1、同步导学第 1 章静电场第 03 节 电场强度知能准备1物质存在的两种形式： 与 2电场强度（1）电场明显的特征之一是对场中其他电荷具有 （2）放入电场中某点的电荷所受的静电力 F 跟它的电荷量 q 的 叫做该点的电场强度物理学中规定电场中某点的电场强度的方向跟 电荷在该点所受的静电力的方向相同（3）电场强度单位 ，符号 另一单位 ，符号 （4）如果 1 C 的电荷在电场中的某点受到的静电力是 1 N，这点的电场强度就是 3电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个场源点电荷 在该点产生的电场强度的 4电场线(1)电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线（或直线）曲线上每点的切线方向表示该点的电
2、场强度方向(2)电场线的特点：电场线从正电荷（或无限远处）出发，终止于无限远或负电荷 电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较 ，电场强度较小的地方电场线较 ，因此可以用电场线的 来表示电场强度的相对大小5匀强电场：如果电场中各点电场强度的大小 方向 ，这个电场就叫做匀强电场同步导学1 电场和电场的基本性质场是物质存在的又一种形态区别于分子、原子组成的实物，电场有其特殊的性质，如：几个电场可以同时“处于”某一空间，电场对处于其间的电荷有力的作用，电场具有能量等本章研究静止电荷产生的电场 ，称为静电场学习有关静电场的知识时应
3、该明确以下两点：（1）电荷的周围存在着电场，静止的电荷周围存在着静电场（2）电场的基本性质是：对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，电场具有能量2 电场强度（1）试探电荷 q 是我们为了研究电场的力学性质，引入的一个特别电荷试探电荷的特点：电荷量很小，试探电荷不影响原电场的分布；体积很小，便于研究不同点的电场（2）对于 ，等号右边的物理量与被定义的物理量之间不存在正比或反比的函qFE数关系，只是用右边两个物理量之比来反映被定义的物理量的属性在电场中某点，比值是与 q 的有无、电荷量多少，电荷种类和 F 的大小、方向都无关的恒量，电场中各点都F有一个唯一确定的 E.因为场强 E
4、完全是由电场自身的条件（产生电场的场源电荷和电场中的位置）决定的，所以它反映电场本身力的属性例 1 在电场中某点用+q 测得场强 E，当撤去+q 而放入q/2 时，则该点的场强 ( )A大小为 E / 2，方向和 E 相同B大小为 E2，方向和 E 相反C大小为 E，方向和 E 相同D大小为 E，方向和 E 相反解析：把试探电荷 q 放在场源电荷 Q 产生的电场中，电荷 q 在不同点受的电场力一般是不同的，这表示各点的电场强度不同；但将不同电荷量的试探电荷 q 分别放入 Q 附近的同一点时，虽受力不同，但电场力 F 与电荷量 q 的比值 F/q 不变因为电场中某点的场强E 是由电场本身决定，与
5、放入电场中的电荷大小、正负、有无等因素无关，故 C 正确3点电荷周围的场强场源电荷 Q 与试探电荷 q 相距为 r，则它们间的库仑力为 ，22rqkF所以电荷 q 处的电场强度 2QkFE(1) 公式： ，Q 为真空中场源点电荷的带电荷量，r 为考察点到点电荷 Q 的2k距离(2) 方向：若 Q 为正电荷，场强方向沿 Q 和该点的连线指向该点；若 Q 为负电荷，场强方向沿 Q 和该点的连线指向 Q(3) 适用条件：真空中点电荷 Q 产生的电场4两个场强公式 和 的比较qFE2rk(1) 适用于真空中点电荷产生的电场，式中的 Q 是场源电荷的电荷量，E 与2rk场源电荷 Q 密切相关； 是场强的
