9.3電場　電場強(qiáng)度 第1課時(shí)-2023-2024學(xué)年高二物理（人教版2019必修第三冊）（原卷版）

第九章靜電場及其應(yīng)用第3節(jié)電場電場強(qiáng)度第1課時(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)知道電場是一種物質(zhì)。了解電場強(qiáng)度，體會(huì)用物理量之比定義新物理量的方法。1．知道電場的概念及電場的基本性質(zhì).2．理解電場強(qiáng)度及其定義式，并能用該公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.3．把握點(diǎn)電荷的電場和電場強(qiáng)度的疊加．4.通過電場強(qiáng)度學(xué)問應(yīng)用的實(shí)例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)學(xué)問的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步增加同學(xué)的學(xué)習(xí)動(dòng)力和科學(xué)意識。（一）課前閱讀：1.人體帶電，長頭發(fā)豎起散開的奇特通過起電機(jī)使人體帶電，人的頭發(fā)會(huì)豎起散開。為什么會(huì)消滅這樣的現(xiàn)象?你會(huì)解釋產(chǎn)生這一現(xiàn)象的緣由嗎?人體帶上靜電，同種電荷相互排斥，使頭發(fā)會(huì)豎起散開。2.電場19世紀(jì)30年月，英國科學(xué)家法拉第提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為在電荷的四周存在著由它產(chǎn)生的電場”。電場是看不見、摸不著的。處在電場中的其他電荷受到的作用力就是這個(gè)電場賜予的。（二）基礎(chǔ)梳理一、電場電場強(qiáng)度1．摸索電荷與場源電荷(1)摸索電荷：為了便于爭辯電場各點(diǎn)的性質(zhì)而引入的電荷，是電荷量和體積都的點(diǎn)電荷．(2)場源電荷：的帶電體所帶的電荷，也叫源電荷．2．電場強(qiáng)度(1)定義：放入電場中某點(diǎn)的摸索電荷所受的與它的之比，叫作該點(diǎn)的電場強(qiáng)度．(2)定義式：E＝eq\f(F,q).(3)單位：．(4)方向：電場強(qiáng)度是矢量，規(guī)定電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)所受的靜電力的方向，與負(fù)電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向．【概念連接】場是物質(zhì)存在的一種形式物理學(xué)的理論和試驗(yàn)證明并進(jìn)展了法拉第的觀點(diǎn)。電場以及磁場已被證明是一種客觀存在。場像分子、原子等實(shí)物粒子一樣具有能量，因而場也是物質(zhì)存在的一種形式。【即學(xué)即練】1.推斷下列說法的正誤.(1)依據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝eq\f(F,q)可知，E與F成正比，與q成反比．()(2)電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與正電荷受力方向相同，當(dāng)該點(diǎn)放置負(fù)電荷時(shí)，電場強(qiáng)度反向．()二、點(diǎn)電荷的電場電場強(qiáng)度的疊加1．真空中點(diǎn)電荷的電場(1)電場強(qiáng)度公式：E＝keq\f(Q,r2).(2)方向：假如以電荷量為Q的點(diǎn)電荷為中心作一個(gè)球面，當(dāng)Q為正電荷時(shí)，E的方向沿半徑；當(dāng)Q為負(fù)電荷時(shí)，E的方向沿半徑．2．電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度是量，假如場源是多個(gè)點(diǎn)電荷時(shí)，則電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的．【拓展補(bǔ)充】均勻帶電球體外部場強(qiáng)可以證明，一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體(或球殼)在球的外部產(chǎn)生的電場，與一個(gè)位于球心、電荷量相等的點(diǎn)電荷在同一點(diǎn)產(chǎn)生的電場相同即式中的r是球心到該點(diǎn)的距離(r>R)，為整個(gè)球體所帶的電荷量。一、電場強(qiáng)度1．電場強(qiáng)度的大小和方向都是由電場本身所打算的，與摸索電荷無關(guān)．2．電場強(qiáng)度是矢量，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受靜電力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受靜電力的方向相反．3．公式E＝eq\f(F,q)可變形為F＝qE，正電荷所受靜電力方向與該點(diǎn)電場強(qiáng)度方向相同，負(fù)電荷所受靜電力方向與該點(diǎn)電場強(qiáng)度方向相反．