静电场复习学案.docx
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静电场复习学案.docx
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静电场复习学案
《静电场》复习学案
(一)
电场力的性质
【知识回顾】
一、电荷及其守恒定律
1.物体带电的实质是__________的得失。
得到_______的物体带____电荷,失去_______的物体带____电荷。
2.使物体带电的方式有_____________,______________,_______________。
3.摩擦起电是使相互摩擦的两个物体________带上了__________、_________电荷。
4.两个完全相同的小球相互接触后,总电荷量_________。
5.静电感应是指:
当一个带电体靠近导体时,由于电荷间的相互_______或_________,导体中的_________便会靠近或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带_________电荷,远离带电体的一端带_________电荷,这种现象叫做静电感应。
结果使得:
导体两端________带上了__________、_________电荷。
7.电荷既不能_______,也不能_______,只能从一个物体_______到另一个物体,或者从物体的一部分_______到物体的另一部分,在转移的过程中,电荷的_______保持不变,这个结论叫电荷守恒定律。
电荷守恒定律也常常表述为:
一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的_______总是保持不变的。
8.电荷量:
电荷的多少。
单位:
库仑(c)
元电荷:
带电体所带的最小电荷量。
e=1.60×10-16c美国密立根测出
电子的电荷量:
质子的电荷量:
带电体所带的电荷量是不连续的。
二、库仑定律
1.库仑定律
(1)_______中的两个_______的_______之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比,与它们距离的二次方成反比,作用力的方向在他们的连线上。
电荷之间的相互作用力称之为静电力或库伦力。
计算公式为______________。
(2)当带电体的距离比他们的自身大小大得多以至于带电体的形状、大小、电荷的分布状况对它们之间的相互作用力的影响可以_______时,这样的带电体可以看做带电的点,叫_______。
类似于力学中的质点,也是一种_______的模型。
2.三电荷在同一直线上达到平衡的条件是:
两_____夹_____,两_____夹_____。
三、电场的力的性质
1.电场:
电荷周围存在的一种特殊物质。
电荷间的相互作用是通过_____传递的。
电场的基本性质是_____________________
2.试探电荷的条件是:
一_______________,二_______________。
3.电场强度
(1)定义:
放入电场中的某一点的检验电荷受到的_________跟它的_________的比值,叫该点的电场强度。
(2)公式:
_________此公式适用于__________电场。
(3)方向:
电场强度是矢量,规定某点电场强度的方向跟_______在该点所受静电力的方向相同。
与_______在电场中受的静电力的方向相反。
4.点电荷的电场
(1)公式:
______此公式适用于______________电场,其中Q为_______。
(2)以点电荷为中心,r为半径做一球面,则球面上的个点的电场强度______相同______不同。
5.电场强度的叠加
如果场源电荷不只是一个点电荷,则电场中某点的电场强度为各个点电荷_______时在该点产生的电场强度的矢量和。
6.电场线
(1)电场线是画在电场中的一条条的_______的曲线,曲线上每点的切线方向,表示该点的_______的方向,电场线不是实际存在的线,而是为了描述电场而_______的线。
(2)电场线的特点
电场线从_______或从_______处出发,终止于_______或_______;电场线不_______;电场线_______闭合曲线;电场线越密的地方_______,电场线的切线方向表示__________;匀强电场的电场线是均匀的______________线。
(3)电场线与运动轨迹重合的条件是:
一电场线_______,二初速度为_______或初速度的方向沿_______,三物体只受_______或还受其他力,但其他力的合力___________。
(4)等量同种点电荷连线上电场的特点是______________,中垂线上电场的特点是_______。
等量异种点电荷连线上电场的特点是______________,中垂线上电场的特点是_______。
【典例分析】
1.[对电场强度的理解]关于电场强度的概念,下列说法正确的是( )
A.由E=
可知,某电场的场强E与q成反比,与F成正比
B.正、负试探电荷在电场中同一点受到的电场力方向相反,所以某一点场强方向与放入试探电荷的正负有关
C.电场中某一点的场强与放入该点的试探电荷的正负无关
D.电场中某一点不放试探电荷时,该点场强等于零
2.[电场强度的矢量合成]在如图所示的四个电场中,均有相互对称分布的a、b两点,其中a、b两点电势和场强都相同的是( )
3.[对电场线性质和特点的理解]以下关于电场和电场线的说法中正确的是( )
A.电场、电场线都是客观存在的物质,因此电场线不仅能在空间相交,也能相切
B.在电场中,凡是电场线通过的点,场强不为零,不画电场线区域内的点场强为零
