电场学案.docx

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电场学案

第一章静电场

第一节电荷及其守恒定律

【自主预习】

1．自然界中只存在两种电荷：

同种电荷互相，异种电荷互相．

2．电子和质子带有等量的异种电荷，电荷量e＝C．实验指出，所有带电体的电荷量都是电荷量e的．所以，电荷量e称为．电荷量e的数值最早是由美国物理学家通过实验测得的．

3．使不带电的物体通过某种方式转化为带电状态的过程叫．常见的起电方式有、和等．例如：

一个带电的金属球跟另一个与它完全相同的不带电的金属球接触后，两者必定带上等量同种电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带电；不带电的导体在靠近带电体时，导体中的自由电荷受到带电体的作用而重新分布，使导体的两端出现电荷．

4．电荷守恒定律：

电荷既不能，也不会，只能从一个物体到另一个物体，或者从物体的一部分到另一部分；在的过程中，电荷量的总量保持．电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一．在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和仍然不变，所以电荷守恒定律也常常表述为：

一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变．

5．原子核的正电荷数量与核外电子的负电荷的数量，所以整个原子表现为电中性．

6．不同物质的微观结构不同，核外电子的多少和运动情况也不同．在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做．失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中．所以金属导电时只有在移动．

【要点突破】

1．电荷及其起电方式

2．电荷守恒定律

3．元电荷

【典例剖析】

【例1】图1-1-1所示，A、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电．试问：

（1）如何使A、B都带等量正电？

（2）如何使A带负电B带等量的正电？

【例2】绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜．在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图1-1-2所示，现使b带正电，则（）

A．b将吸引a，吸住后不放开

B．b先吸引a，接触后又把a排斥开

C．a、b之间不发生相互作用

D．b立即把a排斥开

【例3】两个完全相同的金属球，一个带

C的电量，另一个带

C的电量．把两球接触后再分开，两球分别带电多少？

【达标检测】

1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是（）

A．元电荷就是电子

B．元电荷是表示跟一个电子所带电荷量数值相等的电荷量

C．元电荷就是质子

D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍

2．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是（）

A．摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷

B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体

C．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一个部分

D．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体

3．如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔．若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（）

A．只有M端验电箔张开，且M端带正电

B．只有N端验电箔张开，且N端带负电

C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电

D．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电

４．M和N是原来都不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电荷1．6×10-10C，下列判断中正确的是（）

A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷

B．摩擦的过程中电子从N转移到了M

C．N在摩擦后一定带负电荷1．6×10-10C

D．M在摩擦过程中失去了1．6×10-10个电子

5．a、b、c、d为四个带电小球，两球之间的作用分别为a吸d、b斥c，c斥a，d吸b，则（）

A．仅有两个小球带同种电荷B．有三个小球带同种电荷

C．c、d小球带同种电荷D．c、d小球带异种电荷

B

6．如图，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B（不接触）时，验电器的金箔张角减小，则（）

A．金属球A可能不带电

B．金属球A可能带负电

C．金属球A可能带正电

D．金属球A一定带正电

课后练习

1．关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（）

A．物体所带的电荷量可以为任意实数

B．物体所带的电荷量只能是某些特定值

C．物体带电＋1．60×10-9C，这是因为该物体失去了1．0×1010个电子

D．物体带电荷量的最小值为1．6×10-19C

2．如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，

两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是（）

A．先把两球分开，再移走棒

B．先移走棒，再把两球分开

C．先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开

D．棒的带电荷量不变，两导体球不能带电

3．如图所示，小球质量分别为m1、m2，带同种电荷，电量分别为q1、q2，将它们用等长的绝缘细线悬于同一点O，此时两细线与竖直方向的夹角相等，则必有（）

A．m1=m2　　　　　　B．q1=q2

C．m1=m2q1=q2　　　D．不能确定

4．如图所示，当将带正电荷的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是（）

A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动

B．枕形金属导体中的负电荷向A端移动，正电荷不移动

C．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动

D．枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动

5．多少个电子的电荷量等于-32．0μC？

（电子电荷量e=1．6×10-19C）

6．有三个相同的绝缘金属小球A、B、C，其中小球A带有2．0×10-5C的正电荷，小球B、C不带电．现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别是多少？