6、定义式，适用于任何电场，式中的 q 是试探电荷q的电荷量，E 与试探电荷 q 无关(2) 在点电荷 Q 的电场中不存在 E 相同的两个点 ， r 相等时，E 的大小相等但方向不同；两点在以 Q 为圆心的同一半径上时， E 的方向相同而大小不等例 2 下列关于电场强度的说法中，正确的是 ( )A公式 只适用于真空中点电荷产生的电场qFB由公式 可知，电场中某点的电场强度 E 与试探电荷 q 在电场中该点所受的qFE电场力成正比C在公式 F= 中， 是点电荷 Q 产生的电场在点电荷 Q 处的场强大小；21rQk2rk21而 是点电荷 Q1 产生的电场在点电荷 Q 处场强的大小21rk 2D由公式
7、可知，在离点电荷非常近的地方(r0)，电场强度 E 可达无穷大2rkE解析：电场强度的定义式 适用于任何电场，故 A 错；电场中某点的电场强度qF由电场本身决定，而与电场中该点是否有试探电荷或引入试探电荷所受的电场力无关(试探电荷所受电场力与其所带电荷量的比值仅反映该点场强的大小，但不能决定场强的大小)，故 B 错；点电荷间的相互作用力是通过电场发生的，故 C 对；公式 是点电荷产2rQkE生的电场中某点场强的计算式，当 r0 时，场源电荷已不能当成“点电荷” ，即所谓“点电荷”已不存在，该公式已不适用，故 D 错正确选项是 C5有关电场强度的运算(1) 公式 是电场强度的比值定义式，适用于一
8、切电场，电场中某点的电场强度qFE仅与电场及具体位置有关，与试探电荷的电荷量、电性及所受电场力 F 大小无关所以不能说 EF，E1/q (2) 公式 定义了场强的大小和方向q(3) 由 变形为 FqE 表明：如果已知电场中某点的场强 E，便可计算在电场中该点放任何电荷量的带电体所受的静电力的大小(4) 电场强度的叠加电场中某点的电场强度为各个场源点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和这种关系叫做电场强度的叠加例如，图 l 一 31 中 P 点的电场强度，等于 + Q 在该点产生1的电场强度 E 与-Q 在该点产生电场强度 的矢量和122E对于体积比较大的带电体产生的电场，可把带电体分割成若干小
9、块，每小块 看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算 例 3 如图 132 所示，真空中，带电荷量分别为+Q 和-Q 的点电荷 A、B 相距 r，则： 图 l 一 31(1) 两点电荷连线的中点 O 的场强多大?(2) 在两点电荷连线的中垂线上，距 A、B 两点都为 r 的 O点的场强如何? 解析：分别求出+Q 和Q 在某点的场强大小和方向，然后根据电场强度的叠加原理，求出合场强(1) 如图甲所示，A、B 两点电荷在 O 点产生的场强方向相同，由 ABA、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度： E =E = 故 O 点的合场强为AB24)/(rkQE =2E = ，方向由 AB oA28rkQ(
10、2) 如图乙所示，E E ，由矢量图所形成的等边三角形可知，AB2rkO点的合场强 E E E ，方向与 A、 B 的中垂线垂直，即 E 与 E 同o o向点评： 因为场强是矢量，所以求场强时应该既求出大小，也求出方向在等量异种电荷连线的垂直平分线上，中点的电场强度最大，两边成对称分布，离中点越远，电场强度越小，场强的方向都相同，平行于两电荷的连线由正电荷一侧指向负电荷的一侧例 4 光滑绝缘的水平地面上有相距为 L 的点电荷 A、B，带电荷量分别为+4Q 和-Q，今引入第三个点电荷 C，使三个点电荷都处于平衡状态，试求 C 的电荷量和放置的位置解析：引入的电荷 C 要处于平衡状态，电荷 C 所
