江苏省高二物理电场复习课件 人教

1、电场复习2021/8/8 星期日1一：基本概念和基本规律1. 掌握电荷守恒定律、库仑定律，代表性问题是电荷及电荷间的相互作用。2021/8/8 星期日2例1（全国高考题）如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态。（1） 如q2为正电荷，则q1为_电荷，q3为_电荷。（2） q1、q2、q3三者电量大小之比是_ : _ : _. q1q2q3l1l22021/8/8 星期日3析与解（1）每个电荷均处于平衡状态，即要求每个电荷所受合力应为零，因此q2为正电荷，显然q1、q3应为负电荷。（2）由库

2、仑定律，建立平衡方程式：2021/8/8 星期日4点评 1: 利用库仑定律求解三个自由电荷的平衡问题时，可总结得出：必须满足,同一直线，大夹小，同夹异，近小远大。2:点电荷是带电体的大小对研究的问题所产生的影响可以忽略不计时的理想模型。3:元电荷：2021/8/8 星期日5练习1：宇航员发现某一星球是均匀带电体且为负电，电量为Q，星球表面无大气，宇航员将一粉尘置于距该星球表面h高处，粉尘恰好处于悬浮状态，宇航员又将此粉尘带到距星球表面2h处，无初速释放，粉尘将（ ）A：背向星球表面飞向太空。B：仍处于悬浮状态。C：向星球球心方向下落。B2021/8/8 星期日6练习2. 已知如图，光滑绝缘水平

3、面上有两只完全相同的金属球A、B，带电量分别为-2Q与-Q。现在使它们以相同的初动能E0（对应的动量大小为p0）开始相向运动且刚好能发生接触。接触后两小球又各自反向运动。当它们刚好回到各自的出发点时的动能分别为E1和E2，动量大小分别为p1和p2。有下列说法：E1=E2 E0，p1=p2 p0 E1=E2= E0，p1=p2= p0 接触点一定在两球初位置连线的中点右侧某点 两球必将同时返回各自的出发点。其中正确的是（ ）A. B. C. D.AB-Q-2QC点评：与力学规律综合2021/8/8 星期日72：理解电场强度概念，场强的定义式、决定式、关系式及其适应条件。熟悉几种典型电场线。例2.

4、 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。ABCOEBEAEC解析：每个点电荷在O点处的场强大小都是 由图可得O点处的合场强为方向由O 指向C 。2021/8/8 星期日8练习. 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。1-1-3-5- 4Q+9Q 答案：x=-5，向右2021/8/8 星期日9练习. 如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用

5、下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是（） A.三个等势面中，等势面a的电势最高 B.带电质点一定是从P点向Q点运动 C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小abcPQ2021/8/8 星期日10例3（上海高考题）A、B两点各放有电量为+Q和+2Q的点电荷，A、B、C、D四点在同一直线上，且AC=CD=DB，如图所示，将一正电荷从C点沿直线移到D点，则（ ）A电场力一直做正功 B电场力先做正功再做负功C电场力一直做负功 D电场力先做负功再做正功B+Q+2QACDB：掌握电势差.电势的概念及几个关系式，理解电场力做功特点

6、2021/8/8 星期日11析与解由点电荷场强公式可知：A点电荷在C点场强 向右B点电荷在C点场强 向左，故C点合场强向右在CD连线中点以及D点右侧各点，A、B点电荷的合场强显然向左。综上可知，正电荷从C点移至D点电场力先做正功，再做负功，故应选B.点评 要理解三个电场强度公式的适用条件，此外还要掌握课本中所画的几种典型电场的电场线分布特点，并能依此分析问题。 场强叠加时遵循矢量运算法则。2021/8/8 星期日12练习：如图，一电子沿等量异种电荷中垂线由A-O-B飞过，则电子所受电场力的大小和方向怎样变化（ ）A：先变大后变小，方向水平向左。B：先变大后变小，方向水平向右。C：先变小后变大，

