专题七静电场

1、专题七静电场考纲定位主题内容要求说明物质的电结构、电荷守恒I静电现象的解释I点电荷I库仑定律n静电场I电场强度、点电荷的场强n电场电场线电势能、电势、II电势差n匀强电场中电势差与电场强度的关系。I带电粒子在匀强电场中的运动n示波管I常用的电容器I电容器的电压、电何量和电容的关系I7.1电荷的两个规律知识梳理一、电荷及其守恒定律1. 自然界中只存在两种电荷： 电荷和电荷.电荷间的作用规律是：同种电荷相互，异种电荷相互 .2 用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带 电荷，毛皮带 电荷用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带 电荷，丝绸带 电荷.3 原子核的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为金属

2、中距离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做 .失去这种电子的原子便成为带 电的离子.离子都在自己的平衡位置上振动而不 移动，只有自由电子穿梭其中所以金属导电时只有 在移动.4. 把带电体移近不带电的导体， 可以使导体靠近带电体的一端带 ,远离的一端带 这种现象叫静电感应.利用静电感应使物体带电叫起电.常见的起电方式还有 和5. 电荷既不能创生，也不能消灭，只能从一个物体到另一物体，或者从物体的一部分到另一部分.6. 物体所带电荷的多少叫 .在国际单位制中，它的单位是 ,用表示.7 .最小的电荷量叫 ，用e表示，e =.所有带电体的电荷量都等于e的.电子的电荷量

3、与电子的质量之比叫做电子的 .二、库仑定律1. 探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变， 距离增大时，作用力;距离减小时，作用力.2 .探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力;电荷量减小时，作用力 .3 .静电力： 间的相互作用力，也叫 .它的大小与带电体的 及有关.4 .点电荷：自身的 比相互之间的距离 的带电体.5. 库仑定律：真空中的两个点电荷之间的相互作用力的大小，与它们电荷量的乘积成 ,与它们距离的二次方成 ，作用力的方向在它们的 .6. 库仑定律的公式 F=，式中k叫做静电力常量，k的数值是.学法指导重点、难点突破典

4、例讲析1. 如图1所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔.当枕形导体的A端靠近一带电导体C时（）,A . A端金箔张开，B端金箔闭合B 用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合C .用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开图1D .选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷2. 使两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上-3Q和+5Q的电荷后，将它们固定在相图2距为a的两点，它们之间库仑力的大小为F1。现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a的两点，它们之间库仑力的大小为F2。则F1与F2之比为（ ）A. 2: 1 B . 4

5、: 1 C . 16: 1 D . 60: 13. 如图2所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上.a和c带正电，b带负电，a所带电荷量的大小比 b的小.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中的一条来表示，它应是（）A. F1 B . F2 C . F3 D . F45 .两个正电荷q1和q2的电荷量都是3 C,静止于真空中的 A、B两点，相距r = 2 m.（1）在它们的连线 AB的中点O放入正电荷Q,求Q受的静电力.在它们连线上 A点左侧P点，AP = 1 m,放置负电荷q3, q3= 1 C,求q3所受的静电力.变式训练-高考链接1.如图3所示，A、

6、B、C是三个安装在绝缘支架上的金属体，其中C球带正电，A、B两个完全相同的枕形导体不带电.试冋：二(1)如何使A、B都带等量正电？(2)如何使A、B都带等量负电？Ah出(3)如何使A带负电B带等量的正电？图3图42. 如右图4所示，两根细线挂着两个质量相同的小球A、B,上、下两根细线的拉力分别为FA、FB.现使两球带同种电荷， 此时上、下细线受拉力分别为 FA、FB,则()A. FA= FA, FB FBB. FA= FA, FB F BC. FA F BD. FA FA, FB F B3. 如右图5所示，大小可以忽略不计的带有同种电荷的小球A和B相互排斥，静止时绝缘细线与竖直方向的夹角分别是

