電場全章復(fù)習(xí)課件..ppt

2011年11月 電場 考綱要求 知識結(jié)構(gòu) 電荷庫侖定律 1 兩種電荷 毛皮摩擦橡膠棒 絲綢摩擦玻璃棒 橡膠棒 負(fù)電 毛皮 正電 玻璃棒 正電 絲綢 負(fù)電 2 元電荷 e 1 6 10 19C 帶電體所帶電荷量為元電荷的整數(shù)倍 3 起電 摩擦起電 感應(yīng)起電 接觸起電 電荷中和 電子的轉(zhuǎn)移 4 電荷守恒定律 最早由密立根用實(shí)驗(yàn)測得 比荷 帶電體所帶電荷量與其質(zhì)量之比q m 電荷既不能創(chuàng)造 也不能消滅 只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 一 電荷 二 庫侖定律 1 內(nèi)容 真空中兩個點(diǎn)電荷之間相互作用的電力 跟它們的電荷量的乘積成正比 跟它們的距離的二次方成反比 作用力的方向在它們的連線上 2 表達(dá)式 3 條件 真空中 點(diǎn)電荷 理想模型 當(dāng)帶電體相互間距離遠(yuǎn)大于其本身大小時帶電體可看做點(diǎn)電荷 4 說明 靜電力常量k 9 109N m2 C2 計算時Q1 Q2的正負(fù)號不用代入 庫侖力的方向可由兩電荷的電性判斷 兩電荷之間的庫侖力是一對作用力與反作用力 空氣中近似適用 例1 兩個半徑相同的金屬小球 帶電量之比為1 7 相距為r 兩者相互接觸后再放回原來的位置上 則相互作用力可能為原來的 A 4 7B 3 7C 9 7D 16 7 分析 設(shè)兩小球的電量分別為q與7q 則原來相距r時的相互作用力為F 7kq2 r2 由于兩球的電性未知 接觸后相互作用力的計算可分兩種情況 1 兩球電性相同 相互接觸時兩球電量平均分布 每球帶電量為4q 則F1 16kq2 r2 16 7F 2 兩球電性不同 相互接觸時電荷先中和再平分 每球帶電量3q 則F2 9kq2 r2 9 7F C D A產(chǎn)生的電場 B受到的力是A產(chǎn)生的電場對B的作用力 B產(chǎn)生的電場 A受到的力是B產(chǎn)生的電場對A的作用力 電場強(qiáng)度 一 電場 電荷周圍客觀存在的一種特殊物質(zhì) 電場的基本性質(zhì) 對放入其中的電荷有力的作用 電荷在電場中具有電勢能 電荷間的相互作用是通過電場來實(shí)現(xiàn)的 二 電場強(qiáng)度 描述電場的力的性質(zhì)的物理量 1 定義 放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值 叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度 簡稱場強(qiáng) 表達(dá)式 普適公式 矢量 方向?yàn)檎姾稍陔妶鲋惺艿降碾妶隽Ψ较?表達(dá)式中q為試探電荷可正可負(fù) 注意 E與F q無關(guān) 取決于電場本身 4 電場的疊加 如果有幾個點(diǎn)電荷同時存在 它們的電場就互相疊加 形成合電場 這時某點(diǎn)的場強(qiáng)等于各個電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和 這叫做電場的疊加原理 3 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng) 電場中兩點(diǎn)沿電場線方向或兩等勢面間距 2點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng) 場電荷 4 電場的疊加 例1 下面關(guān)于電場的敘述不正確的是 A 兩個未接觸的電荷發(fā)生了相互作用 一定是電場引起的B 只有電荷發(fā)生相互作用時才產(chǎn)生電場C 只要有電荷存在 其周圍就存在電場D A電荷受到B電荷的作用 是B電荷的電場對A電荷的作用 B 例2 A為已知電場中的一固定點(diǎn) 在A點(diǎn)放一電量為q的電荷 所受電場力為F A點(diǎn)的場強(qiáng)為E 則 A 若在A點(diǎn)換上 q A點(diǎn)場強(qiáng)方向發(fā)生變化B 若在A點(diǎn)換上電量為2q的電荷 A點(diǎn)的場強(qiáng)將變?yōu)?EC 若在A點(diǎn)移去電荷q A點(diǎn)的場強(qiáng)變?yōu)榱鉊 A點(diǎn)場強(qiáng)的大小 方向與q的大小 正負(fù) 有無均無關(guān) D 例3 如圖所示 是在一個電場中的a b c d四個點(diǎn)分別引入試探電荷時 電荷所受電場力F跟引入的電荷量q之間的關(guān)系圖線 下列說法正確的是 該電場是勻強(qiáng)電場a b c d四點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小關(guān)系是Ed Eb Ea Ec這四點(diǎn)的場強(qiáng)大小關(guān)系是Eb Ea Ec Ed無法比較E的大小 B 例4 電場強(qiáng)度的定義式為E F q A 該定義式只適用于點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場B F是檢驗(yàn)電荷所受到的力 q是產(chǎn)生電場的電荷電量C 場強(qiáng)的方向與F的方向相同D 