高考物理一轮复习课件 第7单元静电场课件 （广东专版）.pptVIP

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可以用牛顿运动定律结合运动学规律求解 也可以应用动能定理求解 带电粒子在匀强电场中的偏转问题 通常应用运动的分解或动能定理求解 带电粒子在非匀强电场中的运动问题 一般用动能定理求解 第七单元 使用建议 2 课时安排 本单元建议安排8课时 第30讲 第31讲各2课时 第32讲3课时 单元训练1课时 第30讲 电场的力的性质 第30讲电场的力的性质 第30讲 编读互动 1 电荷守恒定律和库仑定律是电场中最基本的规律 是分析电场问题的基础 在高考中 库仑定律常常与物体的平衡 牛顿运动定律等力学知识综合起来考查 电场强度 电场线 电场力是反映电场的力的性质的物理量 高考常常考查电场线分布特征 电场强度的叠加原理等 2 本讲引入电场力的概念 要求学生能用电场线描述电场 会求真空中点电荷产生的电场强度 1 通过例1及变式题复习库仑定律与平衡问题的应用 第30讲 编读互动 2 通过例2及变式题区分电场线和带电粒子在电场中的运动轨迹 3 通过例3及变式题复习电场强度的叠加原理 4 通过例4及变式题复习求解电场与动力学综合问题的方法和技巧 第30讲 考点自主梳理 知识点一电荷1 三种起电方式使物体带电的过程叫做起电 起电有三种方式 接触起电 摩擦起电 2 正负电荷与电荷中和自然界中只存在两种电荷 正电荷和负电荷 正负电荷相遇会发生电荷 现象 3 电荷的量度与单位 1 单位 库仑 符号 c 感应起电 中和 第30讲 考点自主梳理 2 元电荷 质子或电子所带电荷量的绝对值 用符号e表示 1e c 元电荷是带电体所带的最小电荷量 带电体的电荷量总是元电荷的整数倍 3 电荷守恒定律 电荷既不能创生 也不能消灭 它只能从一个物体转移到另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 在转移过程中 电荷的总量保持不变 4 点电荷 1 概念 点电荷是一种理想化的物理模型 是实际电荷的一种抽象 第30讲 考点自主梳理 2 条件 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至于带电体的形状和大小及电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以 时 带电体才可以视为点电荷 带电体很小 不一定可视为点电荷 带电体很大 也不一定不能视为点电荷 5 库仑定律 1 内容 真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力 与它们的 的乘积成正比 与它们之间距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 忽略 电荷量 第30讲 考点自主梳理 第30讲 考点自主梳理 知识点二电场1 概念 电场是一种物质 它存在于带电体的周围 带电体间的作用是通过 发生的 2 特性 电场的最基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 3 电场强度 对力的性质的描述 1 概念 描述电场的力的性质的物理量 试探电荷在电场中某个位置所受的 跟它的电荷量的比值 叫做该点的电场强度 2 定义式 e 3 单位 牛 库 符号n c 伏 米 符号v m 1n c 1v m 电场 电场力 第30讲 考点自主梳理 4 矢量性 电场强度是矢量 电场强度的方向与 在该点所受的电场力的方向相同 5 决定因素 由电场本身的性质决定 与 无关 6 真空中点电荷的电场 e 7 电场强度的叠加 电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和 4 电场线 形象描述电场 1 概念 电场线是为了形象地描述电场而引入的曲线 并不是真实存在的 2 电场线起始于正电荷或无穷远处 终止于无穷远处或负电荷 正电荷 试探电荷 第30讲 考点自主梳理 3 电场线在电场中不能相交 4 电场强度较大的地方电场线密 电场强度较小的地方电场线疏 5 电场线上每一点的切线方向表示该点的 的方向 5 匀强电场 1 定义 如果电场中各点电场强度的大小相等 方向相同 这样的电场叫做匀强电场 2 电场线特点 相互平行 疏密均匀的直线 3 产生 带有 