电容器的电压课件

静电场静电场考纲展示考纲展示高考瞭望高考瞭望知知识点点要求要求物物质的的电结构，构，电荷守恒荷守恒1.高考高考对本部分内容的考本部分内容的考查主要集主要集中在中在电场的有关概念、的有关概念、电场力做功与力做功与电势能的能的变化、化、带电粒子在粒子在电场中的中的运运动、电容器等知容器等知识点上，点上，试题既有既有对本部分知本部分知识的的单独考独考查，以，以选择题为主，主，题目目难度不大；也有把本部分度不大；也有把本部分知知识与牛与牛顿运运动定律、定律、动能定理、功能定理、功能关系相能关系相结合的合的综合考合考查，以，以计算算题为主，主，题目目难度度较大大2.预计2011年高考年高考对电场部分的考部分的考查重点仍放在重点仍放在电场力的性力的性质、电场能能的性的性质、带电粒子在粒子在电场中的运中的运动三三个方面，尤其是个方面，尤其是带电粒子在粒子在电场、磁、磁场形成的复合形成的复合场中的运中的运动仍可能是仍可能是压轴题.静静电现象的解象的解释点点电荷荷库仑定律定律静静电场电场强强度，点度，点电荷的荷的场强强电场线电势能，能，电势电势差差匀匀强强电场中中电势差与差与电场强强度的关系度的关系带电粒子在匀粒子在匀强强电场中的运中的运动示波管示波管常常见电容器容器电容器的容器的电压、电荷量和荷量和电容的关系容的关系选修选修3-1 3-1 静电场静电场1电荷：自然界中存在着两种电荷，电荷：自然界中存在着两种电荷，电荷，电荷，电荷同种电荷互相电荷同种电荷互相_,异种电荷互相异种电荷互相_第一讲第一讲、电场力的性质电场力的性质正正负负2点电荷：点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大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得多以至于带电体的 、及及 对对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体，就可以看作带电的点，叫做点电荷类似于带电体，就可以看作带电的点，叫做点电荷类似于力学中的力学中的 也是一种理想化的模型也是一种理想化的模型形状形状大小大小电荷分布电荷分布质点质点排斥排斥吸引吸引3、库仑定律、库仑定律真空中两个点电荷的相互作用力跟它们的真空中两个点电荷的相互作用力跟它们的_ 成正比，跟它们间的成正比，跟它们间的 成反比作用力的成反比作用力的方向在方向在 上上电荷量的乘积电荷量的乘积距离的平方距离的平方它们的连线它们的连线表达式：表达式：Fk 式中式中k _ 9.0109Nm2/C2K叫叫静电力常量静电力常量适用条件：适用条件：中的中的_真空真空点电荷点电荷 例、如图所示，两个完全相同的绝缘金属壳例、如图所示，两个完全相同的绝缘金属壳a、b的的半径为半径为 R，质量为，质量为m，两球心之间的距离为，两球心之间的距离为l3R.若若使它们带上等量使它们带上等量 的异种电荷，电荷量为的异种电荷，电荷量为q，那么两，那么两球之间的万有引力球之间的万有引力F引引，库仑力，库仑力F库库分别为分别为D例、如图所示，在一条直线上有两个相距例、如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的的点电荷点电荷A、B，A带电带电Q，B带电带电9Q.现引入第三现引入第三个点电荷个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，问：下处于平衡状态，问：C应带什么性质的电？应放应带什么性质的电？应放于何处？所带电荷量为多少？于何处？所带电荷量为多少？负电负电A的左边的左边0.2 m处处 Q例、如图所示，例、如图所示，a、b是两个带有同种电荷的小球，用是两个带有同种电荷的小球，用绝缘丝线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平面绝缘丝线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平面的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为、，且，且.