高中物理静电场知识归类PPT课件

1、第1页/共47页知识结构电荷电荷电场电场电场力电场力电场强度电场强度电势能电势能电势与电势差电势与电势差场强与电势差的关系场强与电势差的关系电荷电荷静电现象的应用与防治静电现象的应用与防治电容器的电容电容器的电容示波器原理及其应用示波器原理及其应用电场力的功电场力的功第2页/共47页两个静电力公式两个静电力公式221rqqkFF=EqF=Eq任何场中电荷受的静电力任何场中电荷受的静电力真空中两静止的真空中两静止的点电荷点电荷之间之间的静电力的静电力Eqq1q2第3页/共47页静电力方向的判定静电力方向的判定 1 1、电荷（、电荷（q q）的电性、电荷受的静电力（）的电性、电荷受的静电力（F F

2、）方向、该点的场强（）方向、该点的场强（E E）方向，三个因素中知道两个能确定第）方向，三个因素中知道两个能确定第三个，只知道一个因素另两个不能确定三个，只知道一个因素另两个不能确定, ,只能假设，不同假设下结果不同。只能假设，不同假设下结果不同。 2、两个点电荷间的作用力方向在它们的连线上，且同种排斥异种相吸。 3、根据带电粒子的轨迹判断，若只受静电力，静电力指向轨迹凹的一侧。第4页/共47页场强的叠加三步骤1、先判断每个点电荷单独存在时在该点产生的场强方向。2、用 定性或定量判断每个点电荷单独存在时在该点产生的场强大小。3、用平行四边形定则合成。2QE kr第5页/共47页计算功的两个公式

3、计算功的两个公式W=Eqd 已知E、d优先选择此式（注意s的取法）W=qU 已知已知U U优先选择此式优先选择此式第6页/共47页计算电荷电势能的两个公式1、电荷在某点的电势能等于把电荷从电荷在某点的电势能等于把电荷从这点这点移到移到零零电势能点电势能点的过程中的过程中电场力做的功，即电场力做的功，即EPA=WA02、EPA=q第7页/共47页电场力做功与电势能的变化关系电场力做功与电势能的变化关系 1、静电力对电荷做的功等于电荷电势能的变化量，即WAB=EPA-EPB 2 2、静电力做了多少的正功，电荷的电势能减少多少，静电力做了多少的负功，电荷的电势能增加多少。、静电力做了多少的正功，电荷

4、的电势能减少多少，静电力做了多少的负功，电荷的电势能增加多少。第8页/共47页计算电势差的三个公式计算电势差的三个公式UAB=A-BUAB=WAB/qUAB=Ed（适用于匀强电场，若非匀强电场可用它定性讨论问题）电势差：标量，与场本身和两点位置有关。第9页/共47页计算电势的四个公式计算电势的四个公式 UAB=A-B A=KQ/r A-B=UAB=WAB/q A-B=UAB=Ed A=EA/q电势：标量，正负代表大小。电势：标量，正负代表大小。与场本身和零电势的选择有关。与场本身和零电势的选择有关。第10页/共47页电势高低的判断 判断角度 判断方法 依据电场线方向：沿电场线方向电势逐渐降低

5、依据电场力做功：根据UABWAB/q，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断A、B的高低 依据场源电荷的正负： 取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低 依据电势能的高低：在正电荷电势能较大处电势高，在负电荷电势能较小处电势高第11页/共47页电势能大小的判断 判断角度 判断方法 做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加 电荷电势法：在正电荷电势高的地方电势能大，在负电荷电势低的地方电势能大 公式法：由Epq将q、的大小、正负号一起代入公式，Ep越大，电势能越大 能量守恒法：在电场中，当只有电场力做功时，

6、电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加第12页/共47页两个图象Exx斜率的意义：电场强度斜率的意义：电场强度面积的意义：电势差面积的意义：电势差第13页/共47页三个场强公式FEq2QE kr dUE 适用于任何电场适用于任何电场只适用于真空中的点电荷只适用于真空中的点电荷只适用于匀强电场只适用于匀强电场第14页/共47页四个用比值定义的物理量四个用比值定义的物理量FEqqWUABABqEP由场本身和位置决定由场本身和位置决定由场本身、位置和零电势点由场本身、位置和零电势点选择决定选择决定由场本身和两点位置决定与由场本身和两点位置决定与零电势点的选择无关零电势点的

