第一章_静电场_第一节_电荷及其守恒定律

1、第一章第一章 静电场静电场第一节第一节电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 一、两种电荷及其作用规律一、两种电荷及其作用规律 1.1.正电荷和负电荷正电荷和负电荷 2.2.相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引. . 二、三种起电形式二、三种起电形式 1.1.摩擦起电摩擦起电： 通过摩擦的方式实现通过摩擦的方式实现电子电子的转移，从而使物体带电的方式的转移，从而使物体带电的方式. . 2.2.感应起电感应起电： 通过通过静电感应静电感应使物体带电的方式使物体带电的方式. . 说明说明:(:(1)1)只有导体才

2、能发生感应起电，而绝缘体不能只有导体才能发生感应起电，而绝缘体不能. . (2) (2)带电体靠近导体时，靠近带电体近端带异种电带电体靠近导体时，靠近带电体近端带异种电 荷，远离带电体的远端带同种电荷荷，远离带电体的远端带同种电荷. . (3) (3)当遇到接地问题时，该导体与地球组成一个导当遇到接地问题时，该导体与地球组成一个导 体，则该体，则该导体为近端物体导体为近端物体，带异种电荷，带异种电荷，地球为地球为 远端远端，带同种电荷，带同种电荷. . 摩擦起电与感应起电的异同点摩擦起电与感应起电的异同点摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电 相同点相同点实质相同，都是电子的转移实质相同，都是电子的

3、转移不同点不同点材料材料不同不同绝缘体绝缘体导体导体方式方式不同不同必须接触必须接触只需靠近只需靠近 1.1.毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为（毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为（ ） A.A.毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上 B.B.毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上 C.C.橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上 D.D.橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上 2.2.某验电器金属小球和金属箔均不带电，金属箔闭合。现某验电器金属小球和金属箔均不带电，金属箔闭合。现将带负电

4、的硬橡胶棒接近验电器金属小球，则将出现的现将带负电的硬橡胶棒接近验电器金属小球，则将出现的现象是（象是（ ） A.A.金属箔带负电，其两片张开金属箔带负电，其两片张开 B.B.金属箔带正电，其两片张开金属箔带正电，其两片张开 C.C.金属箔可能带正电，但两片一定张开金属箔可能带正电，但两片一定张开 D.D.由于硬橡胶棒并没有接触验电器小球，故金属箔两片因由于硬橡胶棒并没有接触验电器小球，故金属箔两片因不带电仍闭合不带电仍闭合 3.3.如图所示，当带正电的球如图所示，当带正电的球C C移近不带电的金属导移近不带电的金属导体体ABAB时，导体上的电荷移动情况是时，导体上的电荷移动情况是 A.A.金

5、属导体上的正电荷向金属导体上的正电荷向B B端移动，负电荷不移动端移动，负电荷不移动 B.B.金属导体上的带负电的电子向金属导体上的带负电的电子向A A端移动，正电荷端移动，正电荷不移动不移动 C.C.金属导体上的正、负电荷同时分别向金属导体上的正、负电荷同时分别向B B端和端和A A端端移动移动 D.D.金属导体上的正、负电荷同时分别向金属导体上的正、负电荷同时分别向A A端和端和B B端端移动移动C CA AB B 4.4.如图，不带电的枕形导体的如图，不带电的枕形导体的A A、B B两端各贴有一两端各贴有一对金箔对金箔. .当枕形导体的当枕形导体的A A端靠近一带电导体端靠近一带电导体C

6、 C时时（ ） A.AA.A端金箔张开，端金箔张开，B B端金箔闭合端金箔闭合 B.B.用手触摸枕形导体后，用手触摸枕形导体后，A A端金箔仍张开，端金箔仍张开，B B端金端金箔闭合箔闭合 C.C.用手触摸枕形导体后，将手和用手触摸枕形导体后，将手和C C都移走，两对金都移走，两对金箔均张开箔均张开 D.D.选项选项A A中两对金箔分别带异种电荷，先项中两对金箔分别带异种电荷，先项C C中两中两对金箔带同种电荷对金箔带同种电荷A AB BC C电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 3.3.接触起电：接触起电： 通过接触的方式实现通过接触的方式实现电子电子的转移，使电荷重新分的转移，使电荷重新分布，

7、从而使物体带电的方式布，从而使物体带电的方式. . 5.5.用与丝稠摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器用与丝稠摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器的金属球后，验电器的金属箔片张开，则下列说的金属球后，验电器的金属箔片张开，则下列说法正确的是（法正确的是（ ） A.A.金属箔片带正电荷金属箔片带正电荷 B.B.金属箔片带负电荷金属箔片带负电荷 C.C.部分电子由金属球转移到玻璃棒上部分电子由金属球转移到玻璃棒上 D.D.部分电子由玻璃棒转移到金属球上部分电子由玻璃棒转移到金属球上电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 接触起电过程中接触起电过程中电子转移的规律：电子转移的规律： 1.1.带正电的物体与带负电

8、的物体接触，电子带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的物体上由带负电的物体转移到带正电的物体上. . 2.2.带正电的物体与不带电的中性物体接触，带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的物体上电子由中性物体转移到带正电的物体上. . 3.3.带负电的物体与不带电的中性物体接触，带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性物体上电子由带负电的物体转移到中性物体上. . 原子结构及物体原子结构及物体带电的实质带电的实质： 原子由原子核和绕核旋转的电子组成，在原子由原子核和绕核旋转的电子组成，在物质内部，原子核是相对固定的物质内部