若同时剪断两根细线，空气阻力不计，两球带若同时剪断两根细线，空气阻力不计，两球带电荷量不变，则电荷量不变，则()Aa球的质量比球的质量比b球的大球的大Ba、b两球同时落地两球同时落地Ca球的电荷量比球的电荷量比b球的大球的大Da、b两球飞行的水平距离相等两球飞行的水平距离相等AB 4、电荷守恒定律、电荷守恒定律内容：电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一内容：电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体个物体 到另一物体或从物体的这一部分到另一物体或从物体的这一部分 到另到另一部分，系统的电荷总量一部分，系统的电荷总量 转移转移转移转移不变不变物体带电的实质：物体带电的实质：物体带电的方式有：物体带电的方式有：、得失电子得失电子摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触带电接触带电当完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律：当完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律：同种电荷总量同种电荷总量 ，异种电荷先，异种电荷先 后后_平均分配平均分配中和中和平分平分例、如图所示，半径相同的两个金属球例、如图所示，半径相同的两个金属球A、B带有相带有相等的电荷量，相等的电荷量，相 隔一定距离，两球之间相互吸引力隔一定距离，两球之间相互吸引力的大小是的大小是F.今让第三个半径相同的不带电的金属小球今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与先后与A、B两球接触后移开这时，两球接触后移开这时，A、B两球之两球之间的相互作用力的大小是间的相互作用力的大小是()AF/8BF/4 C3F/8 D3F/4A4、电场、电场强度、电场、电场强度（1）电场：电荷周围存在的一种看不见、）电场：电荷周围存在的一种看不见、摸不着的物质，这种物质称为电场。电场摸不着的物质，这种物质称为电场。电场对放入其中的电荷一定有对放入其中的电荷一定有 静静止电荷产生的电场称为止电荷产生的电场称为 电场力的作用电场力的作用静电场静电场（2）电场线：用来代表电场中的一条条有方向的曲）电场线：用来代表电场中的一条条有方向的曲线或直线。线或直线。电场线的特点：电场线的特点：电场线的特点：电场线的特点：1、电场线的、电场线的蔬密蔬密反映电场的强弱，曲线上每点反映电场的强弱，曲线上每点 的的切线方向切线方向表示该点的电场强度方向。表示该点的电场强度方向。2、电场线从、电场线从 出发终止于出发终止于_电场电场 中任中任何两条电场线在电场中不何两条电场线在电场中不_ 正电荷正电荷负电荷负电荷相交相交3、匀强电场的电场线是均匀分布的平行、匀强电场的电场线是均匀分布的平行直线直线.电场线不是实际存在的线，而是为电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而了描述电场而假想假想的线的线 几种典型电场的电场线几种典型电场的电场线5、电场强度的大小及性质、电场强度的大小及性质(1)定义定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它与它的的 的比值的比值电量电量q注意：当注意：当q变化是变化是F也变化，也变化，E不变，即当不变，即当q=0时，时，F=0。E的大小不变。也就是说的大小不变。也就是说电场强度是描述电电场强度是描述电场力的性质的物理量，其大小与放入的试探电荷场力的性质的物理量，其大小与放入的试探电荷无关无关。单位：单位：N/C 或或 V/m.F=Eq2、点电荷在真空中形成的电场的电场强度的大小、点电荷在真空中形成的电场的电场强度的大小即点电荷在真空中形成的电场即点电荷在真空中形成的电场的电场强度的大小由产生电场的电场强度的大小由产生电场的电荷的电量和距离决定。的电荷的电量和距离决定。场强的叠加：当某一区域的电场由几个电场叠加而产生场强的叠加：当某一区域的电场由几个电场叠加而产生的时候，电场中某点的场强等于各个电场单独在该点的的时候，电场中某点的场强等于各个电场单独在该点的场强的矢量和，遵循场强的矢量和，遵循平行四边形定则平行四边形定则.比比较项目目等量同种点等量同种点电荷荷等量异种点等量异种点电荷荷电场线图示示交点交点O处的的场强强为零零最大最大由由O沿中垂沿中垂线向向外外场强强的的变化化向外先增大后减小向外先增大后减小向外逐向外逐渐减小减小关于关于O点点对称的称的两点两点A与与AB与与B场强强的关系的关系等大、反向等大、反向等大、同向等大、同向等量同种和异种点电荷的电场两点电荷连线的中垂等量同种和异种点电荷的电场两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较。线上的电场分布及特点的比较。