电荷的平行正对的两金属板之间除边缘外的电场是匀强电场 6 几种典型的电场的电场线 如图27 1所示 电场强度 等量异种 第30讲 考点自主梳理 第30讲 考向互动探究 探究考向一库仑定律与平衡问题1 电荷的分配规律 1 两个相同的导体球 一个带电 一个不带电 接触后电荷量平分 2 两个相同导体球带同种电荷 先接触再分离 则电荷量平分 3 两个相同导体球带异种电荷 先接触再分离 则其电荷量先中和再平分 2 对库仑定律的深入理解 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 3 三电荷平衡问题 在两个固定点电荷周围放置第三个自由的点电荷 当第三个自由的点电荷处于平衡状态时 第三个点电荷必位于同种电荷之间或异种电荷外侧 三个电荷共线 且第三个电荷距离大电荷量的电荷较远 同时第三个电荷的电荷量 电荷种类不受限制 当三个自由的点电荷在一条直线上都处于平衡状态时 外侧的两个电荷为同种电荷 中间的电荷为另一种电荷 且中间的电荷的电荷量最小 外侧的电荷中与中间的电荷距离较远者的电荷量较大 可以概括为简易的口诀 三点共线 两同夹异 两大夹小 近小远大 第30讲 考向互动探究 例1 2011 海南卷 三个相同的金属小球1 2 3分别置于绝缘支架上 各球之间的距离远大于小球的直径 球1的带电荷量为q 球2的带电荷量为nq 球3不带电且离球1和球2很远 此时球1 2之间作用力的大小为f 现使球3先与球2接触 再与球1接触 然后将球3移至远处 此时1 2之间作用力的大小仍为f 方向不变 由此可知 a n 3b n 4c n 5d n 6 d 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 点评 对于库仑力的计算和比较问题 首先看带电体能否视为点电荷 若可视为点电荷 再准确找出点电荷的电荷量和间距 对于两个点电荷接触后再分开的问题 要特别注意两个点电荷后来的距离与原先的距离相比是否发生了变化 对于和弹簧相联系的静电平衡问题 要注意弹簧的形变量加上原长才是弹簧的实际长度 而这个长度往往是带电体的间距 如下面变式题 第30讲 考向互动探究 变式题如图27 2所示 在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q q 0 的相同小球 小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接 当3个小球处在静止状态时 每根弹簧长度为l 已知静电力常量为k 若不考虑弹簧的静电感应 则每根弹簧的原长为 c 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 探究考向二对电场强度 电场线的理解1 电场强度两个计算公式的比较 第30讲 考向互动探究 2 对电场强度的理解电场强度是描述电场的力的性质的物理量 由电场本身的性质决定 与放入电场中的试探电荷无关 电场强度的定义式只是测量电场中某点的电场强度的一种方法 不是电场强度的决定式 不能认为 电场强度与试探电荷所受的静电力成正比 与电荷所带的电荷量成反比 3 电场线与带电粒子的运动轨迹的关系 1 电场线是形象描述电场的强弱和方向的曲线 由电场的性质决定 与放入电场中的带电粒子无关 一旦电场确定 电场线的疏密和各点的方向就确定了 第30讲 考向互动探究 2 带电粒子的运动轨迹由带电粒子的初速度和所受的静电力决定 静电力只能决定带电粒子的加速度的大小和方向 带电粒子的加速度方向沿着电场线的切线方向 只有在电场线是直线且带电粒子的初速度为零或初速度方向平行于电场线的情况下 带电粒子的运动轨迹才与电场线重合 否则 不重合 第30讲 考向互动探究 例2 2011 佛山质检 在图30 3中 实线和虚线分别表示等量异种点电荷的电场线和等势线 则下列有关p q两点的相关说法中正确的是 c 第30讲 考向互动探究 a 两点的场强等大 反向b p点电场更强c 两点电势一样高d q点的电势较低 解析 p q两点所处位置电场线的疏密程度不同 故场强大小不同 q点的场强更大 但p q两点的场强方向相同 b错 等量异种电荷连线的中垂线是一条等势线 故电势一样高 c对d错 第30讲 考向互动探究 点评 考查等量异种电荷之间的场强 等量同种电荷之间的场强分布是电场部分常见的一种题型 通过本题理解常见的电场及电场线的特性 第30讲 考向互动探究 变式题 2010 课标全国卷 