物理选修静电场知识点总结学习教案

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1、会计学1物理物理(wl)选修静电场知识点总结选修静电场知识点总结第一页，共67页。电场的分布；熟练将运动学和力学的规律应用到电场中，分析、解决带电粒子在电场中的运动问题. 课标领航课标领航第1页/共67页第二页，共67页。一、三种(sn zhn)起电方式1、摩擦(mc)起电2、感应(gnyng)起电（实质：电子的转移）3、接触起电 近端感应异种电荷，远端感应同种电荷同种电荷电量平分， 异种电荷先中和后平分二、电荷守恒定律三、元电荷三、元电荷最小的电荷量最小的电荷量所有带电体的电荷量都是所有带电体的电荷量都是e e的整数倍的整数倍1.1 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律qm第2页/共67页第三页

2、，共67页。1.2 库仑定律(k ln dn l) 1、内容(nirng)： 2、表达式：221rqqkF q1q2+rFFk 叫静电力常量(chngling) : 229/CmN100 . 9 k 3、适用范围： 真空（空气中近似）真空（空气中近似） 静止点电荷（理想化模型）静止点电荷（理想化模型）r r：球心间距：球心间距4、说明：库仑力是矢量 大小：代入q1q2的绝对值计算 方向：同斥异吸第3页/共67页第四页，共67页。类型类型一一电荷间的相互作用图111第4页/共67页第五页，共67页。【答案(d n)】BC第5页/共67页第六页，共67页。图112第6页/共67页第七页，共67页。

3、解析(ji x)：选D.第7页/共67页第八页，共67页。()类型类型二二起电方式的应用图113第8页/共67页第九页，共67页。【答案【答案(d n)】ACD第9页/共67页第十页，共67页。类型类型三三用验电器判断物体的带电情况图114第10页/共67页第十一页，共67页。【答案(d n)】AB第11页/共67页第十二页，共67页。图115第12页/共67页第十三页，共67页。解析：选D.A球带正电，靠近验电器B时，发生静电感应(jngdin gnyng)，验电器的金属球带负电，金属箔片带正电而张开.第13页/共67页第十四页，共67页。nC4.5105C,4.5105C,3.0105Cn

4、D5.0105C,5.0105C,2.0105C类型类型四四电荷守恒定律的应用 【答案(d n)】C第14页/共67页第十五页，共67页。一、电场一、电场(din chng)第15页/共67页第十六页，共67页。2QE = KrFE=q场强的定义场强的定义(dngy)式，适用任何式，适用任何电场电场 唯一性：唯一性： 电场电场(din chng)中某点的场中某点的场强是确定的强是确定的场强的决定式，场强的决定式，适用真空中点电荷适用真空中点电荷二、电场强度方向性方向性 ：正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向三、场强的叠加原理：三、场强的叠加原理：遵循平行四边形定则遵循平行四边形定则第16页

5、/共67页第十七页，共67页。1.起于正电荷（无穷远处(yun ch)），终于负电荷（无穷远处(yun ch)）2.不闭合，不相交。第17页/共67页第十八页，共67页。第18页/共67页第十九页，共67页。1.4 1.4 电势电势(dinsh)(dinsh)能能和电势和电势(dinsh)(dinsh) 第19页/共67页第二十页，共67页。将电荷将电荷(dinh)q(dinh)q从从A A沿任何路径移至沿任何路径移至B B，静电力做功，静电力做功相同相同EB+MAFq+WAB=qE|AM|第20页/共67页第二十一页，共67页。电场力做功的过程电场力做功的过程(guchng)(guchng)

6、是电势能是电势能转化的过程转化的过程(guchng)(guchng)。第21页/共67页第二十二页，共67页。1 1、定义：电荷在电场、定义：电荷在电场(din chng)(din chng)中具有的势中具有的势能。能。3、相对性：大地(dd)或无穷远为电势能零点。2、静电力做的功等于电势、静电力做的功等于电势(dinsh)能的减能的减少量。少量。（E Ep p）标量）标量PBPAABEEWEpAFAB+FEEB电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加第22页/共67页第二十三页，共67页。、下列说法中正确的是（、下列说法中正确的是（ ）A.A.当两正点电荷相互

