高中物理静电场知识归类.ppt

静电场梳理 基本知识点的梳理 知识结构 两个静电力公式 F Eq 任何场中电荷受的静电力 真空中两静止的点电荷之间的静电力 静电力方向的判定 1 电荷 q 的电性 电荷受的静电力 F 方向 该点的场强 E 方向 三个因素中知道两个能确定第三个 只知道一个因素另两个不能确定 只能假设 不同假设下结果不同 2 两个点电荷间的作用力方向在它们的连线上 且同种排斥异种相吸 3 根据带电粒子的轨迹判断 若只受静电力 静电力指向轨迹凹的一侧 场强的叠加 三步骤1 先判断每个点电荷单独存在时在该点产生的场强方向 2 用定性或定量判断每个点电荷单独存在时在该点产生的场强大小 3 用平行四边形定则合成 计算功的两个公式 W Eqd已知E d优先选择此式 注意s的取法 W qU已知U优先选择此式 计算电荷电势能的两个公式 1 电荷在某点的电势能等于把电荷从这点移到零电势能点的过程中电场力做的功 即EPA WA02 EPA q 电场力做功与电势能的变化关系 1 静电力对电荷做的功等于电荷电势能的变化量 即WAB EPA EPB2 静电力做了多少的正功 电荷的电势能减少多少 静电力做了多少的负功 电荷的电势能增加多少 计算电势差的三个公式 UAB A BUAB WAB qUAB Ed 适用于匀强电场 若非匀强电场可用它定性讨论问题 电势差 标量 与场本身和两点位置有关 计算电势的四个公式 UAB A B A KQ r A B UAB WAB q A B UAB Ed A EA q 电势 标量 正负代表大小 与场本身和零电势的选择有关 电势高低的判断 判断角度判断方法依据电场线方向 沿电场线方向电势逐渐降低依据电场力做功 根据UAB WAB q 将WAB q的正负号代入 由UAB的正负判断 A B的高低依据场源电荷的正负 取无穷远处电势为零 正电荷周围电势为正值 负电荷周围电势为负值 靠近正电荷处电势高 靠近负电荷处电势低依据电势能的高低 在正电荷电势能较大处电势高 在负电荷电势能较小处电势高 电势能大小的判断 判断角度判断方法做功判断法 电场力做正功 电势能减小 电场力做负功 电势能增加电荷电势法 在正电荷电势高的地方电势能大 在负电荷电势低的地方电势能大公式法 由Ep q 将q 的大小 正负号一起代入公式 Ep越大 电势能越大能量守恒法 在电场中 当只有电场力做功时 电荷的动能和电势能相互转化 动能增加 电势能减小 反之 电势能增加 两个图象 斜率的意义 电场强度 面积的意义 电势差 三个场强公式 适用于任何电场 只适用于真空中的点电荷 只适用于匀强电场 四个用比值定义的物理量 由场本身和位置决定 由场本身 位置和零电势点选择决定 由场本身和两点位置决定与零电势点的选择无关 由电容器本身决定 正负电荷在同一场中相反的情况 1 同一场中正负电荷受静电力的方向相反2 同一电场中正负电荷向同一方向移动时静电力的功相反 电势能的增减相反 E q q F F V 正负电荷在同一场中相反的情况 3 同一电场中 正电荷电势能越大的点 电势越高 负电荷电势能越大的点 电势越低 正电荷电势能为负的点的电势为负 负电荷电势能为负的点的电势为正 4 规定无穷远处为零电势 则正电荷产生的电场中各点的电势为正 负电荷产生的电场中各点的电势为负 几种典型的电场线 由一条电场线不能确定是何种电场的电场线 等量同种电荷和等量异种电荷的中垂线上场强比较 连线上呢 几种典型的等势面 以点电荷为圆心的同心圆 平行等间距的直线 连线的中垂线是等势面若选无穷远处为零电势 则中垂线上的电势为零 连线上从左至右电势降低 0 连线的中垂线上从中点至无穷远电势降低 中点电势最高 正 连线上从左至右电势先减小后增大 正 对称点的电势相等 电场线与等势面垂直 等势面密的地方电场线也密 电场线与等势面的关联点 1 沿电场线方向电势降低 即电场线由高等势面指向低等势面 2 电场线与等势面垂直 沿等势面移动电荷电场力不做功 3 电场线密的地方等差等势面也密 4 场强的大小看电场线的疏密 