静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器 某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板 图30 4中直线ab为该收尘板的横截面 工作时收尘板带正电 其左侧的电场线分布如图27 4所示 粉尘带负电 在电场力作用下向收尘板运动 最后落在收尘板上 若用粗黑曲线表示原来静止于p点的带电粉尘颗粒的运动轨迹 如图27 5所示的四幅图中可能正确的是 忽略重力和空气阻力 a 第30讲 考向互动探究 解析 根据力和运动的关系知 当粒子运动至电场中某一点时 运动速度方向与受力方向如图所示 又据曲线运动知识可知 粒子运动轨迹夹在合外力与速度之间 可判定选项a正确 第30讲 考向互动探究 探究考向三电场强度的叠加1 两等量同种电荷周围电场的叠加 1 电荷之间连线上及其延长线上的电场等量同种点电荷连线上中点的场强为零 从连线上中点到点电荷处场强逐渐增大 若为等量正电荷 连线上场强方向从正电荷指向连线上中点 若为等量负电荷 连线上场强方向从连线上中点指向负电荷 在两电荷连线的延长线上 沿着延长线远离电荷场强逐渐减小 若是等量正电荷 场强方向沿着延长线背离正电荷 若是等量负电荷 场强方向沿着延长线指向负电荷 第30讲 考向互动探究 2 电荷之间连线中垂线上的电场 如图30 6所示 两等量点电荷连线中垂线上 场强方向总是沿着中垂线 远离连线中点 等量正电荷 或指向连线中点 等量负电荷 在中垂线上从连线中点到无限远 场强先变大后变小 第30讲 考向互动探究 2 两等量异种电荷周围电场的叠加 1 电荷之间连线上及其延长线上的电场等量异种点电荷连线上的各点场强方向从正电荷指向负电荷 沿连线从正电荷到负电荷场强先变小后变大 连线中点场强最小 在两电荷连线的延长线上 负电荷一侧场强的方向沿着延长线指向负电荷 正电荷一侧场强的方向沿着延长线背离正电荷 2 电荷之间连线中垂线上的电场 如图30 7所示 等量异种点电荷连线的中垂线上 场强方向均相同且总与中垂线垂直 在等量异种点电荷中垂线上 与两点电荷连线的中点等距离的各点场强大小相等 连线中点场强最大 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 例3在等边三角形abc的顶点b c处各放一个点电荷时 测得a处的电场强度大小为e 方向与bc边平行沿b指向c 如图30 8所示 拿走c处的点电荷后 a处电场强度将 c 第30讲 考向互动探究 点评 电场强度是一个矢量 如果空间的某处电场是由几个点电荷共同激发的 那么空间这点的场强等于每个电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和 其叠加规律满足平行四边形定则 第30讲 考向互动探究 变式题 2011 上海二模 如图30 9所示 p q为带电量分别为 q和 q的两个等量异种点电荷 两者相距l o为pq连线的中点 那么在pq连线上的各点中 c 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 探究考向四电场力与动力学问题 方法概述 电场力虽然从本质上区别于力学中的重力 弹力 摩擦力 但产生的效果遵循牛顿力学中的所有规律 因此有关电场力作用下带电体的运动问题应根据力学解题思路去分析 1 解决与电场力有关的动力学问题的一般思路 1 选择研究对象 多为一个带电体 也可以是几个带电体组成的系统 2 对研究对象进行受力分析 包括电场力 重力 电子 质子 正负离子等基本粒子在没有明确指出或暗示时一般不计重力 带电油滴 带电小球 带电尘埃等带电体一般计重力 第30讲 考向互动探究 3 分析研究对象所处的状态是平衡状态 静止或匀速直线运动 还是非平衡状态 变速运动等 4 由平衡条件或牛顿第二定律结合运动学规律求解 带电粒子在电场中的加速问题可以从受力的角度来分析 根据牛顿第二定律和运动学公式求解 也可以从能量的角度用动能定理求解 带电粒子在交变电场中的运动往往用v t图象求解 2 静电力对电荷的加速度的影响电荷受到的静电力使电荷产生加速度 当电荷只受静电力的作用时 电荷的加速度完全由静电力决定 若静电力不变 则加速度不变 若静电力变化 则加速度变化 加速度的 第30讲 考向互动探究 方向始终与静电力的方向相同 当电荷除了受到静电力作用外还受到其他力的作用时 