7、a和仏且a 3,两小球在同一水平线上，由此可知( )A. B球受到的库仑力较大，电荷量较大B. B球的质量较大C. B球受到的拉力较大D. 两球接触后，再处于静止的平衡状态时，悬线的偏角a、3仍满足a 34. 如右图6所示，光滑绝缘的水平面上固定着A B、C三个带电小球，它们的质量都为m彼此间距离均为r, A、B带正电，电荷量均为q.现对C施加一个水平力F的同时放开三个小球三个小球在运动过程中保持间距 r不变，求：(三个小球均可视为点电荷 )(1) C球的电性和电荷量大小.(2) 水平力F的大小.*U:F:J图67.2表征电场性质的物理量知识梳理一、电场强度1. 电场：电荷的周围存在着由它产生

8、的一种特殊 .它的特征之一是对放入其中的 有力的作用甲电荷对乙电荷的作用力，就是甲电荷的 对乙电荷的作用力.2 .静电场是指 的电荷产生的电场.3 .试探电荷是用来检验电场 及其分布情况的电荷，是研究电场的工具.激发或产生我们正在研究的电场的电荷是电场的 .4 .放入电场中某点的试探电荷所受的 跟它的的比值，叫做该点的电场强度.简称场强.其定义式为 E=，单位是，符号是.电场强度是 量，有大小也有方向，其方向与 在该点所受电场力的方向相同.5 .真空中点电荷的场强：E=.Q为正电荷时，在电场中的 P点场强E的方向;Q 为负电荷时， E 的方向 6匀强电场：电场中各点场强的 都相同的电场7电场强

9、度的叠 加：如 果场源电荷不只是一个点电 荷，则 电场中某点的电场强度为 在该点产生的电场强度的 8电场线是画在电场中的一条条 ，曲线上每点的 表示该点的电场强度方向电场线的特点有： (1)起始于无限远或 ，终止于 或 (2)任意两条电场线 (3)电场线的疏密表示场强的 二、电势和电势能1、电场力做功的特点在匀强电场中移动电荷时， 静电力做的功与电荷的 位置和 位置有关， 但与电荷经过的无关这个结论对非匀强电场 (填“同样成立”或“不成立” )2、电势能( 1)电势能：电荷在 中具有的势能叫做电势能(2) .静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的，用公式表示 Wab =.电场力

10、做正功，电势能 ，电场力做负功，电势能 ( 3)电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到 位置时所做的功3、电势( 1)概念：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的 ( 2)公式和单位：电势的定义公式为 ，单位是 ，符号是 V.( 3) 相对性：电势也是相对的， 在应用中常取离场源电荷无限远处电势为零， 或大地的电势为零 电 势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是 ( 4)与电场线关系：沿电场线的方向电势 4、等势面( 1)等势面： 电场中 相同的各点构成的面叫做等势面 在同一个等势面上移动电荷时静电力 ( 2)等势面的特点： 电场线跟 垂直， 并且由电势高的等势面 电势低的等势面

11、( 3)等势面实例：孤立的点电荷电场的等势面是一簇以点电荷位置 ，匀强电场的等势面是一族 三、电势差与电场强度(一) 、电势差1电场中任意两点间的电势之差叫做 ，也叫做电压，它与电势零点的选取无关2电场中A点的电势记作$a,B点的电势记作 帕，则A、B两点间的电势差表示成 Uab =,B、A两点间的电势差表示成 Uba =3.电荷q在电场中从 A点移动到B点，A、B两点间的电势差为 Uab，则静电力做的功 Wab = qUAB，该公式不仅适用于 ，而且对 (或任何电场)也成立.(二) 、电势差与电场强度的关系1匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点沿 的乘积公式表示为 2在匀强电场中， 电场强

12、度的大小等于两点间的 与沿电场方向距离的比值， 公式表示为 也就是说，电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的3由公式E= U/d得出的场强单位是 ，以前学习的场强单位是 .学法指导重点、难点突破典例讲析1. （ 11海南）关于静电场，下列说法正确的是A. 电势等于零的物体一定不带电B. 电场强度为零的点，电势一定为零C. 同一电场线上的各点，电势一定相等D. 负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加2. 如图7示，实线表示匀强电场中的电场线，一带电粒子（不计重力）经过电场区域后的轨迹如图中虚线所示，a、b是轨迹上的两点，关于粒子的运动情况，下列说法中可能的是A. 该粒子带正电荷，运动