9、，原子核是相对固定的, ,内部的内部的质质子更不能脱离原子核而移动子更不能脱离原子核而移动. .所以，物体带所以，物体带电的实质是电的实质是电子的得失电子的得失，通过摩擦、接触、，通过摩擦、接触、静电感应等方式使静电感应等方式使电子电子从一个物体转移到从一个物体转移到另一个物体上，或是从物体的一部分转移另一个物体上，或是从物体的一部分转移到另一部分到另一部分. .电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 三、电荷守恒定律三、电荷守恒定律:(:(两种表述方式）两种表述方式） 两带电体接触后电荷分布情况：两带电体接触后电荷分布情况： 两个两个完全相同完全相同的小球，接触后将的小球，接触后将平分平分电荷。具

10、体电荷。具体分三种情况：分三种情况： 1.1.若两小球一个带电（设为若两小球一个带电（设为q q），一个不带电，两），一个不带电，两小球接触后再分开，则电荷量平分，每个小球带小球接触后再分开，则电荷量平分，每个小球带电量为电量为q/2.q/2. 2.2.若两小球分别带同种电荷若两小球分别带同种电荷q q1 1和和q q2 2，两者接触后分，两者接触后分开，则每个小球带电量为（开，则每个小球带电量为（q q1 1q q2 2）/2./2. 3.3.若两小球分别带若两小球分别带异异种电荷种电荷q q1 1和和q q2 2，两者接触后，两者接触后分开，则分开，则先中和再平分先中和再平分电荷，且每个小

11、球带电量电荷，且每个小球带电量为（为（q q1 1q q2 2）/2/2，如，如q q1 1q q2 2，则称之为中和则称之为中和 6.6.有两个相同的带电绝缘金属小球有两个相同的带电绝缘金属小球A A、B B，分别带有电荷量分别带有电荷量Q QA A6.46.410109 9C C，和，和Q QB B3.23.210109 9C C，让两个绝缘金属小球接触，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？少？电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 四、元电荷：四、元电荷： 1.1.电荷量：物体所带电荷的多少，叫做电电荷量：物体所带电荷的多少，叫做

12、电荷量，也叫电量，用荷量，也叫电量，用Q Q或是或是q q表示表示. . 单位：库仑，简称库，符号单位：库仑，简称库，符号C C 电荷有正、负之分，正负电荷可用电荷有正、负之分，正负电荷可用“”和和“”表示，表示，一般一般“”号省略不写号省略不写. .电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 2.2.元电荷：元电荷： 电子电子所带电荷量的数值所带电荷量的数值e=1.60e=1.601010-19-19C C，这，这个最小电荷量叫做元电荷个最小电荷量叫做元电荷. . 说明：说明： （1 1）元电荷是最小的电荷量元电荷是最小的电荷量，所有带电体，所有带电体的电荷量或者等于的电荷量或者等于e e，或者是，或

13、者是e e的整数倍。的整数倍。电荷量是不能连续变化的电荷量是不能连续变化的. . （2 2）电子和质子带有等量的异种电荷，都）电子和质子带有等量的异种电荷，都等于一个元电荷的等于一个元电荷的电量电量. .电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 3.3.比荷：比荷： 电子的电荷量电子的电荷量e e与电子质量与电子质量m me e之比，叫做电之比，叫做电子的比荷，其数值为子的比荷，其数值为:e/m:e/me e1.761.7610101111C/kgC/kg本节小结本节小结电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律 三种起电方式三种起电方式两种电荷两种电荷电荷守恒定律电荷守恒定律元电荷元电荷正电荷正电荷负电荷负电

14、荷摩擦起电摩擦起电感应起电感应起电接触起电接触起电带电实带电实质质电子的转移电子的转移两种表述方式两种表述方式小球接触后电子的分布情况小球接触后电子的分布情况第第2 2节节 库仑定律库仑定律 探究影响电荷间相互作用力的因素探究影响电荷间相互作用力的因素： 实验表明：实验表明： 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小大，随着距离的增大而减小. . 库仑定律：库仑定律： 真空真空中的两个中的两个静止点电荷静止点电荷之间的相互作用之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用

15、力的方向们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上在它们的连线上. .对库仑定律的理解对库仑定律的理解 1.1.点电荷：点电荷： 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至至带电体的形状、大小及电荷分布带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之状况对它们之间的作用力的影响间的作用力的影响可以忽略时可以忽略时，这样的带电体就，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷可以看做带电的点，叫做点电荷. . 2.2.公式公式:F=kQ:F=kQ1 1Q Q2 2/r/r2 2，静电力常量，静电力常量k=9.0k=9.010109 9NmNm2 2/ /

16、2 2( (由实验方法测得）由实验方法测得） 3.3.计算时计算时Q Q1 1、Q Q2 2只代入绝对值，具体方向根据只代入绝对值，具体方向根据“同性同性”相斥相斥，“异性异性”相吸相吸，进行判断，进行判断. . 4.4.适用范围适用范围: :真空中点电荷真空中点电荷（空气中也近似适用）（空气中也近似适用） 5.5.库仑力的合成与分解遵循库仑力的合成与分解遵循“平行四边形定则平行四边形定则”思考思考 对于对于F=kQF=kQ1 1Q Q2 2/r/r2 2，当，当r0r0时时FF是否正确？是否正确？给出解释给出解释. .万有引力与库仑定律的异同点万有引力与库仑定律的异同点 定律定律 共同点共同

