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)
① 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.
② 在正(负)点电荷形成的电场中,不存在场强相同的点.
③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)
① 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.
② 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).
③ 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) ① 两点电荷连线中点处场强为零,此处无电场线. ② 两点电荷中点附近的电场线非常稀疏,但场强并不为零.
③ 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).
④ 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.
⑤ 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.
(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) ① 电场线是间隔均匀,互相平行的直线.
② 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.
图1-3-8 图1-3-7 图1-3-6 图1-3-5 + 图1-3-9
(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( )
A.a、b为异种电荷,a带电量大于b带电量 B.a、b为异种电荷,a带电量小于b带电量 C.a、b为同种电荷,a带电量大于b带电量
D.a、b为同种电荷,a带电量小于b带电量 图1-3-10 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M
C.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,选项B正确.
[同步检测] 1
.
下
列
说
法
中
正
确
的a M b 图1-3-11
N 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F/q,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E=F/q和E=kQ / r2对于任何静电场都是适用的 2( )
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1—3一12所示,下列说法中正确的是 b F ( )
A.这个电场是匀强电场
B.a、b、c、d四点的电场强度大小关系是Ed>Eb> Ec> Ea C.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 B.kQ/a,且指向-Q C.2kQ/a,且指向-Q D.8kQ/a,且指向-Q
222.下列说法中正确的是
a q
c d 图1—3一12
5.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
D.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1—3—13所示,一电子沿等量异种点电荷的中垂直线由A→O→B匀速飞进,
A _ + o _ 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,方向水平向左 D.先变小后变大,方向水平向右
7.如图1—3—14所示,A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点, ∠B=30°,现在A、B两点分别放置qA和qB,测得C点场强的方向与 BA方向平行;则qA带 电,qA:qB= .
8.如图1—3—15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?
A EC C 300 B
图1—3—14
图1—3—15
9.如图1—3—16所示,Q1=2×10-12C,Q2=-4×10-12C,Q1、Q2相距12cm,求a、b、c三点的场强大小和方向,其中a为Q1、Q2的中点,b为Q1左方6cm处点,C为Q2右方6cm的点.
10.如图1—3—17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?
y d c b 图1—3—17
o x a E · · · · · Q1
Q2
图1—3—16
b a c
[综合评价]
1.根据电场强度的定义式E=
F可知,电场中确定的点 ( ) qA.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=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Q1、Q2、Q3的三个点电荷,则当Q1、Q2分别平衡在a、b两位置上时,则 ( ).
A.Q1、Q2、Q3必为同种电荷,a、b两点的场强必为零 B.Q1、Q2必为异种电荷,a、b两点的场强必为零 C.Q1、Q2必为同种电荷,a、b、c三点的场强必为零 D.Q2、Q3必为同种电荷,a、b、c三点的场强必为零
4.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 ( ).
A.0 B.2kq/r C.4kq/r D.8kq/r 5.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 C.电场线为直线的地方是匀强电场
D.电荷甲对电荷乙的库仑力是电荷甲的电场对电荷乙的作用力
6.对于由点电荷Q产生的电场,下列说法正确的是 ( )
A.电场强度的表达式仍成立,即E=F/q,式中的q就是产生电场的点电荷 B.在真空中,电场强度的表达式为E=kQ/r,式中Q就是产生电场的点电荷
2222F,取走q后,该点q