电荷的加速度是静电力产生的加速度与其他力产生的加速度的矢量和 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 方法点拨 对于带电体在电场或复合场中的动力学问题 一定要准确选取研究对象 如下面的变式题既要整体分析又要隔离分析 同时要对运动规律进行分析和判断 及时迁移前面纯力学问题中处理问题的方法和技巧 必要时联系能量观点 一般应用动能定理即可 如本题第 1 问的分析 第30讲 考向互动探究 变式题如图30 11所示 空间分布的与强电场的场强大小为e 方向水平向左 质量为m 带电荷量为 q的微粒从离地高为h的地方由静止释放 求 1 从开始运动到落地的时间 2 微粒落地前瞬间的水平分速度 3 微粒落地前瞬间的速度大小和方向 第30讲 考向互动探究 第30讲 考向互动探究 第30讲 备用习题 1 2011 海淀一模 用控制变量法可以研究影响电荷间相互作用力的因素 如图所示 o是一个带电的物体 若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的p1 p2 p3等位置 可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小 这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度 显示出来 若物体o的电荷量用q表示 小球的电荷量用q表示 物体与小球间的距离用d表示 物体和小球之间的作用力大小用f表示 以下对该实验现象的判断正确的是 c 第30讲 备用习题 a 保持q q不变 增大d 则 变大 说明f与d有关b 保持q q不变 减小d 则 变大 说明f与d成反比c 保持q d不变 减小q 则 变小 说明f与q有关d 保持q d不变 减小q 则 变小 说明f与q成正比 第30讲 备用习题 第31讲 电场的能的性质 第31讲电场的能的性质 第31讲 编读互动 1 本讲重点复习电势能 电势 电势差等概念 以及电场力做功与电势能的变化关系 带电粒子在非匀强电场中的运动 其中要特别关注电势 电势差 电势能 电场力做功之间的联系与区别 从电场力做功 电势能的角度理解电势 并总结电场力做功的求解方法 掌握从电势定义式推导静电力做功与电势差的关系 第31讲 编读互动 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1和变式题复习描述电场的能的性质的概念 2 通过例2和变式题掌握涉及电场强度与电势差问题的解题技巧 3 通过例3和变式题掌握电势差 电势能与电场力做功的联系和区别 4 通过例4和变式题复习电场线 等势面与粒子运动轨迹的综合问题 第31讲 考点自主梳理 知识点一电势1 意义 电势是反映电场的能的性质的物理量 电场中某点的电势用电荷在电场中该点具有的电势能与它的电荷量的比值表示 2 标量性 电势是标量 只有大小没有方向 电势为正表示该点的电势比零电势 电势为负表示该点电势比零电势低 3 相对性 同一点的电势随零电势点选取的不同而不同 通常取 或大地的电势为零 也可任意选取 高 无穷远处 第31讲 考点自主梳理 4 用电场线判断电势高低 沿电场线方向电势 5 电势与电场强度 电势高低与电场强度大小没有必然的联系 某点的电势为零 电场强度 为零 反之亦然 知识点二等势面1 定义 电场中 的各点构成的面叫做等势面 2 性质 1 等势面跟电场线处处 电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面 2 同一等势面上任意两点间的电势差为零 在同一等势面上移动电荷时电场力 降低 不一定 电势相等 垂直 不做功 第31讲 考点自主梳理 3 等势面密处电场强度大 等势面疏处电场强度小 4 任意两个等势面都不会相交 知识点三电势差1 定义 电场中两点间电势的差值叫做电势差 uab 2 标量性 电势差是标量 无方向 电势差的正负表示电场中两点电势的相对 3 决定因素 电场中两点之间的电势差由电场本身的性质决定 与始 末位置有关 与零电势点的选取无关 a b 高低 第31讲 考点自主梳理 知识点四电势能1 意义 电势能是电荷在电场中具有的势能 在数值上等于把该电荷从该点移动到 位置过程静电力所做的功 2 相对性 电势能是电荷与所在电场共有的 具有相对性 通常取 或大地为电势能的零点 3 电势能与电场力做功的关系 零势能 无穷远 第31讲 