【典例精析】例1．如圖所示，在一帶負(fù)電荷的導(dǎo)體A四周有一點(diǎn)B，如在B處放置一個(gè)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處電場強(qiáng)度多大？方向如何？(2)假如換成一個(gè)q2＝＋4.0×10－7C的電荷放在B點(diǎn)，其受力多大？此時(shí)B處電場強(qiáng)度多大？(3)假如將B處電荷拿走，B處的電場強(qiáng)度是多大？二、點(diǎn)電荷的電場電場強(qiáng)度的疊加1．對點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式E＝keq\f(Q,r2)的理解．(1)E＝keq\f(Q,r2)僅適用于真空中的點(diǎn)電荷的電場，而E＝eq\f(F,q)適用于任何電場．(2)在計(jì)算式E＝keq\f(Q,r2)中，r→0時(shí)，電場強(qiáng)度E不行以認(rèn)為無窮大．由于r→0時(shí)，帶電荷量為Q的物體就不能看成點(diǎn)電荷了．2．均勻帶電球體之外某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E＝eq\f(kQ,r2)，式中r為球心到該點(diǎn)的距離．3．電場強(qiáng)度是矢量，對于同始終線上電場強(qiáng)度的合成，可先規(guī)定正方向，進(jìn)而把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成代數(shù)運(yùn)算，對于互成角度的電場強(qiáng)度的疊加，合成時(shí)遵循平行四邊形定則．【典例精析】例2．如圖所示，等邊三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷＋q、－q、－q，已知三角形邊長為eq\r(3)L，靜電力常量為k，則該三角形中心O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度大小、方向如何？1．電場的性質(zhì)(1)唯一性：電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E是唯一的，是由電場本身的特性(形成電場的電荷及空間位置)打算的，與是否放入摸索電荷、放入電荷的電性、電荷量的多少均無關(guān)。電場中不同的地方，電場強(qiáng)度一般是不同的。(2)矢量性：電場強(qiáng)度描述了電場的強(qiáng)弱，是矢量，其方向與在該點(diǎn)的正電荷所受靜電力的方向相同，與在該點(diǎn)的負(fù)電荷所受靜電力的方向相反。2．與的比較公式本質(zhì)區(qū)分定義式打算式適用范圍一切電場真空中點(diǎn)電荷的電場Q或q的意義q表示引入電場的(摸索、檢驗(yàn))電荷的電荷量Q表示產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷(場源電荷)的電荷量關(guān)系E用F與q的比值來表示，但E的大小與F、q的大小無關(guān)E不僅用Q、r來表示，且E∝Q，E∝一、單選題1．下列關(guān)于電場的說法中正確的是（）A．電荷四周有的地方存在電場，有的地方?jīng)]有電場B．電場只能存在于真空中，不行能存在于物體中C．電場看不見、摸不著，因此電場不是物質(zhì)D．電荷間的作用是通過電場傳遞的2．電場中有一點(diǎn)P，下列說法中正確的是（）A．若放在P點(diǎn)的電荷量減半，則P點(diǎn)的場強(qiáng)減半B．若P點(diǎn)沒有放電荷，則P點(diǎn)場強(qiáng)為零C．P點(diǎn)場強(qiáng)越大，則同一電荷在P點(diǎn)受到的電場力越大D．P點(diǎn)的場強(qiáng)方向與放在該點(diǎn)的電荷的受力方向相同3．如圖，電荷量為q的正點(diǎn)電荷位于電場中的A點(diǎn)，受到的電場力為F。若把該點(diǎn)電荷換為電荷量為2q的負(fù)點(diǎn)電荷，則A點(diǎn)的電場強(qiáng)度E為（

）A．，方向與F相反 B．，方向與F相反C．，方向與F相同 D．，方向與F相同4．真空中有一個(gè)電場，在其中某點(diǎn)放入電荷量為6.0×10-9C的點(diǎn)電荷，它受到的電場力為3.0×10-4N，則該點(diǎn)的電場強(qiáng)度的大小為（）A．5.0×104N/C B．5.0×105N/CC．5.0×105C/N D．5.0×104C/N5．關(guān)于電場強(qiáng)度有下列說法，正確的是（）A．電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場力B．電場強(qiáng)度的方向總是跟電場力的方向全都C．在點(diǎn)電荷Q四周的任意一點(diǎn)，假如沒有把摸索電荷q放進(jìn)去，則這一點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零D．依據(jù)公式可知，電場強(qiáng)度跟電場力成正比，跟放入電場中的摸索電荷的電荷量成反比6．