7、方向水平向左。D：先变小后变大，方向水平向右。AAOB2021/8/8 星期日13练习：如图所示是电场中一条电场线，一电子从a点由静止释放，在电场力作用下沿直线向b运动，下列有关该电场情况判断正确的是( )A该电场一定是匀强电场B场强Ea一定小于EbC电子具有的电势能 一定大于D电势 一定低于abCD2021/8/8 星期日14析与解 因电子从a点静止释放后向b点运动，说明电子所受电场力指向b，电场强度方向指向a，沿电场强度方向是电势降落方向，有D正确。负电荷在电势越高处电势能越小，所以电子在a处电势能大于b处电势能，有C正确。此电场线可能是匀强电场中的一条电场线，也可能是正、负电荷形成电场中

8、的一条电场线，故无法判断a、b 两点场强大小，A、B皆错。2021/8/8 星期日15点评 场强方向是电势降落最快的方向，匀强电场中电势差U = Ed，d为两点间距离在场强方向上的投影。电场力做功的过程是电荷具有的电势能变化的过程，其关系为 求电场力做功的方法有三种：（1）由公式 计算，此公式是适用于匀强电场中，可变形为 ，式中s为电荷初末位置在电场强度方向上的位移.（2）电场力做功与电势能改变关系计算， 对任何电场都适用，当U0, q0或U0, q0; 否则，W U U ，且三点电势均减小；C、E= E 且不变，E减为零； D、U U U ，且U减小， U 不变，U 增大。CDAD2021/

9、8/8 星期日22练习. 如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时，该微粒恰好能保持静止。在保持K闭合；充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？A.上移上极板M B.上移下极板N C.左移上极板M D.把下极板N接地 KMN答案：选B，选C。2021/8/8 星期日23二：带电粒子在电场中运动（1）带电粒子在点电荷电场中的运动： 2021/8/8 星期日24例、氢原子核外电子绕核运动的半径为r，已知氢核电子质量为 m电量为e,试求：电子绕核运动的动能和所形成环形电流的大小。2021/8/8 星期日25（2）带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题202

10、1/8/8 星期日26例下图是某种静电分选器的原理示意图。两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷，形成匀强电场。分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度，到两板距离相等。混合在一起的a、b两种颗粒从漏斗出口下落时，a种颗粒带上正电，b种颗粒带上负电。经分选电场后，a、b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上。 已知两板间距，板的长度，电场仅局限在平行板之间；各颗粒所带电量大小与其质量之比均为。设颗粒进入电场时的初速度为零，分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计。要求两种颗粒离开电场区域时，不接触到极板但有最大偏转量。重力加速度g取10m/s2。（1）左右两板各带何种电荷？两极板间的电压多大？（

11、2）若两带电平行板的下端距传送带A、B的高度，颗粒落至传送带时的速度大小是多少？（3）设颗粒每次与传送带碰撞反弹时，沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大小的一半。写出颗粒第n次碰撞反弹高度的表达式。并求出经过多少次碰撞，颗粒反弹的高度小于0.01m。 2021/8/8 星期日27析与解（1）左板带负电荷，右板带正电荷。 依题意，颗粒在平行板间的竖直方向上满足 在水平方向上满足 两式联立得（2）根据动能定理，颗粒落到水平传送带上满足 （3）在竖直方向颗粒作自由落体运动，它第一次落到水平传送带上沿竖直方向的速度反弹高度 根据题设条件，颗粒第n次反弹后上升的高度当 时，2021/8/8 星期日

12、28点评 要能顺利解决此类联系实际的问题， 首先要在平时多注意培养基本的物理建模能力，以便能够迅速地从有关实际问题中抽象出恰当的物理模型； 其次，要善于寻找和挖掘题中的关键信息和隐含条件（例如在本例中，能找出所有微粒在平行板间的竖直方向上和在平行板间的水平方向上都做匀加速运动等关键信息，是解决本题的关键）； 此外，必须具备必要的运用数学工具处理物理问题的能力 (还有带n的通式的讨论) 。2021/8/8 星期日29练习如图所示，在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的绝缘细线的一端连着一个质量为的带电小球，另一端固定于点.现把小球拉起直至细线与场强方向平行，然后无初速释放,已知小球沿圆弧摆到最低点