例、在电场中的某点放一个检验电荷，其电荷量为例、在电场中的某点放一个检验电荷，其电荷量为q，受到的电场力为受到的电场力为F，则该点的电场强度为，则该点的电场强度为 下列下列说法正确的是说法正确的是 A若移去检验电荷，则该点的电场强度为若移去检验电荷，则该点的电场强度为0B若检验电荷的电荷量变为若检验电荷的电荷量变为4q，则该点的场强，则该点的场强 变为变为4EC若放置到该点的检验电荷变为若放置到该点的检验电荷变为2q，则场中，则场中 该点的场强大小不变，但方向相反该点的场强大小不变，但方向相反D若放置到该点的检验电荷变为若放置到该点的检验电荷变为2q，则场中，则场中 该点的场强大小方向均不变该点的场强大小方向均不变D例、如图例、如图 所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由 AOB 匀速运动，电子的重力不计，则电子除受匀速运动，电子的重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向的变化情电场力外，所受的另一个力的大小和方向的变化情况是况是()A.先变大后变小，方向水平向左先变大后变小，方向水平向左B.先变大后变小，方向水平向右先变大后变小，方向水平向右C.先变小后变大，方向水平向左先变小后变大，方向水平向左D.先变小后变大，方向水平向右先变小后变大，方向水平向右B例、如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧形绝缘细例、如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧形绝缘细管的圆心处放一点电荷，将质量为管的圆心处放一点电荷，将质量为m、带电荷量为、带电荷量为q的小球从圆弧管水平直径的端点的小球从圆弧管水平直径的端点A由静止释放，当由静止释放，当小球沿细管下滑到最低点时，对细管的上壁的压力小球沿细管下滑到最低点时，对细管的上壁的压力恰好与球重相同，求圆心处的电荷在圆弧管内产生恰好与球重相同，求圆心处的电荷在圆弧管内产生的电场的场强大小的电场的场强大小 4mg/q例、如图所示，小球例、如图所示，小球A和和B带电荷量均为带电荷量均为+q，质量，质量分别为分别为m和和2m，用不计质量的竖直细绳连接，在，用不计质量的竖直细绳连接，在竖直向上的匀强电场中以速度竖直向上的匀强电场中以速度v0匀速上升，某时匀速上升，某时刻细绳突然断开。小球刻细绳突然断开。小球A和和B之间的相互作用力忽之间的相互作用力忽略不计。求：略不计。求：（1）该匀强电场的场强）该匀强电场的场强E（2）细绳断开后）细绳断开后A、B两球的加速度两球的加速度aA、aB（3）当）当B球速度为零时，球速度为零时，A球的速度大小？球的速度大小？A mB 2m1、方向向上方向向上 2、方向向下方向向下 3、第第第第2 2讲讲讲讲 电场能的性质电场能的性质电场能的性质电场能的性质1、定义：电荷在电场中具有的与电场有关的、定义：电荷在电场中具有的与电场有关的能量称为电势能，它等于静电力把它从该点能量称为电势能，它等于静电力把它从该点移到移到零势能零势能位置时电场力所做的功位置时电场力所做的功2、电场力做功与电荷电势能的变化关系、电场力做功与电荷电势能的变化关系电荷在电场中运动时，如果电场力对电荷做电荷在电场中运动时，如果电场力对电荷做正功时，电荷的电势能就减少；电荷的动能正功时，电荷的电势能就减少；电荷的动能增大，电场力对电荷做多少正功，电荷的电增大，电场力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减少多少。动能增大多少。相反如果势能就减少多少。动能增大多少。相反如果电场力对电荷做负功时，电荷的电势能就增加电场力对电荷做负功时，电荷的电势能就增加电荷的动能减小。电场力对电荷做多少负功，电荷的动能减小。电场力对电荷做多少负功，电荷的电势能就增加多少。动能减小多少。电荷的电势能就增加多少。动能减小多少。W=qU E Ep p.注意：注意：电场力做功与路径无关，电荷在电场中电场力做功与路径无关，电荷在电场中任意两点间移动时，它的电势能的变化量是确任意两点间移动时，它的电势能的变化量是确定的，因此移动电荷做功的数值也是确定的，定的，因此移动电荷做功的数值也是确定的，所以电势能的变化仅与电场力做功有关，与电所以电势能的变化仅与电场力做功有关，与电荷的运动路径无关；与是否有其它力的作用及荷的运动路径无关；与是否有其它力的作用及运动性质都没有关系。运动性质都没有关系。例、例、(广东模拟广东模拟)如图所示，一带负电粒子以某速度如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹图中所示的运动轨迹M和和N是轨迹上的两点，其中是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点不计重力，下列表述正确的是点在轨迹的最右点不计重力，下列表述正确的是 ()A粒子在粒子在M点的速率最大点的速率最大 B粒子所受电场力沿电场方向粒子所受电场力沿电场方向C粒子在电场中的加速度不变粒子在电场中的加速度不变D粒子在电场中的电势能始终在增加粒子在电场中的电势能始终在增加C例(广东高考)如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹，粒子先经过M点，再经过N点，可以判定 ()AM点的电势能大于N点的电势能B电荷在M点的速度小于N点的速度C粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力D粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力 A B D3、电势、电势1.