7、靠近时，它们当两正点电荷相互靠近时，它们(t men)(t men)的电势能的电势能增大增大B.B.当两负点电荷相互靠近时，它们当两负点电荷相互靠近时，它们(t men)(t men)的电势能的电势能增大增大C.C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们(t (t men)men)的电势能减小的电势能减小D.D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们(t (t men)men)的电势能增大。的电势能增大。ABCABC第23页/共67页第二十四页，共67页。CDCD第24页/共67页第二十五页，共67页。3 3、

8、如图所示、如图所示, ,在等量正点电荷形成的电场中在等量正点电荷形成的电场中, ,它们它们(t men)(t men)连线的中垂面连线的中垂面abab上上, , 有一电子有一电子, ,从静止开始由从静止开始由a a运运动到动到b b的过程中的过程中(a(a、b b相对相对o o对称对称),),下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.A.电子的电势能始终增多电子的电势能始终增多B.B.电子的电势能始终减少电子的电势能始终减少C.C.电子的电势能先减少后增加电子的电势能先减少后增加D.D.电子的电势能先增加后减少电子的电势能先增加后减少COab+-第25页/共67页第二十六页，共67页。

9、4 4、一带电油滴在竖直方向的匀强电场中的运动、一带电油滴在竖直方向的匀强电场中的运动轨迹如图虚线所示轨迹如图虚线所示, ,电场方向竖直向下电场方向竖直向下(xin xi).(xin xi).若若不计空气阻力不计空气阻力, ,则此带电油滴从则此带电油滴从a a运动到运动到b b的过程中的过程中, ,能量能量变化情况为变化情况为( )( )A.A.动能减小动能减小B.B.电势能增加电势能增加C.C.动能和电势能之和减少动能和电势能之和减少D.D.重力势能和电势能之和增加重力势能和电势能之和增加EabCF电电GF合合第26页/共67页第二十七页，共67页。电荷在电场电荷在电场(din chng)中

10、某一中某一点的电势能与它的电荷量的比值点的电势能与它的电荷量的比值。qEP1. 1. 定义定义(dngy)(dngy): :2. 2. 公式公式(gngsh)(gngsh): :( (计算时要代入正负号计算时要代入正负号) )电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。3. 标量，正负表大小。 一般选无穷远或大地电势为零。第27页/共67页第二十八页，共67页。5 5、如果把、如果把q=1.0q=1.010-8C10-8C的电荷从无穷远处移至电场的电荷从无穷远处移至电场(din (din chng)chng)中的中的A A点，需克服电场点，需克服电场(din c

11、hng)(din chng)力做功力做功W=1.2W=1.210-4J.10-4J.那么那么 q q在在A A点的电势能和在点的电势能和在A A点的电势各是多少？点的电势各是多少？ q q未移入电场未移入电场(din chng)(din chng)前前A A点的电势是多少点的电势是多少 ？VCJqEJEJEWPAAPAPAA48444102 . 1100 . 1102 . 1102 . 1102 . 10第28页/共67页第二十九页，共67页。6 6、如图所示，电场中有、如图所示，电场中有A A、B B两点，则下列说法两点，则下列说法(shuf)(shuf)中正确的是（中正确的是（ ）A A、

12、电势、电势A B A B 场强场强EAEBEAEBB B、电势、电势A B A B 场强场强EAEBEAEpBEpAEpBA AB BE EBC结论：正电荷沿电场线方向电结论：正电荷沿电场线方向电势能减少势能减少(jinsho)，负电荷，负电荷沿电场线方向电势能增加。沿电场线方向电势能增加。第29页/共67页第三十页，共67页。E+2 2、几种、几种(j zhn)(j zhn)常见的等势面常见的等势面1 1、定义、定义(dngy)(dngy)：电场电场(din chng)(din chng)中电势相同的各点构成的中电势相同的各点构成的面面第30页/共67页第三十一页，共67页。等势面的特点等势