13、的另一侧，细线与竖直方向的最大夹角为30，求小球经过最低点时细线对小球的拉力. 2021/8/8 星期日30解：当小球摆到最低点另一侧最大偏角位置时，速度为零，由动能定理，有30（130）0，摆到最低点时，有（12），小球通过最低点时，细线对小球的拉力设为，则，解得 （323)182021/8/8 星期日31练习如图所示，在XOY坐标系平面上有一匀强电场，场强为E，方向与X轴负方向夹角为，电子（质量为m，电量为e），以垂直于电场方向的大小为V0初速度从O点射入第象限，求：（）电子再次通过坐标轴时的坐标。（）电子从O点到再次通过坐标轴的过程中电势能的改变量。xyOV0E答案：X= 2021/8/

14、8 星期日32（3）带电粒子在交变电场中的运动问题2021/8/8 星期日33例 (2002广东卷)如图所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d(d远小于板的长和宽)，在两板之间有一带负电的质点P.已知若在A、B间加电压U0 则质点P可以静止平衡.现在A、B间加上如图所示的随时间t变化的电压u.在t=0时质点P位于A、B间的中点处且初速为.已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰.求图中u改变的各时刻t1、t2、t3 ,及tn的表达式.(质点开始从中点或从最低点上升到最高点,及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中,电压只改变一次) 2021/8/8 星

15、期日34析与解这是一道有相当难度的高考题，抽样统计该题难度系数为0.066.解题的关键是分析清楚质点P在两极板间做最大振幅的上下运动,即质点上下到达A、B极板时的速度为零.另外必须要搞清图中t1、t2、t3的含义,特别是t2是2U0电压的起始时刻, t2是2U0电压终了为零的时刻,再根据等效和对称规律,即不难得到解题的思路和方法.以m、q表示质点P的质量和电荷量，则由题意知：2021/8/8 星期日35当电压为2U0时，此时质点受电场力为2mg，质点受重力为mg，两力的合力为mg，方向向上，显然在此复合场中，质点向上做匀加速运动，其加速度大小为g.质点在不受电场力作用时，质点则做初速为零或不为

16、零的匀加速运动，加速度大小也为g，显然，这里有一定的对称规律.因质点起始时从极板中点向上运动，到达极板A时速度为零由于其对称规律，可以想到，电场力作用时间应为质点运动到 的时间.这一设想可由动能定理得到验证，设质点P上行距离x时撤去电场，则有解得 设质点运动到 时所用时间为t1，则 质点P以初速为零从A板向B板运动，要求质点到B板时速度仍为零。由上面的分析可知，当质点从A板运动到极板中点时应加上2U0的电压，即电压2U0的起始时刻2021/8/8 星期日36质点运动到极板中点时加上2U0电压，质点P做匀减速运动到极板B，到达极板B时速度为零，再在复合场的作用下运动到极板中点时再撤去电场，显然撤

17、去电场时刻为 以后的运动规律依次类推，即质点每到极板中点时加上电场，经 时间，再撤去电场，即得 n=2,3,42021/8/8 星期日37练习. 如图所示，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0。电容器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。（每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：在t=0.06s时刻，电子打在荧光屏上的何处？荧光屏上有电子打到的区间有多长？屏上的亮点如何移动？LL LU0yOt3U00.10.20.30.40.5u2021/8/8 星期日38解：由图知t=0.06s时刻偏转电压为1.8U0，可求得y = 0.45L= 4.5cm，打在屏上的点距O点13.5cm。电子的最大侧移为0.5L（偏转电压超过2.0U0，电子就打到极板上了），所以荧光屏上电子能打到的区间长为3L=30cm。屏上的