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高二物理第一章《静电场》PPT复习课件


静电场复习

本章知识网络
电 荷 电荷守恒定律





电场的力的性质 场强 E=F/q 矢量 电场线 匀强电场 E=U/d 真空中点电荷的电场 E=kQ/r2

电场的能的性质 电势 Φ=WAO/q 标量等势面 电势差UAB=ΦA-ΦB=WAB/q


电场力 F=Eq(任何电场) qq F=k 1 2 2 (真空中点电荷)
r

电势能 电场力的功WAB =qUAB =EpA -EpB =△εAB

带电粒子在电场中 ①平衡②直线加速③偏转

静电感应 静电平衡 静电屏蔽 电容器 电容C=Q/U

知识梳理
1.电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能消 灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体, 或者从物体的一个部分转移到另一部分,在转 移过程中,电荷的代数和不变 2.库仑定律 Q1Q2 库仑定律—— F ? k 2
r



k=9×109N· 2,称为静电引力恒量。 m/C

? 【例1】在真空中同一条直线上的A、B两点固 定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。①将另 一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以 使它在电场力作用下保持静止?②若要求这 三个点电荷都只在电场力作用下保持静止, 那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电 荷?电荷量是多大?

练习1:宇航员发现某一星球是均匀带电体且为 负电,电量为Q,星球表面无大气,宇航员将 一粉尘置于距该星球表面h高处,粉尘恰好处于 悬浮状态,宇航员又将此粉尘带到距星球表面 2h处,无初速释放,粉尘将( B )
A:背向星球表面飞向太空。
B:仍处于悬浮状态。 C:向星球球心方向下落。

二、从力的角度研究电场,发现 电场强度是电场本身的一种特性,与 检验电荷存在与否无关。E是矢量。 要区别公式: E=F/q (定义式); E=kQ/r2 (点电荷电场); E=U/d (匀强电场)。

1、判断电场强度大小的方法。
F (1)根据公式判断: ①定义式 E = q
②真空中点电荷形成的电场 E =k Q 2 ③匀强电场E=U/d

r

(2)根据电场线判断: 电场线密集的地方场强大, 电场线稀疏的地方场强小。 (3)根据等势面判断:(等差)等势面密的地方 场强大,疏的地方场强小 。

2、判断电场强度方向的几种方法:
方法一:根据规定,正电荷所受电场力 的方向即是该点的场强方向; 方法二:电场线上每一点的切线方向即 是该点的场强方向;

方法三:电势降低最快的方向就是场强 的方向。

是非题
? (A)若将放在电场中某点的电荷q改为-q,则该点 的电场强度大小不变,方向与原来相反。 ? (B)若取走放在电场中某点的电荷,则该点的电 场强度变为零。 ? (C)沿电场线方向,场强一定越来越小。 ? (D)若电荷q在A处受到的电场力比B点时大,则 A点电场强度比B点的大。 ? (E)电场中某点电场线的方向,就是放在该点的 电荷所受电场力的方向。 ? (F)无论什么电场,场强的方向总是由高电势指 向低电势。 ? (G)已知A、B为某一电场线(直线)上的两点由 此可知,A、B两点的电场强度方向相同,但EA和EB 的大小无法比较。

1、(考察电场力性质)电荷A、B带有等量的正 电荷,左右放置.一负电荷q放在两者连线的中点, 恰能达到平衡.现将电荷B十分缓慢地向右移动, 电荷q将如何运动( ) B A、不动 B、向左运动 C、向右运动 D、可能向左运动,也可能向右运动

F 2、关于 E ? ……①和 q

Q E?k 2 r

……②,下列

说法中正确的是( c ) (1)①式中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是 放入电场中电荷的电量 (2)①式中,F是放入电场中的电荷所受的力,q是 产生电场电荷的电量 (3)②式中,Q是放入电场中的电荷的电量 (4)②式中,Q是产生电场的电荷的电量 A、(1)(3) C、(1)(4) B、(2)(3) D、(2)(4)

答案:C
公式

解析:(见下表)
适用范围 任何电场 公式说明 定义式:其中q是试验 电 荷 , F 是它在电场中 受到的电场力。 Q是场源电荷,E表示跟 点 电 荷 相 距 r处 某 点 的 场强

F E? q
Q E?k 2 r
U E? d

真空中点电荷的 电场

匀强电场

其中d为在场强方向 (沿电场线方向)上的 距离

3.场强的叠加
练习. 如图,在x轴上的x = -1和x =1两点分 别固定电荷量为- 4Q 和+9Q 的点电荷。求:x 轴上合场强为零的点的坐标。并求在x = -3点 处的合场强方向。
答案:x=-5,向右 - 4Q +9Q

