魯科版（2019）高中物理必修第三冊講義第1章 第3節(jié)　電場與電場強度練習(xí)（含答案）

第3節(jié)電場與電場強度學(xué)習(xí)目標：1.[物理觀念]通過對物理學(xué)史的了解，知道電場是一種物質(zhì)；會用電場線描述電場，了解常見電場的電場線的分布特點；了解電場強度。2.[科學(xué)思維]理解電場強度的矢量性及公式，掌握電場線的分布特點與規(guī)律，會利用其解決相關(guān)問題。3.[科學(xué)探究]通過比值定義法及假想電場線的思維方法，探究描述電場力的性質(zhì)的方法技巧，與他人交流體驗電場線的實際意義。4.[科學(xué)態(tài)度與責(zé)任]體會科學(xué)研究中的方法與創(chuàng)新，體驗科學(xué)家的探索過程，培養(yǎng)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度及興趣。一、電場及電場力1．電場傳遞電荷之間的相互作用的物質(zhì)。電場是物質(zhì)存在的一種形式。2．電場力電場對處在其中的電荷的作用力。說明：電場、磁場像分子、原子等實物粒子一樣具有能量，是客觀存在的物質(zhì)形式。二、電場強度1．場源電荷和試探電荷：電場最明顯的特征就是對置入其中的電荷有力的作用，激發(fā)電場的電荷被稱為場源電荷或源電荷，檢驗電場是否存在或強弱分布的電荷稱為試探電荷或檢驗電荷。2．電場強度(1)定義：在物理學(xué)中，放入電場中某點的試探電荷所受到的電場力F與它的電荷量q之比，稱為該點的電場強度，簡稱場強，用字母E表示。(2)公式：E＝eq\f(F,q)。(3)方向：與正電荷在該點所受電場力的方向相同。(4)單位：牛頓每庫侖，符號：N/C。(5)物理意義：描述電場的力的性質(zhì)的物理量，反映了電場的強弱。注意：試探電荷是為了研究源電荷電場的性質(zhì)而引入的，它的引入不改變源電荷的電場。三、電場線1．電場線是用來形象直觀地描述電場的曲線，曲線上任一點的切線方向表示該點的電場強度的方向。2．幾種常見電場的電場線(1)熟記五種特殊電場的電場線分布，如圖所示。(2)電場線的特點①電場線是為了形象描述電場而假想的線，實際并不存在。②任意兩條電場線不相交。③電場線的疏密程度表示電場的強弱；電場線上某點的切線方向表示該點電場強度的方向。④電場線總是起自正電荷(或無窮遠處)，止于無窮遠處(或負電荷)。即電場線不閉合，在無電荷處不中斷。⑤電場線不表示電荷在電場中運動的軌跡。說明：用虛擬的圖線描述抽象的物理概念，使其具體化、形象化，這是科學(xué)研究中重要的思想方法。1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)電場看不見、摸不著，是一種特殊物質(zhì)，而電場線是人為畫出的，實際是不存在的。 (√)(2)電場對放入其中的任何電荷都有力的作用。 (√)(3)公式E＝eq\f(F,q)是電場強度的比值定義式，適用于一切電場。 (√)(4)由公式E＝eq\f(F,q)可知，電場中某點的電場強度E與試探電荷在電場中該點所受的電場力成正比。 (×)2．(多選)關(guān)于電場，下列說法中正確的是()A．只要有電荷存在，電荷周圍就一定存在著電場B．電場是一種物質(zhì)，它與其他物質(zhì)一樣，不依賴我們的感覺而客觀存在C．電荷間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的，電場最基本的性質(zhì)是對放在其中的電荷有力的作用D．電場只能存在于真空中和空氣中，不可能存在于物體中ABC[電荷周圍存在著電場，電場對電荷有力的作用，電荷之間的相互作用就是通過電場而產(chǎn)生的，A、C正確；電場是一種特殊的物質(zhì)，在真空中、導(dǎo)體中都能存在，B正確，D錯誤。]3．(多選)把質(zhì)量為m、電荷量為＋q的點電荷在電場中由靜止釋放，在它運動過程中如果不計重力，下列說法中正確的是()A．點電荷的受力方向，必與所在點的電場線的切線方向一致B．點電荷的加速度方向，必與所在點的電場線的切線方向一致C．點電荷的速度方向，必與所在點的電場線的切線方向一致D．點電荷的運動軌跡必與電場線重合AB[由電場強度方向特點可知，點電荷的加速度方向，即點電荷所受電場力方向必與該點場強方向一致，顯然與所在點的電場線的切線方向一致，故A、B正確；電場線上某點的切線方向與該點的電場強度的方向一致。