山东省高密市第三中学高中物理 第一章 静电场复习课件2（创新班）新人教版选修31.ppt

静电场复习 考纲要求 知识结构 一 两个定律 1 电荷守恒定律 2 库仑定律 适用条件 k 9 0 109n m2 c2 真空中 带电本质 e 1 60 10 19c 元电荷 点电荷 q用绝对值 电荷的转移 例 真空中有相隔距离为r的两个点电荷 它们分别带4q和3q的电量 其间的静电力为f 如果保持它们之间的距离r不变 而将它们所带电量分别改变为2q和6q 那么它们之间的静电力的大小应为 a f 2b 2fc 4fd f d a产生的电场 b受到的力是a产生的电场对b的作用力 b产生的电场 a受到的力是b产生的电场对a的作用力 考点二 电场强度 一 电场 电荷周围客观存在的一种特殊物质 电场的基本性质 对放入其中的电荷有力的作用 电荷在电场中具有电势能 电荷间的相互作用是通过电场来实现的 二 电场强度 描述电场的力的性质的物理量 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力f跟它的电荷量q的比值 叫做该点的电场强度 简称场强 表达式 普适公式 矢量 方向为正电荷在电场中受到的电场力方向 表达式中q为试探电荷可正可负 注意 e与f q无关 取决于电场本身 4 电场的叠加 如果有几个点电荷同时存在 它们的电场就互相叠加 形成合电场 这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和 这叫做电场的叠加原理 3 匀强电场的场强 电场中两点沿电场线方向或两等势面间距 2点电荷电场的场强 场源电荷 4 电场的叠加 电场强度 1 定义 放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电量的比值叫该点的电场强度 简称场强 2 定义式 e 电场强度国际单位 牛 库 n c 二 电场强度 电场 2 电场的基本性质 1 定义 3 电场强度是矢量 规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向 带电体周围存在电场 电场强度e 定义 点电荷周围的场强 匀强电场的场强 例 检验电荷q放在点电荷q所形成的电场中的a点 若检验电荷带负电 它的电量为q 2 0 10 8c 它所受的电场力f 4 0 10 3n 方向指向q a点距离q的距离为r 0 3m 试求 1 a点的电场强度 2 点电荷q的电量和电性 3 若把检验电荷q取走 a点的电场强度又是多少 例 图1是电场中某区域的电场线分布图 p点是电场中的一点 则 a p点的电场强度方向向左b p点的电场强度方向向右c 正点电荷在p点所受的电场力的方向向左d 正点电荷在p点所受的电场力的方向向右 bd 例1 a为已知电场中的一固定点 在a点放一电量为q的电荷 所受电场力为f a点的场强为e 则 a 若在a点换上 q a点场强方向发生变化b 若在a点换上电量为2q的电荷 a点的场强将变为2ec 若在a点移去电荷q a点的场强变为零d a点场强的大小 方向与q的大小 正负 有无均无关 d 例3 电场强度的定义式为e f q a 该定义式只适用于点电荷产生的电场b f是检验电荷所受到的力 q是产生电场的电荷电量c 场强的方向与f的方向相同d 由该定义式可知 电场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比 d 例4 对公式e kq r2的几种不同理解 错误的是 a 当r 0时 e b 当r 时 e 0c 某点的场强与点电荷q的大小无关d 在以点电荷q为中心 r为半径的球面上 各处的电场强度都相同 acd 三 电场线 1 电场线用来形象的描述电场 2 几种常见电场的电场线 电场方向 切线方向 电场强弱 电场线疏密 匀强电场 各点场强大小和方向都相同 3 电场线的性质 1 从正电荷出发 终止于负电荷 2 电场上某点的切线方向表示该点的场强方向 3 电场线某点的疏密表示该处场强的强弱 4 电场线是不相交 不闭合的曲线 例题 图7 3是电场中某区域的电场线分图 a b是电场中的两点 这两点相比有 a b点的场强较大b a点的场强较大c 同一个检验点电荷放在a点所受的电场力比放在b点时所受电场力大d 同一个检验点电荷放在b点所受的电场力比放在a点时所受电场力大 ad 四 电势差与电势 1 电势差 uab uab a b 2 电势 uab wab q wab quab 电场力做正功电势能减小 沿电场线方向电势降低最快 电场力做负功电势能增加 电场力做功与路径无关 与初末位置的电势差有关 注意 w u q的正负 电场力的做功特点 