定义定义定义定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值的比值的比值的比值,叫做这一点的电势。叫做这一点的电势。叫做这一点的电势。叫做这一点的电势。单位单位:伏特伏特(V)电势是标量电势是标量电势与电场线的关系电势与电场线的关系:沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低.(电场线指电场线指 向电势降低的方向向电势降低的方向)4、等势面、等势面.定义定义:电场中电势相同的各点构成的面叫做等电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面势面.等势面的特点等势面的特点 (1)等势面一定和电场线垂直等势面一定和电场线垂直.(2)等势面上各点电势相等等势面上各点电势相等,在等势面上移动在等势面上移动 电荷电场力不做功电荷电场力不做功.(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面等势面.例、如图所示，例、如图所示，ABCD为竖直放在场强为为竖直放在场强为E104 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的部分是半径为的部分是半径为R的半圆形轨道，轨道的水平部分的半圆形轨道，轨道的水平部分与其半圆相切，与其半圆相切，A为水平轨道上的一点，而且为水平轨道上的一点，而且ABR0.2 m，把一质量，把一质量m0.1 kg、带电荷量、带电荷量q1104 C的小球放在水平轨道的的小球放在水平轨道的A点由静止开始释点由静止开始释放，小球在轨道的内侧运动放，小球在轨道的内侧运动(g取取10 m/s2)求：求：(1)小球到达小球到达C点时的速度是多大？点时的速度是多大？(2)小球到达小球到达C点时对轨道压力是多大？点时对轨道压力是多大？(3)若让小球安全通过若让小球安全通过D点，开始释放点离点，开始释放点离B 点至点至少多远？少多远？1、vC2 m/s、2、FN3 N 3、x0.5 m.4、电势差、电势差电场中任意两点的电势之差，称为电势差。电场中任意两点的电势之差，称为电势差。即：即：UAB=UA-UB=匀强电场的电场强度与电势差的关系匀强电场的电场强度与电势差的关系UAB=UA-UB=Ed(d为沿电场线方向两为沿电场线方向两点间的距离）点间的距离）第第3讲讲 电容器电容器 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动1、电容器、电容器 及电容及电容两个彼此绝缘且又互相靠近的导体组成一个电容器两个彼此绝缘且又互相靠近的导体组成一个电容器电容器的电容：电容器的电容：C=Q/U=2、电容器的两大特点。、电容器的两大特点。（1）、电压不变）、电压不变（2）、电量不变）、电量不变例、如图所示，电路中例、如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关是一只静电计，开关S合上后，静电计指针合上后，静电计指针 张开一个张开一个角度，下述哪些做法可使指针张角增大角度，下述哪些做法可使指针张角增大 （）A使使A、B两板靠近一些两板靠近一些B使使A、B两板正对面积错开一些两板正对面积错开一些C断开断开S后，使后，使A板向右平移拉开一些板向右平移拉开一些D断开断开S后，使后，使A、B正对面积错开一些正对面积错开一些C D例例.如图平行板电容器的两极板如图平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部闭合开关带正电小球悬挂在电容器内部闭合开关S，电容，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为则则A保持开关保持开关S闭合，带正电的闭合，带正电的A板向板向B板靠近，则板靠近，则 增大增大B保持开关保持开关S闭合，带正电的闭合，带正电的A板向板向B板靠近，则板靠近，则 