17、点 区别区别影响大小的影响大小的因素因素 万有引力万有引力 定律定律1.1.都有一个都有一个常量常量2.2.都与距离都与距离的平方成反的平方成反比比与两个物体与两个物体的质量有关，的质量有关，只有引力只有引力m m1 1、m m2 2、r r 库仑定律库仑定律与两个点电与两个点电荷的电量有荷的电量有关，既有引关，既有引力也有斥力力也有斥力q q1 1、q q2 2、r r 1.1.下列关于点电荷的说法中，正确的是下列关于点电荷的说法中，正确的是( )( ) A.A.体积大的带电体一定不是点电荷体积大的带电体一定不是点电荷 B.B.当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响当两个带电体的形状对它

18、们间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看做点电荷可忽略时，这两个带电体可看做点电荷 C.C.点电荷就是体积足够小的电荷点电荷就是体积足够小的电荷 D.D.点电荷是电荷量和体积都很小的带电体点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 2.2.两个半径为两个半径为R R的带电球所带电量分别为的带电球所带电量分别为q q1 1和和q q2 2, ,当当两球心相距两球心相距3R3R时时, ,相互作用的静电力大小为（相互作用的静电力大小为（ ） A.F=kqA.F=kq1 1q q2 2/(3R)/(3R)2 2 B.Fkq B.Fkq1 1q q2 2/(3R)/(3R)2 2 C.FkqC.FEEB

19、B A A B B B.E B.EA AEEB B A A EEB B A A B B D.E D.EA AE B B3.3.将一个正电荷从无穷远处移入电场中的将一个正电荷从无穷远处移入电场中的M M点，电势点，电势能减少了能减少了8.08.010109 9j j；若将另一等量负电荷从无穷远；若将另一等量负电荷从无穷远处移入电场中的处移入电场中的N N点，能增加了点，能增加了9.89.810109 9j j。下列说。下列说法中正确的是（法中正确的是（ ）A.A.M M N N0 B.0 B.N N M M0 C. M M0 D.0 D.M M N N0 0 A AB B使电荷使电荷q q从从A

20、 A点移动到点移动到B B点，静电力做功为点，静电力做功为W WqUqUAB AB （1 1）q q受到的静电力为受到的静电力为F=qEF=qE静电力做功也可以表示为静电力做功也可以表示为W=Fd=qEd W=Fd=qEd （2 2）综合（综合（1 1）和（）和（2 2）可得：）可得：U UABABEdEd或或E=UE=UABAB/d/d即：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这即：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积两点沿电场方向的距离的乘积q qd dE E对公式对公式U UABABEdEd和和E=UE=UABAB/d/d的理解：的理解：1.1.两公式的适用

21、条件均为两公式的适用条件均为“匀强电场匀强电场”, ,对于对于非匀强电场非匀强电场仍可用该公式进行仍可用该公式进行“定性分析定性分析”。2.2.公式中的公式中的d d为沿场强方向的距离或是沿场强为沿场强方向的距离或是沿场强方向的方向的“投影投影”。3.E=U3.E=UABAB/d/d表示沿场强方向电势降低的最快。表示沿场强方向电势降低的最快。E Ed d1.1.如图，在场强为如图，在场强为E E4.04.010103 3N/CN/C的匀强电场中有的匀强电场中有相距相距5.0cm5.0cm的的A A、B B两点，两点连线与场强成两点，两点连线与场强成30300 0. .求求A A、B B两点间的

22、电势差。两点间的电势差。2.2.如图，为某一电场的电场线和等势面，已知如图，为某一电场的电场线和等势面，已知A A5V5V，C C3V,ab=bc,3V,ab=bc,则则A.A.B B4V B.4V B.B B4V C.4V C.B B4V EE2 2B.B.两处的电场方向相反，两处的电场方向相反，E E1 1EE2 2C.C.两处的电场方向相同，两处的电场方向相同，E E1 1EE2 2D.D.两处的电场方向相反，两处的电场方向相反，E E1 1EE2 2a ab bP P2 2P P1 1L/4L/4L/4L/43.3.三个质量相等的带电小球，置于光滑绝缘三个质量相等的带电小球，置于光滑绝

23、缘的水平桌面上的一个边长为的正三角形的的水平桌面上的一个边长为的正三角形的三个顶点上，已知三个顶点上，已知a a、b b两球皆带正电荷两球皆带正电荷q q，如，如图，现给图，现给c c球一个恒定的拉力，恰好使三个球球一个恒定的拉力，恰好使三个球在相对位置不变的情况下以相同的加速度一在相对位置不变的情况下以相同的加速度一起做加速运动，则：起做加速运动，则：（1 1）c c球带球带电，带电量为电，带电量为；（2 2）c c球所受到的拉力为多大？球所受到的拉力为多大？a ab bc c4.4.如图，如图，M M、N N为两个等量同种电荷，在其连线的中为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线的垂线的P P