7、选择无关UQC由电容器本身决定由电容器本身决定第15页/共47页正负电荷在同一场中相反的情况正负电荷在同一场中相反的情况 1、同一场中正负电荷受静电力的方向相反 2、同一电场中正负电荷向同一方向移动时静电力的功相反，电势能的增减相反。E+q-qFFV第16页/共47页正负电荷在同一场中相反的情况正负电荷在同一场中相反的情况 3、同一电场中，正电荷电势能越大的点，电势越高，负电荷电势能越大的点，电势越低；正电荷电势能为负的点的电势为负，负电荷电势能为负的点的电势为正。 4、规定无穷远处为零电势，则正电荷产生的电场中各点的电势为正，负电荷产生的电场中各点的电势为负。qEP第17页/共47页几种典型

8、的电场线由一条电场线不能确定是何种电场的电场线由一条电场线不能确定是何种电场的电场线第18页/共47页等量同种电荷和等量异种电荷的中垂线上场强比较等量同种电荷和等量异种电荷的中垂线上场强比较（连线上呢？）（连线上呢？）比较项目比较项目等量同种电荷等量同种电荷等量异种电荷等量异种电荷电场线图示电场线图示中垂线上交点中垂线上交点O处的场强处的场强为零为零最大最大由由O沿中垂线向沿中垂线向外场强的变化外场强的变化先增大后减小先增大后减小逐渐减小逐渐减小关于关于O点对称的点对称的两点场强的关系两点场强的关系大小相等，方向相反大小相等，方向相反左至右先减小后增大左至右先减小后增大大小相等，方向相同大小相

9、等，方向相同左至右先减小后增大左至右先减小后增大第19页/共47页几种典型的等势面以点电荷为圆心的同心圆平行等间距的直线平行等间距的直线连线的中垂线是等势面连线的中垂线是等势面若选无穷远处为零电势，若选无穷远处为零电势，则中垂线上的电势为零。则中垂线上的电势为零。连线上从左至右电势降低。连线上从左至右电势降低。+-0连线的中垂线上从中点至连线的中垂线上从中点至无穷远电势降低，中点电势无穷远电势降低，中点电势最高（正），连线上从左至最高（正），连线上从左至右电势先减小后增大（正），右电势先减小后增大（正），对称点的电势相等。对称点的电势相等。电场线与等势面垂直，等势面密的地方电场线也密。电场线与

10、等势面垂直，等势面密的地方电场线也密。第20页/共47页电场线与等势面的关联点1 1、沿电场线方向电势降低，即电场线由高等、沿电场线方向电势降低，即电场线由高等势面指向低等势面。势面指向低等势面。2 2、电场线与等势面垂直，沿等势面移动电荷、电场线与等势面垂直，沿等势面移动电荷电场力不做功。电场力不做功。3 3、电场线密的地方等差等势面也密。、电场线密的地方等差等势面也密。4 4、场强的大小看电场线的疏密，电势的高低、场强的大小看电场线的疏密，电势的高低看电场线的方向看电场线的方向第21页/共47页电容器的动态分析电容器的动态分析1 1、电容器充电后与电源断开，电容器、电容器充电后与电源断开，

11、电容器极板上的电荷量极板上的电荷量Q Q不变。不变。 C=Q/U C=S/4Kd E=U/d E E与与d d无关无关 2、电容器与电源相连，极板间的电势差U不变。 C=Q/U C=S/4Kd E=U/d E E与与S S无关无关E=4KQ/S第22页/共47页针对练习 （09海淀）图3所示为研究决定平行板电容器电容大小因素的实验装置。两块相互靠近的等大正对平行金属板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置。在两板相距一定距离时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器所带电荷量

12、不变，对此实验过程的描述正确的是 （ ） A只将板M从图示位置稍向左平移，静电计指针张角变大 B只将板M从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，静电计指针张角变大 C只将板M从图示位置稍向上平移，静电计指针张角减小 D只在M、N之间插入云母板，静电计指针张角变大图3MN静电计AB第23页/共47页针对练习 将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是() A保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半 B保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍 C保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半 D保持d不变，

