高中电场知识点总结与习题课件 35页

电场\n电荷和电荷守恒定律电场电场力的性质场强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电场能的性质电势：φ=Ep/q标量等势面电势差：UAB=φA-φB=ΔEp/q=wAB/q电场力F=E·q（任何电场）F=Kq1q2/r2(真空中点电荷)电势能Ep=qφΔEpAB=qUAB电场力的功W=qUAB=ΔEpAB做功与路径无关带电粒子在电场中运动平衡直线加速偏转电场中的导体静电感应静电平衡电容器电容：C=Q/U电荷间的相互作用力知识结构\n第一课时电荷库仑定律一、电荷1、两种电荷毛皮摩擦橡胶棒丝绸摩擦玻璃棒橡胶棒负电毛皮正电玻璃棒正电丝绸负电2、元电荷e=1.6×10－19C带电体所带电荷量为元电荷的整数倍3、起电①摩擦起电②感应起电③接触起电(电荷中和)电子的转移4、电荷守恒定律最早由密立根用实验测得比荷带电体所带电荷量与其质量之比电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。\n二、库仑定律1、内容真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。2、表达式3、条件：①真空中②点电荷物理模型：当带电体相互间距离远大于其本身大小时带电体便可看做点电荷4、说明①静电力常量k=9×109N·m2/C2.②计算时Q1、Q2的正负号不用代入，库仑力的方向可由两电荷的电性判断③两电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力空气中近似适用\n三、理解与巩固2、关于库仑定律与电荷守恒定律例：有两个完全一样的金属小球A、B，A带电量7Q，B带电量-Q，相距为r，球的半径比r小得多。⑴将两小球接触后放回原位置，小球间库仑力是原来的多少倍？⑵将不带电的相同小球C与A接触后移去，A、B间库仑力为原来多少倍？⑶将不带电的相同小球C与A接触后再与B接触后移去，A、B间库仑力为原来多少倍？⑷将不带电的相同小球C反复与A、B球接触，最后移去C球，试问A、B间的库仑力变为原来的多少倍？\n3、关于受库仑力作用的物体的平衡问题⑴仅受库仑力例：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？+4QAB-Q\n第二课时电场的力的性质一、电场：电荷周围客观存在的一种特殊物质※电场的基本性质：◎对放入其中的电荷有力的作用◎电荷在电场中具有电势能※电荷间的相互作用是通过电场来实现的电荷电场电荷二、电场强度（描述电场的力的性质的物理量）1、定义放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。※表达式：（普适公式）※矢量：方向为正电荷在电场中受到的电场力方向※表达式中q为试探电荷可正可负\n⑵点电荷电场的场强：生场电荷⑶匀强电场的场强：电场中两点沿电场线方向或两等势面间距2、电场线⑴是为了形象地描述电场而人为画出的假想的曲线.①静电场中，电场线起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）②电场线上各点的切线方向与该点场强方向相同.③电场线的疏密能大致表示电场中各处场强的大小.④不相交，不闭合；不存在相互平行同方向但疏密不同的电场线.\n⑵几种常见的电场中电场线的分布和各点场强等量异种点电荷的电场等量同种点电荷的电场匀强电场\n三、理解与巩固1、场强的定义例如图所示的是在一个电场中的a、b、c、d四个点分别引入试探电荷时，电荷所受的电场力F跟引入的电荷电量之间的函数关系.下列说法正确的是()A.a、b、c、d四点的场强大小关系是Ed＞Eb＞Ea＞EcB.这四点的场强大小关系是Eb＞Ea＞Ec＞EdC.该电场是匀强电场D.无法比较E值大小qFaobcd\n2、场强的计算例如图，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。-5-3-11-4Q+9Q例图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。ABCO例等量异种电荷与等量同种电荷的连线与中垂线上的场强大小与方向\n等量异种电荷等量同种电荷\n3、电场线的性质例如图所示，在a点由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带电粒子，粒子到达b点时速度恰好为零，设ab所在的电场线竖直向下，a、b间的高度差为h，则（）A、带电粒子带负电；B．a、b两点间的电势差Uab=mgh/qC．b点场强大于a点场强；D、a点场强大于b点场强.ab例如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况．一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示．若不考虑其他力，则下列判断中正确的是（）A．若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电B．不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电C．若粒子是从B运动到A，则其加速度减小D．若粒子是从B运动到A，则其速度减小\n第三课时电场能的性质一、电势能1．定义：因电场对电荷有作用力而产生的由电荷相对位置决定的能量2．电势能具有相对性通常取无穷远处或大地为电势能的零点3．