24、点放一个静止的点电荷点放一个静止的点电荷q q（负电荷），不计（负电荷），不计重力，下列说法中正确的是（）重力，下列说法中正确的是（）A.A.点电荷在从点电荷在从P P到到O O的过程中，加速度越来越大，速的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大度也越来越大B.B.点电荷在从点电荷在从P P到到O O的过程中，加速度越来越小，速的过程中，加速度越来越小，速度越来越大度越来越大C.C.点电荷运动到点电荷运动到O O点时加速度为零，速度达最大值点时加速度为零，速度达最大值D.D.点电荷越过点电荷越过O O点后，速度越来越小，加速度越来点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零越大，直到粒

25、子速度为零+Q+Q+Q+QN NM MO O5.5.如图，如图，A A、B B、C C、D D是匀强电场中一正方形是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知的四个顶点。已知A A、B B、C C点的电势分别为点的电势分别为U UA A=15V,U=15V,UB B=3V,U=3V,UC C=-3V,=-3V,由此可得由此可得D D点电势点电势U UD D= =A AD DC CB B6.6.一带电粒子从电场中的一带电粒子从电场中的A A点运动到点运动到B B点，轨点，轨迹如图中虚线所示。不计粒子重力，则（）迹如图中虚线所示。不计粒子重力，则（）A.A.粒子带正电粒子带正电B.B.粒子加速度逐渐减小粒

26、子加速度逐渐减小C.AC.A点的速度大于点的速度大于B B点的速度点的速度D.D.粒子的初速度不为零粒子的初速度不为零E Ea ab b一、演示实验一、演示实验 E E0 0E E0 0 =0=0E E0 01.静电平衡：静电平衡：导体中（包括表面）处处无电导体中（包括表面）处处无电荷定向移动的状态。荷定向移动的状态。2.处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部场强处处为零）导体内部场强处处为零,但表面场强不但表面场强不为零。为零。（2）导体表面上任意一点的场强方向必跟该）导体表面上任意一点的场强方向必跟该点的表面垂直，即电场线与导体表面垂直。点的表面垂直，即电场

27、线与导体表面垂直。（3）导体是一个等势体，它的表面是一个等导体是一个等势体，它的表面是一个等势面势面二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布现象现象1.1.金属小球与圆筒外部接触后，金属小球与圆筒外部接触后，B B验电器的箔片张角变小，验电器的箔片张角变小，而而A A验电器的箔片张角变大。验电器的箔片张角变大。说明：电荷通过金属球从说明：电荷通过金属球从B B转移到转移到A A。2.2.金属小球与圆筒内部接触后，金属小球与圆筒内部接触后，B B验电器的箔片张角不变，验电器的箔片张角不变，而而A A验电器的箔片张角也不变。验电器的箔片张角也不变。说明：圆筒内部没有（净）电荷。说明：圆筒内部没有（

28、净）电荷。导体上电荷的分布特点导体上电荷的分布特点1.1.导体内没有（净）电荷，（净）电荷只分布在导体的外表导体内没有（净）电荷，（净）电荷只分布在导体的外表面。面。2.2.在导体表面，在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。，凹陷的位置几乎没有电荷。1.关于静电感应和静电平衡的说法中正确的关于静电感应和静电平衡的说法中正确的是（是（ ）A.静电感应是由于导体内的自由电子受电场静电感应是由于导体内的自由电子受电场力的作用的效果力的作用的效果B.导体内的自由电子都不运动称为静电平衡导体内的自由电子都不运

29、动称为静电平衡C.导体静电平衡时，导体所占空间各处场强导体静电平衡时，导体所占空间各处场强为零为零D.导体静电平衡时，导体内部没有多余的电导体静电平衡时，导体内部没有多余的电荷荷2.2.如图，在真空中把一绝缘导体向带负电的如图，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近（不相碰），则下列说法小球缓慢地靠近（不相碰），则下列说法中正确的是（）中正确的是（）A.MA.M端的感应电荷越来越多。端的感应电荷越来越多。B.B.导体内场强越来越大。导体内场强越来越大。C.C.感应电荷在感应电荷在M M点产生的场强大于在点产生的场强大于在N N点产生点产生的场强。的场强。D.D.感应电荷在感应电荷在M M

30、点和点和N N点产生的场强相等。点产生的场强相等。M M3.3.如图，在水平放置的光滑金属板中心正上如图，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电荷方有一带正电荷，另一表面绝缘、带正电，另一表面绝缘、带正电的金属小球（可视为质点，且不影响原电场）的金属小球（可视为质点，且不影响原电场）自左以初速度自左以初速度V V0 0向右运动。在运动过程中向右运动。在运动过程中（）（）A.A.小球做先减速后加速运动小球做先减速后加速运动B.B.小球做匀速直线运动小球做匀速直线运动C.C.小球受到电场力做的功为零小球受到电场力做的功为零D.D.以上说法可能都不正确以上说法可能都不正确V V0 04.4.如图