如果點電荷做曲線運動，除初始時刻之外，其速度方向與電場力方向不再一致；帶正電的點電荷由靜止釋放，如果電場線為直線，點電荷將沿電場線運動，但如果電場線是曲線，電荷一定不沿電場線運動，故C、D錯誤。]對電場強度的理解(1)用帶電的梳子靠近從水龍頭流出的細水流，水流的方向為什么會發(fā)生改變？(2)兩個電荷通過什么發(fā)生相互作用？提示：(1)帶電體吸引輕小物體。(2)電場。1．電場強度的理解(1)電場強度是描述電場的力的性質(zhì)的物理量。(2)電場強度由電場本身決定，與放入其中的試探電荷無關(guān)。2．電場強度的性質(zhì)(1)矢量性：電場強度不僅有大小，而且有方向，是矢量。電場中某點的電場強度的方向規(guī)定為：跟正電荷在該點所受的電場力的方向相同。(2)唯一性：電場中某點的電場強度是唯一的，是由電場本身的性質(zhì)即形成電場的場源電荷與空間位置決定的。電場中某點的電場強度，既與該點試探電荷的電荷量q無關(guān)，也與該點試探電荷的受力無關(guān)。即使無試探電荷存在，該點的電場強度依然存在?！纠?】如圖所示，在一帶負電的導(dǎo)體A附近有一點B，如在B處放置一個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處場強多大？方向如何？(2)如果換成一個q2＝＋4.0×10－7C的電荷放在B點，其受力多大？此時B處場強多大？(3)如果將B處電荷拿走，B處的場強是多大？思路點撥：(1)由E＝eq\f(F,q)可求B處場強大小。(2)負的試探電荷受力方向與電場強度方向相反。(3)電場強度由電場本身決定，與試探電荷無關(guān)。[解析](1)由場強公式可得EB＝eq\f(F1,|q1|)＝eq\f(4.0×10－6,2.0×10－8)N/C＝200N/C，因為是負電荷，所以場強方向與F1方向相反。(2)q2在B點所受靜電力F2＝q2EB＝4.0×10－7×200N＝8.0×10－5N，方向與場強方向相同，也就是與F1方向相反。此時B處場強仍為200N/C，方向與F1方向相反。(3)某點場強大小與有無試探電荷無關(guān)，故將B處電荷拿走，B點場強大小仍為200N/C。[答案](1)200N/C方向與F1方向相反(2)8.0×10－5N200N/C(3)200N/C電場強度的理解(1)公式E＝eq\f(F,q)中q是試探電荷，電場強度由場源電荷決定，與試探電荷無關(guān)。(2)確定電場強度的方向一定要清楚試探電荷是正電荷還是負電荷，以此來確定電場強度與力的方向相同還是相反。eq\o([跟進訓(xùn)練])1．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加倍，則P點的場強加倍B．若P點沒有試探電荷，則P點的場強為零C．P點的場強越小，則同一電荷在P點受到的電場力越小D．P點的場強方向就是試探電荷在該點的受力方向C[若放在P點的電荷的電荷量加倍，則P處電荷受到的電場力會加倍，而此處的電場強度卻不變，即使不放電荷，電場強度仍保持不變，故A、B錯誤；電場力由電場強度與電荷量決定，P點的場強越小，則同一電荷在P點受到的電場力一定越小，故C正確；P點的場強方向為放在該點的正電荷所受電場力的方向，故D錯誤。]對電場線的理解與應(yīng)用把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，加上電場，頭發(fā)屑為什么沿電場排列起來？提示：頭發(fā)屑的排列體現(xiàn)了它的受力方向，而電場力的方向剛好與該點的電場線相切。2．電場線的應(yīng)用(1)比較電場強度大?。弘妶鰪姸却筇庪妶鼍€密，電場強度小處電場線疏，故根據(jù)電場線的疏密可以比較電場強度的大小。(2)確定電場強度方向：電場線上每點的切線方向就是該點電場強度的方向。3．等量異種點電荷與等量同種點電荷形成的電場場強分布特點的比較比較項目等量異種點電荷等量同種(正)點電荷電場線分布圖連線上的場強大小O點最小，從O點沿連線向兩邊逐漸變大O點為零，從O點沿連線向兩邊逐漸變大中垂線上的場強大小O點最大，從O點沿中垂線向兩邊逐漸變小O點為零，從O點沿中垂線向兩邊先變大后變小關(guān)于O點對稱的點A與A′、B與B′的場強等大、同向等大、反向【例2】(多選)用電場線能很直觀、很方便地比較電場中各點電場的強弱。如圖甲是等量異種點電荷形成電場的電場線，圖乙是場中的一些點：O是電荷連線的中點，E、F是連線中垂線上相對O對稱的兩點，B、C和A、D也相對O點對稱，則()A．B、C兩點場強大小和方向都相同B．