B.EA＝EB 10‎ C.EA＜EB D.无法比较EA和EB的大小 答案　A 解析　电场线的疏密程度表示场强的大小，电场线越密说明场强越大，所以 EA＞EB，选项A正确.‎ 对电场、电场强度的理解 ‎1.在电场中某点放一个检验电荷，电荷量为q，检验电荷受到的电场力为F，则该点电场强度为E＝，下列说法正确的是(　　)‎ A.若移去检验电荷，该点的电场强度就变为零 B.若在该点放一个电荷量为2q的检验电荷，该点的场强就变为 C.若在该点放一个电荷量为－2q的检验电荷，则该点电场强度大小仍为E，但电场强度的方向与原来的方向相反 D.若在该点放一个电荷量为2q的检验电荷，则该点的电场强度大小仍为E，电场强度的方向还是原来的电场强度方向 答案　D 解析　因为电场中某点的电场强度的大小和方向由电场本身决定，跟检验电荷无关，所以，移去检验电荷或在该点放电荷量为2q或－2q的检验电荷，该点电场强度均不变.故D正确，A、B、C错误.‎ ‎2.关于电场强度，下列说法正确的是(　　)‎ A.以点电荷为球心、r为半径的球面上，各点的场强相同 B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场场强大 C.若放入正电荷时，电场中某点的场强向右，则当放入负电荷时，该点的场强仍向右 D.电荷所受到的电场力很大，即该点的电场强度很大 答案　C 解析　以点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强大小相等，方向不同，A错误；由E＝知，点电荷周围的场强大小仅与Q及r有关，与电荷的正、负无关，B错误；电场中某点场强的方向为恒定的，不会随着放入的试探电荷的电性变化而变化，C正确；由E＝ 10‎ 知，电场力F很大，场强不一定大，D错误.‎ 对电场线的理解 ‎3.在静电场中，对电场线的理解正确的是(　　)‎ A.电场线是真实存在的一簇曲线 B.电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷 C.电场线一定不相交 D.在同一幅电场线分布图中电场越弱的地方，电场线越密 答案　BC 解析　电场线是为了研究电场分布而假想的曲线，实际并不存在，选项A错误；电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，选项B正确；电场线一定不相交，选项C正确；在同一幅电场线分布图中电场越强的地方，电场线越密，选项D错误.‎ ‎4.如图1－2－5所示，一点电荷先后置于匀强电场中的A、B两点，则该点电荷在这两点所受的电场力(　　)‎ 图1－2－5‎ A.大小相等，方向相同 B.大小相等，方向相反 C.大小不等，方向相同 D.大小不等，方向相反 答案　A 解析　在匀强电场中各点的电场强度大小相等、方向相同，由F＝Eq可知，点电荷在A、B两点所受的电场力也大小相等、方向相同，故A对，B、C、D错.‎ ‎(时间：60分钟)‎ 题组一、对电场、电场强度的理解 ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A.电荷只有通过接触才能产生力的作用 B.只要有电荷存在，电荷周围就一定存在电场 10‎ C.电场是一种物质，它与其它物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的 D.电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 答案　BCD 解析　电荷间相互作用是通过电场相互作用的，所以不需要通过接触就能产生力的作用，故A错误；只要有电荷存在，电荷周围就一定存在电场，故B正确；电场是一种物质，看不见也摸不着，它与其它物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的，故C正确；电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，故D正确.‎ ‎2.下列选项中属于物理学中的理想化模型的是(　　)‎ A.电场强度 B.质点 C.点电荷 D.元电荷 答案　BC 解析　电场强度采用了比值定义法；质点和点电荷忽略了物体或带电体的形状和大小，属于理想化模型；元电荷是最小的电荷量.选项B、C正确，A、D错误.‎ ‎3.电场中有一点P，下列说法正确的是(　　)‎ A.若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的场强减半 B.若P点没有试探电荷，则P点的场强为零 C.P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的静电力越大 D.P点的场强方向为正试探电荷在该点所受静电力的方向 答案　CD 解析　电场强度是源电荷(产生电场的电荷)电场的属性，与放入电场中的电荷无关，A、B错误；电场强度的定义式提供了通过试探电荷确定场强大小和方向的途径，如果已知E，则由E＝的变式F＝qE，可以确定静电力的大小和方向.故C、D正确.‎ ‎4.真空中距点电荷(电荷量为Q)为r的A点处，放一个带电荷量为q(q≤Q)的点电荷，q受到的电场力大小为F，则A点的场强为(　　)‎ A. B. ‎ C.k D.k 答案　BD 解析　由电场强度的定义式，可得场强E＝，选项A错误，B正确；由库仑定律可得F＝k 10‎ ，所以场强E＝＝k，选项C错误，D正确.‎ 题组二、对电场线的理解 ‎5.在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点，其中a、b两点电场强度大小相等、方向相反的是(　　)‎ 答案　C 解析　A图中与点电荷等距的a、b两点，场强大小相同，方向不同但不相反，A错误；对B图来说，根据电场线的疏密及对称性可判断，b点和a点场强大小、方向均相同，B错误；C图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点，场强大小相同，方向相反，C正确；对D图来说，根据电场线的疏密可判断，b点的场强大于a点的场强，D错误.‎ ‎6.电场中某区域的电场线分布如图1－2－6所示，A、B是电场中的两点，则(　　)‎ 图1－2－6‎ A.A点的电场强度较大 B.A、B两点的电场强度方向相同 C.因为B点没有电场线，所以电荷在B点不受到电场力作用 D.同一点电荷放在A点受到的电场力比放在B点时受到的电场力小 答案　A 解析　电场线是人为想象出来的曲线，它不是客观存在的.用它可以形象直观表示带电体周围的电场分布情况.B点也存在电场.‎ ‎7.如图1－2－7所示，为某一电场中的一条电场线，a、b 10‎ 为线上的两点，则下列判断正确的是(　　)‎ 图1－2－7‎ A.这是一个匀强电场 ‎ B.a点场强一定比b点场强大 C.a点场强可能比b点场强小 D.不知a、b附近电场线的分布情况，场强大小不能确定 答案　CD 解析　电场线的疏密程度表示电场的强弱，一条电场线无法判断电场线的疏密程度，当然也就无法判断电场的强弱.‎ ‎8.下列各图中，正确描绘一个负电荷电场线的是(　　)‎ 答案　A ‎9.如图1－2－8所示，a、b是等量异种点电荷连线的中垂线上的两点。现将某检验电荷分别放在a、b两点，下列说法正确的是(　　)‎ 图1－2－8‎ A.受到的电场力大小相等，方向相同 B.受到的电场力大小相等，方向相反 C.受到的电场力大小不相等，方向相反 D.受到的电场力大小不相等，方向相同 答案　D 解析　电场线越密处场强越大，等量异种电荷连线中垂线上各点的场强方向相同，D项正确.‎ ‎10.如图1－2－9所示的电场中，A点的电场强度E＝2.0×104 N/C.将电荷量q＝＋2.0×10－‎8 C的点电荷放在A点.‎ 10‎ 图1－2－9‎ ‎(1)求该点电荷在A点所受静电力F的大小；‎ ‎(2)在图中画出该点电荷在A点所受静电力F的方向.‎ 答案　(1)4.0×10－4 N ‎(2)点电荷在A点所受静电力的方向如图所示 解析　 (1)电场力F＝qE＝2.0×10－‎8C×2.0×104 N/C＝4.0×10－4 N ‎(2)正电荷在某点所受电场力的方向与该点的场强方向相同，所以该点电荷在A点所受静电力F的方向如答案图所示. ‎ 10‎