C.同一试探电荷在电场线密集的地方所受电场力大
D.电场线是人们假想的,用以形象表示电场的强弱和方向,客观上并不存在
4.[应用电场线分析电场性质]如图1是某静电场的一部分电场线分布情况,下列说法中正确的是( )
A.这个电场可能是负点电荷的电场
B.A点的电场强度大于B点的电场强度
C.A、B两点的电场强度方向不相同
D.负电荷在B点处受到的电场力的方向沿B点切线方向
5.[电场线与带电粒子轨迹问题分析]如图3所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某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,若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用,根据此图可以作出的正确判断是( )
A.带电粒子所带电荷的正、负
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的加速度何处较大
D.带电粒子在a、b两点的速度何处较大
【练习巩固】
1.真空中有两个点电荷Q1和Q2,它们之间的静电力为F,下面哪些做法可以使它们之间的静电力变为1.5F()
A.使Q1的电量变为原来的2倍,Q2的电量变为原来的3倍,同时使它们的距离变为原来的2倍
B.使每个电荷的电量都变为原来的1.5倍,距离变为原来的1.5倍
C.使其中一个电荷的电量和它们的距离变为原来的1.5倍
D.保持它们的电量不变,使它们的距离变为原来的
倍
2.关于电场力和电场强度,下列说法正确的是
A.电场强度的方向总是跟电场力的方向一致;
B.电场强度的大小总是跟电场力的大小成正比
C.正电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向一致
D.负电荷受到的电场力的方向跟电场强度的方向一致
3.电量为+2×10-6C的点电荷放入电场中A点,受到作用力为4×10-4N,方向水平向右,则A点的场强大小为 ,方向 。
若把另一电荷放在该点受到的作用力为2×10-4N,方向水平向左,则这个电荷的电量为 。
4.[带电粒子在电场中的运动分析]一负电荷从电场中的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—时间图象如图所示,则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下列图中的( )
5.如图所示,一个质量为30g带电量
C的半径极小的小球,用丝线悬挂在某匀强电场中,电力线与水平面平行.当小球静止时,测得悬线与竖直夹角为30°,由此可知:
(1)匀强电场方向怎样?
(2)电场强度大小为多少?
(g取10m/s2)
《静电场》复习学案
(二)
电场能的性质
【知识回顾】
一、电势能和电势
1.电场力做功的特点
电场力做功与________无关,只与_____________________有关。
2.电势能:
电荷在电场中具有的能,叫做电势能。
电荷在电场中某点电势能的大小,等于_______把它从_____点移动到_______位置时所做的功。
电势能的大小具有_______性,与_______有关。
电场力做功与电势能的关系:
电场力做_______功,电势能_______;电场力做_______功,电势能_______;公式WAB____________________。
3.电势
(1)电势是表征电场能的性质的物理量,某点电势等于电荷在电场中的电势能与它的电荷量的比值。
(2)公式:
__________(与试探电荷无关)
计算时应注意:
____________________。
(3)电势与电场线的关系:
沿着电场线方向电势__________。
(4)零电势位置的规定:
通常选大地或无穷远处的电势为零。
电场中某一点的电势的数值与__________的选择有关。
电势能和电势都是______量,只有_______,没有________。
但有__________。
4.等势面
(1)定义:
电场中电势__________的点构成的面。
(2)特点:
一是在同一等势面上的各点__________相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力__________;二是电场线一定跟等势面__________,并且由电势__________等势面指向电势__________等势面。
三是在电场线密集的地方,等差等势面__________,在电场线稀疏的地方,等差等势面__________。
即等差等势面的稀疏表示___________.四是不同的等势面永不_______。
(3)等量________点电荷电场中关于中垂线对称点的电势相等,等量_______点电荷电场中垂线上各点的电势相等且为零(设无穷远处为零电势点)。
五、电势差与电场强度的关系
1.电势差是指电场中两点间电势的差值。
公式UAB__________,UBA__________,__________电势差是标量,正负表示_______________
2.电势差与静电力做功的关系:
WAB____________________,UAB__________
使用以上公式时应注意____________________
3.电势差与电场强度的关系为_________________,此公式只适用于__________。
其中d指_______________________。
4.电势降落最快的方向为__________________,但电势降落的方向不一定沿着____________。
【典例分析】
【例1】电场中a、b两点,已知
,将带电量为q=-4×10-9C的点电荷从a移到b时,电场力做了多少功?