电势的高低看电场线的方向 电容器的动态分析 1 电容器充电后与电源断开 电容器极板上的电荷量Q不变 C Q UC S 4 KdE U dE与d无关2 电容器与电源相连 极板间的电势差U不变 C Q UC S 4 KdE U dE与S无关 E 4 KQ S 针对练习 09海淀 图3所示为研究决定平行板电容器电容大小因素的实验装置 两块相互靠近的等大正对平行金属板M N组成电容器 板N固定在绝缘座上并与静电计中心杆相接 板M和静电计的金属壳都接地 板M上装有绝缘手柄 可以执手柄控制板M的位置 在两板相距一定距离时 给电容器充电 静电计指针张开一定角度 在整个实验过程中 保持电容器所带电荷量不变 对此实验过程的描述正确的是 A 只将板M从图示位置稍向左平移 静电计指针张角变大B 只将板M从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移 静电计指针张角变大C 只将板M从图示位置稍向上平移 静电计指针张角减小D 只在M N之间插入云母板 静电计指针张角变大 AB 针对练习 将平行板电容器两极板之间的距离 电压 电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d U E和Q表示 下列说法正确的是 A 保持U不变 将d变为原来的两倍 则E变为原来的一半B 保持E不变 将d变为原来的一半 则U变为原来的两倍C 保持d不变 将Q变为原来的两倍 则U变为原来的一半D 保持d不变 将Q变为原来的一半 则E变为原来的两倍 A 针对练习 如图所示 两块平行金属板正对着水平放置 两板分别与电源正 负极相连 当开关闭合时 一带电液滴恰好静止在两板间的M点 则 A 当开关闭合时 若减小两板间距 液滴仍静止B 当开关闭合时 若增大两板间距 液滴将下降C 开关再断开后 若减小两板间距 液滴将上升D 开关再断开后 若增大两板间距 液滴仍静止 BD 带电粒子在电场中的运动形式 只在电场中 加速运动 减速运动 匀加速直线和曲线 变加速直线和曲线 匀减速直线和曲线 变减速直线和曲线 匀速圆周运动 在复合场中的运动 静止 加速运动 减速运动 匀加速直线和曲线 变加速直线和曲线 匀减速直线和曲线 变减速直线和曲线 圆周运动 往复运动 简谐运动 1 如图所示 M N是在真空中竖直放置的两块平行金属板 质量为m 电量为 q的带电粒子 以极小的初速度由小孔进入电场 当M N间电压为U时 粒子到达N板的速度为v 如果要使这个带电粒子到达N板的速度为2v 则下述方法能满足要求的是A 使M N间电压增加为2UB 使M N间电压增加为4UC 使M N间电压不变 距离减半D 使M N间电压不变 距离加倍 问题与练习 B 加速度 时间怎样变化 2 一束一价正离子流垂直射入匀强电场区域 已知它们离开匀强电场时的偏转角相同 可以判定它们进入电场时A 一定具有相同的动能B 一定具有相同的动量C 一定具有相同的质量D 一定具有相同的速度 问题与练习 A 3 图为示波管示意图 示波管的灵敏度为电子离开偏转极时的侧向偏移y跟偏转极所加的电压U2之比 y U2 为了提高示波管的灵敏度 可采取的措施是A 增大偏转极电压U2B 使偏转极的极板长度l变短C 使偏转极的极板间距离d变小D 增大加速极电压U1 问题与练习 C 4 真空室中电极K发出的电子 初速不计 经过U0 1000V的加速电场后 由小孔S沿两水平金属板A B间的中心线射入 板长l 0 20m 相距d 0 020m 加在A B两板间电压u随时间t变化图线如图2所示 设A B间的电场可看作是均匀的 且两板外无电场 在每个电子通过电场区域的极短时间内 电场可视作恒定的 光屏与极板右端距离b 0 15m 求电子打在荧光屏上的最大偏移量 问题与练习 2 5cm 用类比法学习基本概念 电场强度类比重力场强度 用类比法学习基本概念 静电力做功类比重力做功W Eqs s和静电力在一条直线上 W mgh h和重力在一条直线上 电场力做功与电势能的改变关系类比重力做功与重力势能的改变关系W电 