会根据给出的一条电场线 分析推断电势和场强的变化情况 例 如图所示 a b c是一条电场线上的三个点 电场线的方向由a到c a b间距离等于b c间距离 用ua ub uc和ea eb ec分别表示a b c三点的电势和电场强度 可以判定 aua ub uc bua ub ub uccea eb ecdea eb ec a 3 等势面的特点 4 两个等势面不可能相交 3 沿等势面移动电荷 电场力不做功 2 等势面越密处 场强越大 1 等势面一定与电场线垂直 且沿电场线方向电势一定是降低的 电场力做功的计算 设电荷q在电场中由a b 电场力做功为 wab ek wab a b w quab q a b w fscosa qed 适用于恒定电场力做功 由电势差计算 由电势能的变化计算 用动能定理计算 例题 如果在某电场中将5 0 10 8c的电荷由a点移到b点 电场力做6 0 10 3j的功 那么 a a b两点间的电势差是1 2 105vb a b两点间的电势差是3 0 10 10vc 若在a b两点间移动2 5 10 8c的电荷 电场力将做3 0 10 3j的功d 若在a b两点间移动2 5 10 8c的电荷 电场力将做3 0 10 17j的功 例题 如果在电场中某两点间移动电荷量为5 10 8c的点电荷 电场力做功6 10 3j 这两点间的电势差为多少 ac 五 电容器电容 2 电容器与电容概念区分 1 电容器的充电和放电 3 单位 1f 1c v 1 106 f 1 1012pf 其它单位 微法 f 皮法 pf 国际单位 法拉 f 4 电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量 与电容器是否带电无关 c与q u无关 例题 一个电容器所带电量为6 10 11c 其两极板间的电压为60v 求 1 它的电容是多少 2 若使它的电量减少一半 它的电容是多少 3 关于平行板电容器的两类问题 电容器与电源相连 两极板间电压不变 电容器充电后与电源断开 电容器所带电量不变 4 电容式传感器 测定角度 的电容式传感器 测定液面高度h的电容式传感器 测定压力f的电容式传感器 测定位移x的电容式传感器 例1 如图所示是描述对给定的电容器充电时电量q 电压u 电容c之间相互关系的图象 其中错误的是 a 例3 如图所示 平行板电容器经开关s与电池连接 a处有一电荷量非常小的点电荷 s是闭合的 a表示a点的电势 f表示点电荷受到的电场力 现将电容器的b板向下稍微移动 使两板间的距离增大 则 a a变大 f变大b a变大 f变小c a不变 f不变d a不变 f变小 b 一 基本理论 带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问题 研究方法与力学中相同 只是要注意以下几点 1 带电粒子受力特点 1 重力 重力 电场力 有些粒子 如电子 质子 粒子 正负离子 在电场中运动时均不考虑重力 宏观带电体 如液滴 小球等一般要考虑重力 未明确说明 带电粒子 的重力是否考虑时 可用两种方法进行判断 一是比较电场力qe与重力mg 若qe mg则忽略重力 反之要考虑重力 二是题中是否有暗示 如涉及竖直方向 或结合粒子的运动过程 运动性质进行判断 考点六 带电粒子在电场中的运动 2 电场力 一切带电粒子在电场中都要受到电场力f qe 与粒子的运动状态无关 电场力的大小 方向取决于电场 e的大小 方向 和电荷的正负 匀强电场中电场力为恒力 非匀强电场中电场力为变力 2 带电粒子的运动过程分析方法 1 运动性质 从状态角度 从轨迹角度 平衡状态 变速运动 直线运动 曲线 偏转 带电粒子所受电场力为变力 做非匀变速运动 2 运动类型的决定因素 带电粒子在电场中的运动由粒子的初状态和受力情况决定 在匀强电场中 带电粒子初速为零或初速度方向平行于场强方向 带电粒子做匀变速直线运动 带电粒子初速方向垂直于电场方向 则带电粒子做类平抛运动 在非匀强电场中 只能用动能定理解决 3 带电粒子在电场中运动的处理方法 基本方法 匀强电场 直线加速 应用动能定理或牛顿定律结合运动学公式解决 偏转 可将其与平抛运动进行类比分解 应用牛顿定律和运动学公式解决 非匀强电场中 1 受力分析 2 运动分析 1 带电粒子在匀强电场中的加速 从静止开始由正极板向负极板运动 到达负极板时的速度有多大 六 带电粒子在匀强电场中的运动 可见 v仅与加速电压有关 与距离无关 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 两板间加电压 u 两板间距离为 d 质量为m电荷量为q的带电粒子以水平速度v0射入电场中 极板长为 l l 