静电场复习课件87022

1、静电场,物理选修3-1,电荷,电荷守恒定律,库仑定律,电场,电场力的性质,电场能的性质,场强定义式：,点电荷电场场强：,匀强电场的场强：,电势：,电势差：,电场力：,电势能：,形象描述,电场线,等势面,切线方向反映某点场强方向,疏密表示场强的强弱,电场线垂直于等势面,沿场强方向电势降落最快,电场线密集处等势面也密,应用,带电粒子在电场中的1、平衡；2、直线运动；3、偏转,电场中的导体：静电感应；静电平衡,电容器,场强的叠加原理：,三种起电方式,电 场 力,电场强度,电 势 差,电 势,电 势 能,电场力的功,电场力做功与路径无关,一、电荷及库仑定律,起电的三种方式,摩擦起电,感应起电,接触起电

2、,规律：近、远端带上等量的异种电荷. (近端感应异种电荷， 远端感应同种电荷),结果： 两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。,规律：相同金属球平分总电量； 不同金属球比例分配,电荷的转移,电荷守恒定律 电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中，电荷的总量保持不变。,或：一个与外界没有电荷交换的系统， 电荷的代数和保持不变。,起电的三种方式的原因：电荷的转移,一、电荷及库仑定律,元电荷 是指最小的电量e=1.601019C。 点电荷 是指不考虑形状和大小的带电体。 检验电荷 场源电荷,一、电荷及库仑定律,内容：真空中两个静止

3、点电荷之间的相互作用力,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,作用力的方向在它们的连线上.,电荷守恒定律,方向：,计算时，若电荷是负电荷只需它的绝对值代入,在两电荷的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.,库仑定律,k=9109Nm2/C2，称为静电力常量。,一、电荷及库仑定律,练习1：如图所示，带电量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d。若杆上套一带电小环C，带电体A、B和C均可视为点电荷. 求小环C的平衡位置?,一、电荷及库仑定律,解：,（1）设C在AB连线的延长线上距离B为l处达到平衡，带电量为Q，,由平衡条件,解得,所以平衡位置在

4、AB连线的延长线上距离B为d处,一、电荷及库仑定律,练习2：光滑绝缘的水平面上固定着三个带电小球A、B、C,它们的质量均为m,间距均为r,A、B带等量正电荷q.现对C球施一水平力F的同时,将三个小球都放开,如图所示,欲使得三个小球在运动过程中保持间距r不变,求: (1)C球的电性和电荷量. (2)力F及小球的加速度a.,一、电荷及库仑定律,解析 设取A、B、C系统为研究对象,由牛顿第二定律有:F=3ma.以A为研究对象,画出其受力图如右图所示,A球受到B球的库仑斥力F1和C球的库仑力F2后,要产生水平向右的加速度,故F2必为引力,所以C球带负电荷.又由库仑定律得,答案 (1)负电 2q (3)

5、,一、电荷及库仑定律,定义式，适用于一切电场,仅对点电荷的电场适用,q是检验电荷，E与q无关,Q是场源电荷，E与Q成正比,1、 ，,和,的区别：,仅对匀强电场适用,d为沿电场线方向的距离,二、电场的描述,【例1】图中边长为a的正三角形ABC的三个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。,二、电场的描述,1.场强的叠加问题,求场强的叠加问题的方法： 1.补偿法 2.对称法 3.极限法 4.微元法 见小专题（一）,1.场强的叠加问题,二、电场的描述,判断场强的大小与方向 判断电荷在电场的受力方向 判断电势的高低 判断在电场中移动电荷做功的正负 判断电荷电势能的

6、大小 解释静电感应现象,二、电场的描述,2.电场线的性质及作用,电场线的性质,二、电场的描述,【例2】 如图5所示,点电荷的静电场中电场线用实线表示,但其方向未标明,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹.a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受到电场力的作用,根据此图可作出正确判断的是 ( ) A.带电粒子所带电荷的性质 B.a、b两点电场强度方向 C.带电粒子a、b两点处的受力方向 D.带电粒子在a、b两点的速度何 处较大,图5,CD,二、电场的描述,练习1 一负电荷从电场中A点由静 止释放,只受电场力作用,沿电场线运 动到B点,它运动的速度时间图象如 图6所示.则A、B两点所在

7、区域的电场 线分布情况可能是下图中的 ( ),图6,C,二、电场的描述,练习2. 某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（ ） A. c点场强大于b点场强 B. a点电势高于b点电势 C. 若将一试电荷+q由a点释放，它将沿电场线运动到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,BD,解见下页,二、电场的描述,A. 根据电场线疏密表示电场强度大小，c点场强小于b点场强，A错误；,解：,B. 根据沿电场线方向电势降低（最快），a点电势高于b点电势，B正确；,C. 若将一试电荷+q由a点释放，因受力方向沿电场方向（电场线切线），它不能沿电场线运动到

8、b点，C错误；,D. 若在d点再固定一点电荷-Q，叠加后电势仍然a高于b，将一试探电荷+q由a移至b的过程中，因电势降低，所以电势能减小，D正确；,二、电场的描述,如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢？,判断电场强度大小的几种方法： 方法一: 公式E=Fq决定；F-q图像斜率 方法二: 在点电荷电场中，E=kQr2； 方法三:在匀强电场中，场强处处相等； 方法四:电场线密（疏）处强大（小）。,二、电场的描述,判断电场强度方向的几种方法： 方法一:根据规定，正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向； 方法二:电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向； 方法三:电势降低最快的方向就是场强的方向