考点自主梳理 路径 匀强 任何 第31讲 考点自主梳理 电场 伏 米 第31讲 考向互动探究 探究考向一对描述电场的能的性质的概念的理解1 电势与电势能的比较 1 电势是反映电场的能的性质的物理量 电势能是电荷在电场中某点所具有的势能 2 电场中某一点的电势 的高低 跟电场本身和零电势点的选取有关 跟试探电荷无关 电势能ep的大小是由试探电荷的电荷量q与其所处位置的电势 共同决定的 第31讲 考向互动探究 3 沿电场线方向电势逐渐降低 确定零电势点后 某点的电势高于零电势点则为正值 某点的电势低于零电势点则为负值 正电荷 q 在电场中某点的电势能的正负跟该点电势的正负相同 负电荷 q 在电场中某点的电势能的正负跟该点电势的正负相反 4 电势的单位是伏特 v 电势能的单位是焦耳 j 5 电势的正负表示电势的高低 电势能的正负表示电势能的大小 6 电势能与电势之间的关系是ep q 应用该式时必须代入各物理量的正负号 第31讲 考向互动探究 2 电势与电势差的比较 1 电场中某点的电势与零电势点的选取有关 一般取无穷远处或地球的电势为零电势 电势由电场本身及零电势点的位置决定 电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关 电势差由电场和这两点的位置决定 2 电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差 电势和电势差的单位相同 都是伏特 v 电势和电势差都是标量 且都有正负 3 电场中两点间的电势差等于这两点的电势之差 uab a b 第31讲 考向互动探究 a a点的电势一定低于b点的电势b a点的场强一定大于b点的场强c 该带电粒子在a点的电势能一定小于它在b点的电势能d 该带电粒子在a点的动能与电势能之和小于它在b点的动能与电势能之和 ac 第31讲 考向互动探究 解析 根据题意可知 带正电的粒子所受的电场力向左 故电场方向由b指向a a点的电势一定低于b点的电势 选项a正确 由一条电场线不能确定电场线疏密 故不能比较a b两点电场强弱 选项b错误 带电粒子由a点沿直线向b点运动过程中 电场力做负功 其电势能增加 选项c正确 由于只有电场力做功 所以带电粒子动能和电势能之和保持不变 选项d错误 第31讲 考向互动探究 点评 解答本题的关键是搞清楚描述电场的能的性质的物理量的本质含义及其联系 强化记忆一些必要的结论 如 顺着电场线电势降低 电场力做正功 电势能减少 等 另外要注意迁移力学中的能量规律 如只有电场力做功 则带电粒子的动能和电势能之和保持不变 同时 要注意电场强度和电势没有必然联系 即电场强度为零的地方 电势不一定为零 详见下面变式题 第31讲 考向互动探究 变式题 2011 海南卷 关于静电场 下列说法正确的是 a 电势等于零的物体一定不带电b 电场强度为零的点 电势一定为零c 同一电场线上的各点 电势一定相等d 负电荷沿电场线方向移动时 电势能一定增加 d 第31讲 考向互动探究 解析 负电荷受电场力方向与电场方向相反 当负电荷沿电场线方向移动时 电场力对电荷做负功 电势能一定增加 故d选项正确 电场中某点电势是否为零与电场强度的大小及物体是否带电无关 与选取的零电势点有关 故a b选项错误 沿电场线的方向电势降低 所以同一电场线上的各点 电势不会相等 c选项错误 第31讲 考向互动探究 探究考向二电场强度与电势差问题 技巧概述 1 电场强度与电势差的对比 1 匀强电场中的电场强度e与电场中两点间的电势差u 两点沿电场方向的距离d均无关 2 匀强电场的电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上的电势差 3 对于非匀强电场 公式u ed不成立 但是可以根据此公式进行定性分析 2 电场强度与电势的对比 1 电场强度反映电场的力的性质 电势反映电场的能的性质 第31讲 考向互动探究 2 电场强度的单位是n c或v m 电势的单位是v 3 电场强度是矢量 不具有相对性 电势是标量 具有相对性 4 电场强度和电势都由电场本身的性质决定 与试探电荷无关 5 电势高低与电场强度的大小没有必然的联系 某点的电场强度为零 电势不一定为零 反之亦然 6 电场强度的方向是电势降落最显著的方向 第31讲 考向互动探究 bc 第31讲 考向互动探究 技巧点拨 涉及电场强度和电势差问题的分析首先要看是否为匀强电场 如果是匀强电场 则直接应用e 