是正功还是负功?
【跟踪练习1】A和B为电场中某条电场线上的点,将q=4×10-9C的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5×10-7J,则电荷的电势能变化了多少?
电势差UAB多大?
【跟踪练习2】有一带电荷量q=-3×10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服电场力做功6×10-4J.从B点移到C点时电场力做功9×10-4J.问:
(1)AB、BC、CA间电势差各为多少?
(2)如以B点电势为零,则A、C两点的电势各为多少?
【跟踪练习3】在电场中有A、B两点,它们的电势分别为φA=-100V,φB=200V。
把电荷量q=-2×10-7C的电荷从A点移到B点,求电场力所做的功。
【例2】如图,两平行金属板A、B间为一匀强电场,A、B相距6㎝,C、D为电场中的两点,且CD=4㎝,CD连线和场强方向成60°角。
已知电子从D点移到C点电场力做功为3.2×10-17J,求:
1强电场的场强
2A、B两点间的电势差
3若A板接地,D点电势为多少?
【例3】如图a,b,c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,a、b间的距离等于b、c间的距离.用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度,可以断定:
A.φa>φb>φc
B.Ea<Eb<Ec
C.φa-φb=φb-φc
D.Ea=Eb=Ec
【例4】如图,虚线a、b和c是某静电场中的等势面,它们的电势分别为
、
。
一带正电的粒子射入电场中,其运动轨迹如实线KLMN所示,由图可知( )
A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功
B.
C.粒子从K到L的过程中,电势能增加
D.粒子从L到M的过程中,动能减少
E.场源电荷电性与粒子的电性相同
【练习巩固】
1.关于电势与电势能的说法正确的是()
A.电荷在电场中电势高的地方电势能大
B.在电场中的某点,电量大的电荷具有的电势能比电量小的电荷具有的电势能大
C.正电荷形成的电场中,正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大
D.负电荷形成的电场中,正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能小
2.将电量为-2×10-8C的点电荷,从零电势S点移到电场中的M点,反抗电场力做功4×10-8J,则φM=V;若将该电荷从M点移到N点,电场力做功14×10-8J,则N点电势φN=V;M、N两点电势差UMN=V.
3.如图所示,匀强电场中的一组等势面,A、B、C、D相邻间距离为2cm,则场强E=V/m;离A点1.5cm的P点电势为V.
4.如图所示,实线为匀强电场中的电场线,虚线为等势面,且相邻等势面间的电势差相等.一正点电荷在等势面A处的动能为20J,运动到等势面C处的动能为零.现取B等势面为零电势能面,则当此电荷的电势能为20J时的动能是J.(不计重力和空气阻力)
5.如图所示,A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点,已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V,φB=3V,φC=-3V,由此可得D点电势φD=V.
7.如图所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a处运动到b处,以下判断正确的是()
A.电荷从a到b加速度减小
B.b处电势能大
C.b处电势高
D.电荷在b处速度小
8.如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一个电荷量为q=4×10-8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10-6J求:
(1)匀强电场的场强E=?
(2)电荷从b移到c,电场力做功W2=?
(3)a、c两点的电势差Uac=?
《静电场》复习学案(三)
电容带电粒子在电场中的运动
【知识回顾】
一、电容器与电容
1、电容器:
两个彼此又互相的导体都可构成电容器。
2、电容:
(1)物理意义:
表示电容器电荷本领的物理量。
(2)定义:
电容器所带与两极板间的比值叫电容器的电容。
(3)定义式:
C=。
问题:
什么是电容器所带的电荷量?