第二节库仑定律

【自主预习】

1．电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：

一是与有关，二是与有关．

2．当带电体之间的比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作．

3．库仑定律：

真空中两个间相互作用的静电力跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在上．公式：

F=，式中k叫做．如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用，力的单位用，距离的单位用，则由实验得出k=9×109．使用上述公式时，电荷量Q1、Q2一般用绝对值代入计算．如果其它条件不变，让两点电荷在介质中，其作用力将比它们在真空中的作用力小．

4．库仑的实验中用了怎样的物理方法去研究“A和C之问的作用力与它们距离r的关系”？

在库仑那个年代，还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有．库仑用了怎样的方法解决了电荷量问题？

5．库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式，但是任一带电体都有可以看作是由许许多多点电荷组成的．只要知道了带电体上的电荷分布情况，根据库仑定律和力的合成法则，就可以求出任意带电体之间的静电力．

【要点突破】

1．点电荷

2．库仑定律

3．库仑的实验

1．关于点电荷的说法，正确的是（）

A．只有体积很小的带电体才能看作点电荷

B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷

D．一切带电体都可以看成是点电荷

2．关于库仑定律的公式

，下列说法中正确的是（）

A．当真空中两个电荷间距离r→∞时，它们间的静电力F→0

B．当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F→∞

C．当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了

D．当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了2、3．真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果保持它们所带的电量不变，将它们之间的距离增大到原来的3倍，它们之间作用力的大小等于（）

A．F　　B．3F　　C．F/3　　D．F/9

4．A、B两点电荷间的距离恒定，当其他电荷移到A、B附近时，A、B间相互作用的库仑力将（）

A．可能变大B．可能变小C．一定不变D．无法确定

5．真空中两个相同的金属小球A和B，带电荷量分别为QA=2×10-8C和QB=4×10-8C，相互作用力为F．若将两球接触后再放回原处，则它们之间的作用力将变为

A．

B．FC．

D．

6．要使真空中的两个点电荷间的库仑力增大到原来的4倍，下列方法中可行的是

A．每个点电荷的带电荷量都增大到原来的2倍，电荷间的距离不变

B．保持点电荷的带电荷量不变，使两个点电荷间的距离增大到原来的2倍

C．使一个点电荷的带电荷量加倍，另一个点电荷电荷量保持不变，同时将两点电荷间的距离减小为原来的

D．保持点电荷的带电荷量不变，将两点电荷间的距离减小为原来的

7．两个完全相同的金属小球A、B，A球带电量为＋5．0×10－9C，B球带电量为－7．0×10－9C，两球相距1ｍ．问：

它们之间的库仑力有多大？

若把它们接触后放回原处，它们之间的相互作用力为多大？

8．相距L的固定点电荷A、B的带电量分别为+4Q和-Q，要引入第三个点电荷C，使点电荷C处于平衡状态，求电荷C的电量和放置的位置．

拓展:

若A、B为同号点电荷，引入第三个电荷C，使三个点电荷均平衡，则C应放在何处？

C的电性和电量如何？

9．如图所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球B，静止在图示位置；若固定的带正电的小球A电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量q，θ=30°，A和B在同一水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球之间的距离为多少?

课后练习

1．如图所示，质量分别是m1和m2带电量分别为q1和q2的小球，用长度不等的轻丝线悬挂起来，两丝线与竖直方向的夹角分别是α和β（α＞β），两小球恰在同一水平线上，那么（）

A．两球一定带异种电荷

B．q1一定大于q2

C．m1一定小于m2

D．m1所受库仑力一定大于m2所受的库仑力

2．两点电荷A、B带电量qA＞qB，在真空中相距为L0，现将检验电荷q置于某一位置时所受库仑力恰好为零，则此位置当A、B为：

A．同种电荷时，在A、B连线上靠近B一侧

B．同种电荷时，在A、B连线上靠近A一侧

C．异种电荷时，在BA连线的延长线上靠近A一侧

D．异种电荷时，在AB连线的延长线上靠近B一侧

3．如图图所示，有大小相同的A、B、C三个金属球，A、B带等量异种电荷，中间连接一个轻质绝缘的弹簧，放在光滑的绝缘水平面上，平衡时弹簧压缩量为X0，现将不带电的C球和A球接触一下，然后拿走，则产生新平衡时弹簧的压缩量X为（）