13、方向为由a到bB. 该粒子带负电荷，运动方向为由a至bC. 该粒子带正电荷，运动方向为由b至a卡 二D. 该粒子带负电荷，运动方向为由b至a3.分别为A.B.C.D.4上海) a和b，Ea E Ea Ea EaEbEb:Eb)电场线分布如图，则b Pbba ” bCp Pa * bCP CPa bEa和Eb，电势i2UV图11图132 . （11江苏）一粒子从 A点射入电场，从 B点射出，电场的等势 面和粒子的运动轨迹如图 9所示，图中左侧前三个等势面平行，不计 粒子的重力。下列说法正确的有A. 粒子带负电荷B. 粒子的加速度先不变，后变小C. 粒子的速度不断增大D. 粒子的电势能先减小，后增

14、大5. 两个固定胡等量异号点电荷所产生电场等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图10中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受 静电力作用，则粒子在电场中A. 做直线运动，电势能先变小后变大B. 做直线运动，电势能先变大后变小C. 做曲线运动，电势能先变小后变大D. 做曲线运动，电势能先变大后变小变式训练-高考链接1 . （11山东）如图11所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上。以下判断正确的是A、b点场强大于d点场强B、B点场强小于d点场

15、强C、 a、b两点的电势差等于 b、c两点间的电势差D、试探电荷+q在a点的电势能小于在 c点的电势能2. （12重庆）空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中 P点处为正电 荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如题图 12图所示，a、b、c、d为电场 中的4个点，贝UA . P、Q两点处的电荷等量同种B . a点和b点的电场强度相同C. c点的电势低于d点的电热D 负电荷从a到c,电势能减少3. （11重庆）如图13所示，电量为+q和-q的点电荷分别位于正方体的顶 点，正方体范围内电场强度为零的点有A. 体中心、各面中心和各边中点B. 体中心和各边中点C. 各面中心和各边中点D.体中心和各面中

16、心4. （10海南）如右图14, M N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，半圆弧的圆心， MOP =60 .电荷量相等、符Co号相反的两个电荷分别置于 两点，这时点电场强度的大小为 E1;若将 强大小变为 E2.E1与E2之比为A. 1 : 2B. 2: 1 C.5. （10山东）某电场的电场线分布如图A. c点场强大于b点场强B. a点电势高于b点电势C. 若将一试探电荷+q由a点释放，它将沿电场运动到b点D. 若在d点再固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q由a移至b 的过程中，电势能减小点为M NN点处的点电荷移至 P点，则。点的场2:3 D 4: 315所示，以下说法正确的是图14图15

17、7.3静电平衡、电容及带电粒子在电场中的运动知识梳理一、静电平衡（一）、静电平衡状态下导体的电场1 静电平衡状态：导体中（包括表面）不再发生移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态.2 静电平衡状态下导体的特点：处于静电平衡状态的导体，内部 处处为零.（2）处于静电平衡状态的整个导体是一个 ，它的表面是一个等势面.（3）表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面 .（二）、导体上电荷的分布1 处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在 .2在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积上的电荷量），凹陷的位置 电荷.（三）、尖端放电1. 电离：使空气分子中的 分离，这种现象叫做空气的

18、电离.2 尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的 很强，使周围中性空气分子电离，变成带电粒子，这些带电粒子在强电场加速下，会使更多的空气分子电离，产生大量的与导体尖端的电荷符号相反的粒子被 到尖端，跟尖端上的电荷 ，这相当于尖端电荷，这种现象叫做尖端放电.3. 应用与防止：应用： :防止：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电.（四）、静电屏蔽导体处于静电平衡时，内部场强处处为零，表现为电中性，若导体是空腔的，空腔部分的电场都不会导体内部，金属也处处为零，无论导体外部的电场是什么样的, 壳的这种作用叫做静电屏蔽.二、电容（一）、电容器1 .构造：彼此绝缘而又相互靠近的两个 ，就构成一个电容

