吉林省高中物理学科静电场总结选修31第一章《电场》复习.ppt

电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 电场力做功与路径无关 电场力 电场强度 电势差 电势 电势能 电场力的功 试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关 电场力做功与路径无关 电场中两点电势之差叫电势差 试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关 e数值等于沿场强方向单位距离的电势差 e f q wab epa epb ep q uab a b u ed 方法归纳总结 1 电场强度的计算方法 1 定义式 2 点电荷场强决定式 3 匀强电场场强决定式 适用于任何电场 e与f q无关 e的方向规定为正电荷受到电场力的方向 只适用于点电荷所产生的电场 e由产生电场的点电荷电量及与点电荷的距离决定 只适用于匀强电场场强 u为电场中两点间的电势差 d为此两点在场强方向上的距离 4 电场叠加问题 如图所示 p q两金属板间的电势差为50v 板间存在匀强电场 方向水平向左 板间的距离d 10cm 其中q板接地 两板间的a点距p板4cm 求 1 p板及a点的电势 2 保持两板间的电势差不变 而将q板向左平移5cm 则a点的电势将变为多少 方法归纳总结 2 电场中电势高低的判断方法 根据电场线的方向 电场线由高电势指向低电势 或沿电场线方向电势降低最快 3 电势能大小的比较 根据电场力做功判断 无论正 负电荷 电场力做正功 电荷由电势能较大处移向电势能较小处 电场力做负功 电荷由电势能较小处移向电势能较大处 方法归纳总结 4 电场力做功的计算方法 1 根据电势能的变化与电场力做功的关系计算 电场力做了多少功 就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化 2 应用公式计算 在ab两间移动电荷电场力做的功w等于电荷量q与ab两点间的电势差uab的乘积 计算时把正负代入 由计算结果的符号来判断电场力做正功还是负功 如图所示 虚线表示某点电荷q所激发电场的等势面 已知a b两点在同一等势面上 c d两点在另一个等势面上 甲 乙两个带电粒子以相同的速率 沿不同的方向从同一点a射入电场 在电场中沿不同的轨迹adb曲线 acb曲线运动 则两粒子所带的电荷符号 填 不同 或 相同 经过b点时 两粒子的速率v甲v乙 填 或 不同 方法归纳总结 5 处理平行板电容器内部e u q变化问题的基本思路 1 首先要区分两种基本情况 2 赖以进行讨论的物理依据主要有三个 a 电容器两板电势差u保持不变 a 平行板电容器的电容c与板距d 正对面积s 相对介质常量 间的关系 b 电容器的带电量q保持不变 c 平行板电容器所带电量 b 平行板电容器内部是匀强电场 所以场强 如图所示 一平行板电容器连在电压为u的直流电源上 两极板间距离为d 板间中央有一带电粒子 其质量为m 恰在板间处于静止状态 若保持电容器与电源连接 将b极板间下移d 求带电粒子打在极板上速度的大小 u a b 方法归纳总结 6 求解带电体在电场中平衡问题的一般思维程序 这里所说的 平衡 即指带电体加速度为零的静止或匀速直线运动状态 仍属 静力学 范畴 只是带电体受的外力中多一种电场力而已 7 用能量观点处理带电体在电场中的运动 1 用动能定理处理 2 用包括电势能在内的能量守恒定律处理 对于受变力作用的带电体的运动 必须借助于能量观点来处理 即使都是恒力作用的问题 用能量观点处理常常显得简洁 如图所示 光滑绝缘杆竖直放置 它与以正点电荷q为圆心的某一圆周交于b c两点 质量为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 bc 2ab 2h 小球滑到b点时速度大小为 则小球从a运动到b的过程中 电场力做的功为 a c两点间电势差大小为 小球滑到c点时速度大小为 a b c