A．X=

X0B．X＞

X0C．X＜

X0D．X=X0

4．真空中有甲、乙两个点电荷相距为r，它们间的静电引力为F．若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的1/3，它们间的距离变为2r，则它们之间的静电引力将变为（）

A．

B．

C．

D．

5．两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内，两棒与水平面间均成45°角，棒上各穿有一个质量为m、带电荷量为Q的相同小球，如图所示．现让两球同时从同一高度由静止开始下滑,则当两球相距多大时，小球的速度达到最大值?

6．两个大小相同、可看成是点电荷的金属小球a和b，分别带有等量异种电荷，被固定在绝缘水平面上，这时两球间静电引力的大小为F．现用一个不带电、同样大小的绝缘金属小球C先与a球接触，再与b球接触后移去，则a、b两球间静电力大小变为（）

A．

B．

C．

D．

第三节电场强度

【自主预习】

1．英国物理学家、化学家首先提出场的概念．他指出：

电荷的周围存在，带电体间的相互作用是通过它们各自产生的传递的．电场是一种特殊形态的，电场最基本的特征是，这也是检验空间是否存在电场的依据之一．

2．为研究电场而放进电场的电荷称为；产生电场的电荷称为．

3．电场强度是反映电场本身的力的性质的物理量．电场中某处的电场强度大小定义为放在该处的电荷受到的电场力跟该电荷的电量的．电场强度的大小表示电场的，电场强度的方向就是电场的，且物理学中规定：

电场中某点的电场强度的方向跟电荷在该点所受的电场力的方向．电场强度的单位是或．

4．E=F/q是电场强度的，适用于电场；仅适用于真空中点电荷的电场．

5．如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相，形成合电场．这时某点的场强等于各个点电荷存在时在该点产生的场强的．

6．如果在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的　　方向都跟该点的　　方向一致，这样的曲线就叫做电场线．电场线起始于　电荷，终止于　电荷；电场线不　　也不　　；任意两条电场线不　　；电场线密集的地方电场　，电场线稀疏的地方电场　．

7．在电场的某一区域内，如果各点的场强　　　　　都相同，这个区域的电场就叫做匀强电场．匀强电场中的电场线是　　分布的　　直线．

【要点突破】

1．电场

2．电场强度

3．点电荷电场电场强度的叠加

4．电场线

5．匀强电场

【典例剖析】

【例1】在点电荷Q的电场中的p点，放一点电荷，其电量为＋q．设p点距Q为r，+q受电场力为F，则p点的电场强度为（）

A．F/QB．F/qC．kq/r2D．kQ/r2

【例2】场源电荷

的正点电荷；检验电荷

它们相距

而静止，且都在真空中，如图所示．求：

（1）q受的电场力；

（2）q所在的B点的场强；

（3）只将q换为

的正点电荷，求

受力及B点的场强；

（4）将检验电荷拿去后B点场强．Qq

【例3】如图所示，相距为2d的A和B两点上固定着等量异种的两个点电荷，电荷量分别为+Q和-Q．在AB连线的中垂线上取一点P，垂足为O，∠PAO=

，求:

（1）P点的场强的大小和方向；

（2）

为何值时，场强最大?

