电场全章复习课件..ppt

2011年11月 电场 考纲要求 知识结构 电荷库仑定律 1 两种电荷 毛皮摩擦橡胶棒 丝绸摩擦玻璃棒 橡胶棒 负电 毛皮 正电 玻璃棒 正电 丝绸 负电 2 元电荷 e 1 6 10 19C 带电体所带电荷量为元电荷的整数倍 3 起电 摩擦起电 感应起电 接触起电 电荷中和 电子的转移 4 电荷守恒定律 最早由密立根用实验测得 比荷 带电体所带电荷量与其质量之比q m 电荷既不能创造 也不能消灭 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 一 电荷 二 库仑定律 1 内容 真空中两个点电荷之间相互作用的电力 跟它们的电荷量的乘积成正比 跟它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 2 表达式 3 条件 真空中 点电荷 理想模型 当带电体相互间距离远大于其本身大小时带电体可看做点电荷 4 说明 静电力常量k 9 109N m2 C2 计算时Q1 Q2的正负号不用代入 库仑力的方向可由两电荷的电性判断 两电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力 空气中近似适用 例1 两个半径相同的金属小球 带电量之比为1 7 相距为r 两者相互接触后再放回原来的位置上 则相互作用力可能为原来的 A 4 7B 3 7C 9 7D 16 7 分析 设两小球的电量分别为q与7q 则原来相距r时的相互作用力为F 7kq2 r2 由于两球的电性未知 接触后相互作用力的计算可分两种情况 1 两球电性相同 相互接触时两球电量平均分布 每球带电量为4q 则F1 16kq2 r2 16 7F 2 两球电性不同 相互接触时电荷先中和再平分 每球带电量3q 则F2 9kq2 r2 9 7F C 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 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 场电荷 4 电场的叠加 例1 下面关于电场的叙述不正确的是 A 两个未接触的电荷发生了相互作用 一定是电场引起的B 只有电荷发生相互作用时才产生电场C 只要有电荷存在 其周围就存在电场D A电荷受到B电荷的作用 是B电荷的电场对A电荷的作用 B 例2 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 如图所示 是在一个电场中的a b c d四个点分别引入试探电荷时 电荷所受电场力F跟引入的电荷量q之间的关系图线 下列说法正确的是 该电场是匀强电场a b c d四点的电场强度大小关系是Ed Eb Ea Ec这四点的场强大小关系是Eb Ea Ec Ed无法比较E的大小 B 例4 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5 下列关于电场强度的叙述正确的是 A 电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力B 电场中某点的场强与该点检验电荷所受的电场力成正比C 电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向D 电场中某点的场强与该点有无检验电荷无关 AD 例6 对公式E kQ r2的几种不同理解 正确的是 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 B 一 电势差 1 定义 电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时 电场力所做的功WAB与电荷量的q的比值 2 表达式 3 4 电势差由电场的性质决定 与零电势点选择无关 电势差电势电场能 5 电势差可用静电计检测 静电计指针偏角越大 则电势差越大 6 电场力做功 该式适用于一切电场 电场力做功与路径无关 计算时可将q UAB的正负代入以判断电场力做功的正负 7 电势差与电场强度关系 1 场强方向是电势降低最快的方向 2 匀强电场中 沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 U E d 场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势 3 场强的另一个单位 V m 这个单位与前面讲过的场强的单位N C是相等的 二 电势 描述电场的能的性质的物理量 1 定义 电场中某点的电势 等于单位正电荷由该点移动到参考点 零电势点 时电场力所做的功 2 表达式 单位 伏特 V 3 意义 