电势能大小电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功※电势能有正负，其正负表示电荷在该点具有的电势能比零电势能大或小，即其正负表示大小4．电场力做功是电势能变化的量度电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加\n二、电势（描述电场的能的性质的物理量）1．定义：电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。2、表达式：单位：伏特（V）3、意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能4、相对性：电势是相对的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零5、标量：只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低6、高低判断：顺着电场线方向电势越来越低7、电势与引入电场的试探电荷无关，它由电场本身决定\n三、等势面电场中电势相等的点构成的面能形象描述电场1、意义：等势面来表示电势的高低2、典型电场的等势面点电荷电场的等势面匀强电场的等势面\n等量异种电荷的等势面等量同种电荷的等势面连线上从正电荷向负电荷电势降低中垂线为等势面且电势为零同种正电荷连线上电势先降低后升高，中点最低中垂线上由中点向两边降低，中点最高\n3、等势面的特点①同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功②等势面一定跟电场线垂直③电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面④等势面密的地方电场强四、电势差1．定义：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量的q的比值2、表达式3、4、电势差由电场的性质决定，与零电势点选择无关\n5、电场力做功①该式适用于一切电场②电场力做功与路径无关③计算时可将q、UAB的正负代入以判断电场力做功的正负五、电势差与电场强度关系1．电场方向是指向电势降低最快的方向2．匀强电场中※沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积U=E•d※场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势\n六、巩固与理解1、概念辨析★判断下列说法是否正确：⑴.电场线越密的位置，电势越高⑵.与零电势点电势差越大的位置，电势越高⑶.电势越高的位置，电场强度越大⑷.电荷沿电场线方向运动，电荷所在位置的电势越来越低⑸.电场强度为零的位置，电势也一定为零⑹.电势为零的位置，电场强度也一定为零⑺.电荷沿电场线方向运动，所具有的电势能越来越小⑻.电荷在电势越高的位置，电势能越大⑼.电荷所具有的电势能越大的位置，电势越高\n2、电势能、电势例：下列说法正确的是：［　　　］Ａ、电荷放在电势高的地方，电势能就大Ｂ、正电荷在电场中某点的电势能，一定大于负电荷在该点具有的电势能Ｃ、无论正电荷还是负电荷，克服电场力做功它的电势能都增大Ｄ、电场强度为零的点，电势一定为零例：如图所示，在等量异种点电荷的电场中，将一个正的试探电荷由a点沿直线移到O点，再沿直线由O点移到c点。在该过程中，检验电荷所受的电势能如何改变？+－aoc例：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A=15V,B=3V,C=-3V,由此可得D点电势D=V.\n3、等势面的性质例：如图所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10V和φC=2V，则B点的电势是A．一定等于6VB．一定低于6VC．一定高于6VD．无法确定+ABC例：如图中所示虚线表示等势面，相邻等势面间的电势差相等，有一带正电的小球在电场中运动，实线表示该小球的运动轨迹。小球在a点的动能等于2ev，b点的动能等于0.5ev。若取c点为零势点，则当这个带电小球的电势能等于-4.5eV时（不计重力和空气阻力），它的动能等于A．16evB．14evC．6evD．4ev\n二、电容器、电容1、电容器⑴构成：两个导体夹一个绝缘体导体——极板绝缘体——电介质⑵充、放电充电——使电容器带上电荷的过程放电——使电容器失去电荷的过程两板间的电场中贮存有电场能电场能转化为其它形式的能⑶常用电容器聚笨乙烯电容器符号电解电容器符号符号可变电容器固定电容器\n2、电容（C）⑴、定义：电容器所带电荷量Q与电容器两板间的电势差U的比值⑵、表达式：电容器一极板所带电量的绝对值⑶意义：表征电容器容纳电荷本领的大小；由电容器本身结构决定。⑷单位：法拉（F），常用微法（μF）、皮法（pF)1F=106μF=1012pF⑸额定电压与击穿电压击穿电压加在电容器两端的极限电压，超过此电压电介质将被击穿额定电压电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压低⑹平行板电容器的电容ε为电介质的介电常数s为两极板的正对面积d为两极板间距影响电容大小的因素\n3、关于平行板电容器的两类问题⑴电容器与电源相连两极板间电压不变⑵电容器充电后与电源断开电容器所带电量不变4、电容式传感器测定角度θ的电容式传感器测定液面高度h的电容式传感器测定压力F的电容式传感器测定位移x的电容式传感器\n2、电容器、电容例：两平行金属板，正对放置，充电后两极间的电势差为2V，两极板带电量分别为+6×10-6C和-6×10-6C，求：(1)电容C；(2)若电势差升高1V，电容C′和所带电量Q′为多少?