EP1 EP2W重 EP1 EP2 用类比法学习基本概念 电势 类比高度h 即 h 电势差类比高度差 即UABhAB 电容器水容器电荷量Q水量V电势差U水位差H电容C横截面S 用类比法学习基本概念 练习 有三个完全相同的金属球 A球带电荷量为q B C均不带电 现要使B球带的电荷量为3q 8 应该怎么办 练习 如图 真空中有两个点电荷和 分别固定在和的位置上 1 坐标轴上哪几个位置的电场强度为0 2 坐标轴上哪些地方的电场强度是沿轴的正方向的 如图所示 A B C D E是半径为r的圆周上等间距的五个点 在这些点上各固定一个点电荷 除A点处的电荷量为 q外 其余各点处的电荷量均为 q 则圆心O处 A 场强大小为kq r2 方向沿OA方向B 场强大小为kq r2 方向沿AO方向C 场强大小为2kq r2 方向沿OA方向D 场强大小为2kq r2 方向沿AO 练习 练习 如图所示 ABCD是匀强电场中的一正方形的四个顶点 已知A B C三点的电势分别为 A 15v B 3v C 3v 由此可得D点的电势 D 练习 如图所示 在足够大的光滑绝缘水平面内有一带正电的点电荷a 图中未画出 与a带同种电荷的电荷b仅在a的库仑力作用下 以初速度v0 沿MP方向 由M点运动到N点 到N点时速度大小为v 且v v0 则下列说法不正确的是 A a电荷一定在虚线MP下方B b电荷在M点 N点的加速度大小可能相等C b电荷在M点的电势能小于在N点的电势能D b电荷从M点到N点的过程中 a电荷对其做的总功为负值 思考与讨论 思考与讨论 1 如果在电极XX 之间不加电压 但在电极YY 之间加不变的电压 电子束运动过程中受到哪个方向的力 电子将打在荧光屏的什么位置 是一个点还是一条线 是一个在Y轴上的点 如果在电极XX 之间加不变的电压 但在电极YY 之间不加电压 电子束运动过程中受到哪个方向的力 电子将打在荧光屏的什么位置 是一个点还是一条线 是一个在X轴上的点 如果在电极XX 之间加不变的电压 在电极YY 之间也加不变的电压 电子束运动过程中受到哪个方向的力 电子将打在荧光屏的什么位置 是一个点还是一条线 是某一象限的点 2 如果在电极XX 之间不加电压 但在电极YY 之间加如图1所示变化规律的电压 在荧光屏会看到什么图形 y轴上一条直线 3 如果在电极YY 之间加如图1所示变化规律的电压 在电极XX 之间加不变的电压 在荧光屏会看到什么图形 一条平行于Y轴的直线 4 如果在电极YY 之间仍加如图所示变化规律的电压 在电极XX 之间加上面如图2的电压 在荧光屏会看到什么图形 试着画出它的图形 复合场问题 水平向右的匀强电场中 用长为R的轻质细线在O点悬挂一质量为m的带电小球 静止在A处 AO的连线与竖直方向夹角为370 现给小球施加一个沿圆弧切线方向的初速度V0 小球便在竖直面内运动 为使小球能在竖直面内完成圆周运动 这个初速度V0至少应为多大 静止时对球受力分析如右图 且F mgtg370 mg 等效 场力G mg与T反向 等效 场加速度g g与重力场相类比可知 小球能在竖直面内完成圆周运动的临界速度位置在AO连线B处 且最小的VB 从B到A运用动能定理 G 2R mV02 mVB2mg2R mV02 mgRV0 在水平方向的匀强电场中 用长为L的轻质绝缘细线悬挂一质量为m的带电小球 小球静止在A处 悬线与竖直方向成300角 现将小球拉至B点 使悬线水平 并由静止释放 求小球运动到最低点D时的速度大小 A处时对球受力分析如右图 且F mgtg300 mg 等效 场力G mg与T反向 等效 场加速度g g从B到C小球在等效场力作用下做初速度为零的匀加速直线运动 S LVC 2所以VCX VCsin600 VCY在绳子拉力作用下 瞬时减小为零从C到D运用动能定理 WG WF mVD2 mVCX2VD 纵轴每大格 0 25 每小格0 05 在直线上取较远的两点求斜率 纵轴4 85 3 20 1 65对应横轴1 20 0 8 0 40 k 4 13 4 2 g 9 6