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1、WORD格式靜電場(chǎng)第一講電場(chǎng)力的性質(zhì)一、電荷及電荷守恒定律1、 自然界中只存在兩種電荷,一種是正電,例如用絲綢摩擦玻璃棒,玻璃棒帶正電;另一種帶負(fù)電,用毛皮摩擦橡膠棒,橡膠棒帶負(fù)電。2、 電荷間存在著相互作用的引力或斥力同性相吸,異性相斥。3、 電荷在它的周圍空間形成電場(chǎng),電荷間的相互作用力就是通過電場(chǎng)發(fā)生的。電荷的多少叫電量 。元電荷 1.6 × 1019C,所有帶電體的電荷量都等于的整數(shù)倍。點(diǎn)電荷4、 使物體帶電叫做起電。使物體帶電的方法有三種:(1) 摩擦起電; (2) 接觸帶電; (3) 感應(yīng)起電。5、 電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或從物體的
2、一局部轉(zhuǎn)移到另一局部,在轉(zhuǎn)移的過程中,電荷的總量不變。這叫做電荷守恒定律?!局攸c(diǎn)理解】摩擦起電; 接觸帶電; 感應(yīng)起電當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r,一些束縛得不緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,于是原來電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電 ,失去電子的物體帶正電,這就是 摩擦起電 .當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體,由于電荷間相互吸引或排斥,導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體,使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷 ,遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號(hào)電荷,這就是 感應(yīng)起電 ,也叫靜電感應(yīng) .接觸起電 指讓不帶電的物體接觸帶電的物體,那么不帶電的物體也帶上了與帶電物體一樣的電荷,如把帶負(fù)電的橡膠棒與不帶電的驗(yàn)電器金屬球接觸,驗(yàn)
3、電器就帶上了負(fù)電,且金屬箔片會(huì)X開;帶正電的物體接觸不帶電的物體,那么是不帶電物體上的電子在庫侖力的作用下轉(zhuǎn)移到帶正電的物體上,使原來不帶電的物體由于失去電子而帶正電。實(shí)質(zhì):電子的得失或轉(zhuǎn)移二、庫侖定律、內(nèi)容:在真空中兩個(gè)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,跟它們的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。Q1 Q2、公式:Fkr 2,叫庫侖力或靜電力,也叫電場(chǎng)力,可以是引力,也可以是斥力,叫靜電力常量,公式中各量均取國際單位制單位時(shí),9.0 ×109 N· m2/C 2專業(yè)資料整理WORD格式、適用條件: 真空中; 點(diǎn)電荷。 Q1、Q2兩個(gè)點(diǎn)電荷帶電
4、量的絕對(duì)值專業(yè)資料整理WORD格式例 1兩個(gè)完全一樣的金屬小球帶有正、負(fù)電荷,相距一定的距離,先把它們相碰后置于原處,那么它們之專業(yè)資料整理WORD格式間的庫侖力和原來相比將A.變大B變小C 不變D以上情況均有可能專業(yè)資料整理WORD格式三、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng):帶電體周圍存在的一種物質(zhì),由電荷激發(fā)產(chǎn)生,是電荷間相互作用的介質(zhì)。只要電荷存在,在其周圍空間就存在電場(chǎng)。電場(chǎng)具有力的性質(zhì)和能的性質(zhì)。、電場(chǎng)強(qiáng)度:定義:放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受的電場(chǎng)力跟它的電荷量的比值叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。它描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)。電場(chǎng)強(qiáng)度的意義是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。 EF ,電場(chǎng)強(qiáng)度定義式,適用于一切電場(chǎng);電場(chǎng)強(qiáng)度大
5、小取決于電場(chǎng)本身,與、無關(guān);qEKQr2 ,僅適用于點(diǎn)電荷在真空中形成的電場(chǎng)。方向:規(guī)定電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)的受力方向一樣。多個(gè)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。這叫做電場(chǎng)的疊加原理。在電場(chǎng)某一區(qū)域,如果各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都一樣,這個(gè)區(qū)域里的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng) 。五、電場(chǎng)線、概念:為了形象地描繪電場(chǎng),人為地在電場(chǎng)中畫出的一系列從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致,這些曲線叫電場(chǎng)線。它是人們研究電場(chǎng)的工具。、性質(zhì):電場(chǎng)線起自正電荷或來自無窮遠(yuǎn),終止于負(fù)電荷或伸向無窮遠(yuǎn);電場(chǎng)線不相交;電場(chǎng)線的疏密反映電場(chǎng)的強(qiáng)