如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O點(diǎn)為半圓弧的圓心，，電荷量相等的兩個(gè)異種點(diǎn)電荷分別置于M、N兩點(diǎn)，這時(shí)O點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小為；若將N點(diǎn)處的點(diǎn)電荷移至P點(diǎn)，則O點(diǎn)的場強(qiáng)大小變?yōu)?，與之比為（）A． B． C． D．7．直角坐標(biāo)系中，M、N兩點(diǎn)位于x軸上，G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖所示。M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷，一電量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí)，G點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn)，則H點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為（）A．，沿y軸正向 B．，沿y軸負(fù)向C．，沿y軸正向 D．，沿y軸負(fù)向8．如圖，電荷量為的點(diǎn)電荷與電荷量為的均勻帶電薄板相距，點(diǎn)電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心O。若圖中A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為，方向水平向右，則圖中B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為（靜電力常量為k）（）A． B．C． D．二、多選題9．在電場中的某點(diǎn)A處放一摸索電荷，它所受的靜電力大小為F，方向水平向右，則A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為，方向水平向右。下列說法正確的是（）A．在A點(diǎn)放一個(gè)負(fù)摸索電荷，A點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向變?yōu)樗较蜃驜．在A點(diǎn)放一個(gè)負(fù)摸索電荷，它所受的靜電力方向水平向左C．在A點(diǎn)放一個(gè)電荷量為的摸索電荷，它所受的靜電力大小為D．在A點(diǎn)放一個(gè)電荷量為的摸索電荷，則A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小變?yōu)?0．如圖是電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E及所受電場力F與放在該點(diǎn)處的摸索電荷所帶電荷量q之間的函數(shù)關(guān)系圖像，其中正確的是（）A． B． C． D．11．如圖所示為在同一點(diǎn)電荷電場中a、b、c、d四點(diǎn)分別引入檢驗(yàn)電荷時(shí)，測得的檢驗(yàn)電荷的電荷量跟它所受電場力的函數(shù)關(guān)系圖像，那么下列敘述正確的是（）A．這個(gè)電場的場強(qiáng)相同B．a(chǎn)、b、c、d四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是C．同一點(diǎn)的電場強(qiáng)度隨檢驗(yàn)電荷電荷量的增大而增大D．a(chǎn)、b、c、d四點(diǎn)肯定在同始終線上12．如圖甲所示，在x軸上有一個(gè)點(diǎn)電荷Q（圖中未畫出），O、A、B為x軸上的三點(diǎn)。放在A、B兩點(diǎn)的摸索電荷受到的靜電力跟其所帶電荷量的關(guān)系如圖乙所示，則（

）A．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為 B．B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為C．點(diǎn)電荷Q在A、B之間 D．點(diǎn)電荷Q在O、B之間三、解答題13．在真空中O點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷Q=+1.0×10-9C，直線MN通過O點(diǎn)，O、M的距離r=30cm，在M點(diǎn)放一個(gè)點(diǎn)電荷，其電荷量q=-1.0×10-10C，如圖所示。已知靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2，求：（1）M點(diǎn)處點(diǎn)電荷受到的作用力；（2）M點(diǎn)的場強(qiáng)；（3）拿走M(jìn)點(diǎn)處的點(diǎn)電荷后M點(diǎn)的場強(qiáng)。14．如圖所示，三個(gè)點(diǎn)電荷a、b、c位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，a和c帶正電，b帶負(fù)電，，，每一個(gè)點(diǎn)電荷都可以看作處于另外兩個(gè)點(diǎn)電