31、，如图，A A为空心金属球壳，将另一个带正电为空心金属球壳，将另一个带正电的小球的小球C C从从A A球开口处放入球开口处放入A A球中央，不接触球中央，不接触A A球，然后用手摸一下球，然后用手摸一下A A球，再移走球，再移走C C球，则（球，则（）A.AA.A球带负电球带负电B.AB.A球带正电球带正电C.AC.A球不带电球不带电D.D.无法判断无法判断一、静电平衡：一、静电平衡：二、处于静电平衡状态下导体的特点：二、处于静电平衡状态下导体的特点：三、导体上电荷的分布特点：三、导体上电荷的分布特点：1.1.导体内没有导体内没有（净）（净）电荷，电荷，（净）（净）电荷只分电荷只分布在导体的外

32、表面。布在导体的外表面。2.2.在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。乎没有电荷。二、尖端放电二、尖端放电1.电离电离: 2.应用应用:避雷针避雷针避雷针关键是要良好的接地避雷针关键是要良好的接地3.尖端放电可造成高压设备上的电能损失尖端放电可造成高压设备上的电能损失（即平时我们所说的漏电即平时我们所说的漏电）,故高压设备中导故高压设备中导体的表面应尽量平滑体的表面应尽量平滑. 三、静电屏蔽三、静电屏蔽导体壳或金属网套可以使其内部所包围的区导体壳或金属网套可以使其内部所包围

33、的区域不受域不受外部电场外部电场的影响，这种现象叫做静电的影响，这种现象叫做静电屏蔽。屏蔽。应用：应用：1.电子仪器和电子设备外套有金属网电子仪器和电子设备外套有金属网罩、通讯电缆外包一层金属防护等。罩、通讯电缆外包一层金属防护等。 2.电力工人穿戴的金属丝制衣。电力工人穿戴的金属丝制衣。接地的封闭的导体壳接地的封闭的导体壳内部电场内部电场对壳外空间没对壳外空间没有影响有影响思考：导体壳或金属网思考：导体壳或金属网套所包括的内部区域套所包括的内部区域“不受外部电场的影不受外部电场的影响响”，是否说外部电荷，是否说外部电荷在导体壳或金属网套内在导体壳或金属网套内不产生电场？不产生电场？ 静电感应

34、静电感应 静电平衡静电平衡 静电屏蔽静电屏蔽区区别别静电感应静电感应描述的描述的仅是导体中正、仅是导体中正、负电荷在外加电负电荷在外加电场作用下分离及场作用下分离及重新分布现象重新分布现象. .它它贯穿在导体由非贯穿在导体由非静电平衡到静电静电平衡到静电平衡为止的整个平衡为止的整个过程中过程中. . 静电平衡乃是导体静电平衡乃是导体发生静电感应的最发生静电感应的最终现象，着重终现象，着重描述描述导体中自由电荷的导体中自由电荷的运动状态运动状态，它既要，它既要考虑外加电场又要考虑外加电场又要考虑感应电荷激发考虑感应电荷激发的电场的电场静电屏蔽着重研究静电屏蔽着重研究和和描述达静电平衡描述达静电平

35、衡以后导体内外电场以后导体内外电场的互相影响问题的互相影响问题. .静电屏蔽现象必须静电屏蔽现象必须建立在静电平衡基建立在静电平衡基础上，而现象的本础上，而现象的本质仍涉及到静电感质仍涉及到静电感应应. . 联联系系均属于静电现象均属于静电现象 、对象相同，都是导体（带电与否不对象相同，都是导体（带电与否不限）三种现象所处的物理背景亦相同，即都在外加电场限）三种现象所处的物理背景亦相同，即都在外加电场中（电场均匀与否亦不限）中（电场均匀与否亦不限） 1.1.在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一带正在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一带正电的带电体，电的带电体，A A、B B分别是球壳内

36、、外的两点，分别是球壳内、外的两点，C C是金是金属内部一点，其电场分布是属内部一点，其电场分布是( )( )A.EA.EA A00，E EB B0 0，E EC C0 0B.EB.EA A00，E EB B00，E EC C0 0C.EC.EA A00，E EB B00，E EC C00D.ED.EA A0 0，E EB B00，E EC C0 0ABC2.2.将悬在细线上的带正电的小球将悬在细线上的带正电的小球A A放在不带电放在不带电的金属空心球的金属空心球C C内内( (不和球壁接触不和球壁接触) )，另有一个，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球悬挂在细线上的带负电的小球B B向向C

37、C靠近，则靠近，则( )( )A.AA.A往左偏离竖直方向，往左偏离竖直方向，B B往右偏离竖直方向往右偏离竖直方向B.AB.A的位置不变，的位置不变，B B往右偏离竖直方向往右偏离竖直方向C.AC.A往左偏离竖直方向，往左偏离竖直方向，B B的位置不变的位置不变D.AD.A和和B B的位置都不变的位置都不变ABC3. 3. 一个带有绝缘座的空心金属球一个带有绝缘座的空心金属球A A带有带有4 41010-8-8C C的正电荷，有绝缘金属小球的正电荷，有绝缘金属小球B B带有带有2 21010-8-8C C的负电荷，使的负电荷，使B B球与球与A A球的内部接触球的内部接触后，将后，将B B球