19、器.2 .功能：（1）充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，就能使两个极板上带上，这个过程叫做电容器充电.（2）放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的 就会，电容器失去，这个过程叫做放电.3.带电荷量：充电后（二）、电容的带电荷量的绝对值叫做电容器的带电荷量.1. 定义：电容器所带的 与电容器两极板间的 的比值，叫做电容器的电容.2 .公式表达： C=.3.单位：在国际单位制中的单位是:.给电容器带上1库仑的电荷量，如果两极板间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是，即1库仑=1法拉.1伏换算关系：1 F =(iF=符号：F,1 F = 1 C/V.更小的单位还有 和pF

20、.4. 物理意义：表示电容器容纳 的物理量.5. 标量：只有大小，没有方向.（三）、平行板电容器的电容理论分析表明，平行板电容器的电容跟两极板的 成正比，跟两极板间的 成反比.公式表达成 C=，式中k是静电力常量，辛是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对.（四）、常用电容器1.从构造上看：可分为 电容器和 电容器.2 额定电压：电容器的外壳上标的是工作电压，也称为额定电压还有一个电压称为击穿电压，加在电容器上的电压若超过这个值，电介质会被击穿，电容器会损坏.额定电压击穿电压（填“大于” “等于”或“小于” ）三、带电粒子在电场中的运动（一）、带电粒子的加速1 带电粒子：对于质量很小的

21、带电粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力（重力）的作用，但一般来说 静电力，可以忽略.2. 带电粒子被加速：在匀强电场 E中，被加速的粒子电荷量为 q,质量为m,从静止开始加速的 距离为d，加速后的速度为 v，这些物理量间的关系满足 : qEd = 1mv2.在非匀强电场中，若粒子运动的初末位置的电势差为 U，动能定理表达为： 一般情况下带电粒子被加速后的速度可表示成：Cv = m.二）、带电粒子的偏转带电粒子的电荷量为 q，质量为m,以初速度vo垂直电场线射入两极板间的匀强电场.板长为 I、 板间距为d,两极板间的电势差为 U.1 .粒子在vo的方向上做 直线运动，穿越两极板的时间

22、为： .2 粒子在垂直于vo的方向上做初速度的速直线运动：加速度为：a=器粒子离开电场时在电场方向上偏离原射入方向的距离称为 距离，用y表示，离开电场时速度方向跟射入时的初速度方向的夹角称为 ，用B表示.偏移距离为：y=*at2=，偏转角:v丄tan 0= =vo主要由三部分组成，分别是：，在偏转电场中被两对（三）、示波管的原理1 示波管的构造：示波管是一个真空电子管,和.2 示波管的基本原理：电子在加速电场中被学法指导16中的哪一个(1.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷，其电场分布是图B-LC-图16D-图17图182. 如图17所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一

23、灵敏电流表，两极板之间有一个电荷 q处于静止状态.现将两极板的间距变大，则()A. 电荷将向上加速运动B. 电荷将向下加速运动C. 电流表中将有从 a到b的电流D. 电流表中将有从 b到a的电流3. 如图18所示，a、b、c表示点电荷的电场中三个等势面，它们的电势分别为2 1 一a U, $b= 3U , c 4U. 一带电粒子从等势面 a上某处由静止释放后， 仅受电场力 作用而运动，已知它经过等势面 b时的速率为vb，则它经过等势面 c时的速率为 ( )A. 2vbB. 4vb C. . 2vbDvb4. 一个带正电的粒子，从 A点射入水平方向的匀强电场中，粒子沿直线AB运 _动，如图19所示.已知AB与电场线夹角 0= 30 带电粒子的质量 m= 1.0 XI0 (12北京)匀强电场的方向沿 x轴正向，电场强度 E随x的分布如图 20所示。图中E0和d均为已知量.将带正电的质点 A在0点由能止释放.A离开 电场足够远后，再将另一带正电的质点 B放在O点也由G静止释放，当B在电 场中运动时，A. B间的相互作用力及相互作用能均为零 :B离开电场后，A. B间 的相作用视为静电作用.已知A的电荷量为Q. A和B的质量分别为 m和.不 kg, 电荷量q = 1.0 X0计重力.C, A、B相距L = 20 cm.(取g=