进行定量运算 注意d为沿电场方向两点间的距离 若为非匀强电场 要注意是否存在对称性 如上面的例2 第31讲 考向互动探究 解析 两等量异种电荷产生的电场如图所示 由图可知 d点的电场线比b点的电场线密集 所以d点的场强大于b点的场强 a项错误 b项正确 a c两点关于mn对称 b点在mn上 同一点电荷从a到b和从b到c电场力做的功相同 由w qu可知uab ubc c项正确 a点电势高于c点电势 同一正电荷在a点的电势能大于在c点的电势能 d项错误 第31讲 考向互动探究 a 第31讲 考向互动探究 第31讲 考向互动探究 第31讲 考向互动探究 电势差 电势 电荷量 电势能和电场力的功都是标量 每一个量可以是正 也可以是负 但每一个量的正负表达的意义各不相同 电势差的正负表示两点的电势高低关系 电势的正负表示某点电势与标准位置 零电势处 的电势的高低关系 电荷量的正负表示电荷的种类 电势能的正负表示电势能的大小 电场力做功的正负表示做功的意义区别 在应用上面各式进行计算时 应该代入各物理量的正负号 第31讲 考向互动探究 第31讲 考向互动探究 1 10v0 02j 2 2m s0 06m 3 0 第31讲 考向互动探究 第一次碰撞后运动到最右端的过程中 电场力做负功 其值为w1 0 02j这两个过程做的功为w1 w1 0 以后每一次重复相同的情形 直到小球运动到最右端 电场力对小球做的总功为w 0 点评 在解答有电场力参与做功的问题时 要把电场力作为一种新的性质的力来分析 电场力的方向由场强及电荷的电性来决定 电场力做功与路径无关 在涉及电场力做功的计算题中 一般由动能定理来列式 再结合其他规律解题 第31讲 考向互动探究 变式题 2011 上海二模 带有等量异种电荷的两块水平金属板m n正对放置 相距为d d远小于两板的长和宽 一个带正电的油滴a恰好能悬浮在两板正中央 如图31 5所示 a的质量为m 所带电荷量为q 在a正上方距离m板d处有另一质量也为m的带电油滴b由静止释放 可穿过m板上的小孔进入两板间 若能与油滴a相碰 两者会结合成一个油滴 结合后的瞬间该油滴的速度为碰前油滴b速度的一半 方向竖直向下 整个装置放在真空环境中 不计油滴b和a之间的库仑力以及金属板的厚度 为使油滴b能与油滴a相碰且结合后不会与金属板n接触 重力加速度取g 求 第31讲 考向互动探究 1 金属板m n间的电压u的大小 2 油滴b带何种电荷 请简要说明理由 3 油滴b所带电荷量q的范围 第31讲 考向互动探究 第31讲 考向互动探究 第31讲 考向互动探究 探究考向四等势面 电场线与粒子运动轨迹的综合1 电场线的作用 形象直观描述电场方向和强弱 1 根据电场线的方向可以确定电场中的电场强度的方向 2 根据电场线的疏密程度可以比较电场中不同点的电场强度的大小 3 可以判断带电体在电场中各点所受电场力的方向 2 等势面的用途 1 利用等势面可以形象地描述电场的能的性质 2 根据电场线与等势面的关系可以描绘出电场中的电场线 3 根据电荷的带电荷量可以比较不同的电荷在同一等势面的电势能的大小 第31讲 考向互动探究 4 电荷从一个等势面移动到另一个等势面时 可判断电场力做功情况以及电荷的电势能的变化情况 3 几种电场的电场线与等势面 第31讲 考向互动探究 第31讲 考向互动探究 通过对比可以得出 电场线与等势面处处垂直 电场线一定不闭合 等势面可以是闭合的 也可以是不闭合的 任意两条电场线 或两个等势面 不会相交 第31讲 考向互动探究 例4 2011 江苏卷 一粒子从a点射入电场 从b点射出 电场的等势面和粒子的运动轨迹如图31 6所示 图中左侧前三个等势面彼此平行 不计粒子的重力 下列说法正确的有 a 粒子带负电荷b 粒子的加速度先不变 后变小c 粒子的速度不断增大d 粒子的电势能先减小 后增大 ab 第31讲 考向互动探究 解析 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面 可大致画出电场线的形状 在电场力的作用下粒子轨迹向下弯曲 根据曲线运动的特点 可以说明电场力指向轨迹内侧 与场强方向相反 所以粒子带负电 a正确 等势面先是平行等距 后变得稀疏 则电场强度先是不变 后变小 即电场力 加速度 先不变 后变小 b正确 根据电场力做功w qu 电场力做负功 所以粒子速度不断减小 c错误 电场力始终做负功 由功能关系可知 粒子电势能始终增加 所以d错误 第31讲 考向互动探究 点评 