由該定義式可知 電場中某點(diǎn)電荷所受的電場力大小與該點(diǎn)場強(qiáng)的大小成正比 D 例5 下列關(guān)于電場強(qiáng)度的敘述正確的是 A 電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)在數(shù)值上等于單位電荷受到的電場力B 電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與該點(diǎn)檢驗(yàn)電荷所受的電場力成正比C 電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)方向就是檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受電場力的方向D 電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)與該點(diǎn)有無檢驗(yàn)電荷無關(guān) AD 例6 對公式E kQ r2的幾種不同理解 正確的是 A 當(dāng)r 0時 E B 當(dāng)r 時 E 0C 某點(diǎn)的場強(qiáng)與點(diǎn)電荷Q的大小無關(guān)D 在以點(diǎn)電荷Q為中心 r為半徑的球面上 各處的電場強(qiáng)度都相同 B 一 電勢差 1 定義 電荷q在電場中由一點(diǎn)A移動到另一點(diǎn)B時 電場力所做的功WAB與電荷量的q的比值 2 表達(dá)式 3 4 電勢差由電場的性質(zhì)決定 與零電勢點(diǎn)選擇無關(guān) 電勢差電勢電場能 5 電勢差可用靜電計檢測 靜電計指針偏角越大 則電勢差越大 6 電場力做功 該式適用于一切電場 電場力做功與路徑無關(guān) 計算時可將q UAB的正負(fù)代入以判斷電場力做功的正負(fù) 7 電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系 1 場強(qiáng)方向是電勢降低最快的方向 2 勻強(qiáng)電場中 沿場強(qiáng)方向上的兩點(diǎn)間的電勢差等于場強(qiáng)和這兩點(diǎn)間距離的乘積 U E d 場強(qiáng)在數(shù)值上等于沿場強(qiáng)方向每單位距離上降低的電勢 3 場強(qiáng)的另一個單位 V m 這個單位與前面講過的場強(qiáng)的單位N C是相等的 二 電勢 描述電場的能的性質(zhì)的物理量 1 定義 電場中某點(diǎn)的電勢 等于單位正電荷由該點(diǎn)移動到參考點(diǎn) 零電勢點(diǎn) 時電場力所做的功 2 表達(dá)式 單位 伏特 V 3 意義 電場中某一點(diǎn)的電勢在數(shù)值等于單位電荷在那一點(diǎn)所具有的電勢能 4 相對性 電勢是相對的 只有選擇零電勢的位置才能確定電勢的值 通常取無限遠(yuǎn)或地球的電勢為零 5 標(biāo)量 只有大小 沒有方向 但有正 負(fù)之分 這里正負(fù)只表示比零電勢高還是低 6 高低判斷 順著電場線方向電勢越來越低 7 電勢與引入電場的試探電荷無關(guān) 它由電場本身決定 三 電勢能 1 定義 因電場對電荷有作用力而具有的由電荷相對位置決定的能量 2 電勢能具有相對性 通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢能的零點(diǎn) 3 電勢能大小 電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢能為零處電場力所做的功 電勢能有正負(fù) 其正負(fù)表示電荷在該點(diǎn)具有的電勢能比零電勢能大或小 即其正負(fù)表示大小 4 電場力做功是電勢能變化的量度 電場力對電荷做正功 電荷的電勢能減少 電場力對電荷做負(fù)功 電荷的電勢能增加 寫成表達(dá)式 若將電荷q從A點(diǎn)移至B點(diǎn) 電場力做功為 例1 如圖示 在勻強(qiáng)電場E中 一個負(fù)電荷在外力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn) 則 A 外力與電場力對電荷做功之和等于電荷電勢能的增量與動能增量之和B 外力對電荷所做的功等于電荷電勢能的增量與動能增量之和C 外力和電場力對電荷做功之和等于電荷動能的增量D 電荷克服電場力所做的功等于電荷動能的增量E 電荷克服電場力所做的功等于電荷電勢能的增量 BCE 例2 在圖示的電場中 已知A B兩點(diǎn)間的電勢差UAB 10V a 電荷q 4 10 9C由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 電場力所做的功是多少 電勢能是增加還是減少 b 電荷q 2 10 9C由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 電場力所做的功是多少 電勢能是增加還是減少 解 a 電荷q 4 10 9C由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 電場力所做的功為 WAB qUAB 4 10 9 10 4 10 8J 