13、面的特点(tdin)(tdin)：5.沿电场线方向(fngxing)电势降低最快。1.同一(tngy)等势面上各点电势相等。2.在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。3.电场线跟等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面。4.不同等势面不相交。20 15 1020 15 10ACB等差等势面：相等差等势面：相邻的等势面间电邻的等势面间电势之差相等。势之差相等。6.等差等势面越密，场强越大。第31页/共67页第三十二页，共67页。8 8、关于等势面，正确的说法是（、关于等势面，正确的说法是（ ）A A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做

14、功B B等势面上各点的场强大小等势面上各点的场强大小(dxio)(dxio)相等相等C C等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直D D两等势面不能相交两等势面不能相交CDCD第32页/共67页第三十三页，共67页。1.5 电势差第33页/共67页第三十四页，共67页。一、电势(dinsh)差与电势(dinsh)的关系：电势差：电场(din chng)中两点的电势之差,也叫电压。BAABUABBAUABABUU则有或者(huzh)表示成显然BA设电场中A点的电势为，B点的电势为第34页/共67页第三十五页，共67页。二、静电力做功(zugng)与电势差的关系：)(BAqPBPAABEEW；

15、BAABqUWqWUABBA即或BAqq 电荷q从电场中A点移到B点：AB第35页/共67页第三十六页，共67页。1.电势差UAB与q、WAB无关,仅与电场中A、B两位置有关(yugun)。故电势差反映了电场本身的性质。2.电势差的单位:伏特(V) 1V=1J/C3.电势差是标量。三、说明(shumng)：第36页/共67页第三十七页，共67页。1.8 1.8 电容电容(dinrng)(dinrng)器的电容器的电容(dinrng)(dinrng)第37页/共67页第三十八页，共67页。一、电容一、电容(dinrng)(dinrng)：2 2、定义、定义(dngy)(dngy)式：式： QCU

16、=1 1、物理、物理(wl)(wl)意义：反映电容器容纳意义：反映电容器容纳电荷本领大小的物理电荷本领大小的物理(wl)(wl)量。量。3、单位：法拉（F）常用：微法（F） 皮法（pF） 1F = 10-6F 1 pF =10-12F 第38页/共67页第三十九页，共67页。kdSCr4r：相对介电常数(ji din chn sh)；k=9.0109Nm2/C2S：两极板的正对面积，d：极板间距二、平行二、平行(pngxng)(pngxng)板电容板电容器的电容：器的电容：决定(judng)式：第39页/共67页第四十页，共67页。3、平行(pngxng)板电容器的动态分析（1 1）电容器与电

17、源）电容器与电源(dinyun)(dinyun)相连：相连：U U不变。不变。（2 2）电容器充电）电容器充电(chng din)(chng din)后与电源断开：后与电源断开：Q Q不变。不变。两种基本情况：三个依据：4SCkdUQC dUE 第40页/共67页第四十一页，共67页。 知识简析知识简析 【例4】两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电量为q的油滴恰好静止在两极之间,如图所示,在其它条件不变的情况下,如果将两极非常缓慢地错开(cu ki)一些,那么在错开(cu ki)的过程中（ ） A油滴将向上加速运动，电流计中电流从b流向a。

18、B油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b。 C油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a。 D油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b。解析(ji x): D正确(zhngqu) 第41页/共67页第四十二页，共67页。J2459J2459学生示波器学生示波器阴极射线管结构示意图阴极射线管结构示意图第42页/共67页第四十三页，共67页。电场(din chng)中的带电粒子分类：1、基本粒子：如电子，质子，粒子，离子等。这些(zhxi)粒子所受重力和电场力相比小得多，一般重力可忽略。（但并不能忽略质量）2、带电微粒：如带电小球、液滴、油滴、尘埃(chn i)等。除有说明或暗示外,一般重力不可忽