13、将Q变为原来的一半，则E变为原来的两倍A第24页/共47页针对练习 如图所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连，当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点，则() A当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止 B当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降 C开关再断开后，若减小两板间距，液滴将上升 D开关再断开后，若增大两板间距，液滴仍静止BD第25页/共47页带电粒子在电场中的运动形式带电粒子在电场中的运动形式只在电场中只在电场中加速运动加速运动减速运动减速运动匀加速直线匀加速直线和曲线和曲线变加速直线和变加速直线和曲线曲线匀减速直线和匀减速直线和曲线曲线变减速直线和

14、变减速直线和曲线曲线匀速圆周运动匀速圆周运动在复合场中的运动在复合场中的运动静止静止加速运动加速运动减速运动减速运动匀加速直线匀加速直线和曲线和曲线变加速直线变加速直线和曲线和曲线匀减速直线匀减速直线和曲线和曲线变减速直线变减速直线和曲线和曲线圆周运动圆周运动往复运动往复运动(简谐运动简谐运动)第26页/共47页1.如图所示，如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为金属板，质量为m、电量为、电量为+q的带电粒子，以极小的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为间电压为U时，时，粒子到达粒子到达N板的速度为板

15、的速度为v，如果要使这个带电粒子到，如果要使这个带电粒子到达达N板的速度为板的速度为2v ，则下述方法能满足要求的是，则下述方法能满足要求的是A.使使M、N间电压增加为间电压增加为2UB.使使M、N间电压增加为间电压增加为4UC.使使M、N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半D.使使M、N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 问题与练习【B】meUv/2加速度、时间怎样变化？加速度、时间怎样变化？第27页/共47页2. 一束一价正离子流垂直射入匀强电场区域，已知一束一价正离子流垂直射入匀强电场区域，已知它们离开匀强电场时的偏转角相同，可以判定它们它们离开匀强电场时的偏转角相同，可以判定

16、它们进入电场时进入电场时A. 一定具有相同的动能一定具有相同的动能B. 一定具有相同的动量一定具有相同的动量C. 一定具有相同的质量一定具有相同的质量D. 一定具有相同的速度一定具有相同的速度问题与练习【A】dmvqlU20tan第28页/共47页3.图为示波管示意图，示波管的灵敏度为电子离开图为示波管示意图，示波管的灵敏度为电子离开偏转极时的侧向偏移偏转极时的侧向偏移y跟偏转极所加的电压跟偏转极所加的电压U2之比之比(y/U2).为了提高示波管的灵敏度，可采取的措施是为了提高示波管的灵敏度，可采取的措施是A.增大偏转极电压增大偏转极电压U2B.使偏转极的极板长度使偏转极的极板长度l变短变短C

17、.使偏转极的极板间距离使偏转极的极板间距离d变小变小D.增大加速极电压增大加速极电压U1问题与练习【C】122202242dUlUdmvUqly第29页/共47页4.真空室中电极真空室中电极K发出的电子发出的电子(初速不计初速不计),经过经过U0=1000V的加速电场后的加速电场后,由小孔由小孔S沿两水平金属板沿两水平金属板A、B间的中心线射入间的中心线射入. 板长板长l=0.20m,相距相距d=0.020m,加在加在A、B两板间电压两板间电压u随时间随时间t变化图线如图变化图线如图2所示所示.设设A、B间的电场可看作是均匀的间的电场可看作是均匀的,且两板外无电场且两板外无电场.在每个电子通过

18、电场区域的在每个电子通过电场区域的极短时间内极短时间内,电场可视作恒定电场可视作恒定的的.光屏与极板右端距离光屏与极板右端距离b=0.15m. 求电子打在荧求电子打在荧光屏上的最大偏移量光屏上的最大偏移量. 问题与练习【2.5cm 】第30页/共47页用类比法学习基本概念用类比法学习基本概念 电场强度类比重力场强度mGg FEq第31页/共47页用类比法学习基本概念用类比法学习基本概念静电力做功类比重力做功 W=Eqs(s和静电力在一条直线上） W=mgh（h和重力在一条直线上）电场力做功与电势能的改变关系类比重力做功与重力势能的改变关系 W电=EP1-EP2 W重=EP1-EP2 第32页/

