【暑假提升】人教版2019物理高一（升高二）暑假预习-（必修3）第02讲 电场、 电场强度和静电的防止与利用 讲学案

第02讲 电场、 电场强度和静电的防止与利用

1．认识电场本特征，理解电场强度的物理意义和描述并能区别两种不同情况下电场强度的计算。

2．了解静电的防止与利用

一、电场强度的含义和表达式

1.公式E=与E=的区别:

提醒:(1)由E=知,离某点电荷越远的地方电场强度越小。以点电荷为圆心,半径为r的球面上,各点的电场强度大小相等,方向不同。

(2)正点电荷的电场方向由正电荷指向无穷远,负点电荷的电场方向由无穷远指向负电荷。

2.电场强度的叠加:电场强度是矢量,合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则),常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等;对于同一直线上电场强度的合成,可先规定正方向,进而把矢量运算转化成代数运算。

二、电场线的性质

1.点电荷的电场线:

(1)点电荷的电场线呈辐射状,正电荷的电场线向外至无限远,负电荷则相反。

(2)以点电荷为球心的球面上,电场线疏密相同,但方向不同,说明电场强度大小相等,但方向不同。

(3)同一条电场线上,电场强度方向相同,但大小不等。实际上,点电荷形成的电场中,任意两点的电场强度都不同。

2.两个等量点电荷的电场特征:

三、静电平衡的特点和应用

1.静电平衡的实质:

(1)在达到静电平衡的过程中,外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷,感应电荷的电场和外电场方向相反,使合场强减小,随着感应电荷的继续增加,合场强逐渐减小,直至合场强为零,自由电荷的定向移动停止。

(2)静电平衡的状态:导体内部的合场强为零,即E合=0。

2.静电平衡状态的特点:

(1)处于静电平衡状态下的导体的特点。

①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等,方向相反,两者相互抵消,导体内部处处合场强E合为零,但导体表面的电场强度不为零。

②电场线与导体表面垂直,如果不垂直,该点场强应有沿表面的切向分量,会使导体表面电荷发生移动,与静电平衡状态矛盾。

(2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点。

①净电荷都分布在导体的外表面,导体内部没有净电荷。

②感应电荷分布于导体两端,电性相反,电荷量相等,远同近异,如图甲所示。

③净电荷在导体表面分布不均匀,导体表面尖锐处电荷分布密集,平滑处电荷分布稀疏,凹陷处几乎没有电荷,如图乙所示。

四、尖端放电和静电屏蔽的应用

静电屏蔽的两种情况

提醒:金属材料的物体才能作静电屏蔽器,静电屏蔽的原理是静电平衡,只有金属导体才能处于静电平衡状态。

考点一：电场强度

【例1】在一正交直角坐标系的坐标原点O处有一带正电的点电荷，x轴上0.1 m处放一试探电荷，其受力与电量的关系如图所示，y轴上有一点b， 其场强为1 N/C， 则b点的坐标为（　　）

A （0， 0.1 m） B. （0， 0.2 m） C. （0， 0.3 m） D. （0， 0.4 m）

。

考点二：电场线

【例2】如图所示是电子枪部分的原理图，阴极发射的电子在强电场的作用下从阴极飞向阳极，虚线是其中一个电子的运动路线，实线是电场线，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是（　　）

1. 有的电子由静止释放仅在电场力的作用下将沿电场线运动到C点

B. A点的电场强度比B点的电场强度大

C. 电子从A运动到B的过程速度增大 

D. 从A到B电子的加速度不断增大

。

考点三：静电平衡和静电屏蔽

【例3】金属球原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电细杆，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上、、三点的电场强度大小分别为、、。下列判断正确的是（　　）

A． B． C． D．

1.（2018天津，T 3）如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN.下列判断正确的是（    ）



A.vM<vN,aM<aN            B.vM<vN,φM<φN       C.φM<φN,EpM<EpN          D.aM<aN,EpM<EpN

2.（2022·山东卷·T3）半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于延长线上距O点为的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为（　　）

A. 正电荷， B. 正电荷，

C. 负电荷， D. 负电荷，

3.（2021·湖南·高考真题）如图，在位置放置电荷量为的正点电荷，在位置放置电荷量为的负点电荷，在距为的某点处放置正点电荷Q，使得点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为（　　）

A．， B．，

C．， D．，

1．式①和式②分别为场强大小的定义式和点电荷场强大小的表达式。下列说法错误的是（　　）

A．式①和式②都只对点电荷产生的场成立

B．式②中E是某电场的场强大小，q是场源电荷

C．式①中F是放入某电场中的电荷所受的力，q是产生这电场的电荷

D．式①中的E是式中的电荷q所产生的电场的场强，式②中的E是式中的电荷q产生的电场的场强

2．如图所示,真空中O点有一点电荷,在它产生的电场中有a,b两点,a点的场强大小为 ,方向与ab连线成60°角,b点的场强大小为 ,方向与ab连线成30°角。关于a,b两点场强大小,的关系,以下结论正确的是（        ）

A．Ea=Eb B．Ea=3Eb

C．Ea=Eb D．Ea=Eb

3.如图所示为平行板电容器两个金属板附近的电场线，图中C点是上极板内部的一点，下列说法错误的是（　　）

A. A点电场强度小于B点电场强度 B. A点电场强度向上

C. C点电场强度为零 D. B点电势高于C点电势

4．如图所示，先用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带正电金属球靠近金属网。下列说法中正确的是（　　）

A. 验电器的箔片会张开

B. 金属网外表面带负电荷C. 金属网罩内部电场强度为零

D. 金属网的电势比验电器箔片的电势高，内表面带正电荷

5.真空中某电场的电场线如图中实线所示，M、O、N为同一根电场线上的不同位置的点，两个带电粒子a、b均从P点以相同速度射入该电场区域，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（　　）

A. a粒子带正电，b粒子带负电

B. 电场力对a、b粒子均做正功

C. a、b带电粒子的电势能均减小

D. 若在O点由静止释放a粒子，仅在电场力的作用下，a粒子将沿电场线运动到M点

6．如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则（　　）

A．金属网罩B的内表面带正电荷，φB=φC=0

B．金属网罩B的右侧外表面带正电荷

C．验电器的金属箔片将张开，φB<φC

D．φB≠φC，金属网罩B左、右两侧的电势不相等

7.如右图，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，点为半圆弧的圆心，.电荷量相等、符号相反的两个电荷分别置于M、N两点，这时点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则点的场强大小变为E2.E1与E2之比为( )

A. 1：2 B. 2：1 C.  D.

8.如图所示，正电荷均匀分布在半圆形绝缘细杆上，细杆上的电荷在圆心O处产生的电场强度大小为E。杆上的P、Q两点把杆分为长度相等的三部分，现在保持杆AP段和BQ段带电情况不变，但PQ段均匀带上和之前电量相等的负电荷，则圆心O处的电场强度变为（　　）

A.  B.  C. 0 D.

9．电场线能直观、方便地反映电场的分布情况．如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是电场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上关于O对称的两点，B、C和A、D是两电荷连线上关于O对称的两点．则(　　)

A．E、F两点场强相同

B．A、D两点场强不同

C．B、O、C三点中，O点场强最小

D．从E点向O点运动的电子加速度逐渐减小

10．如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是（　　）

A．采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破

B．采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽

C．电工穿上屏蔽服后，体内电场强度为零

D．电工穿上屏蔽服后，体内电势为零