2018-2019版高中物理 第一章 電場電流 第2講 電場學案 新人教版選修1 -1.doc

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第2講　電　場 [目標定位]　1.通過實驗，認識電場，了解場這種物質存在的特點.2.理解電場強度的概念，會用電場強度描述電場.3.了解什么是電場線，會用電場線來描述電場的強弱和方向. 一、電場 1.電荷的周圍存在著一種叫做電場的物質，電荷之間是通過電場發(fā)生相互作用的.電場的基本性質是對放入其中的電荷有力的作用. 2.實物和場是物質存在的兩種不同形式，雖然我們看不見電場和磁場，但是它們也是客觀存在的物質. 想一想　電場看不見、摸不著，我們如何確定電場的存在？ 答案　若把電荷放在某處，電荷受到力的作用，說明該處有電場. 二、電場強度 1.試探電荷：試探電荷的電荷量和體積都要非常小. 2.定義：放入電場中某點的電荷所受靜電力F跟它的電荷量q的比值.通常用E表示. 3.定義式：E＝. 4.國際單位：N/C. 5.矢量性：規(guī)定電場中某點的電場強度的方向跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同. 6.物理意義：描述電場的強弱和方向. 想一想　有同學據(jù)電場強度的定義式E＝得出，“電場強度的大小與試探電荷受到的電場力成正比，與試探電荷的電荷量成反比”.這種說法正確嗎？為什么？ 答案　不正確.電場中某點的場強大小由電場本身決定，與試探電荷的電荷量q及其受力F大小無關.比值只是電場強度的定義式，并不能由此式得出場強與電荷受到的電場力成正比或與電荷量成反比. 三、電場線 1.電場線：電場線上每一點的切線方向都跟該點的電場強度方向一致. 2.電場線不僅可以表示電場強度的方向，還可以表示電場強度大小的分布情況. 3.電場線的特點 (1)電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷； (2)電場線在電場中不相交； (3)在同一幅電場線分布圖中電場越強的地方，電場線越密. 4.勻強電場 (1)定義：如果電場強度的大小和方向都相同，這個區(qū)域的電場叫勻強電場. (2)特點：勻強電場中的電場線是距離相等的平行直線. (3)存在：兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對，分別帶等量的正負電荷，它們間的電場(除邊緣外)就是勻強電場. 想一想　電場線是真實存在的嗎？ 答案　不是.電場線是人為畫出來的，是為了形象地描述電場分布而假想的曲線，實際上并不存在. 一、對電場、電場強度、電場力的理解 1.對電場的理解 (1)電場是存在于電荷周圍的一種特殊物質，并非由分子、原子組成，但客觀存在. (2)電場的基本性質：是對放入其中的電荷有力的作用，電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的. (3)電場的方向：電場是有方向的，正電荷在電場中某點的受力方向為電場方向；負電荷在電場中某點的受力方向與電場方向相反. 2.對電場強度的理解 (1)電場強度E＝由電場本身決定，與放入其中的試探電荷無關. (2)電場強度是矢量，它遵循矢量的特點和運算法則. 3.電荷受到的電場力：知道了電場強度，就可以求電荷在電場中受到的電場力F＝qE. 4.點電荷的電場強度 (1)大?。篍＝，其中Q為點電荷的電荷量，k是靜電力常量，r是到點電荷Q的距離. (2)方向：正點電荷在P點的場強方向背離正點電荷，負點電荷在P點的場強方向指向負點電荷.如圖1－2－1所示： 圖1－2－1 例1　關于電場強度的下列說法中正確的是(　　) A.電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在電場中所受的電場力 B.在電場中某點不放電荷，則該點的電場強度一定為零 C.正電荷在電場中某點所受電場力的方向就是這點電場強度的方向 D.負電荷在電場中某點所受電場力的方向就是這點電場強度的方向 答案　AC 解析　由電場強度的定義式可知，電場強度在數(shù)值上等于單位電荷在電場中所受的電場力，選項A正確；電場中某點的場強大小由電場本身決定，與試探電荷的電荷量q及其受力F大小無關，選項B錯誤；正電荷在電場中某點所受電場力的方向就是這點電場強度的方向，選項C正確；負電荷在電場中某點所受電場力的方向與這點電場強度的方向相反，選項D錯誤. 