19、略。第43页/共67页第四十四页，共67页。二、带电粒子在匀强电场二、带电粒子在匀强电场(din chng)中中的偏转的偏转mFa mqEmdqU0vlt 221aty dmvqUl2022类平抛运动(yndng)与粒子与粒子(lz)(lz)比荷比荷q/mq/m成正成正比比与粒子初速度与粒子初速度v0平方成反比平方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有有关关第44页/共67页第四十五页，共67页。二、带电粒子在匀强电场二、带电粒子在匀强电场(din chng)中的中的偏转偏转mFa mqEmdqU0vlt atvydmvqUl0与粒子与粒子(lz)(lz)比荷比荷q/mq/m成正成正比比与

20、粒子与粒子(lz)(lz)初速度初速度v0v0平平方成反比方成反比与电场的属性与电场的属性U、l、d有有关关0tanvvydmvqUl20类平抛运动第45页/共67页第四十六页，共67页。+-v v+U1U2v0 L LmqUv102可得：-qm- 带电粒子的加速带电粒子的加速(ji s)和偏和偏转转类 平 抛 运 动类 平 抛 运 动(yndng)(yndng)F20121mvqU U200:vLttvL可得匀速水平dmqUmEqa2竖直：匀加速第46页/共67页第四十七页，共67页。+-v vv0vy+U1U2v0 L L-qmy- 带电粒子的加速带电粒子的加速(ji s)和偏和偏转转F0

21、0:vLttvL可得匀速水平dmqUmEqa2竖直：匀加速122022dULUdmvqLU2000mdveUlvatvvytan20121mvqU 202222121dmvqLUaty1224dULU第47页/共67页第四十八页，共67页。 规律方法规律方法 【例4】一带电粒子从静止经加速电压U1的加速电场加速后进入板间距离为d，板间电势差为U2的偏转电场，当它飞出偏转电场时，偏转角为，要使偏转角增大，则需要（ ）A使粒子的荷质比（q/m）变大B其它(qt)条件不变，只使U1变大 C其它(qt)条件不变，只使U2变大 D其它(qt)条件不变，只使d变大解析(ji x)： U1q=mv02 ta

22、n=vy/v0=(qU2/dm)(L/v0)/v0= qU2L/mdv02得tan=U2L/2dU1,即偏转(pinzhun)角与m与q无关所以A错B错，C对，D错 第48页/共67页第四十九页，共67页。例与练例与练mqUv2qUmvEk221与电量(dinling)成正比与比荷平方根成正比第49页/共67页第五十页，共67页。例与练例与练MMN NU Ud d+ +mqUv2v与电压(diny)平方根成正比第50页/共67页第五十一页，共67页。例与练例与练MMN NU Ud d- -v0qUmv2021dU 第51页/共67页第五十二页，共67页。例与练例与练A A- -v0B BABA

23、BqUW2022121mvmvWAB202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUABq为负第52页/共67页第五十三页，共67页。6、质量为m、带电量为q的粒子以初速度v从中线垂直(chuzh)进入偏转电场，刚好离开电场，它在离开电场后偏转角正切为0.5，则下列说法中正确的是（ ） A、如果偏转电场的电压为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25 B、如果带电粒子的比荷为原来的一半，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25 C、如果带电粒子的初速度为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0.25 D、如果带电粒子的初动能为原来的2倍，则粒子离开电场后的偏转角正切为0