19、共47页用类比法学习基本概念用类比法学习基本概念 电势类比高度h， 即 h。 电势差类比高度差，即UAB hAB第33页/共47页 电容器 水容器 电荷量Q 水量V 电势差U 水位差H 电容C 横截面SUQC用类比法学习基本概念用类比法学习基本概念+ + + + + + + + +- - - - - - - - - hVSV与与h成正比成正比Q与与U成正比成正比第34页/共47页练习 有三个完全相同的金属球，A球带电荷量为q，B、C均不带电。现要使B球带的电荷量为3q/8，应该怎么办？第35页/共47页练习 如图，真空中有两个点电荷 和 ，分别固定在 和 的位置上。 （1 1） 坐标轴上哪几个

20、位置的电场强度为0 0？ （2 2） 坐标轴上哪些地方的电场强度是沿轴的正方向的？CQ81100 . 4CQ82100 . 10 xcmx6第36页/共47页 如图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除A点处的电荷量为q外，其余各点处的电荷量均为q，则圆心O处() A场强大小为kq/r2，方向沿OA方向 B场强大小为kq/r2，方向沿AO方向 C场强大小为2kq/r2，方向沿OA方向 D场强大小为2kq/r2，方向沿AO练习第37页/共47页练习 如图所示，ABCD是匀强电场中的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=

21、3v，C=-3v，由此可得D点的电势D=ABCD第38页/共47页练习 如图所示，在足够大的光滑绝缘水平面内有一带正电的点电荷a(图中未画出)，与a带同种电荷的电荷b仅在a的库仑力作用下，以初速度v0(沿MP方向)由M点运动到N点，到N点时速度大小为v，且vv0，则下列说法不正确的是 () Aa电荷一定在虚线MP下方 Bb电荷在M点、N点的加速度大小可能相等 Cb电荷在M点的电势能小于在N点的电势能 Db电荷从M点到N点的过程中，a电荷对其做的总功为负值速度大速度大 动能大动能大 电势能小电势能小 电势低电势低 离点电荷远离点电荷远 场强小场强小第39页/共47页思考与讨论第40页/共47页

22、思考与讨论：思考与讨论： 1如果在电极如果在电极XX之间不加电压，但在电极之间不加电压，但在电极YY之间加之间加不变的电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电不变的电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电子将打在荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？子将打在荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？ （是一个在（是一个在Y轴上的点。）轴上的点。） 如果在电极如果在电极XX之间加不变的电压，但在电极之间加不变的电压，但在电极YY之间之间不加电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电子不加电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电子将打在荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？将打在荧光屏的什么位置

23、？是一个点还是一条线？ （是一个在（是一个在X轴上的点。）轴上的点。） 如果在电极如果在电极XX之间加不变的电压，在电极之间加不变的电压，在电极YY之间也之间也加不变的电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？加不变的电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电子将打在荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？电子将打在荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？ （是某一象限的点。）（是某一象限的点。）第41页/共47页 2如果在电极如果在电极XX之间不加电压，之间不加电压，但在电极但在电极YY之间加如图之间加如图1所示变所示变化规律的电压，在荧光屏会看到什化规律的电压，在荧光屏会看到什么图形？（么图形？

24、（y轴上一条直线）轴上一条直线） 3如果在电极如果在电极YY之间加如图之间加如图1所所示变化规律的电压，在电极示变化规律的电压，在电极XX之间加不变的电压，在荧光屏会看之间加不变的电压，在荧光屏会看到什么图形？（一条平行于到什么图形？（一条平行于Y轴的轴的直线）直线） 4如果在电极如果在电极YY之间仍加如图之间仍加如图所示变化规律的电压，在电极所示变化规律的电压，在电极XX之间加上面如图之间加上面如图2的电压，在荧光的电压，在荧光屏会看到什么图形？试着画出它的屏会看到什么图形？试着画出它的图形。图形。tUyOt2t1ADBCEF图1tUxOt2t1ADBCEF图2OyxABCDEF第42页/共47页复合场问题