例：在图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，极板B接地.若极板B稍向上移动一点，由观察到静电计指针的变化，作出电容器电容变小的依据是（）A．两极间的电压不变，极板上电荷量变小B．两极间的电压不变，极板上电荷量变大C．极板上的电荷量几乎不变，两极间的电压变小D．极板上的电荷量几乎不变，两极间的电压变大\n3、电容器的两类问题例：如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力.现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（）A．φa变大，F变大B．φa变大，F变小C．φa不变，F不变D．φa不变，F变小例：一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点,如图所示.以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则()A.U变小,E不变.B.E变大,W变.C.U变小,W不变.D.U不变,W不变.\n第五课时带电体在电场中的运动一、带电体的分类1、基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等。除有说明或明确的暗示以外，一般不考虑重力（质量不能忽略）2、带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等。除有说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力二、带电体只在电场力作用下的运动（基本粒子）1、加速⑴电场力做功可以使带电粒子的动能增大相应的电场称为加速电场⑵分析角度力的观点：带电粒子受到的电场力与速度在一直线上，做匀变速直线运动能的观点：电场力做功等于动能的变化\n⑶理解与巩固例：下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后，速度最大的是：（）A、质子；B、氘核；D、钠离子。C、α粒子；例：如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc，φa＜φb＜φc，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知（）A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功C．粒子从K到L的过程中，静电势能增加D．粒子从L到M的过程中，动能减小\n2、偏转⑴运动状态以v0垂直于电场进入匀强电场所受电场力与初速垂直做类平抛运动⑵处理方法（参考平抛运动的分析方法）φvv0v⊥φyl/2ld++++++------两板间电压为Uv0-qF电①通过电场的时间t②带电粒子偏转角φ③带电粒子的偏转位移y④速度反向延长线的特点偏转电场\n①通过电场的时间t②带电粒子偏转角φ③带电粒子的偏转位移y粒子穿过电场过程中动能的增量④速度反向延长线的特点粒子从偏转电场中射出时，就好象是从极板间的中央l/2处沿直线射出一样\n⑶理解与巩固例：不同的带电粒子（不计重力），从静止开始由同一电场加速后进入同一偏转电场在什么条件下穿过电场所需时间与偏转的角度相同？比荷相同,时间相同；偏转角相同不需条件应用：质子和氦核从静止开始经相同的电压加速后又垂直进入同一匀强电场，离开偏转电场时，它们横向偏转量之比和在偏转电场中经过的时间之比分别是（）A、2：1和：1B、1：1和1：C、1：1和2：1D、1：4和1：2例：带同种电荷的不同粒子（不计重力），由静止被电压为U0的加速电场加速后，垂直进入电压为U的偏转电场并射出，则射出偏转电场时的偏转位移与m、q有关吗？轨迹相同吗？偏转位移与m、q无关，轨迹相同\n应用：质子、氘核和氦核从静止开始经相同的电压加速后，从同一点垂直进入同一匀强电场并射出，关于它们在匀强电场中的运动，下列说法中正确的是：C、有两条轨迹，其中氘核和氦核轨迹相同；A、质子、氘核和氦核的轨迹相同；B、有两条轨迹，其中质子和氘核轨迹相同；D、三者的轨迹各不相同。例：如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中．入射方向跟极板平行．整个装置处在直空中．重力可忽略．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．\n③电子离开电场后，打在屏上的N点，求MN之长。例：如图，水平放置的两块平行金属板长L，两板间距d，两板间电压为u，上板为正，一个电子沿水平方向以速度V0，从两板中间射入，求：①电子偏离金属板时偏转位移是多少？②电子飞出电场时的速度？q，V0LudoNxMsVαyα\n例：如图为示波器的原理图，电子枪中炽热的金属丝可以发射电子，初速度很小可视为零。电子枪的加速电压为U0，紧挨着是偏转电极YY’和XX’，设偏转电极的极板长度均为L1，板间距离均为d，偏转电极XX’的右端到荧光屏的距离为L0，电子电量为e质量为m，（不计偏转电极YY’和XX’两者之间的间距）在YY’、XX’偏转电极上不加电压时，电子恰能打在荧光屏上坐标的原点，求：1、若只在YY’偏转电极上加电压UYY’=U1（U1＞0），则电子到达荧光屏上的速度多大？2、在第一问中，若再XX’偏转电极上加电压UXX’=U2（U2＞0），则电子到达荧光屏上坐标系中的坐标值？-+XY’X’Y电子枪荧光屏偏转电极yxYY’X’XL1L1L0