正電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 電場力的方向與位移的方向相反 電場力做負(fù)功 即克服電場力做功 這時其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢能 電勢能增加 b 電荷q 2 10 9C由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 電場力所做的功為 WAB qUAB 2 10 9 10 2 10 8J 負(fù)電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn) 電場力的方向與位移的方向相同 電場力做正功 這時電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 電勢能減少 例3 在靜電場中 關(guān)于場強(qiáng)和電勢的說法正確的是 A 電場強(qiáng)度大的地方電勢一定高B 電勢為零的地方場強(qiáng)也一定為零C 場強(qiáng)為零的地方電勢也一定為零D 場強(qiáng)大小相同的點(diǎn)電勢不一定相同 D 例4 若帶正電的小球只受電場力的作用 則它在任意一段時間內(nèi) A 一定沿著電場線由高電勢向低電勢運(yùn)動B 一定沿著電場線由低電勢向高電勢運(yùn)動C 不一定沿電場線運(yùn)動 但一定由高電勢向低電勢運(yùn)動D 不一定沿電場線運(yùn)動 也不一定由高電勢向低電勢運(yùn)動 D 例5 下述說法正確的是 A 在同一等勢面上移動電荷 電場力不作功B 等勢面上各點(diǎn)場強(qiáng)大小一定相等C 電場中電勢高處 電荷的電勢能就大D 電場強(qiáng)度大處 電荷的電勢能就大 A 例6 帶電粒子在電場中由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn) 圖中實(shí)線為電場線 虛線為粒子運(yùn)動軌跡 則可以判定 A 粒子帶負(fù)電B 粒子的電勢能不斷減少C 粒子的動能不斷減少D 粒子的在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度 B 解 在A點(diǎn) 電場力必須沿圖示方向 否則 粒子將向另一側(cè)運(yùn)動 ACD A v0 7 在靜電場中 將一電子從A點(diǎn)移到B點(diǎn) 電場力做了正功 則 A 電場強(qiáng)度的方向一定是由A點(diǎn)指向B點(diǎn)B 電場強(qiáng)度的方向一定是由B點(diǎn)指向A點(diǎn)C 電子在A點(diǎn)的電勢能一定比在B點(diǎn)高D 電子在B點(diǎn)的電勢能一定比在A點(diǎn)高 C 8 某靜電場沿x方向的電勢分布如圖所示 則 A 在0 x1之間不存在沿x方向的電場 B 在0 x1之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場 C 在x1 x2之間存在著沿x方向的勻強(qiáng)電場 D 在x1 x2之間存在著沿x方向的非勻強(qiáng)電場 AC 一 電場線 1 定義 如果在電場中畫出一些曲線 使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致 這樣的曲線就叫做電場線 曲線的密疏表示該點(diǎn)場強(qiáng)的大小 2 電場線的特點(diǎn) a 能反映場強(qiáng)的大小和方向 b 始于正電荷或無窮遠(yuǎn)處 終于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處 但不閉合 c 電場中的任意兩條電場線都不相交 或相切 d 電場線和帶電粒子的運(yùn)動軌跡是兩回事 電場線等勢面靜電屏蔽 3 幾種常見的電場中電場線的分布及特點(diǎn) 三 電場線 模擬電場線 swf 二 等勢面 電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面 形象描述電場中各點(diǎn)電勢的情況 2 意義 等勢面來表示電勢的高低 3 典型電場的等勢面 點(diǎn)電荷電場的等勢面 勻強(qiáng)電場的等勢面 1 概念 等量異種電荷的等勢面 等量同種電荷的等勢面 連線上從正電荷向負(fù)電荷 電勢降低 中垂線為等勢面且電勢為零 同種正電荷 連線上電勢先降低后升高 中點(diǎn)最低 中垂線上由中點(diǎn)向兩邊降低 中點(diǎn)最高 4 等勢面的特點(diǎn) 同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動電荷電場力不做功 等勢面一定跟電場線垂直 電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面 等勢面密的地方電場強(qiáng) 例如圖a b c是一條電力線上的三個點(diǎn) 電力線的方向由a到c a b間的距離等于b c間的距離 用Ua Ub Uc和Ea Eb Ec分別表示a b c三點(diǎn)的電勢和電場強(qiáng)度 可以斷定 A Ua Ub Uc B Ea Eb Ec C Ua Ub Ub Uc D Ea Eb Ec A 2010學(xué)年期末質(zhì)量調(diào)研4 