11、在位置的场强就要为零， A、B 两电荷产生电场的合场强为零处在 A、 B 两电荷的外侧，且离电荷量大的点电荷远，由此可知，点电荷 C 应放在点电荷 B 的外侧如图 1-3-3 所示，电荷 C 所在位置处 A、B 两电荷产生电场的合场强为零，即 A、B 两电荷在 C 处产生电场的大小相等，有2)(4xQkLk同理，电荷 B 所在位置，点电荷 A、C 的产生的电场的场强在 B 处大小也应相等，又有 224xQkLCL xA B CECA EBA EAB ECB EBC EAC图 1-3-3 +Q -QOA B图 132 +Q -QOA BEAEB图甲 +Q -QOA BOEAEBEO600600图
12、乙解上两式即可得 C 电荷应放在 B 点电荷的外侧，距 B 点电荷 处，C 电荷的电荷Lx量 QC4点评：此题是利用合电场的场强为零来判断电荷系统的平衡问题，当研究的电场在产生电场的两点电荷的连线上时，有关场强在同一直线上，可以用代数方法运算例 5 如图 1-3-4 所示，用金属丝 A、B 弯成半径 r=1m 的圆弧，但在 A B 之间留出宽度为 d =2cm，相对圆弧来说很小的间隙，将电荷量 C 的正电荷均匀分布在9103.Q金属丝上，求圆心 O 处的电场强度解析：根据对称性可知，带电圆环在圆心 O 处的合场强 E=0，那么补上缺口部分在圆心 O 处产生的场强与原缺口环在圆心 O 处产生的场
13、强大小相等方向相反考虑到 比 d 大很多，所以原来有缺口的带电环所带电荷的密度为r2rQ2补上的金属部分的带电荷量 rd2/由于 d 比 r 小得多，可以将 Q / 视为点电荷，它在 O 处产生的场强为，方向向右N/C 109/ 10.4.32109 2-292/ kE所以原缺口环在圆心 O 处产生电场的场强 ，方向向左/ 2E点评：这是一道用“补偿法” 求解电场问题的题目如果补上缺口，并且使它的电荷密度(单位长度上的电荷量)与环的电荷密度相同，那么就形成了一个电荷均匀分布的完整带电环，环上处于同一直径两端的微小部分可看成两个相对应的点电荷，它们在圆环中心 O处产生的电场叠加后合场强为零6关于
14、对电场线的理解(1) 电场是一种客观存在的物质，而电场线不是客观存在的，也就是说电场线不是电场中实际存在的线，而是为了形象地描述电场而画出的，是一种辅助工具电场线也不是任意画出的，它是根据电场的性质和特点画出的曲线(2) 电场线的疏密表示场强的大小，电场线越密的地方场强越大(3) 曲线上各点切线方向表示该点电场强度方向(4) 电场中的任何两条电场线都不相交(5) 在静电场中，电场线总是从正电荷出发，终止于负电荷，电场线不闭合d ABrO图 1-3-4(6) 电场线不是电荷运动的轨迹，电荷沿电场线运动的条件是电场线是直线；电荷的初速度为零且只受电场力的作用在电场中运动，或电荷的初速度不为零但初速
15、度方向与电场线在一条直线上7几种常见电场的电场线分布特征（1) 正、负点电荷形成的电场线( 如图 1-3-5 所示) 离电荷越近，电场线越密集，场强越强方向是正点电荷由点电荷指向无穷远，而负为电荷则由无穷远处指向点电荷 在正 (负)点电荷形成的电场中，不存在场强相同的点若以点电荷为球心作一个球面，电场线处处与球面相垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向处处不相同(2) 等量异种点电荷形成的电场线( 如图 1-3-6 所示) 两点电荷连线上各点，电场线方向从正电荷指向负电荷，场强大小可以计算 两点电荷连线的中垂面(中垂线) 上，电场线方向均相同，即场强方向均相同，且总与中垂面( 线) 垂直在中垂
16、面( 线上) 到 O 点等距离处各点的场强相等 (O 为两点电荷连线中点) 在中垂面(线)上的电荷受到的电场力的方向总与中垂面(线) 垂直，因此，在中垂面(线) 上移动电荷时电场力不做功(3) 等量同种点电荷形成的电场线( 如图 1-3-7 所示) 两点电荷连线中点处场强为零，此处无电场线 两点电荷中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为零 两点电荷连线中垂面 (中垂线 )上，场强方向总沿面(线 )远离 (等量正电荷) 在中垂面(线)上从 O 沿面(线) 到无穷远，是电场线先变密后变疏，即场强先变强后变弱 两个带负电的点电荷形成的电场线与两个正电荷形成的电场线分布完全相同，只是电场线的方向相反(