根据等势面和电场线垂直的规律由等势面可画出电场线 由电场线的切线方向可确定电场方向 由电场方向可确定电场力的方向以及带电粒子的偏转情况 反之 由带电粒子的偏转情况也可以逆推出电场特征 如上面例4中要确定带电粒子电性 即可根据做曲线运动的物体所受合外力 只受电场力作用 应指向运动轨迹 曲线 的凹侧来确定粒子受电场力的方向 然后再确定其电性 第31讲 考向互动探究 变式题 2012 长安模拟 如图31 7所示 实线是一个电场中的电场线 虚线是一带电粒子在此电场中运动的轨迹 若带电粒子是从a处运动到b处的 以下有关a b两处的比较正确的是 a a处的场强较大b 带电粒子在b处时电势能较小c b处的电势较高d 带电粒子在a处时速度较小 a 第31讲 考向互动探究 解析 根据电场线疏密 可知a处的场强较大 选项a正确 顺着电场线电势降低 所以b处的电势较低 选项c错误 由粒子弯曲方向可知其受电场力方向向右 则带电粒子从a处运动到b处的过程中 电场力做负功 其电势能增加 动能减小 速度减小 选项b d均错误 第31讲 备用习题 1 双选 如图所示的同心圆 虚线 是电场中的一簇等势线 一个电子只在电场力作用下沿着直线由a向c运动时的速度越来越小 b为线段ac的中点 则有 a 电子沿ac运动时受到的电场力越来越小b 电子沿ac运动时它具有的电势能越来越大c 电势 a b cd 电势差uab ubc bc 第31讲 备用习题 解析 bc由题给的等势线为同心圆 可知场源为位于圆心处的点电荷 越靠近点电荷 电场强度越大 所以电子沿ac运动时受到的电场力越来越大 选项a错 由电子只在电场力作用下由a向c运动时速度越来越小 可知电场力做负功 电势能越来越大 选项b正确 电子所受电场力方向沿ca方向 即电场方向沿ac方向 场源点电荷为负电荷 a点电势高于c点电势 选项c正确 由a到c电场强度增加 因为b为ac中点 所以uab ubc 选项d错误 备用理由 考查点电荷的等势面和电场的力的性质 第32讲 电容器带电粒子在电场中的运动 第32讲电容器带电粒子在电场中的运动 第32讲 编读互动 1 本讲需掌握电容的定义式 平行板电容器电容的决定式以及带电粒子在电场中加速与偏转的分析方法 带电粒子的加速 偏转问题与生产技术 生活实际 科学研究等联系密切 如静电屏蔽 尖端放电 电容传感器 示波器工作原理 静电分选 静电除尘 直线加速器等 此类问题借助带电粒子受电场力作用 运用牛顿运动定律分析运动特征 考查学生分析综合能力 是高考命题的热点 电容器的动态分析 带电粒子在匀强电场中的运动是本讲的重点 第32讲 编读互动 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1和变式题复习电容器的动态分析 2 通过例2和变式题复习带电粒子在匀强电场中的直线运动 3 通过例3和变式题复习带电粒子在匀强电场中的偏转 4 通过例4和变式题复习带电粒子在复合场中的运动 第32讲 考点自主梳理 知识点一电容器电容1 电容器 1 定义 任何两个相互 又彼此绝缘的导体都可以看成一个电容器 2 充放电 使电容器带电的过程叫 使充电后的电容器失去电荷的过程叫放电 3 电荷量 电容器所带的电荷量是指其中一个极板所带电荷量的绝对值 电容器带电时 两极板总是带等量异种电荷 靠近 充电 第32讲 考点自主梳理 4 功能 储存电荷和电能 5 额定电压 电容器长期工作所能加的最大电压 6 击穿电压 电容器所能承受的极限电压称为击穿电压 额定电压比击穿电压低 2 电容 1 定义 电容器所带的电荷量q与电容器两极板间 的比值叫做电容器的电容 2 表达式 c 电势差u 第32讲 考点自主梳理 4 物理意义 表征电容器容纳电荷的本领 电容器的电容由电容器的本身构造决定 与电容器两极间的电势差及所带的电荷量无关 3 平行板电容器 1 概念 由两个 的导体板组成的电容器称为平行板电容器 2 平行板电容器电容的决定式 c 相互平行 第32讲 考点自主梳理 4 常见电容器 1 种类 固定电容器 可变电容器 半可变电容器 电解电容器 其中电解电容器有正负极之分 接入电路时正极接高电势 该类电容器不能直接接入交流电路 2 符号 如图32 1所示 第32讲 考点自主梳理 匀速直线 第32讲 考点自主梳理 知识点三示波管1 原理图 如图32 2所示 第32讲 考点自主梳理 第32讲 考点自主梳理 2 示波器可以用来观察电信号随时间变化的图象 示波器的核心部件是示波管 3 