2 求 2 侧移量y 3 竖直分速度vy 1 在电场中的运动时间 情景一 1 受力分析 粒子受到竖直向下的电场力f eq qu d 2 运动规律分析 粒子作类平抛运动 x方向 匀速直线运动y方向 加速度为的匀加直 带电粒子的加速与偏转 带同种电荷的不同粒子经过同一加速电场经过同一个偏转电场 它们的运动轨迹相同 对偏移公式的讨论 对于不同的带电粒子 1 若以相同的速度射入 则y q m 2 若以相同的动能射入 则y q 3 若以相同的动量射入 则y qm 4 若经相同电压u0加速后射入 则 tan 和y与qm无关 随加速电压的增大而减小 随偏转电压的增大而增大 要求掌握问题 1 会判断电场的强弱 3 会求电场力做的功 4 会求两点间的电势差 5 会判断两点电势的高低 6 会解决电容器相关问题 2 会求电场强度的大小 9 如图所示 a b c d为匀强电场中的等势面 且电势 一带电粒子沿图中的ab曲线运动 不计粒子所重力 则粒子 a 一定带负电b 运动轨迹是抛物线c 从a运动到b的过程中电势能增加d 从a运动到b的过程中动能与电势能之和保持不变 07年1月山东潍坊市期末统考9 bd 07年天津五区县重点校联考6 如图所示 空间有一水平匀强电场 竖直平面内的初速度为v0的微粒沿着图中虚线由a运动到b 其能量变化情况是 a 动能减少 重力势能增加 电势能减少b 动能减少 重力势能增加 电势能增加c 动能不变 重力势能增加 电势能增加d 动能增加 重力势能增加 电势能减少 b 07届南京市综合检测题 二 1 如图所示 三条虚线表示某电场中的三个等势面 其电势分别为 1 10v 2 20v 3 30v 一个带电粒子只受电场力作用 按图中实线轨迹从a点运动到b点 则 a 粒子带负电b 粒子在a点的速度大于在b点的速度c 粒子在a点的加速度大于在b点的加速度d 粒子在a点的电势能大于在b点的电势能 acd 07年重庆市第一轮复习第三次月考卷7 如图所示 真空中有一个固定的点电荷 电荷量为 q 图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面 有两个一价离子m n 不计重力 也不计它们之间的电场力 先后从a点以相同的速率v0射入该电场 运动轨迹分别为曲线apb和aqc 其中p q分别是它们离固定点电荷最近的位置 以下说法中正确的是 a m一定是正离子 n一定是负离子 b m在p点的速率一定大于n在q点的速率 c m在b点的速率一定大于n在c点的速率 d m从p b过程电势能的增量一定小于n从a q电势能的增量 bd 07届1月武汉市调研考试8 8 如图中的虚线为某电场的等势面 今有两个带电粒子 不计重力和它们的相互作用力 以不同的速率 沿不同的方向 从a点飞入电场后 分别沿径迹1和2运动 由轨迹可以断定 a 两粒子带电量的绝对值一定不同b 两粒子的电性一定不同c 两粒子的动能都是先减少后增大d 两粒子的分别经过b c两点时的速率一定相等 b 07年1月广东省汕尾市调研测试10 10 如图示 绝缘杆长l 两端分别带有等量异号电荷 电量值为q 处在场强为e的匀强电场中 杆与电场线夹角 60 若使杆沿顺时针转过60 以杆上某一点为圆心转动 则下述正确的是 a 电场力不作功 两电荷电势能不变b 电场力作的总功为 qel 2 两电荷的电势能增加c 电场力作的总功为qel 2 两电荷的电势能减小d 电场力做的总功大小跟转轴位置无关 cd 质量为5 10 6kg的带电粒子以2m s速度从水平放置的平行金属板a b中央沿水平方向飞入板间 如图所示 已知板长l 10cm 间距d 2cm 当uab为1000v时 带电粒子恰好沿直线穿过板间 则该粒子带电 电量为c 当ab间电压在范围内时 此带电粒子能从板间飞出 解 粒子受力如图 粒子带负电 qe mgq mgd u0 10 9c 若电压增大为u1 恰好从上板边缘飞出 y 1 2at2 d 2 a dv02 l2 8m s2 qu1 d mg mau1 1800v 若电压减小为u2 恰好从下板边缘飞出 y 1 2at2 d 2a 8m s2 mg qu1 d mau2 200v 200v u 1800v 负 10 9 200 1800v 例1 概念辨析 请判断下列说法是否正确 电场线越密的位置 电势越高 与零电势点电势差越大的位置 电势越高 电势越高的位置 电场强度越大 电荷沿电场线方向运动 电荷所在位置的电势越来越低 电场强度为零的位置 电势也一定为零 电势为零的位置 电场强度也一定为零 电荷沿电场线方向运动 所具有的电势能越来越小 电荷在电势越高的位置 电势能越大 电荷所具有的电势能越大的位置 电势越高 山东省德州市 如图甲所示 在两距离足够大的平行金属