电场解题实例PPT课件.ppt

1 一 知识要点 电场的性质1 力的性质 电场强度 电场线 电场力 2 能的性质 电势和电势差 等势面 电场力的功和电势能 3 降低 且电场线与等势面垂直 在匀强电场中 UAB 场强和电势的关系 在一切静电场中 沿电场线方向电势逐点Ed 式中d为AB两点间沿场强方向的距离 电场解题实例 2 二 解题思路指导1 电场强度与电势之间的关系 例1 如图所示 A B C D是匀强电场中一正方形的四个顶点 已知 A B C三点的电势分别为UA 15V UB 3V UC 3V由此可得D点的电势UD V 例2 如图所示 A B C是匀强电场中的三点 已知 UA 10V UB 4V UC 2V A 300 B 900 AC 4 3cm 试确定该电场的场强E的大小和方向 3 1 平衡问题 电场中带电球或液滴在电场力和其它力作用下的共点力平衡或力矩平衡 例3 在一直线上的a b两点各有一个点电荷Q1 Q2 已知 Q1 9Q Q2 Q a b距离为r 问 1 此直线上场强为零的点有几个 在何处 2 如果在直线上放上第三个点电荷Q3 要使三个点电荷都处于平衡状态 那么Q3带什么电 带电量多少 放在何处 例4 三各自由点电荷 自左向右分布在一条直线上 要使它们都处于平衡状态 它们的电量q1 q2 q3 都是绝对值 应满足什么关系 2 电场中的力学问题 4 例5 用轻质细线1将质量为m1 电量为q1的小球A悬挂于固定点O 再用轻质细线2将质量为m2 电量为q2的小球B悬挂于小球A下 两根线都处于竖直绷紧状态 若在挂两小球的中间引入场强为E的水平向右方向的匀强电场 试问 1 当m1 m2 mq1 qq2 q q 0 时 线1和线2各向何方倾斜 并求它们和竖直方向的夹角 2 在m1 m2 mq2 q q 0 的情况下 要使线1的倾斜方向与线2的倾斜方向相反 但与竖直方向相反 q1应为多大 1 2 A B 5 例6 如图所示 A B是带有等量的同种电荷的两小球 它们的质量都是m 它们的悬线长度都是L 悬线上端都固定在同一点O B球悬线竖直且被固定 A球在力的的作用下 偏离B球x的地方静止平衡 此时A受到的绳的拉力为T现保持其它条件不变 用改变A球质量的方法 使A球再距B为1 2X处平衡 则A受到绳的拉力为 A TB 2TC 4TD 8T X L L A B 2 变速运动 有电场力参与的用牛顿第二定律讨论的问题 匀加速直线运动 变加速直线运动 圆周运动 简谐振动 3 能量转换问题 电场力的功 动能定理的应用 有电势能参与的能量守恒的讨论 6 例7 如图所示 有两个完全相同的金属球a和b 其中b球固定在绝缘的水平地板上 a球从离b的高为H的正上方由静止下落 与b球碰撞后又回跳h高度 设两球碰撞过程中机械能不损失 空气阻力也不计 则 A 若a b有一球不带电h HB 若a b带等量同种电荷hHD 若a b带不等量同种电荷h HE 若a b带不等量异种电荷h H 7 例8 如图所示 在绝缘光滑水平面上 固定着A B C三个带电小球 它们的质量为mA mB mC 1 2 1 同时释放三个小球的瞬间 A球的加速度为2m s2方向向左 C球的加速度为6m s2方向向右 则B球的加速度大小是多少 方向怎样 例9 在光滑的水平面上桌面上 有相距L的两个点电荷小球A B 它们的质量分别为m和2m 由静止开始运动 初始时刻A的加速度为a 经过一段时间后B的加速度大小也是a 速度大小为v 求 1 A B是同种电荷 还是异种电荷 2 当B的加速度大小也是a时 A B的距离是多大 A的速度是多少 3 从初始时刻起至B的加速度大小为a这段时间内 B对A的库仑力做了多少功 4 两点电荷相遇时 各自通过的位移之比是多少 8 例10 如图所示 倾角为300的直角三角形底边长为2L 