拓展：

能不能归纳出在通过OP的直线上各点的电场强度的方向？

【例4】画出点电荷、等量同种电荷、等量异种电荷、匀强电场的电场线

【例5】下列关于电场线的说法中，不正确的是（）

A．电场线是电场中实际存在的线

B．在复杂电场中的电场线是可以相交的

C．沿电场线方向，场强必定越来越小

D．电场线越密的地方．同一试探电荷所受的电场力越大

【例6】如图，考察电场中的A、B、C三个点的电场强度．先画出单位正电荷在这三个点所受的力的方向；然后从大到小，排列力的大小．

拓展：

根据两等量正点电荷的电场线分布图，试判断两等量正点电荷的连线的垂直平分线上的电场强度的方向如何？

【达标检测】

1．下列说法中，正确的是（）

A．由公式

知，电场中某点的场强大小与放在该点的电荷所受电场力的大小成正比，与电荷的电荷量成反比

B．由公式

知，电场中某点场强方向，就是置于该点的电荷所受电场力的方向

C．在公式

中，F是电荷q所受的电场力，E是电荷q产生的电场的场强

D．由F=qE可知，电荷q所受电场力的大小，与电荷的电荷量成正比，与电荷所在处的场强大小成正比

2．下列关于点电荷的场强公式

的几种不同的理解，不正确的是（）

A．在点电荷Q的电场中，某点的场强大小与Q成正比，与r2成反比

B．当r→0时，E→∞；当r→∞时，E→0

C．点电荷Q产生的电场中，各点的场强方向一定是背向点电荷Q

D．以点电荷Q为中心，r为半径的球面上各处的场强相等

3．电场中a、b、c三点的电场强度分别为

，那么这三点的电场强度由强到弱的顺序是（）

A．a、b、cB．b、c、aC．c、a、bD．a、c、b

4．在电场中某点放人电荷量为q的正电荷时，测得该点的场强为E，若在同一点放入电荷量q′=-2q的负电荷时，测得场强为E′，则有（）

A．E′=E，方向与E相反B．E′=2E，方向与E相同

C．

，方向与E相同D．E′=E，方向与E相同

5．真空中两个相距r的异种点电荷电荷量的数值均为q，两点电荷连线中点处场强为

A．0B．

C．

D．

6．在真空中有一匀强电场，电场中有一质量m=0．01g，带电荷量q=-2×10-8C的尘埃沿水平方向向右做匀速直线运动，g=10m／s2，则（）

A．场强的方向一定沿水平方向B．场强的方向一定竖直向下

C．场强的方向一定竖直向上D．场强的大小一定为E=5×103N／C

7．如图所示的各电场中，A、B两点场强相同的是（）

8．在如图所示的电场中的P点放置一正电荷，使其从静止开始运动，其中加速度逐渐增大的是图中的（）

9．如图所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条电场线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两点的场强，则（）

A．A、B两点的场强方向相同

B．因为电场线从A指向B，所以EA>EB

C．A、B在一条电场线上，且电场线是直线，所以EA=EB

D．不知A、B附近的电场线分布状况，EA、EB的大小关系不能确定

课后练习

1．如图甲所示，AB是一点电荷电场中的电场线，图乙是放在电场线上a、b处的检验电荷所受电场力大小与所带电荷量大小间的函数关系图象，由此可判定（）

A．如果场源是正电荷，位置在A侧

B．如果场源是正电荷，位置在B侧

C．如果场源是负电荷，位置在A侧

D．如果场源是负电荷，位置在B侧

2．把质量为m的正点电荷q从电场中某点静止释放，不计重力，下列说法正确的是（）

A．该电荷一定由电场线疏处向电场线密处运动

B．点电荷的运动轨迹必定与电场线重合

C．点电荷的速度方向必定和通过点的电场线的切线方向一致

D．点电荷的加速度方向必定和通过点的电场线的切线方向一致

3．如图所示为点电荷产生的电场中的一条电场线，若一带负电的粒子从B点运动到A点时，加速度增大而速度减小，则可判定（）

A．点电荷一定带正电

B．点电荷一定带负电

C．点电荷一定在A的左侧

D．点电荷一定在B的右侧

4．如图是表示在同一电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图象，那么下列叙述正确的是

A．这个电场是匀强电场

B．a、b、c、d四点的场强大小关系是Ed>Ea>Eb>Ec

C．a、b、c、d四点的场强大小关系是Ea>Ec>Eb>Ed

D．a、b、d三点的场强方向相同

5．一个检验电荷q在电场中某点受到的电场力为F，以及这点的电场强度为E，在图中能正确反映q、E、F三者关系的是（）

6．电荷量为q的点电荷，在与它距离r的P点产生的电场的方向如图所示今把一带正电的金属球放在该电荷附近某处，则该点电荷在P点产生的电场的场强（）

A．大小与方向都没有变化

B．强度增大，方向偏向金属球

C．强度变小，方向偏向金属球

D．由于金属球的位置未确定，因而无法判断

7．在X轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电Q2．且Q1=2Q2．用E1和E2分别表示两个电荷所产生的场强的大小，则在X轴上：