38、取出，则球取出，则A A、B B球各带电量为球各带电量为( )( )A.QA.QA A1010-8-8C C，Q QB B1010-8-8C CB.QB.QA A2 21010-8-8C C，Q QB B0 0C.QC.QA A0 0，Q QB B2 21010-8-8C CD.QD.QA A4 41010-8-8C C，Q QB B2 21010-8-8C C此题考察知识为此题考察知识为“孤立孤立”带电体的静电平衡带电体的静电平衡问题。问题。A AB B4.4.如图，一带电金属壳内、外各有一个验电如图，一带电金属壳内、外各有一个验电器器P P和和Q Q，P P的金属球用导线与壳外部相连，的金

39、属球用导线与壳外部相连，Q Q的金属球用导线与壳内部相连，则（的金属球用导线与壳内部相连，则（ ）A.PA.P的金属箔片张开，的金属箔片张开，Q Q不张开不张开B.PB.P的金属箔片张开，的金属箔片张开，Q Q张开张开C.PC.P的金属箔片不张开，的金属箔片不张开，Q Q不张开不张开D.PD.P的金属箔不张开，的金属箔不张开，Q Q张开张开P PQ Q1.1.电容器：电容器是一种可以储存电荷的电容器：电容器是一种可以储存电荷的“容器容器”2.2.平行板电容器平行板电容器结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，两块金属板叫做电容器的成，两块金属

40、板叫做电容器的极板极板。带电特点：带电特点：两板电荷等量异号两板电荷等量异号，分布在相对的两板，分布在相对的两板的内侧。的内侧。电容器的带电量：电容器的带电量：电容器一个极板上所带电荷量的电容器一个极板上所带电荷量的绝对值叫做电容器的电量绝对值叫做电容器的电量。板间电场：板间形成板间电场：板间形成匀强电场匀强电场，方向垂直板面。，方向垂直板面。3.3.电容：电容：电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量Q Q与电容器两极板间的电与电容器两极板间的电势差势差U U的的比值比值，叫做电容器的电容。用字母，叫做电容器的电容。用字母C C表示。表示。定义式定义式：C=Q/UC=Q/U，单位为法拉（，单位为

41、法拉（F F）变化式：变化式：C=C=Q/Q/U U物理意义：是表示电容器容纳电荷本领的物物理意义：是表示电容器容纳电荷本领的物理量。理量。由电容器本身属性决定由电容器本身属性决定，与，与Q Q和和U U无直无直接关系。接关系。探究影响平行板电容器电容的因素：探究影响平行板电容器电容的因素：1.Q1.Q不变，改变两板间距离不变，改变两板间距离d d结论：结论：C=Q/U,C1/dC=Q/U,C1/d2.Q2.Q不变，改变两板间的正对面积不变，改变两板间的正对面积S S结论：结论：CSCS3.Q3.Q、S S、d d都不变，两板间插入电介质都不变，两板间插入电介质结论：结论：CCr r综合分析得

42、到：综合分析得到：C=C=r rS/4kS/4kd d1.1.平行板电容器充电后，平行板电容器充电后，继续保持电容器两继续保持电容器两极板与电池两极相连接极板与电池两极相连接，电容器的，电容器的d d、S S、r r变化，将引起电容器的变化，将引起电容器的C C、Q Q、U U、E E怎样变化？怎样变化？由于电容器始终连接在电源上，由于电容器始终连接在电源上，即即U U不变不变ddUEdSdkSUCUQdSdkSCrrrr14,4 ， 2.2.平行板电容器充电后，平行板电容器充电后，切断与电源的连接切断与电源的连接，电容，电容器的器的d d、S S、r r变化，将引起电容器的变化，将引起电容器

43、的C C、Q Q、U U、E E怎样变化？怎样变化？电容器充电后切断与电源的连接，电容器充电后切断与电源的连接，即即Q Q不变不变SSQkdkSdQCdQdUESdSdQkdkSQCQUdSdkSCrrrrrrrr 14444,4 1.1.要区分两种基本情况：要区分两种基本情况：(1)(1)电容器两极板间电势差电容器两极板间电势差U U体持不变；体持不变；(2)(2)电容器的带电荷量电容器的带电荷量Q Q保持不变。保持不变。2.2.进行讨论、解决问题的理论依据：进行讨论、解决问题的理论依据：(1)(1)电容电容C C与板距与板距d d、正对面积、正对面积S S、介质介电常数、介质介电常数间间的

44、关系的关系: :C=C=r rS/4kS/4kd;d;(2)(2)电容器内部是匀强电场，电容器内部是匀强电场，E=U/dE=U/d(3)(3)电容器所带的电荷量电容器所带的电荷量: :Q=CUQ=CU解决问题时，通常以不变的那个量为突破点，结合解决问题时，通常以不变的那个量为突破点，结合给出的发生变化的量进而分析其他各量的变化。给出的发生变化的量进而分析其他各量的变化。1.1.两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图，接通构成一平行板电容器，与它相连的电路如图，接通开关开关S S，电源即给电容器充电（，电源即给电

45、容器充电（ ）A.A.保持保持S S接通，减小两极板间的距离，则两极板间接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小电场的电场强度减小B.B.保持保持S S接通，在两极板间插入一块介质，则极板接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大上的电荷量增大C.C.断开断开S S，减小两极板间的距离，则两极板间的电，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小势差减小D.D.断开断开S S，在两极板间插入一块介质，则两极板间，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大的电势差增大SR+-2.2.如图，平行板电容器经开关如图，平行板电容器经开关K K与电池连接，与电池连接，a a处有一