6、弱,電場(chǎng)線越密場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng),勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是距離相等的平行直線;靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線不閉合在變化的電磁場(chǎng)中可以閉合;電場(chǎng)線是人為引進(jìn)的,不是客觀存在的;電場(chǎng)線不是電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡。重難點(diǎn)突破一電場(chǎng)點(diǎn)電荷的電場(chǎng): EKQr2 就是點(diǎn)電荷在空間距為處激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度。方向:如果是正電荷,在與該點(diǎn)連線上,指向背離的方向;如果是負(fù)電荷,在與該點(diǎn)的連線上,指向的方向。同時(shí)要注意以下幾點(diǎn):在距為處的各點(diǎn)組成一個(gè)球面電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等,但方向不同,即各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不同。Q是點(diǎn)電荷激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算公式,是由EFFE K2推導(dǎo)出來的, E是電場(chǎng)強(qiáng)度的定rqqQ義,適用于一切電場(chǎng),而E K2 只適用于點(diǎn)電荷激發(fā)的電場(chǎng)。r專業(yè)資料
7、整理WORD格式勻強(qiáng)電場(chǎng):在電場(chǎng)中,如果各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小都一樣,這樣的電場(chǎng)電勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)線是間距相等且互相平行的直線。EU是場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式,只適應(yīng)于勻強(qiáng)電場(chǎng)。d【總結(jié)】大?。篍=F/q定義式普適E= kQ/r 2計(jì)算式適用于真空中點(diǎn)電荷電場(chǎng)E=U/d計(jì)算式適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力的區(qū)別電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)力反映電場(chǎng)的力的性質(zhì);僅指電荷在電場(chǎng)中的受力;區(qū)其大小僅由電場(chǎng)本身決定;其大小由放在電場(chǎng)中的電荷和電場(chǎng)共同決定;其方向僅由電場(chǎng)本身決定,規(guī)定其方正電荷受力方向與電場(chǎng)方向一樣,負(fù)電荷受力別向與正電荷在電場(chǎng)中的受力方向一樣。方向與電場(chǎng)方向相反。聯(lián)FF qEE系q例 2如圖 19
8、 所示,把 A、 B 兩個(gè)一樣的導(dǎo)電小球分別用長(zhǎng)為0.10 m 的絕緣細(xì)線懸掛于 OA和 OB兩點(diǎn)。用絲綢摩擦過的玻璃棒與A 球接觸,棒移開后將懸點(diǎn)OB移到 OA點(diǎn)固定。兩球接觸后分開, 平衡時(shí)距離為 0.12m。已測(cè)得每個(gè)小球質(zhì)量是8.0 10-4 kg ,帶電小球可視為點(diǎn)電荷,重力加速度g 10m / s2,靜電力常量k 9.0 109 N m 2 / C2,以下說法正確的選項(xiàng)是A 兩球所帶電荷量相等B A 球所受的靜電力為1.0 ×10-2NC B 球所帶的電荷量為4 6 108CD A、B 兩球連續(xù)中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0二電場(chǎng)線、電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡電場(chǎng)線是為形象地描述電場(chǎng)而引入的
9、假想曲線,規(guī)定電場(chǎng)線上每點(diǎn)的切線方向沿該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向,也是正電荷在該點(diǎn)受力產(chǎn)生加速度的方向 負(fù)電荷受力方向相反 。運(yùn)動(dòng)軌跡是帶電粒子在電場(chǎng)中實(shí)際通過的路徑, 軌跡上每點(diǎn)的切線方向是該粒子在該點(diǎn)的速度方向。在力學(xué)的學(xué)習(xí)中我們就已經(jīng)知道,物體運(yùn)動(dòng)速度的方向和它的加速度的方向是兩回事,不一定重合。因此,電場(chǎng)線與運(yùn)動(dòng)軌跡不能混為一談,不能認(rèn)為電場(chǎng)線就是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡。只有當(dāng)電荷只受電場(chǎng)力,電場(chǎng)線是直線,且?guī)щ娏W映跛俣葹榱慊虺跛俣确较蛟谶@條直線上,運(yùn)動(dòng)軌跡才和電場(chǎng)線重合。、電場(chǎng)線的疏密與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系按照電場(chǎng)線畫法的規(guī)定,場(chǎng)強(qiáng)大處電場(chǎng)線密,場(chǎng)強(qiáng)小處電場(chǎng)線疏。因此根據(jù)電場(chǎng)線的疏密就可以比較場(chǎng)強(qiáng)的