24、.25例与练例与练dmvqUl20tan偏转(pinzhun)角正切与比荷成正比偏转角正切(zhngqi)与初动能成反比偏转角正切与电压成正比第53页/共67页第五十四页，共67页。7、质子(zhz)(质量为m、电量为e)和二价氦离子(质量为4m、电量为2e)以相同的初动能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为 ，侧移之比为 。 例与练例与练tandmvqUl20dmvqUly2022与电量(dinling)成正比与电量(dinling)成正比第54页/共67页第五十五页，共67页。8、三个电子在同一地点沿同一直线(zhxin)垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断（ ）

25、 A、 b和c同时飞离电场 B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上 C、进入电场时，c速度最大，a速度最小 D、c的动能增量最小， a和b的动能增量一样大 例与练例与练第55页/共67页第五十六页，共67页。析与解析与解dmvqUly2022bcyy 而bcvv000vlt 又bayy ball 而bavv00qEyWEkkckbkaEEEbctt 221aty 又batt 第56页/共67页第五十七页，共67页。9、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板(j bn)间的电场中，入射方向跟极板(j bn)平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。

26、在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是 （ ）A、U1变大、U2变大 B、U1变小、U2变大C、U1变大、U2变小 D、U1变小、U2变小例与练例与练第57页/共67页第五十八页，共67页。20121mvqU 1202qUmvdmvleU202tan析与解析与解对加速过程(guchng)由动能定理：对偏转过程(guchng)由偏转角正切公式：dUlU122与粒子(lz)的电量q、质量m无关dUlUy1224第58页/共67页第五十九页，共67页。10、如图所示，二价氦离子(lz)和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同

27、一荧光屏上，则它们（ ） A、侧移相同 B、偏转角相同 C、到达屏上同一点 D、到达屏上不同点例与练例与练ydUlU1224与粒子的电量q、质量(zhling)m无关第59页/共67页第六十页，共67页。11、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开(l ki)电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开(l ki)电场的。 例与练例与练dmvqUly2022dmvqUl20tantanyx dmvqUldmvqUl2020222lx第60页/共67页第六十一页，共67页。12、如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心(zhngxn)线进入两板，A、B板

28、间距为d、长度为L， A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘2L，AB板的中心(zhngxn)线过屏CD的中心(zhngxn)且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心(zhngxn)间的距离。 例与练例与练第61页/共67页第六十二页，共67页。析与解析与解电子离开(l ki)电场，就好象从中点沿直线离开(l ki)的：tan)22(llydUUl0245 y对加速过程(guchng)由动能定理：20021mveU 0202eUmvdUUl02tan第62页/共67页第六十三页，共67页。13、质量为110-25kg、电量为110-16C的带电粒子以2106m/s速度从水

29、平放置的平行金属板A、B中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长L10cm，间距d2cm，当AB间电压(diny)在( )范围内时，此带电粒子能从板间飞出。例与练例与练v0+ + + + + - - - - - 第63页/共67页第六十四页，共67页。v0+ + + + + - - - - - 2d2/ ltanlddmvqUl202220qldmvU V160析与解析与解对偏转过程由偏转角正切(zhngqi)公式：2/2/ld或对偏转过程(guchng)由侧移公式：ydmvqUl20222d2220qldmvU V160第64页/共67页第六十五页，共67页。14、初速度为2107m/s的

30、电子沿平行金属板间的中心线射入板中，板长为30cm，相距为4cm，在两板间加上如图所示的正弦(zhngxin)交变电压。已知电子的质量为910-31Kg，电量为1.610-19C，不计电子重力，求：要使所有的电子都能离开电场，图中电压的最大值U0需满足什么条件？例与练例与练第65页/共67页第六十六页，共67页。可认为在t时间(shjin)内电场不变设电子设电子(dinz)(dinz)在两板间的运动时间为在两板间的运动时间为t tsvlt80105 . 1st02. 0设电子在偏转电压设电子在偏转电压(diny)(diny)为为U0U0时进入时进入板间板间222020ddmvleUy22200eldmvU V40析与解析与解第66页/共67页第六十七页，共67页。