9、。,例 3. 两带电量分别为q和q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图（ ）,A,类型三 电场强度的考察,3、电势、电势差、电势能、电场力的功,1.如何比较电场中任两点电势的高低呢？,方法一: 根据电场线方向判断，沿着电场线方向，电势越来越低； 方法二: 根据电势的定义式= /q，各物理量都带正负，正值比零大，零比负值大。 方法三: 根据场强方向判断，场强方向即为电势降低最快的方向.,方法四: 根据电势差判断，若UAB0，则AB,2.等势面,等势面的性质： 在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功 电场线跟等势面一定垂直，并且

10、由电势高的等势面指向电势低的等势面。 等势面越密，电场强度越大 等势面不相交，不相切,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,练习2假设空间某一静电场的x轴方向电势随x轴变化情况如图9所示，根据图中信息可以确定下列说法中正确的是（ ） A空间各点场强的方向均与x轴垂直 B电荷沿x轴从0移

11、到x1的过程中，一定不受电场力的作用 C正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中，电场力做正功，电势能减小 D负电荷沿x轴从x4移 到x5的过程中，电场力 做负功，电势能增加,D,解见下页,空间各点场强的方向均与等势面垂直，沿x轴各点电势不等，x轴不是等势面，A错；,解：,由电场力做功W=q(2-1)，电荷沿x轴从0移到x1的过程中，W=0，可能电场力方向与x轴垂直，B错；,正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中, 电场力做负功,电势能增加，C错；只有选项D正确。,练习3.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图所示.下列 说法中正确的是（ ） （A）O点的电势最低 （B）x2点的电

12、势最高 （C）x1和 -x1两点的电势相等 （D）x1和x3两点的电势相等,可画出电场线如下：沿电场线电势降落最快,所以O点电势最高，选项A、B错误；,解：,根据U=Ed，电场强度是变量,可用E-x图像面积表示电势，所以x1和-x1两点的电势相等，C正确;,x1和x3两点电场强度大小相等，电势不相等，,C,D错误。,方法一: 根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正（负）功，则电势能减少（增加）； 方法二: 根据公式 Ep=q ；WABqUAB计算。,如何比较电荷电势能的大小呢？,题5是非题（并简要说明理由。） （A）电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。 （B）检验电荷在电场中某

13、点所受的电场力很大时，它在该点具有的电势能也一定大。 （C）把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。,（D）若电场中A、B两点间的电势差为零，则同一点电荷在A、B两点所具有的电势能必定相同。 （E）将一电荷匀速地从电场中的一点移至另一点，外力所做的功等于该电荷电势能的变化量。 （F）电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小，而电荷的动能不一定减小。,4、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ ）,粒子从K到L的过程中，电场力做负功 粒子从L到M的过程中，电场力做负功 粒子从

14、K到L的过程中，电势能增加 粒子从L到N的过程中，动能减少,AC,三、电场中的导体 电容器,1如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（ ） A、B端的感应电荷越来越多 B、导体内部场强越来越大 C、导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的的场强 D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等,AC,8如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为Q和2Q，它们相距L。如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2rL)的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小 方向。,12KQ/L2,A B,12、如图所示，平行板电容器A

15、、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。则（ ） A油滴将向上加速，电流计中电流由b流向a B油滴将向下加速，电流计中电流由a流向b C油滴将静止不动，电流计中电流由b流向a D极板带电量减少，两板间电势差和场强不变,D,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,答案：选B，选C。,（北京卷）18用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。设

16、两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若 A、保持S不变，增大d， 则变大 B、保持S不变，增大d， 则变小 C、保持d不变，增大S ， 则变小 D、保持d不变，增大S， 则不变 【答案】A,四、带电粒子在电场中的运动,1、水平放置的平行板电容器，两板相距5mm，电容为2F，当将其充电到两板电压为100V时，一个质量为10-10g的带电尘埃正好在板间静止。则尘埃的电荷量为 C。,mg,F,练习2如图所示，足够长的两平行金属板正对着竖直放置，它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连。闭合开关后，一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放，最终液滴落

17、在某一金属板上。下列说法中正确的是（ ） A液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线 B电源电动势越大，液滴在板间 运动的加速度越大 C电源电动势越大，液滴在板间 运动的时间越短 D定值电阻的阻值越大，液滴在 板间运动的时间越长,BC,解见下页,液滴受到重力和电场力的作用，其轨迹不是抛物线，A错；,解：,电源电动势越大，则板间场强越大，液滴受到的电场力越大，加速度越大，运动时间越短，BC对；,定值电阻的阻值大小不影响液滴的运动，D错,2、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是 （ ） A、U1变大、U2变大 B、U1变小、U2变大 C、U1变大、U2变小 D、U1变小、U2变小,B,析与解,对加速过程由动能定理：,对偏转过程由偏转角正切公式：,与粒子的电量q、质量m无关,3、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（ ）