46、带电荷量非常小的点电荷，处有一带电荷量非常小的点电荷，K K是闭合是闭合的，的，a a表示表示a a点的电势，点的电势，F F表示点电荷受到的表示点电荷受到的电场力。现将电容器的电场力。现将电容器的B B板向下稍微移动，使板向下稍微移动，使两极板间的距离增大，则（两极板间的距离增大，则（ ）A.A.a a变大，变大，F F变大变大 B.B.a a变大，变大，F F变小变小C.C.a a变小，变小，F F不变不变 D.D.a a不变，不变，F F变小变小K K+-a aB BA A3.3.如图，两平行金属板水平放置并接到电源如图，两平行金属板水平放置并接到电源上，一带电微粒上，一带电微粒P P位

47、于两板间恰好平衡。现用位于两板间恰好平衡。现用外力将外力将P P固定住，然后固定导线各接点，使两固定住，然后固定导线各接点，使两板均转过板均转过角，如图中虚线所示，再撤去外角，如图中虚线所示，再撤去外力，则力，则P P在两板间（在两板间（ ）A.A.保持静止保持静止B.B.水平向左做直线运动水平向左做直线运动C.C.向左下方运动向左下方运动D.D.不知不知的具体数值，无法确定的具体数值，无法确定P P运动状态运动状态P P1.1.动力学：动力学：牛顿第二定律牛顿第二定律F=maF=ma2.2.功能关系：功能关系：(1)(1)静电力做功求解方法及特点静电力做功求解方法及特点W=UqW=Uq，与路

48、径无关，与路径无关(2)(2)动能定理的应用动能定理的应用W=W=E Ek k=E=Ek2k2-E-Ek1k13.3.曲线运动曲线运动类平抛运动的分析与计算类平抛运动的分析与计算一、一、带电粒子在电场中的加速与偏转带电粒子在电场中的加速与偏转1.1.加速过程（如图，设为电子加速）加速过程（如图，设为电子加速）该电场为加速电场，两极板间电该电场为加速电场，两极板间电势差为势差为加速电压加速电压。设电子离开加速电场的速度为设电子离开加速电场的速度为V V，则有：，则有：UeUemVmV2 2/2/2V2.2.偏转过程（设为电子偏转）偏转过程（设为电子偏转）该电场为偏转电场，两极板间电势差为该电场为

49、偏转电场，两极板间电势差为偏转电压偏转电压电子从偏转电场射出时电子从偏转电场射出时水平位移：水平位移：L LVt (1)Vt (1)竖直位移：竖直位移：y=aty=at2 2/2 (2)/2 (2) a=eE/m=eU/dm (3) a=eE/m=eU/dm (3)则有：则有：y=eULy=eUL2 2/2dmV/2dmV2 2L L- - - - - - - - - - - - - d d+ + + + + + + + + + + + + + + + V V3.3.综合应用综合应用( (设加速电压为设加速电压为U U0 0、偏转电压为、偏转电压为U U1 1）U U0 0e emVmV2 2

50、/2/2y=eUy=eU1 1L L2 2/2dmV/2dmV2 2由由V V2 22U2U0 0e/me/m则有：则有：y=Uy=U1 1L L2 2/4U/4U0 0d d注：注：1.1.此式说明，初速度为零的带电粒子，经此式说明，初速度为零的带电粒子，经同一加速电场和偏转电场后，偏转位移同一加速电场和偏转电场后，偏转位移y y与偏与偏转电压转电压U U1 1成正比，与加速电压成正比，与加速电压U U0 0成反比，而与成反比，而与带电粒子的电荷量和质量无关。带电粒子的电荷量和质量无关。2.2.带电粒子射出电场时的偏转角带电粒子射出电场时的偏转角tantan具有同具有同样规律。样规律。V V

51、L L- - - - - - - - - - - - - d d+ + + + + + + + + + + + + + + + 如图，一电子在电势差为如图，一电子在电势差为U U0 0的加速电场中由静的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为止开始运动，然后射入电势差为U U1 1的两块平行的两块平行板间的电场中，入射方向与极板平行。整个装板间的电场中，入射方向与极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在电子能射出平置处在真空中，重力可忽略。在电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角电子的偏转角变大的是（）变大的是（）A.UA

52、.U0 0变大，变大，U U1 1变大变大B.UB.U0 0变小，变小，U U1 1变大变大C.UC.U0 0变大，变大，U U1 1变小变小D.UD.U0 0变小，变小，U U1 1变小变小V VL L- - - - - - - - - - - - - d d+ + + + + + + + + + + + + + + + 若带电粒子若带电粒子沿中线沿中线射入偏转电场，若使带电粒射入偏转电场，若使带电粒子能飞出偏转电场的子能飞出偏转电场的条件条件为：为：t=L/Vt=L/V时时，偏转位移：，偏转位移：yd/2yd/2如右图：如右图：偏转位移：偏转位移：y=Uy=U1 1L L2 2/4U/4U

53、0 0d dyd/2yd/2即：即：U U1 1L L2 2/4U/4U0 0d dd/2d/2由上式可分析当满足飞出电场条件时的偏转电由上式可分析当满足飞出电场条件时的偏转电压压1 1、加速电压、加速电压0 0、入射速度应满足的条、入射速度应满足的条件。件。V VL L- - - - - - - - - - - - - d d+ + + + + + + + + + + + + + + + 例：一束电子流在经例：一束电子流在经U=5000VU=5000V的加速电压后，的加速电压后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图，若两板间距场，如图，若两