17、4) 带等量异种电荷的平行板间的电场线( 即匀强电场的电场线)(如图 1-3-8 所示) 电场线是间隔均匀，互相平行的直线图 1-3-7图 1-3-6图 1-3-8+图 1-3-5 电场线的方向是由带正电荷的极板指向带负电荷的极板(5) 点电荷与带电平板间的电场线( 如图 1-3-9 所示)8匀强电场（1）电场中各点电场强度的大小和方向处处均相同的电场，叫匀强电场(2) 匀强电场的电场线为间隔均匀、相互平行的直线相互平行而间隔不均匀的电场线是不存在的(3) 两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷量，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场例 6 (2001 年上海高考理
18、科综合试题 ) 法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，图 1-3-10 所示为点电荷 a、b 所形成电场的电场线分布图，以下说法中正确的是（ ）Aa、b 为异种电荷，a 带电量大于 b 带电量Ba、b 为异种电荷，a 带电量小于 b 带电量Ca、b 为同种电荷，a 带电量大于 b 带电量Da、b 为同种电荷，a 带电量小于 b 带电量 解析：电场线是形象描绘电场性质的曲线，掌握了课本中所有电荷和带电体周围的电场线分布根据电场线始于正电荷，终于负电荷，和电场线疏密分布可得：选项 B 正确例 7 如图 1-3-11 所示， M N 是电场中的一条电场线，一电子从 a 点运动到 b 点速度在不断
19、地增大，则下列结论中正确的是（ ）A该电场是匀强电场B电场线的方向由 N 指向 MC电子在 a 处的加速度小于在 b 处的加速度D因为电子从 a 到 b 的轨迹跟 M N 重合，所以电场线就是带电粒子在电场中的运动轨迹解析：仅从一条直的电场线不能判断出该电场是否为匀强电场，因为无法确定电场线的疏密程度，所以该电场可能是匀强电场，可能是正的点电荷形成的电场，也可能是负的点电荷形成的电场，因此不能比较电子在 a、b 两处所受电场力的大小，即不能比较加速度的大小，但电子从 a 到 b 做的是加速运动，表明它所受的电场力方向是由 M 指向 N，由于负电荷所受的电场力方向跟场强方向相反，所以电场线的方向
20、由 N 指向 M，电场线不是电荷运动的轨迹，只有在特定的情况下，电场线才可能与电荷的运动轨迹重合综上所述，图 1-3-9M Na b图 1-3-11图 1-3-10选项 B 正确同步检测1下列说法中正确的是 ( )A电场强度反映了电场力的性质，因此场中某点的场强与试探电荷在该点所受的电场力成正比B电场中某点的场强等于 Fq，但与试探电荷的受力大小及电荷量无关C电场中某点的场强方向即试探电荷在该点的受力方向 D公式 EF q 和 EkQ / r 对于任何静电场都是适用的22下列说法中正确的是 ( )A只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场B电场是一种物质，与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客
21、观存在的东西C电荷间的相互作用是通过电场产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用D电场是人为设想出来的其实并不存在3在一个电场中 a、b、c 、d 四个点分别引入试探电荷时，电荷所受到的电场力 F 跟引入电荷的电荷量之间的函数关系如图 13 一 12 所示，下列说法中正确的是 ( )A这个电场是匀强电场Ba、 b、c 、d 四点的电场强度大小关系是 E E Ec EadbC同一点的电场强度随试探电荷电荷量的增加而增加D无法比较以上四点的电场强度值4相距为 a 的 A、B 两点分别带有等量异种电荷 Q、-Q ，在 A、B 连线中点处的电场强度为 ( )A零 BkQ/a ，且指向-Q