电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能 4 相对性 电势是相对的 只有选择零电势的位置才能确定电势的值 通常取无限远或地球的电势为零 5 标量 只有大小 没有方向 但有正 负之分 这里正负只表示比零电势高还是低 6 高低判断 顺着电场线方向电势越来越低 7 电势与引入电场的试探电荷无关 它由电场本身决定 三 电势能 1 定义 因电场对电荷有作用力而具有的由电荷相对位置决定的能量 2 电势能具有相对性 通常取无穷远处或大地为电势能的零点 3 电势能大小 电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功 电势能有正负 其正负表示电荷在该点具有的电势能比零电势能大或小 即其正负表示大小 4 电场力做功是电势能变化的量度 电场力对电荷做正功 电荷的电势能减少 电场力对电荷做负功 电荷的电势能增加 写成表达式 若将电荷q从A点移至B点 电场力做功为 例1 如图示 在匀强电场E中 一个负电荷在外力作用下由A点运动到B点 则 A 外力与电场力对电荷做功之和等于电荷电势能的增量与动能增量之和B 外力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量与动能增量之和C 外力和电场力对电荷做功之和等于电荷动能的增量D 电荷克服电场力所做的功等于电荷动能的增量E 电荷克服电场力所做的功等于电荷电势能的增量 BCE 例2 在图示的电场中 已知A B两点间的电势差UAB 10V a 电荷q 4 10 9C由A点移动到B点 电场力所做的功是多少 电势能是增加还是减少 b 电荷q 2 10 9C由A点移动到B点 电场力所做的功是多少 电势能是增加还是减少 解 a 电荷q 4 10 9C由A点移动到B点 电场力所做的功为 WAB qUAB 4 10 9 10 4 10 8J 正电荷由A点移动到B点 电场力的方向与位移的方向相反 电场力做负功 即克服电场力做功 这时其他形式的能量转化为电势能 电势能增加 b 电荷q 2 10 9C由A点移动到B点 电场力所做的功为 WAB qUAB 2 10 9 10 2 10 8J 负电荷由A点移动到B点 电场力的方向与位移的方向相同 电场力做正功 这时电势能转化为其他形式的能量 电势能减少 例3 在静电场中 关于场强和电势的说法正确的是 A 电场强度大的地方电势一定高B 电势为零的地方场强也一定为零C 场强为零的地方电势也一定为零D 场强大小相同的点电势不一定相同 D 例4 若带正电的小球只受电场力的作用 则它在任意一段时间内 A 一定沿着电场线由高电势向低电势运动B 一定沿着电场线由低电势向高电势运动C 不一定沿电场线运动 但一定由高电势向低电势运动D 不一定沿电场线运动 也不一定由高电势向低电势运动 D 例5 下述说法正确的是 A 在同一等势面上移动电荷 电场力不作功B 等势面上各点场强大小一定相等C 电场中电势高处 电荷的电势能就大D 电场强度大处 电荷的电势能就大 A 例6 带电粒子在电场中由A点运动到B点 图中实线为电场线 虚线为粒子运动轨迹 则可以判定 A 粒子带负电B 粒子的电势能不断减少C 粒子的动能不断减少D 粒子的在A点的加速度小于在B点的加速度 B 解 在A点 电场力必须沿图示方向 否则 粒子将向另一侧运动 ACD A v0 7 在静电场中 将一电子从A点移到B点 电场力做了正功 则 A 电场强度的方向一定是由A点指向B点B 电场强度的方向一定是由B点指向A点C 电子在A点的电势能一定比在B点高D 电子在B点的电势能一定比在A点高 C 8 某静电场沿x方向的电势分布如图所示 则 A 在0 x1之间不存在沿x方向的电场 B 在0 x1之间存在着沿x方向的匀强电场 C 在x1 x2之间存在着沿x方向的匀强电场 D 在x1 x2之间存在着沿x方向的非匀强电场 AC 一 电场线 1 定义 如果在电场中画出一些曲线 使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致 这样的曲线就叫做电场线 曲线的密疏表示该点场强的大小 2 电场线的特点 a 能反映场强的大小和方向 b 始于正电荷或无穷远处 终于负电荷或无穷远处 但不闭合 c 电场中的任意两条电场线都不相交 或相切 d 电场线和带电粒子的运动轨迹是两回事 电场线等势面静电屏蔽 3 几种常见的电场中电场线的分布及特点 三 电场线 模拟电场线 swf 二 等势面 电场中电势相等的点构成的面 形象描述电场中各点电势的情况 2 意义 等势面来表示电势的高低 3 典型电场的等势面 点电荷电场的等势面 匀强电场的等势面 1 概念 等量异种电荷的等势面 等量同种电荷的等势面 连线上从正电荷向负电荷 电势降低 中垂线为等势面且电势为零 