54、板间距d=1.0cmd=1.0cm，板长，板长L=5.0cmL=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两相极板那么，要使电子能从平行板间飞出，两相极板上最多能加多大电压？上最多能加多大电压？解：要使电子能从平行板间飞出则：解：要使电子能从平行板间飞出则：y=Uy=U1 1L L2 2/4Udd/2/4Udd/2可得：可得：U U1 12Ud2Ud2 2/L/L2 2代入数据得：代入数据得：U U1 14.04.010102 2V VV V0 0L Ld dU U1.结构：电子枪、偏转电极、荧光屏结构：电子枪、偏转电极、荧光屏2.yy2.yy 加的电压为信号电压，加的电压为信号电压，xxx

55、x 加的电压为扫描电加的电压为扫描电压。压。如图所示是示波器的原理图。分析下列情况中，示如图所示是示波器的原理图。分析下列情况中，示波器荧光屏上观察到的现象。波器荧光屏上观察到的现象。（1 1）偏转电极）偏转电极YYYY上加稳定的电压，荧光屏上出现上加稳定的电压，荧光屏上出现什么现象？什么现象？ 亮斑荧光屏YYXXXYY偏转电极电子枪X（2 2）只在）只在YYYY电极上加如图所示的正弦规律电极上加如图所示的正弦规律变化的电压变化的电压U Uy y，荧光屏上出现什么现象？，荧光屏上出现什么现象？（3 3）在）在YYYY电极上不加电压，在电极上不加电压，在XXXX电极上加如电极上加如图所示图所示U

56、xUx从从- -U U均匀变化到均匀变化到U U的电压，荧光屏上出现的电压，荧光屏上出现什么现象？什么现象？ 加上特定的周期性变化的电压，亮斑从一侧匀速运加上特定的周期性变化的电压，亮斑从一侧匀速运动到另一侧，然后迅速返回原处，再匀速移向另一动到另一侧，然后迅速返回原处，再匀速移向另一侧，如此反复继续。这个过程叫扫描，侧，如此反复继续。这个过程叫扫描，所加电压叫所加电压叫扫描电压扫描电压。如果电压变化很快，亮斑看起来就成为。如果电压变化很快，亮斑看起来就成为一条水平亮线。一条水平亮线。（4 4）在）在YYYY电极上加上左图所示的正弦规电极上加上左图所示的正弦规律变化的电压，在律变化的电压，在X

57、XXX电极上加如右图所示电极上加如右图所示从从- -U U到到U U均匀变化的电压，两电压同时开始，均匀变化的电压，两电压同时开始，周期相同，在荧光屏上出现什么现象？周期相同，在荧光屏上出现什么现象？如图所示如图所示, ,由静止开始被电场（加速电压为由静止开始被电场（加速电压为U U0 0）加速）加速的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正的带电粒子平行于两正对的平行金属板且从两板正中间射入中间射入, ,从右侧射出，设在此过程中带电粒子没从右侧射出，设在此过程中带电粒子没有碰到两极板有碰到两极板. .若金属板长为若金属板长为L,L,板间距离为板间距离为d d、两板、两板间电压为间电压为U

58、U1 1, ,试分析计算以下带电粒子的运动情况。试分析计算以下带电粒子的运动情况。（1 1）电子穿越加速电场获得的速度）电子穿越加速电场获得的速度V V1 1 （2 2）电子穿越偏转电场的时间）电子穿越偏转电场的时间t t （3 3）电子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度）电子穿越偏转电场时沿电场方向的加速度a a （4 4）电子离开偏转电场时的侧移距离）电子离开偏转电场时的侧移距离y y （5 5）电子离开偏转电场时沿电场方向的速度）电子离开偏转电场时沿电场方向的速度V V （6 6）电子离开偏转电场时的偏角）电子离开偏转电场时的偏角 U U0 0d dU U1 1q qL L作业作业三、分析

59、粒子运动时，三、分析粒子运动时，重力是否忽略重力是否忽略的的问题：问题：基本粒子：电子、质子、基本粒子：电子、质子、粒子、离子粒子、离子等，除有说明外，一般都不考虑重力。等，除有说明外，一般都不考虑重力。带电粒子：油滴、液滴、尘埃、小球等，带电粒子：油滴、液滴、尘埃、小球等，除有说明外，一般都不能忽略重力。除有说明外，一般都不能忽略重力。1.1.两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图，接通构成一平行板电容器，与它相连的电路如图，接通开关开关S S，电源即给电容器充电（，电源即给电容器充电（ ）A.A.保持保持S

60、 S接通，减小两极板间的距离，则两极板间接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小电场的电场强度减小B.B.保持保持S S接通，在两极板间插入一块介质，则极板接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大上的电荷量增大C.C.断开断开S S，减小两极板间的距离，则两极板间的电，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小势差减小D.D.断开断开S S，在两极板间插入一块介质，则两极板间，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大的电势差增大SR+-考点：电容器的两种类型及定性分析考点：电容器的两种类型及定性分析1.1.带电量带电量Q Q不变不变2.2.两极板间电压不变两极板间