不变不变C开关开关S断开，带正电的断开，带正电的A板向板向B板靠近，则板靠近，则增大增大D开关开关S断开，带正电的断开，带正电的A板向板向B板靠近，则板靠近，则不变不变AD3、带电粒子在电场中的运动、带电粒子在电场中的运动（1）带电粒子在电场中的加速）带电粒子在电场中的加速（2）、带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转例示波管是一种多功能电学仪器，它的工作例示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下列情况：如图所示，真空室原理可以等效成下列情况：如图所示，真空室中电极中电极K发出电子发出电子(初速度不计初速度不计)，经过电压为，经过电压为U1的加速电场后，由小孔的加速电场后，由小孔S沿水平金属板沿水平金属板A、B间的中心线射入板间金属板长为间的中心线射入板间金属板长为L，相距为，相距为d，当当A、B间电压为间电压为U2时电子偏离中心线飞出电场时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点已知电子的质量为打到荧光屏上而显示亮点已知电子的质量为m，电荷量为，电荷量为e，不计电子重力，下列情况中一，不计电子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是定能使亮点偏离中心距离变大的是 ()AU1变大，变大，U2变大变大 BU1变小，变小，U2变大变大CU1变大，变大，U2变小变小 DU1变小，变小，U2变小变小例、有三个质量相等的分别带有正电、负电和不带例、有三个质量相等的分别带有正电、负电和不带电的微粒，从极板左侧中央以相同的水平初速度电的微粒，从极板左侧中央以相同的水平初速度v先先后垂直场强方向射入，分别落到极板后垂直场强方向射入，分别落到极板A、B、C处，如处，如图所示，则下列说法正确的有图所示，则下列说法正确的有 ()A落在落在A处的微粒带正电，处的微粒带正电，B处的不带电，处的不带电，C处的带处的带负电负电 B三个微粒在电场中运动时间相等三个微粒在电场中运动时间相等C三个微粒在电场中运动的加速度三个微粒在电场中运动的加速度aAaBaCD三个微粒到达极板时的动能三个微粒到达极板时的动能EkAEkBEkC例、例、(2010南京模拟南京模拟)一质量为一质量为m、带电荷量为、带电荷量为q的的小球以水平初速度小球以水平初速度v0进入竖直向上的匀强电场中，如进入竖直向上的匀强电场中，如图图12甲所示今测得小球进入电场后在竖直方向下降甲所示今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度的高度y与水平方向的位移与水平方向的位移x之间的关系如图之间的关系如图12乙所示乙所示根据图乙给出的信息，根据图乙给出的信息，(重力加速度为重力加速度为g)求：求：(1)匀强电场场强的大小；匀强电场场强的大小；(2)小球从进入匀强电场到小球从进入匀强电场到下降下降h高度的过程中，电高度的过程中，电场力做的功；场力做的功；(3)小球在小球在h高度处的动能高度处的动能例、如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负例、如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，水平射入电场，且沿下板边缘飞出若下板不动，将上板上移一小段且沿下板边缘飞出若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小从原处飞入，则带电小球球()A将打在下板中央将打在下板中央B仍沿原轨迹由下板边缘飞出仍沿原轨迹由下板边缘飞出C不发生偏转，沿直线运动不发生偏转，沿直线运动D若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央在下板的中央例、如图所示为一真空示波管，电子从灯丝例、如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出发出（初速度不计），经灯丝与（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压板间的加速电压U1加速，加速，从从A板中心孔沿中心线板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金射出，然后进入两块平行金属板属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点已知加点已知加速电压为速电压为U1，M、N两板间的电压为两板间的电压为U2，两板间的距，两板间的距离为离为d，板长为，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为，板右端到荧光屏的距离为L2，电，电子的质量为子的质量为m，电荷量为，电荷量为e（1）电子穿过）电子穿过A板时的速度大小；板时的速度大小；（2）电子从偏转电场射出时的）电子从偏转电场射出时的 侧移量；侧移量；（3）P点到点到O点的距离点的距离dU1L1L2PMNOKA