22、 C2kQ/a ，且指向-Q D8kQ/a ，且指向-Q2 2 25以下关于电场和电场线的说法中正确的是 ( )A电场、电场线都是客观存在的物质，因此电场线不仅在空间相交，也能相切B在电场中，凡是电场线通过的点场强不为零，不画电场线的区域场强为零C同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大abcdFq图 13 一 12D电场线是人们假设的，用以表示电场的强弱和方向，客观上并不存在6如图 1313 所示，一电子沿等量异种点电荷的中垂直线由 AOB 匀速飞进，电子重力不计，则电子所受电场力的大小和方向变化情况是 （ ）A先变大后变小，方向水平向左B先变大后变小，方向水平向右C先变小后变大，方向水平
23、向左D先变小后变大，方向水平向右7如图 1314 所示，A、 B、C 三点为一直角三角形的三个顶点，B30，现在 A、B 两点分别放置 q 和 q ,测得 C 点场强的方向与ABBA 方向平行；则 q 带 电，q ：q 8如图 1315 所示，一质量为 m，带电荷量为-q 的小球，在带有等量异种电荷的两平行金属板间处于静止状态，两平行金属板间的电场强度为多大？方向如何？9如图 1316 所示，Q 1=210-12C，Q 2=-410-12C，Q 1、Q 2 相距 12cm，求 a、b、c三点的场强大小和方向，其中 a 为 Q1、Q 2 的中点，b 为 Q1 左方 6cm 处点，C 为 Q2 右
24、方6cm 的点10如图 1317 所示，以 O 为圆心，以 r 为半径的圆与坐标轴的交点分别为a、b、c、d，空间有一与 x 轴正方向相同的匀强电场 E，同时，在 O 点固定一个电荷量为+Q 的点电荷，如果把一个带电荷量为-q 的检验电荷放在 c 点，恰好平衡，那么匀强电场的场强大小为多少？d 点的合场强为多少？a 点的合场强为多少？300A BCEC图 1314o acbdExy图 1317b a cQ1 Q2 图 1316图 1315+_AoB图 1313综合评价1根据电场强度的定义式 E 可知，电场中确定的点 ( )qFA电场强度与检验电荷受到的电场力成正比，与检验电荷的电荷量成反比B检
25、验电荷的电荷量 q 不同时，受到的电场力 F 也不同，场强也不同C检验电荷的电性不同，受到的电场力的方向不同，场强的方向也不同D电场强度由电场本身决定，与是否放置检验电荷及检验电荷的电荷量、电性均无关2下列说法正确的是 ( )A电场是为了研究问题的方便而设想的一种物质，实际上不存在B电荷所受的电场力越大，该点的电场强度一定越大C以点电荷为球心，r 为半径的球面上各点的场强都相同D在电场中某点放入试探电荷 q，受电场力 F，该点的场强为 E ,取走 q 后，该F点的场强不变3在同一直线上依次排列的 a、b、c 三点上，分别放置电荷量为 Q 、Q 、Q 的三123个点电荷，则当 Q 、Q 分别平衡在 a、b 两位置上时，则 ( )12AQ 、Q 、Q 必为同种电荷，a、b 两点的场强必为零3BQ 、Q 必为异种电荷，a 、b 两点的场强必为零12CQ 、Q 必为同种电荷，a 、b、c 三点的场强必为零DQ 、Q 必为同种电荷，a、b、c 三点的场强必为零234真空中两个等量异种点电荷的电荷量均为 q，相距为 r，两点电荷连线中点处的场强大小为 ( )A0 B2kqr C4kqr D8kqr2 2 25有关电场概念的下列说法中，正确的是 ( )A电荷的周围有的地方存在电场，有的地方没有电场B电场是物质的一种特殊形态，它是在跟电荷的相互作用中表现出自己的特性
