高中静电场的知识及应用.doc

高2011级培优专题讲座主讲：张义坤一、知识结构两种电荷、电荷守恒、元电荷电场强度力的性质库仑定律： (真空中，点电荷)电场力：F=Eq计算式定义式：（一般） （匀强电场）能的性质（真空中点电荷的电场）电场线电荷在电场中运动：平衡、直线运动、曲线运动平行板电容器 电势能：（相对）电势： （相对）电势差： （绝对）等势面电场二、知识理解：从电场具有力的性质和能的性质，两条主线出发，应用类比思维和形象模拟的方法去理解和认识。1、力的性质：电荷放在电场中就要受电场力作用F。为描述这种性质便引入电场强度E，为形象的认识场强的强弱分布和方向便引入电场线。类比：FG Eg qm F=EqG=gmm不取负，故重力场力G总和重力场强度g方向相同，但电荷量有正、负，则有正电荷顺着电场E受力，负电荷逆着电场E受力。2、能的性质：电荷放在电场中就具电势能EP，为描述这种性质便引入电势，为形象认识电势分布便引入等势面，为描述电势能的变化和电场力做功又引入电势差UAB，这些也可与重力场类比理解。电势和电势能的大小、正负与高度（或地势）和重力势能类比是相对的，但电势差与高度差（或地势差）类比是绝对的。电荷有正负，电势能的确定貌似很难，其实与重力做正功重力势能减少，重力做负功，重力势能增加类比即可得出结论：电场做正功电势能减少，电场力做负功电势能增大，且做功和势能改变是等值的。注意：电场中某点的场强E、电势和两点间的电势差UAB是电场自身性质决定的，与检验电荷无关，但电场力、电势能是与检验电荷有关的。三、知识应用本章仅加了一个力，一个势能，把这两个概念理解透彻后加在高一所学的平衡方程、运动方程、运动学公式及动能定理等熟知的知识上即可。以下做一些典型示例分析。abcEAabcEBabcECabcED例1、一个带负电荷的质点在电场力作用下沿曲线（虚线是b点切线）abc从a至c速度递减，关于b点的场的方向正确的是： 点拨 ：力指向轨迹凹侧，负电荷逆着电场受力，力和速度夹角定速度增减。2123例2、一直线上，三点荷只有相互作用的电场力作用而平衡的问题。如图q1、q2相距l，q2、q3相距2l，每个电荷都处于平衡状态。（1）若q2为正电荷，则:q1为 电荷，q3为 电荷。（2）q1：q2：q3= 。点拨：先定性分析电性和位置关系后对任意的两电荷列 平衡方程（或合场强为0的方程）即可。abcd例3：见图两等量异号的电场中，MN是两电荷连线的中垂线，以下判断正确是：Ab点场强大于d点场强Bb点场强小于d点场强Ca、b 两点间电势差等于b、c两点间电势差D检验电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能点拨：把教材P22图印在头脑中，并记住电势能改变和电场力作功的关系。例4、在方向水平的匀强电场中，轻丝线悬挂着一质量为m的带电小球。把小球拉起使丝线水平后无初速释放，小球到最低点另一侧丝线和竖直线夹角为，求在最低点丝线张力。点拨：已知量只有m和，但设q、E列方程后可消去，对m在AB，AC过程分别用动能定理，在B点处用运动方程即可。例5、带电平行极电容器，两极间距d=2cm，极长l=6cm，极间电压为V=200V，一电子以V0=3107m/s速度从左中央水平射入，求射出右端时偏转位移g和偏转角。V点拨：类平抛，推出并记住结论四，练习提高1、一个点电荷，从静电场中的a点移到b点，其电势能的变化为零，则 （ ）A、a、b两点的场强一定相等； B、该点电荷一定沿等势面移动；C、作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的； D、a、b两点电势一定相等。2、下列关于电场线的说法正确的是 （ ）A、电场线越密的地方，同一试探电荷受到的电场力就越大；B、电场线就是点电荷在电场中运动的轨迹；C、电场线曲的地方是非匀强电场，电场线直的地方是匀强电场；D、不存在两条平行的电场线。ABb（甲）ab（乙）Fq4如图所示，（甲）图中AB是某电场中的一条电场线，（乙）图为放在电场线上的a、b两点的负试探电荷的电量与所受电场力大小间的函数关系，指定电场力方向由A指向B为正向，由此可以判定（ ）A场源可能是正电荷，在A侧B场源可能是正电荷，在B侧C场源可能是负电荷，在A侧D场源可能是负电荷，在B侧Aab5如图所示，a、b分别是带电体A周围的两点，下列说法正确的是（ ）A虽然a点位置没有电荷q，但该点电势客观存在，并且大小也是确定的B虽然a点位置没有电荷q，但电场所具有的电势能客观存在C若把一点电荷从a点沿不同路径移到b点，则电场力做功相等，电势能的变化也相等D若a点的电势高于b点电势，则某一点电荷放在a处时电势能一定大于放在b处时电势能6质子和粒子垂直进入同一偏转电场，它们离开偏转电场时的偏转角相同，则可能是（ ）A以相同的初速度进入 B以相同的初动能进入 C无法确定 D经过同一加速电场加速后进入h导线芯绝缘物质导电液体7如图所示,是一个测定液面高度的传感器在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为（ ）Ah增大 Bh减小 Ch不变 D无法确定8、对电容C = Q/U下面说法正确的是 （ ）A、一只电容器充的电量越多，电容增加的越大；B、对于固定的电容器，它所充电量跟它两极板间所加的电压的比值保持不变；C、可变电容器的电量跟它两极板间所加的电压成正比；D、由C = Q/U可知，如果一个电容器没有电压，就没有充电量，也没有电容。9、如图所示，要使静电计的指针偏转角变小，可采用的办法是 （ ）A、使两极板靠近； B、减小正对面积； C、插入电介质； D、用手碰一下负极板。B使U2增大为原来的2倍 C使偏转板的长度增大为原来2倍10如图2所示，从灯丝发出的电子经加速电场加速后，进入偏转电场，若加速电压为U1，偏转电压为U2，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，下列方法中正确的是 ( ) 9如图14所示，竖直放置的两块足够长的平行金属板，相距0.08m，两板间的电压是2400V，在两板间的电场中用丝线悬挂着质量是510-3kg的带电小球，平衡后丝线跟竖直方向成30角，若将丝线剪断（1）说明小球在电场中作什么运动（2）计