如果信号电压是周期性的 当扫描电压与信号电压的周期相同时 在荧光屏上可以得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 c 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 建模点拨 对于电容器的两类基本问题 主要是要看清楚题目类型 准确应用对应公式即可 本题重点考查电场强度和电压的决定式的应用 在这类问题中经常出现与静电计的综合考查 要记住静电计指针偏角越大 表明静电压越大 反之则表示静电压越小 另外 在有些问题中也可用其他形式反映静电压 如下面变式题中平行金属板和悬线小球就可等效为一个静电计 第32讲 考向互动探究 变式题如图32 3所示 c为中间插有电介质的电容器 a和b为其两极板 a板接地 p和q为两竖直放置的平行金属板 在两板间用绝缘线悬挂一带电小球 p板与b板用导线相连 q板接地 开始时悬线静止在竖直方向 在b板带电后 悬线偏转了角度 在以下方法中 能使悬线的偏角 变大的是 a 加大a b间的距离b 缩小a b间的距离c 取出a b两极板间的电介质d 换一块形状大小相同 介电常数更大的电介质 ac 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 探究考向二带电粒子在电场中的加速1 应用牛顿运动定律处理带电粒子的直线运动带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与速度方向在一条直线上 带电粒子做匀变速直线运动 根据带电粒子的受力情况 用牛顿运动定律和运动学公式确定带电粒子的速度 位移 时间等 2 用动能定理处理带电粒子在电场中的运动对带电粒子进行受力分析 确定有哪几个力做功 做正功还是负功 确定带电粒子的初 末状态的动能 根据动能定理列方程求解 第32讲 考向互动探究 3 用能量守恒的观点处理带电粒子在电场中的运动 1 带电粒子只受静电力的作用 带电粒子在电场中运动时 电势能和动能之和保持不变 2 带电粒子受到重力和静电力的作用 不受其他力 带电粒子在电场中运动时 重力势能 电势能和动能之和保持不变 第32讲 考向互动探究 例2一个带电粒子在场强大小为e的匀强电场中由静止开始运动 经过一段时间后 电场突然反向 且场强大小变为e 再经过相同的一段时间 带电粒子回到出发点 则e 与e的关系是 a e 2eb e 3ec e ed 3e e b 第32讲 考向互动探究 点评 涉及带电粒子在电场中的加速问题 与纯力学问题处理方法一样 同样遵从牛顿运动定律 运动学公式及动能定理等规律 第32讲 考向互动探究 变式题如图32 4所示 质量为m的小球a穿在绝缘细杆上 杆的倾角为 小球a带正电 电荷量为q 在杆上b点处固定一个电荷量为q的正电荷 将小球a由距b点竖直高度为h处无初速释放 小球a下滑过程中电荷量不变 不计a与细杆间的摩擦 整个装置处在真空中 已知静电力常量k和重力加速度g 1 a球刚释放时的加速度是多大 2 当a球的动能最大时 a球与b点的距离是多少 第32讲 考向互动探究 第32讲 考向互动探究 探究考向三带电粒子在匀强电场中的偏转1 处理方法带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场 带电粒子做类平抛运动 先分析带电粒子受到静电力的方向 从而确定带电粒子的偏转方向 再应用运动的合成与分解进行求解 把带电粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的匀加速直线运动 2 推论 1 带同种电荷的带电粒子经过同一电场加速后进入相同的偏转电场 带电粒子的运动轨迹相同 第32讲 考向互动探究 2 带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中 带电粒子从偏转电场中射出时 速度方向的反向延长线与初速度方向的交点平分沿初速度方向的位移 3 临界问题 1 若题中明确带电粒子 刚好 射出 或不射出 电场区域 可确定带电粒子在电场方向上的位移进行求解 2 若题中没有说明 或暗示 带电粒子是否射出电场 要根据题中条件进行判断 然后根据正确的情况分析解决 也可以假设一种情况进行求解 然后对结果进行分析说明 第32讲 考向互动探究 例3 2011 济南模拟 长为l的平行金属板水平放置 两极板带等量的异种电