-5 -3 -1

1

例:如图所示,三个完全相同的的金属小球 a、

b、c位于等边三角形的三个顶点上,a和c带 正电,a所带电量的大小比b小。已知c受到a 和b的静电力的合力可用图中四条有向线段的 一条来表示,它应是[C ] A. F1 B. F2 a b C. F3 D. F4
F1
F2

F4

c

F3

? 如图所示,半经为r的硬橡胶圆环上带有均匀 分布的正电荷,其单位长度上的带电量为q, 现截去环上一小段AB,AB长为l(l<<r),则剩余 部分在圆心O处产生的场强多大?方向如何?

3、(考察场强)如图中带箭头的直线是某一电场 中的一条电场线,在这条线上有A、B两点,用EA、 EB表示A、B两处的场强大小,则正确的是(C) (1)A、B两点的场强方向相同 (2)因为电场线从A指向B,所以EA>EB (3)A、B同在一条电场线上,且电场线是直线, 所以EA=EB (4)不知A、B附近的电场线分布状况,EA、EB的 大小不能确定 A、(1)(2) B、(1)(3) C、(1)(4)

? 如图a所示,直线AB是某点电荷电场中的一条 电场线。图b是放在电场线上两点a、b的电荷 的电量与所受电场力大小间的函数图像。由 此可以判定( AC ) A.场源可能是正电荷,位置在点A左侧 ? B.场源可能是正电荷,位置在点B右侧 ? C.场源可能是负电荷,位置在点A左侧 ? D.场源可能是负电荷,位置在点B右侧

练习:如图,一电子沿等量异种电荷中垂线由A-OB飞过,则电子所受电场力的大小和方向怎样变化 ( A) A: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。

C: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。

B O A

? 如图所示,一质量为m、带电量为q的点电荷, 在电场力作用下以恒定的速率v0经过同一圆弧 上的A、B、C三点,已测得AC=S,从A到C速度 方向转过θ角.求A、B、C三点场强的大小是多 少?并分析这个电场是什么性质的电荷所激发的 电场,求场源电荷的电荷量是多少?



mv s kq?

2 0

二、 从能的角度研究电场,发现电 势也是电场本身的一种特性,与检验 电荷存在与否无关。ψ是标量。

? ?? /q

通常规定:无限远处的电势为零。电 势的正负和大小是相对的,电势差的 值是绝对的。例:在+Q(-Q)的电 场中,φ >0(<0)。

1.如何比较电场中任两点电势的高低呢?
方法一: 根据电场线方向判断,顺着电场线方向,电势越 来越低; 方法二: 根据电势的定义式ψ= ε/q,从电势的物理意义上 分析判断;如:将+q从无穷远处移至+Q电场中的某点,外 力克服电场力做功越多,则该点的电势越高; 方法三: 根据场强方向判断,场强方向即为电势降低最快 的方向. 方法四: 根据电势差判断,若UAB>0,则ψA>ψB

是非题
? (A)在电场中,电场强度越大的地方电势越高。 ? (B)若某区域内各点的电场强度均相等,则此区 域内各点的电势一定相等。 ? (C)原静止的点电荷在只受电场力时,一定从电 势高处向电势低处运动。 ? (D)两个等量同种点电荷连线中点的场强为零、 电势不为零。

[题4]将一个正电荷从无穷远处移入电场中M 点,电场力做功为8.0×10-9焦。若将另一个 等量的负电荷从无穷远处移入电场中N点, 电场力做功为-9×10-9焦,则正确的结果是:
(A)UM<UN<U0 (C)UN<UM<U0 (B)UN>UM>U0 (D)UM>UN>U0

2.等势面

甲 等量异号点电荷的电场

乙 等量同号点电荷的电场

丁 孤立带电体的电场
丙 正点电荷的电场 图1-4-9电场线与等势面分布

1.图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场 线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运 动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运 动中只受电场力的作用,根据此图可作出正确判 断的是( ) BCD ? A.带电粒子所带电荷的符号 ? B.带电粒子在a、b两点的受力方向 ? C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大 ? D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大

练习. 如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势 面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电 的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹, P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是( D ) A.三个等势面中,等势面a的电势最高 B.带电质点一定是从P点向Q点运动 C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小

b

c P Q

a

练习.如图1所示,在点电荷+Q形成的电场中有 一个带电粒子通过,其运动轨迹如图中实线所示, 虚线表示电场的两个等势面,则 [ ]. A A.等势面电势A<B,粒子动能EKA>EKB B.等势面电势A>B,粒子动能EKA>EKB C.等势面电势A>B,粒子动能EKA<EKB D.等势面电势A<B,粒子动能EKA<EKB