且处于水平位置 斜面为光滑绝缘导轨 现在底边中点O处固定一正点电荷Q 让一质量为m的带正电的点电荷q从斜面顶端A处释放沿斜面滑下 不脱离斜面 现测得它滑到B点在斜边上的垂足D点处的速度为V 加速度为a 方向沿斜面向下 问 点电荷q滑到斜面底端C点时的速度和加速度各为多大 C 300 例11 如图所示 光滑绝缘细杆竖直放置 它与以正电荷Q为圆心的某一圆周交于B C两点为m 带电量为 q的有孔小球从杆上A点无初速下滑 已知 q Q AB h小球滑到B点时的速度大小为 3gh 则小球从A到B的过程中 电场力做的功W A B两点间的电势差UAB 10 例12 竖直放置的A B两平行板相距为d 带电后板间为一匀强电场 质量为m 带电量为q的小球C系在细丝线的一端 线的另一端系在A板上的O点 开始时OC成水平 无初速释放后 当小球运动到D点时 小球的速度为零 OC与OD的夹角为600 求 1 AB两板间的电势差为多大 2 小球在D点时 细线对小球的拉力多大 3 小球在运动过程中 细线对小球的拉力的最大值为多大 B 11 例13 如图所示 一个竖直放置的半径为R的光滑绝缘环 置于水平方向的匀强电场中 电场强度为E 有一质量为m 电量为q的带正电的空心小球套在环上 并且Eq mg 1 当小球由静止开始从环的顶端A下滑1 4圆弧长的位置B时 小球的速度为多大 2 小球从环的顶端A滑至底端C的过程中 小球在何处速度最大 为多少 A O C E B 12 例14 质量为m 带电量为 q的微粒 在O点的初速V0与水平方向成 角射出 如图所示 微粒在运动过程中所受阻力大小恒为f 1 如在某方向上加一定大小的匀强电场后 能使微粒仍沿V0方向做直线 运动 试求所加匀强电场的场强最小值 2 若加上大小一定 方向水平向左的的匀强电场 仍保证微粒沿V0方向做直线运动 并且经过一段时间后微粒又回到O点 求回到O点时的速率 13 例15 一个带电粒子从A点以竖直向上的速度 飞入水平向右的匀强电场 当它运动到右上方的B点时 速度变为水平 若粒子的质量为m 电量为q q 0 AB两点的间距为L AB与水平方向的夹角为 重力加速度为g 不计空气阻力 求 1 粒子在A点和B点的速度之比VA VB 2 电场强度E的大小 3 从A到B的过程中 机械能的增加量 4 粒子过B点后 继续运动到与A点等高的C点 则CA两点的间距为多大 粒子经过C点时的速度大小和方向怎样 E 14 例16 一水平放置的平行板电容器置于真空中 开始时两板间电场的场强大小为E1 这时一带电微粒在电场中正好处于静止状态 现将两板间的场强大小突然增加到E2 保持方向不变持续一段时间后 又突然将电场反向 而保持场强大小不变再持续一段同样的时间后 带电微粒恰好能回到初始位置上 已知在整个过程中微粒并未与极板相碰 试求场强E2与E1的大小之比 4 带电粒子在电场中的加速和偏转问题 15 例17 如图所示 M N为上下两块水平放置的平行金属板 两板中心各有小孔C和D分布在一条竖直线上 两板相距为d 现有一电量为q q 0 质量为m的粒子从C孔正上方的A点 A点距C孔的距离为d 由静止释放 粒子进入两板后又能返回A点 共用时3 2d g 不计空气阻力 求 M N A C D 1 两板间的电压 2 若要使粒子不能返回释放点 则释放点距C孔的高度要满足什么条件 16 例18 如图所示 质子和 粒子由静止均经过相同的加速电压U加速后 沿垂直于电场线方向进入平行板电容器两板间的匀强电场 已知两板间的电势差为U 若质子和 粒子由进入到离开电场均未打到极板上 问 1 质子和 粒子飞出电场打到荧光屏上会出现几个亮点 2 能否证明质子和 粒子好象都从电容器正中射出 3 两种粒子从进入偏转电场到离开电场的过程中 它们的动量改变量的大小之比等于多少