高中物理选修静电场复习课

PAGE静电场复习课本章借助于试探电荷从力的角度（电场力、电场强度、电场线）和能的角度（电势差、电势、电势能、等势面）研究电场的性质。1、通过对易混淆的概念和规律比较和归纳，加深对重要概念和规律的理解；①电场力F与电场强度E：前者是对电荷而言，由电场和电荷共同决定；后者仅由电场本身决定，与试探电荷无关；两者的方向有时相同，有时相反。②电势能ε与电势φ：③电势差U与电势φ：④电场强度E与电势φ：E大的地方，φ不一定高，例如越负电荷时；E=0的地方，φ不一定为0，例如电场中的导体、等量同种电荷连线的中点；Φ=0的地方，E不一定为0，例如等量异种电荷连线的中垂面；E处处相等的地方，φ不一定处处相等，例如匀强电场；对给定电场中的确定点，E的值唯一，而φ的值并不唯一；空间某点周围，正电荷越多，φ的值越大（代数和），E的值不一定大（矢量和）；E与φ的联系：它们都是描述电场性质的物理量，E在数值上等于φ对空间距离的最大变化率；⑤点电荷、试探电荷与元电荷：（前两者为理想模型）：⑥电场强度公式、、：⑦电容器电容与：⑧电场线与电荷运动轨迹：[例1]对于静电场，下列说法正确的是（D）A．电场强度处处为零的区域，电势也一定处处为零B．电场强度处处相同的区域，电势也一定处处相同C．只受电场力作用，正电荷一定由高电势处向低电势处移动D．负电荷逆着电场线方向移动，电荷的电势能一定减少判断电场线方向的几种方法：①电场强度E的方向；②正电荷在该处受到的电场力F的方向；③电势φ降低最快的方向；④正电荷的电势能ε减少的方向。2、多种重要的科学研究方法：①用比值法定义物理量：以前学过的物质密度ρ=、比热容C=、导体电阻R=等都是用比值定义的，若比值为恒量，则反映了物质的某种性质；本章学习的物理量有电场强度公式E=、电势差UAB=、电容器电容C=。②类比法：其优点是利用已学过的知识去认识有类似特点或规律的未知的抽象知识A、将电场与重力场类比：电场强度E与重力场强度（重力加速度g）、电场力做功与重力做功的特点（与路径无关）、电势能与重力势能、等势面与等高线等B、带电粒子以垂直于场强方向的速度射入电场后的偏转运动与平抛运动相类比C、将电容器带电跟直筒容器装水的情形进行类比：电容是表征电容器容纳电荷特性的物理量，跟直筒水容器对比，电容C相当于直筒水容器的横截面积S。③运用形象思维：用电场线和等势面描述电场的性质，帮助理解电场强度和电势等抽象概念，以达到由形象思维上升到抽象思维的目的。++ACDBxy[例2]如图所示，A、B为带等量异种电荷的小球，将两个不带电的绝缘导体C、D放在两球之间，当用导线将C、D上的x、y两点连接起来的瞬间,导线中电子移动的方向为。（从y端流向x）3、重视理论联系实际，强调物理知识在现代生产和生活中的广泛应用：本章表现在以下几个方面：①电场中的导体：静电感应（如感应起电）、静电屏蔽（如建筑物上的避雷针、高压带电作业、通信电缆等）；②带电粒子在电场中的运动：包括平衡、加速和偏转（如示波器等）；③电容器；④静电的应用：其原理为带电的物质微粒在电场力的作用下奔向并吸附到电极上（如静电除尘、静电复印等）；静电的防止：其基本方法是尽快导走静电荷，避免电荷的积累。[例3]下列关于静电的防止和应用的实例中，将所采取的措施（大写字母）与所达到的相应目的（小写字母）尽可能用序号配合起来：A．油罐车的尾部拖一条铁链于地上B．使空气湿度增大C．使煤粉带电D．使油漆的微粒带电E．带负电的墨粉被吸附在潜像上F．在地毯上夹杂不锈钢丝导电纤维a．静电喷涂b．避免静电积累c．静电植绒d．静电除尘e．静电复印（A―b，B―b，C―d，D―a，E―e，F―b）固定电极薄片电极[例4]传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F固定电极薄片电极A、当F向上压膜片电极时，电容将减小；B、当F向上压膜片电极时，电容将增大；C、若电流计有示数，则压力F发生变化D、若电流计有示数，则压力F发生变化4、适当地加强力学与电学知识的综合应用，以提高学生大幅度地迁移知识的能力，分析较复杂的物理过程、建立物理模型的综合应用知识的能力。[例5]如图所示，在匀强电场中，将一质量为m、带电量为q的带电小球，由静止释放，带电小球运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为，不能忽略小球的重力，则匀强电场的场强大小为：（C）A、唯一值是mgtan/q；B、最大值是mgtan/q；C、最小值是mgsin/q；D、最小值是mgcos/q。[例6]甲、乙两点电菏，相距r，乙的质量为m，在库仑力作用下，同时由静止开始运动，刚开始时，甲的加速度为a，乙的加速度为4a。经过一段时间后，乙的加速度减为a，速度变为v，则此时刻两点电荷相距，甲电荷的速度大小为，在这过程中两点电荷的电势能减少（不计重力）（答案：2r，0.25v，5mv2ABCDQ[例7]如图所示，倾角为30o的直角三角形底边长为2L，底边处于水平位置，斜边为光滑绝缘导轨。现在底边中点O处固定一正电荷Q，让一个质量为m的带正电的点电荷q从斜边顶端A沿斜面滑下（不脱离斜面）。已测得它滑到仍在斜边上垂足D处的速度为vABCDQ答案：（）[例8]（1999年全国）在光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg、电量q＝1.0×10-10C的带正电小球，静止在O点。以O为原点，在该水平面内建立直角坐标系Oxy。现突然加一沿x轴正方向、场强大小E=2.0×106V/m的匀强电场使小球开始运动。经过1.0s，所加电场突然变为沿答案：电场方向与x轴成225°（-135°），小球的坐标为（0.4m，0.2m）分析：此题涉及的知识为有电学和动力学，应从力的角度来分析处理。又涉及到x、y两方向，在处理物理问题时，要有分解的思想，小球在三段时间内的运动各不相同，在第一个1.0s内，小球作匀加速直线运动，在第二个1.0s内，小球作类平抛运动，第三个1.0s内作匀减速运动，其运动轨迹如图所示。小结：（1）完成此题要有一定的空间想象能力，如果这时借助于图象能帮助我们整理思路，理清物体的运动过程；（2）在第二个1.0s内，物体作类平抛运动，应采用分解思想；（3）在第三个1.0s内，要使小球在电场力作用下停下来，电场力方向必须与速度方向相反；（4）弄清物体运动过程，分步分阶段求解。[例9]（2003年上海）为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积A＝0.04m2的金属板，间距L＝0.05m，当连接到U＝2500V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图所示，现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