B 2010屆二模試卷11 11 如圖甲所示 是電場中的一條直線 電子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā) 僅在電場力作用下沿AB運(yùn)動到B點(diǎn) 其v t圖象如圖乙所示 關(guān)于A B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA EB和電勢的關(guān)系 下列判斷正確的是 AC 例3 97年高考 質(zhì)量為m 電量為q的質(zhì)點(diǎn) 在靜電力作用下以恒定速率v沿圓弧從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn) 其速度方向改變的角度為 弧度 AB弧長為s 則A B兩點(diǎn)間的電勢差UA UB AB弧中點(diǎn)的場強(qiáng)大小E 解 因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)動能不變 所以電場力不做功 AB圓弧為點(diǎn)電荷的等勢線 UA UB 0 電場力提供向心力 mv2 r qE r s E mv2 qr mv2 qs 0 mv2 qs 電容器 電容 1 電容器 構(gòu)成 兩個導(dǎo)體夾一個絕緣體 導(dǎo)體 極板 絕緣體 電介質(zhì) 充 放電 充電 使電容器帶上電荷的過程 放電 使電容器失去電荷的過程 兩板間的電場中貯存有電場能 電場能轉(zhuǎn)化為其它形式的能 常用電容器 聚笨乙烯電容器 符號 電解電容器 符號 符號 可變電容器 固定電容器 2 電容 C 定義 電容器所帶電荷量Q與電容器兩板間的電勢差U的比值 表達(dá)式 電容器一極板所帶電量的絕對值 意義 表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小 由電容器本身結(jié)構(gòu)決定 單位 法拉 F 常用微法 F 皮法 pF 1F 106 F 1012pF 額定電壓與擊穿電壓 擊穿電壓加在電容器兩端的極限電壓 超過此電壓電介質(zhì)將被擊穿 額定電壓電容器長期工作時所能承受的電壓 比擊穿電壓低 平行板電容器的電容 為電介質(zhì)的介電常數(shù) s為兩極板的正對面積 d為兩極板間距 影響電容大小的因素 3 關(guān)于平行板電容器的兩類問題 電容器與電源相連 兩極板間電壓不變 電容器充電后與電源斷開 電容器所帶電量不變 4 電容式傳感器 測定角度 的電容式傳感器 測定液面高度h的電容式傳感器 測定壓力F的電容式傳感器 測定位移x的電容式傳感器 例1 如圖所示是描述對給定的電容器充電時電量Q 電壓U 電容C之間相互關(guān)系的圖象 其中錯誤的是 A 例2 兩塊大小 形狀完全相同的金屬平板平行放置 構(gòu)成一平行板電容器 與它相連接的電路如圖所示 接通開關(guān)K 電源即給電容器充電 A 保持K接通 減小兩極板間的距離 則兩極板間電場的電場強(qiáng)度減小B 保持K接通 在兩極板間插入一塊介質(zhì) 則極板上的電量增大C 斷開K 減小兩極板間的距離 則兩極板間的電勢差減小D 斷開K 在兩極板間插入一塊介質(zhì) 則兩極板間的電勢差增大 BC 例3 如圖所示 平行板電容器經(jīng)開關(guān)S與電池連接 a處有一電荷量非常小的點(diǎn)電荷 S是閉合的 a表示a點(diǎn)的電勢 F表示點(diǎn)電荷受到的電場力 現(xiàn)將電容器的B板向下稍微移動 使兩板間的距離增大 則 A a變大 F變大B a變大 F變小C a不變 F不變D a不變 F變小 例4 一平行板電容器充電后與電源斷開 負(fù)極板接地 在兩極板間有一正電荷 電量很小 固定在P點(diǎn) 如圖所示 以E表示兩極板間的場強(qiáng) U表示電容器的電壓 表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能 若保持負(fù)極板不動 將正極板移到圖中虛線所示的位置 則 A U變小 E不變 B E變大 變大 C U變小 不變 D U不變 不變 B AC AC 例6 計算機(jī)鍵盤上的每一個按鍵下面都有一個電容傳感器 電容的計算公式是 其中常量 9 0 10 12F m 1 S表示兩金屬片的正對面積 d表示兩金屬片間的距離 當(dāng)某一鍵被按下時 d發(fā)生改變 引起電容器的電容發(fā)生改變 從而給電子線路發(fā)出相應(yīng)的信號 已知兩金屬片的正對面積為50 鍵未被按下時 兩金屬片間的距離為0 60mm 只要電容變化達(dá)0 25pF 電子線路就能發(fā)出相應(yīng)的信號 那么為使按鍵得到反應(yīng) 至少需要按下多大距離 解 先求得未按下時的電容C1 0 75pF 再由得和C2 1 00pF 得 d 0 15mm 加 減 速 圖1 勻速直線 初速度為零的勻加速 運(yùn)動的合成與分解 圖2 中心 信號電壓 掃描電壓 圖3 圖4 圖5 圖6 圖8 圖10 例1 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時 除電場力外不計其它力的作用 A 電勢能增加 動能增加B 電勢能減小 動能增加C 電勢能和動能都不變D 上述結(jié)論都不正確 B 例2 如圖所示 質(zhì)量為m 帶電量為q的離