3、电容器的充电和放电
(1)充电(如右图)①充电电流方向,电容器所带电荷量变。
②充电结束后,充电电流为,电容器两极间电压等于。
(2)放电(如右图)①放电电流方向,电容器所带电荷量变。
②放电过程实际上是电容器两极板正、负电荷中和的过程,当放电结束时,电路中无电流。
4、平行板电容器的电容C=。
5、关于平行板电容器两类典型问题的分析:
(1)若电容器充电后断开电源,则不变;若电容器始终和直流稳定电源相连,则不变。
(2)当决定电容器大小的某一因素变化时,用公式判断电容的变化。
(3)用公式分析平行板电容两板间场强的变化。
二、带电粒子在电场中的运动
1.关于带电粒子与带电微粒的重力
(1)带电粒子,如电子、
质子、α粒子及各种离子等,因为其重力小于电场力,因此可以。
(2)带电小球、液滴、尘埃等,如无特别说明,其重力一般。
2、带电粒子的加速
(1)动力学方法
(2)应用动能定理
3、带电粒子在匀强电场中的偏转
(1)应用运动的合成和分解的知识:
(2)练习题:
如图所示,设粒子带电荷量为q,质量为m,两平行金属板间电压为U,板长为L,极板间距离为d,粒子从左端以初速度v0射入。
则两板间的场强E=,粒子通过电场所用的时间t=,粒子在电场中的加速度a=。
粒子离开电场时的侧移量为:
y=,粒子离开电场时的偏转角t
anθ=。
【典型例题】
【例1】对于给定的电容器,描述其电容C、电荷量Q、电压U之间相应关系的图应是下图中的( )
【例2】用控制变量法,设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若( )
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,减小S,则θ变小
D.保持d不变,减小S,由θ不变
【例3】如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连,在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态.若将a板向下平移一小段距离,但仍在M点上方,稳定后,下列说法中正确的是( )
A.液滴将向下加速运动
B.M点电势升高,液滴在M点的电势能将减小
C.M点的电场强度变小了
D.在a板移动前后两种情况下,若将液滴从a板
移到b板,电场力做功相同
【例4】如图所示,一平行板电容器接在U=12V的直流电源上,电容C=3.0×10-10F,两极板间距离d=1.20×10-3m,取g=10m/s2,求:
(1)该电容器所带电量.
(2)若板间有一带电微粒,其质量为m=2.0×10-3kg,
恰在板间处于静止状态,则该微粒带电量为多少?
带何种电荷?
【例5】如图所示,离子发生器发射出一束质量为m、电荷量为q的离子,从静止经加速电压U1加速后,获得速度,并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央,受偏转电压U2作用后离开电场.已知平行板长为l,两板间距离为d,(重力忽略不计)求:
(1)vo的大小;
(2)离子在离开偏转电场时的偏移量y;
(3)离子离开偏转电场时的偏转角θ.
【练习巩固】
1.如图所示,平行板电容器的两个极板为A、B,B板接地,A板带有电荷量+Q,B板带有电荷量-Q,板间有一固定点P.若将B板固定,A板下移一些,或者将A板固定,B板上移一些.在这两种情况下,以下说法正确的是( )
A.A板下移时,P点的场强不变,P点电势不变
B.A板下移时,P点的场强不变,P点电势升高
C.B板上移时,P点的场强不变,P点电势降低
D.B板上移时,P点的场强减小,P点电势降低
2.一平行板电容器,两板之间的距离d和两板面积S都可以调节,电容器两板与电池相连接,以Q表示电容器的电荷量,E表示两极间的电场强度,则()
A、当d增大、S不变时,Q减小,E减小
B、当S增大、d不变时,Q增大,E增大
C、当d减小、S增大时,Q增大、E增大
D、当S增大、d减小时,Q不变、E不变
3.一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示,电场方向竖直向下。
若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为()
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减小
D.重力势能和电势能之和增加
4.如图所示,在A板附近有一电子由静止开始向B板运动,则关于电子到达B板时的速率,下列解释正确的是()
A、两板间距越大,加速的时间就越长,则获得的速度越大
B、两板间距越小,加速度就越大,则获得的速率越大
C、与两板间的距离无关,仅与加速电压U有关
D、以上解释都不正确
5.如图所示,有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于电场方向进入电场,它们分别落到A、B、C三点,则可以断定:
A.落到A点的小球带正电,落到C点的小球带负电
B.三小球在电场中运动时间相等
C.三小球到达正极板的动能关系是
D.三小球在电场中运动的加速度是
6.如图所示,质量为5×10-8kg的带电微粒以v0=2m/s的速度从水平放置的金属板A、B的中央飞入板间,已知板长L=10cm,板间距离d=2cm.当UAB=1000V时,带电粒子恰好沿直线穿过板间,则:
(1)UAB为多大时粒子擦上板边沿飞出?
(2)UAB在什么范围内带电粒子能从板间飞出?
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