針對訓練1　下列各圖是電場中某點的電場強度E與放在該點處檢驗電荷量q及檢驗電荷所受靜電力F與電荷量q之間的函數(shù)關系圖象，其中正確的是(　　) 答案　AD 解析　電場中某點的場強E只取決于電場本身，比值法E＝定義E，而大小與F、q無關，故A、D對，B、C錯. 二、對電場線的理解 1.電場線：為形象地描述抽象的電場而引入的假想曲線.電場線上每一點的切線方向都跟該點的電場強度方向一致. 2.電場線的特點 (1)電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷； (2)電場線在電場中不相交； (3)同一幅圖中，電場線的疏密程度可定性地表示電場強度的大小.電場線越密的地方，場強越大；電場線越稀的地方，場強越小. (4)電場線任一點順著電場線的切線方向，就表示該點電場強度的方向，如圖1－2－2所示. 圖1－2－2 (5)電場線不是實際存在的曲線，是為了形象描述電場而假想的. 3. 幾種常見的電場線(如圖1－2－3所示) 圖1－2－3 例2　下列電場中，A、B兩點電場強度相同的是(　　) 答案　C 解析　電場強度是矢量，A、B兩點電場強度相同，必須大小和方向都相同，故C項正確. 針對訓練2　一個正點電荷的電場線分布如圖1－2－4所示，A、B是電場中的兩點，EA和EB分別表示A、B兩點電場強度的大小，關于EA和EB的大小關系，下列說法正確的是(　　) 圖1－2－4 A.EA＞EB B.EA＝EB C.EA＜EB D.無法比較EA和EB的大小 答案　A 解析　電場線的疏密程度表示場強的大小，電場線越密說明場強越大，所以 EA＞EB，選項A正確. 對電場、電場強度的理解 1.在電場中某點放一個檢驗電荷，電荷量為q，檢驗電荷受到的電場力為F，則該點電場強度為E＝，下列說法正確的是(　　) A.若移去檢驗電荷，該點的電場強度就變?yōu)榱? B.若在該點放一個電荷量為2q的檢驗電荷，該點的場強就變?yōu)? C.若在該點放一個電荷量為－2q的檢驗電荷，則該點電場強度大小仍為E，但電場強度的方向與原來的方向相反 D.若在該點放一個電荷量為2q的檢驗電荷，則該點的電場強度大小仍為E，電場強度的方向還是原來的電場強度方向 答案　D 解析　因為電場中某點的電場強度的大小和方向由電場本身決定，跟檢驗電荷無關，所以，移去檢驗電荷或在該點放電荷量為2q或－2q的檢驗電荷，該點電場強度均不變.故D正確，A、B、C錯誤. 2.關于電場強度，下列說法正確的是(　　) A.以點電荷為球心、r為半徑的球面上，各點的場強相同 B.正電荷周圍的電場一定比負電荷周圍的電場場強大 C.若放入正電荷時，電場中某點的場強向右，則當放入負電荷時，該點的場強仍向右 D.電荷所受到的電場力很大，即該點的電場強度很大 答案　C 解析　以點電荷為球心，r為半徑的球面上，各點的場強大小相等，方向不同，A錯誤；由E＝知，點電荷周圍的場強大小僅與Q及r有關，與電荷的正、負無關，B錯誤；電場中某點場強的方向為恒定的，不會隨著放入的試探電荷的電性變化而變化，C正確；由E＝知，電場力F很大，場強不一定大，D錯誤. 對電場線的理解 3.在靜電場中，對電場線的理解正確的是(　　) A.電場線是真實存在的一簇曲線 B.電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷 C.電場線一定不相交 D.在同一幅電場線分布圖中電場越弱的地方，電場線越密 答案　BC 解析　電場線是為了研究電場分布而假想的曲線，實際并不存在，選項A錯誤；電場線從正電荷或無限遠出發(fā)，終止于無限遠或負電荷，選項B正確；電場線一定不相交，選項C正確；在同一幅電場線分布圖中電場越強的地方，電場線越密，選項D錯誤. 4.如圖1－2－5所示，一點電荷先后置于勻強電場中的A、B兩點，則該點電荷在這兩點所受的電場力(　　) 圖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　在勻強電場中各點的電場強度大小相等、方向相同，由F＝Eq可知，點電荷在A、B兩點所受的電場力也大小相等、方向相同，故A對，B、C、D錯. (時間：60分鐘) 題組一、對電場、電場強度的理解 1.下列說法正確的是(　　) A.電荷只有通過接觸才能產生力的作用 B.只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在電場 C.電場是一種物質，它與其它物質一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的 D.