A．E1=E2之点只有一处；该点合场强为0

B．E1=E2之点共有两处；一处合场强为0，另一处合场强为2E2

C．E1=E2之点共有三处；其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2

D．E1=E2之点共有三处；其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2

8．一带电粒子从电场中的A点运动到B点，径迹如图中虚线所示，不计粒子所受重力，则（）

A．粒子带正电B．粒子加速度逐渐减小

C．A点的场强大于B点场强D．粒子的速度不断减小

9．如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个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，方向水平向左

D．先变小后变大，方向水平向右

10．如图所示，用30cm的细线将质量为

的带电小球P悬挂在O点下，当空中有方向为水平向右，大小为

的匀强电场是，小球偏转

后处于静止状态．（

）

（1）分析小球的带电性质；

（2）求小球所带的电荷量；

（3）分析若把细线剪断，小球做什么性质的运动．

第四节电势能和电势

【知识储备】

1．重力做功的特点：

．

2．比值定义法的含义：

．

【自主预习】

1．静电力做功的特点．

2．电势能

概念：

．

3．电势

定义：

定义式：

单位：

4．等势面

定义：

．

【要点突破】

1．静电力做功的特点

2．电势能

3．电势

4．等势面

【典例剖析】

【例1】如图所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下结论正确的是（　　）

A．把正电荷从a移到b，静电力做正功，电荷的电势能减小

B．把负电荷从a移到b，静电力做负功，电荷的电势能增加

C．把负电荷从a移到b，静电力做正功，电荷的电势能增加

D．不论正电荷还是负电荷，从a到b电势能逐渐降低

【例2】将带电荷量为1×10－8C的电荷，从无限远处移到电场中的A点，要克服静电力做功1×10－6J，（取无限远处电势为零）问：

（1）电荷的电势能是增加还是减少？

电荷在A点具有多少电势能？

（2）A点的电势是多少？

【例3】将一个电荷量为1．0×10－8C的负电荷，从无穷远处移到电场中的A点，克服电场力做功2．0×10－8J，现将该电荷从A点移到B点，电场力做功1．0×10－8J．试求电荷在A、B两点的电势．（取无穷远处为零电势能点）

【例4】如图所示，虚线同心圆是一簇某静电场中的等势面，其电势分别是φa、φb和φc，一带正电粒子射入电场中，运动轨迹如图中实线KLMN所示．由图可知（　　）

A．粒子从K到L的过程中，静电力做负功，电势能增加

B．粒子从L到M的过程中，静电力做负功，电势能增加

C．φa>φb>φc

D．φa<φb<φc

【达标检测】

1．关于同一电场的电场线，下列表述正确的是（　　）

A．电场线是客观存在的

B．电场线越密，电场强度越小

C．沿着电场线方向，电势越来越低

D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小

2．如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，先把＋q的试探电荷依次放在三点上，然后把－q的试探电荷依次放在三点上，关于电荷的电势能的说法正确的是（　　）

A．放上＋q时，EpA>EpB>EpC

B．放上＋q时，EpA

C．放上－q时，EpA>EpB>EpC

D．无论放＋q，还是－q，EpA

3．在电场中，把电荷量为4×10－9C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8J，以下说法中正确的是（　　）

A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8J

B．B点的电势是15V

C．电荷的电势能增加了6×10－8J

D．电荷的电势能减少了6×10－8J

4．电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则（　　）

A．EP>EQ，φP>φQ

B．EP>EQ，φP<φQ

C．EPφQ

D．EP

5．一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做