q 如图所示 长为l 倾角为 的光滑绝缘斜面处于电场中 一带电量为 q 质量为m的小球 以初速度v0由斜面底端的a点开始沿斜面上滑 到达斜面顶端的速度仍为v0 则 a a b两点的电势差一定为b 小球在b点的电势能一定大于小球在a点的电势能c 若电场是匀强电场 则该电场的场强的最大值一定是d 若该电场是斜面中点正上方某点的点电荷q产生的 则q一定是正电荷 ab 如图所示 q为固定的正点电荷 a b两点在q的正上方和q相距分别为h和0 25h 将另一点电荷从a点由静止释放 运动到b点时速度正好又变为零 若此电荷在a点处的加速度大小为 试求 1 此电荷在b点处的加速度 2 a b两点间的电势差 用q和h表示 ab 3g 真空中存在空间范围足够大的 水平向右的匀强电场 在电场中 若将一个质量为m 带正电的小球由静止释放 运动中小球速度与竖直方向夹角为37o 取sin37o 0 6 cos37o 0 8 现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出 求运动过程中 1 小球受到的电场力的大小及方向 2 小球从抛出点至最高点的电势能变化量 方向 水平向右 方法归纳总结 8 用等效法处理带电体在叠加场中的运动 各种性质的场和实物的根本区别之一是场具有叠加性 即几个场可以同时占据同一空间 从而形成叠加场 对于叠加场中的力学问题 可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果 也可以同时研究几种场力共同作用的效果 将叠加场等效为一个简单场 然后与重力场中的力学问题进行类比 利用力学的规律和方法进行分析与解答 一带电小球 质量为m 用绝缘细线悬挂在水平向左的范围足够大的匀强电场中的o点 细线长度为l 当小球静止时 悬线与竖直方向的夹角 45 现把小球拉到竖直位置的最低点a 则要使小球能绕o点在竖直平面内做圆周运动 在最低点给小球的水平向左的初速度至少要多大 等效重力场 g 一根置于水平面上光滑玻璃管 绝缘体 内部有两个完全一样的弹性金属球a b 带电荷量分别为9q和 q 从图所示的位置由静止开始释放 问两球再经过图中位置时 两球的加速度是释放时的几倍 b a 如图所示 一质量为m 电荷量为 q的小球从距地面为h处 以某一水平初速度v0抛出 在小球运动的区域里 加有与小球初速度方向相反的匀强电场 若小球落地时速度方向恰好竖直向下 则小球飞行的水平距离l 小球落地时的动能ek和电场强度各是多少 如图所示 正电荷q放在一匀强电场中 在以q为圆心 半径为r的圆周上有a b c三点 将检验电荷q放在a点 它受到的电场力正好为零 则匀强电场的大小和方向如何 b c两点的场强大小和方向如何 a c b q 如图所示 在场强e 104n c的水平匀强电场中 有一根长l 15cm的细线 一端固定在o点 另一端系一个m 3g 带电荷量q 2x10 6c的小球 当细线处于水平位置时 小球从静止开始释放 则小球到达最低点b时的速度是 o a b e 若小球带电荷量为q 3x10 6c 从a点静止释放 则到达b时的速度 在哪个位置时速度最大 4 在如图所示的电场中 把点电荷q 2 10 11c 由a点移到b点 电场力做功wab 4 10 11j a b两点间的电势差uab等于多少 b a两点间的电势差uba等于多少 wab 4 0 10 8j 5 如图所示的电场中 a b两点间的电势差uab 20v 将点电荷q 2 10 9c 由a点移到b点 静电力所做的功是多少 wab 1 5 10 5j 7 电场中a b两点的电势是a 800v b 200v 把电荷q 1 5 10 8c由a点移到b点 电场力做了多少功 电势能是增加还是减少 增加或者减少多少 电势能增加 增加1 5 10 5j 4 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 求d点的电势 试画出匀强电场的电场线 解 因为ab cd e 所以 解得 5 如图所示 p q两金属板间的电势差为