電荷間的相互作用是通過電場產生的，電場的基本性質是對放入其中的電荷有力的作用 答案　BCD 解析　電荷間相互作用是通過電場相互作用的，所以不需要通過接觸就能產生力的作用，故A錯誤；只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在電場，故B正確；電場是一種物質，看不見也摸不著，它與其它物質一樣，是不依賴我們的感覺而客觀存在的，故C正確；電荷間的相互作用是通過電場產生的，電場的基本性質是對放入其中的電荷有力的作用，故D正確. 2.下列選項中屬于物理學中的理想化模型的是(　　) A.電場強度 B.質點 C.點電荷 D.元電荷 答案　BC 解析　電場強度采用了比值定義法；質點和點電荷忽略了物體或帶電體的形狀和大小，屬于理想化模型；元電荷是最小的電荷量.選項B、C正確，A、D錯誤. 3.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減半，則P點的場強減半 B.若P點沒有試探電荷，則P點的場強為零 C.P點的場強越大，則同一電荷在P點受到的靜電力越大 D.P點的場強方向為正試探電荷在該點所受靜電力的方向 答案　CD 解析　電場強度是源電荷(產生電場的電荷)電場的屬性，與放入電場中的電荷無關，A、B錯誤；電場強度的定義式提供了通過試探電荷確定場強大小和方向的途徑，如果已知E，則由E＝的變式F＝qE，可以確定靜電力的大小和方向.故C、D正確. 4.真空中距點電荷(電荷量為Q)為r的A點處，放一個帶電荷量為q(q≤Q)的點電荷，q受到的電場力大小為F，則A點的場強為(　　) A. B. C.k D.k 答案　BD 解析　由電場強度的定義式，可得場強E＝，選項A錯誤，B正確；由庫侖定律可得F＝k，所以場強E＝＝k，選項C錯誤，D正確. 題組二、對電場線的理解 5.在如圖所示的四種電場中，分別標記有a、b兩點，其中a、b兩點電場強度大小相等、方向相反的是(　　) 答案　C 解析　A圖中與點電荷等距的a、b兩點，場強大小相同，方向不同但不相反，A錯誤；對B圖來說，根據(jù)電場線的疏密及對稱性可判斷，b點和a點場強大小、方向均相同，B錯誤；C圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、b兩點，場強大小相同，方向相反，C正確；對D圖來說，根據(jù)電場線的疏密可判斷，b點的場強大于a點的場強，D錯誤. 6.電場中某區(qū)域的電場線分布如圖1－2－6所示，A、B是電場中的兩點，則(　　) 圖1－2－6 A.A點的電場強度較大 B.A、B兩點的電場強度方向相同 C.因為B點沒有電場線，所以電荷在B點不受到電場力作用 D.同一點電荷放在A點受到的電場力比放在B點時受到的電場力小 答案　A 解析　電場線是人為想象出來的曲線，它不是客觀存在的.用它可以形象直觀表示帶電體周圍的電場分布情況.B點也存在電場. 7.如圖1－2－7所示，為某一電場中的一條電場線，a、b為線上的兩點，則下列判斷正確的是(　　) 圖1－2－7 A.這是一個勻強電場 B.a點場強一定比b點場強大 C.a點場強可能比b點場強小 D.不知a、b附近電場線的分布情況，場強大小不能確定 答案　CD 解析　電場線的疏密程度表示電場的強弱，一條電場線無法判斷電場線的疏密程度，當然也就無法判斷電場的強弱. 8.下列各圖中，正確描繪一個負電荷電場線的是(　　) 答案　A 9.如圖1－2－8所示，a、b是等量異種點電荷連線的中垂線上的兩點。現(xiàn)將某檢驗電荷分別放在a、b兩點，下列說法正確的是(　　) 圖1－2－8 A.受到的電場力大小相等，方向相同 B.受到的電場力大小相等，方向相反 C.受到的電場力大小不相等，方向相反 D.受到的電場力大小不相等，方向相同 答案　D 解析　電場線越密處場強越大，等量異種電荷連線中垂線上各點的場強方向相同，D項正確. 10.如圖1－2－9所示的電場中，A點的電場強度E＝2.0104 N/C.將電荷量q＝＋2.010－8 C的點電荷放在A點. 圖1－2－9 (1)求該點電荷在A點所受靜電力F的大??； (2)在圖中畫出該點電荷在A點所受靜電力F的方向. 答案　(1)4.010－4 N (2)點電荷在A點所受靜電力的方向如圖所示 解析　 (1)電場力F＝qE＝2.010－8C2.0104 N/C＝4.010－4 N (2)正電荷在某點所受電場力的方向與該點的場強方向相同，所以該點電荷在A點所受靜電力F的方向如答案圖所示.