同种正电荷 连线上电势先降低后升高 中点最低 中垂线上由中点向两边降低 中点最高 4 等势面的特点 同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功 等势面一定跟电场线垂直 电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面 等势面密的地方电场强 例如图a b c是一条电力线上的三个点 电力线的方向由a到c a b间的距离等于b c间的距离 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 可以断定 A Ua Ub Uc B Ea Eb Ec C Ua Ub Ub Uc D Ea Eb Ec A 2010学年期末质量调研4 B 2010届二模试卷11 11 如图甲所示 是电场中的一条直线 电子以某一初速度从A点出发 仅在电场力作用下沿AB运动到B点 其v t图象如图乙所示 关于A B两点的电场强度EA EB和电势的关系 下列判断正确的是 AC 例3 97年高考 质量为m 电量为q的质点 在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到B点 其速度方向改变的角度为 弧度 AB弧长为s 则A B两点间的电势差UA UB AB弧中点的场强大小E 解 因为质点动能不变 所以电场力不做功 AB圆弧为点电荷的等势线 UA UB 0 电场力提供向心力 mv2 r qE r s E mv2 qr mv2 qs 0 mv2 qs 电容器 电容 1 电容器 构成 两个导体夹一个绝缘体 导体 极板 绝缘体 电介质 充 放电 充电 使电容器带上电荷的过程 放电 使电容器失去电荷的过程 两板间的电场中贮存有电场能 电场能转化为其它形式的能 常用电容器 聚笨乙烯电容器 符号 电解电容器 符号 符号 可变电容器 固定电容器 2 电容 C 定义 电容器所带电荷量Q与电容器两板间的电势差U的比值 表达式 电容器一极板所带电量的绝对值 意义 表征电容器容纳电荷本领的大小 由电容器本身结构决定 单位 法拉 F 常用微法 F 皮法 pF 1F 106 F 1012pF 额定电压与击穿电压 击穿电压加在电容器两端的极限电压 超过此电压电介质将被击穿 额定电压电容器长期工作时所能承受的电压 比击穿电压低 平行板电容器的电容 为电介质的介电常数 s为两极板的正对面积 d为两极板间距 影响电容大小的因素 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2 两块大小 形状完全相同的金属平板平行放置 构成一平行板电容器 与它相连接的电路如图所示 接通开关K 电源即给电容器充电 A 保持K接通 减小两极板间的距离 则两极板间电场的电场强度减小B 保持K接通 在两极板间插入一块介质 则极板上的电量增大C 断开K 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差减小D 断开K 在两极板间插入一块介质 则两极板间的电势差增大 BC 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 例4 一平行板电容器充电后与电源断开 负极板接地 在两极板间有一正电荷 电量很小 固定在P点 如图所示 以E表示两极板间的场强 U表示电容器的电压 表示正电荷在P点的电势能 若保持负极板不动 将正极板移到图中虚线所示的位置 则 A U变小 E不变 B E变大 变大 C U变小 不变 D U不变 不变 B AC AC 例6 计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器 电容的计算公式是 其中常量 9 0 10 12F m 1 S表示两金属片的正对面积 d表示两金属片间的距离 当某一键被按下时 d发生改变 引起电容器的电容发生改变 从而给电子线路发出相应的信号 已知两金属片的正对面积为50 键未被按下时 两金属片间的距离为0 60mm 只要电容变化达0 25pF 电子线路就能发出相应的信号 那么为使按键得到反应 至少需要按下多大距离 解 先求得未按下时的电容C1 0 75pF 再由得和C2 1 00pF 得 d 0 15mm 加 减 速 图1 匀速直线 初速度为零的匀加速 运动的合成与分解 图2 中心 信号电压 扫描电压 图3 图4 图5 图6 图8 图10 例1 带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时 除电场力外不计其它力的作用 A 电势能增加 动能增加B 电势能减小 动能增加C 电势能和动能都不变D 上述结论都不正确 B 例2 如图所示 质量为m 带电量为q的离