A、D兩點場強大小相等，方向相反C．E、O、F三點比較，O點場強最大D．B、O、C三點比較，O點場強最大思路點撥：(1)電場強度相同：指大小相等，方向相同。(2)根據(jù)電場線的疏密程度判定電場強度的弱強。AC[由對稱性可知，B、C兩點場強大小和方向均相同，A正確；A、D兩點場強大小相同，方向也相同，B錯誤；在兩點電荷連線的中垂線上，O點場強最大，在B、C兩點電荷連線上，O點場強最小，C正確，D錯誤。]電場線的理解(1)按照電場線畫法的規(guī)定，電場強度大處電場線密，電場強度小處電場線疏，根據(jù)電場線的疏密可以比較電場強度的大小。(2)根據(jù)電場線的定義，電場線上每點的切線方向就是該點電場強度的方向。(3)正電荷所受靜電力的方向與電場線的切線方向相同，負電荷所受靜電力的方向與電場線的切線方向相反。(4)點電荷形成的電場中不存在電場強度相同的點。eq\o([跟進訓(xùn)練])2．如圖為金屬球放入勻強電場后電場線的分布情況。設(shè)該電場中A、B兩點的電場強度大小分別為EA、EB，則A、B兩點()A．EA＝EB，電場方向相同B．EA＜EB，電場方向相同C．EA＞EB，電場方向不同D．EA＜EB，電場方向不同D[電場線的疏密表示電場強弱，由題圖可知，B點密集，A點稀疏，故EA＜EB，又電場方向為電場線的切線方向，A、B兩點的電場方向不同，故A、B、C錯誤，D正確。]1．物理觀念：電場及其基本性質(zhì)、電場強度概念及公式、電場線。2．科學(xué)思維：對E＝eq\f(F,q)的理解及應(yīng)用，對電場線的理解與應(yīng)用。3．科學(xué)方法：比值定義法、假想法、實驗法等。1．關(guān)于電場強度的概念，下列說法正確的是()A．由E＝eq\f(F,q)可知，某電場的場強E與q成反比，與F成正比B．電場中某一點的場強與放入該點的試探電荷的正負無關(guān)C．正、負試探電荷在電場中同一點受到的電場力方向相反，所以某一點場強方向與放入試探電荷的正、負有關(guān)D．電場中某一點不放試探電荷時，該點場強等于零B[E＝eq\f(F,q)是電場強度的定義式，某電場的場強E的大小和方向都取決于電場本身，而與試探電荷的電荷量q、試探電荷受到的電場力F無關(guān)，故A、C錯誤，B正確。某點不放試探電荷時，該點的電場依然存在，故D錯誤。]2．如圖所示是點電荷Q周圍的電場線，圖中A到Q的距離小于B到Q的距離。以下判斷正確的是()A．Q是正電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度B．Q是正電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度C．Q是負電荷，A點的電場強度大于B點的電場強度D．Q是負電荷，A點的電場強度小于B點的電場強度A[正點電荷的電場是向外輻射的，電場線密的地方電場強度大，所以A正確。]3．以下關(guān)于電場線的說法中，正確的是()A．電場線上每一點的切線方向都跟電荷在該點的受力方向相同B．沿電場線的方向，電場強度越來越小C．電場線越密的地方，同一檢驗電荷所受的電場力越大D．順著電場線移動電荷，電荷所受電場力的大小一定不變C[電場線上每一點的切線方向都跟正電荷在該點所受靜電力方向相同，跟負電荷所受靜電力方向相反，選項A錯誤；只說沿電場線的方向，電場強度的大小無法確定，如沿電場線的方向，正電荷形成的電場的電場強度越來越小，負電荷形成的電場的電場強度越來越大，選項B錯誤；電場線越密的地方場強越大，由公式F＝qE可知選項C正確；順著電場線移動電荷，只要電場強度E的大小發(fā)生變化，則F＝Eq就發(fā)生變化，選項D錯誤。]4．兩點電荷形成電場的電場線分布如圖所示，A、B是電場線上的兩點，下列判斷正確的是()A．A、B兩點的電場強度大小不等，方向相同B．A、B兩點的電場強度大小相等，方向不同C．左邊電荷帶負電，右邊電荷帶正電D．兩電荷所帶電荷量相等C[電場線從正電荷出發(fā)，到負電荷終止，電場線的疏密程度表示電場的強弱，電場線的切線方向表示電場的方向，A、B兩點的電場強度大小不相等，方向也不相同，A、B錯誤，C正確；電場線分布不對稱，兩電荷所帶電荷量不相等，D錯誤。]5．如圖所示，實線為電場線(方向未畫出)，虛線ab是一帶負電的粒子只在靜電力作用下的運動軌跡，軌跡為一條拋物線。請思考回答下列問題：(1)電場線MN的方向可以判斷嗎？若能，方向如何？(2)帶電粒子在a點的加速度和在b點的加速度哪個大？(3)帶電