? 如图所示,在匀强电场中,有相互平行且间 隔相等的3个等势面A、B、C,其中等势面B的 电势为零,一正电荷在只受电场力作用的情 况下,以垂直等势面A的初速度自A射入,且 初动能为20 J,到达等势面C时动能为零,则 该电荷在电势能为5 J处的动能是 (D ) ? A.20J ? B.15J ? C.10J ? D.5J

? 如图,图中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 电势UD=____V。 9

三.电势能是电荷和电场所组成的 系统共有的。规定:无限远处的电势 能为零。
如何比较电荷电势能的大小呢?

如何比较电荷电势能的大小呢? 方法一: 根据电场力做功的正负判断,若 电场力对移动电荷做正(负)功,则电 势能减少(增加);
方法二: 根据公式 Ep=qφ ;WAB=qUAB 计算。

[题5]是非题(并简要说明理由。)

?(A)电荷沿电场线方向移动时,其电势能一定减小。
?(B)检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时,它在 该点具有的电势能也一定大。 ?(C)把两个异号电荷靠近时,电荷电势能增大。

?(D)若电场中A、B两点间的电势差为零,则同一点电 荷在A、B两点所具有的电势能必定相同。
?(E)将一电荷匀速地从电场中的一点移至另一点,外 力所做的功等于该电荷电势能的变化量。 ?(F)电荷在电场中移动时,若电场力对电荷做正功,

电荷的电势能一定减小,而电荷的动能不一定减小。

? 将一个电荷量为1.0×10-8C的负电荷,从 无穷远处移到电场中的A点,克服电场力 做功2.0×10-8J,现将该电荷从A点移到B 点,电场力做功7.0×10-8J.试求A、B两 点电势(取无穷远处电势为零)

练习. 已知ΔABC处于匀强电场中。将一个带电量 q= -2×10-6C的点电荷从A移到B的过程中,电场 力做功W1= -1.2×10-5J;再将该点电荷从B移到C, 电场力做功W2= 6×10-6J。已知A点的电势φA=5V, 则B、C两点的电势分别为____V和____V。试在右 A 图中画出通过A点的电场线。 解:先由W=qU求出AB、BC间的电压分别为 6V和3V,再根据负电荷A→B电场力做负功, B 电势能增大,电势降低;B→C电场力做正 功,电势能减小,电势升高,知φB= 1VφC=2V。沿匀强电场中任意一条直线电 势都是均匀变化的,因此AB中点D的电势与 C点电势相同,CD为等势面,过A做CD的垂 线必为电场线,方向从高电势指向低电势, 所以斜向左下方。

D C

3. 理解电容概念和影响平行板电容器电容的 因素。其代表性问题是,在自动控制中的电容 式传感器问题。
? [例4]传感器是把非电学里(如速度、温度、压力 等)的变化转换成电学里变化的一种测定液面高 度的电容式传感器的示意图,金属芯线与导电液 体形成一个电容器,从电容C大小的变化就能反映 液面的升降情况,两者的关系是( AC ) 金属芯线 ? A.C增大表示h增大 导电液体 电介质 ? B.C增大表示h减小 ? C.C减小表示h减小 ? D.C减小表示h增大

练习、如图所示,A、B为两块竖直放置的平行金属板,G 是静电计,电键K合上后,静电计指针张开一个角度。下 述哪些做法可使指针张角增大?( CD ) A、使A、B两板靠近些; B、使A、B两板正对面积错开些; C、断开K后,使B板向右平移拉开一些; D、断开K后,使A、B正对面错开些。 练习、平行板电容器下板接地,两板与电源相连,b 为正中央的点,将不带电的厚金属板插入两板正中间 的如图所示位置后,a、b、c三点场强及电势变化情 况为:( AD ) A、E= E 且均增大,E减为零; B、U> U >U ,且三点电势均减小; C、E= E 且不变,E减为零; D、U> U >U ,且U减小, U 不变,U 增大。

练习. 如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。 K闭合时,该微粒恰好能保持静止。在①保持K闭合;②充 电后将K断开;两种情况下,各用什么方法能使该带电微 粒向上运动打到上极板? A.上移上极板M B.上移下极板N C.左移上极板M D.把下极板N接地

答案:①选B,②选C。

M N

K


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