10、大小。專業(yè)資料整理WORD格式例 3關(guān)于電場(chǎng)線的以下說法中正確的選項(xiàng)是、電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都跟電荷在該點(diǎn)的受力方向一樣;、沿電場(chǎng)線方向,電場(chǎng)強(qiáng)度越來越小;、電場(chǎng)線越密的地方,同一試探電荷所受的電場(chǎng)力就越大;、在電場(chǎng)中,順著電場(chǎng)線移動(dòng)電荷,電荷受到的電場(chǎng)力大小恒定。例 4:某靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線如下列圖,帶電粒子在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力作用,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛線所示由運(yùn)動(dòng)到,以下說法正確的選項(xiàng)是、粒子必定帶正電荷;、粒子在點(diǎn)的加速度大于它在點(diǎn)加速度;、粒子在點(diǎn)的加速度小于它在點(diǎn)加速度;、粒子在點(diǎn)的動(dòng)能小于它在點(diǎn)的動(dòng)能。三電場(chǎng)的疊加、所謂電場(chǎng)的疊加就是場(chǎng)強(qiáng)的合成,遵守平行四邊形定那么,分析合場(chǎng)強(qiáng)時(shí)應(yīng)注意畫
11、好電場(chǎng)強(qiáng)度的平行四邊形圖示。在同一空間,如果有幾個(gè)靜止電荷同時(shí)在空間產(chǎn)生電場(chǎng),如何求解空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小呢?根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)F度的定義式E和力的獨(dú)立作用原理,在空間某點(diǎn), 多個(gè)場(chǎng)源電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),是各場(chǎng)源電荷單獨(dú)存q在時(shí)在該點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和,這就是電場(chǎng)的迭加原理。、等量異種、等量同種點(diǎn)電荷的連線和中垂線上場(chǎng)強(qiáng)的變化規(guī)律。等量異種點(diǎn)電荷的連線之間,中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最?。谎刂写咕€從中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)處,電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小;等量同種點(diǎn)電荷的連線之間,中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最小,且一定等于零。因無限遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為零,那么沿中垂線從中點(diǎn)到無限遠(yuǎn)處,電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,中間某位置必有最大值。等量異種點(diǎn)電荷連線和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)對(duì)
12、稱處的場(chǎng)強(qiáng)一樣;等量同種電荷連線和中垂線上關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱處的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反。例 7如右圖所示, ABC是等邊三角形,在 A 點(diǎn)放置電荷量為Q的點(diǎn)電荷時(shí),取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0, C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電勢(shì)分別為E 和。再在 B 點(diǎn)放置電荷量為- Q 的點(diǎn)電荷時(shí),C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電勢(shì)分別是AAE和0BE和2C2E和D2E和2BC例 8現(xiàn)有兩個(gè)邊長(zhǎng)不等的正方形ABCD和 abcd,如下列圖, 且 Aa、Bb、Cc、Dd 間距相等。 在 AB、AC、CD.DB的中點(diǎn)分別放等量的點(diǎn)電荷,其中AB、AC中點(diǎn)放的點(diǎn)電荷帶正電,CD.BD的中點(diǎn)放的點(diǎn)電荷帶負(fù)電,取無窮遠(yuǎn)專業(yè)資料整理WORD格式處電勢(shì)為零
13、。那么以下說法中正確的選項(xiàng)是A O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)均為零B把一正點(diǎn)電荷沿著 bdc的路徑移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力做功為零C同一點(diǎn)電荷在 a、 d 兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力一樣D將一負(fù)點(diǎn)電荷由 a 點(diǎn)移到 b 點(diǎn)電勢(shì)能減小A+Bab+O-cdC-D專業(yè)資料整理WORD格式不同電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布四帶電體的平衡、解決帶電體在電場(chǎng)中處于平衡狀態(tài)問題的方法與解決力學(xué)中平衡問題的方法是一樣的,都是依據(jù)共點(diǎn)力平衡條件求解,所不同的只是在受力分析列平衡方程時(shí),需要考慮電場(chǎng)力。、解決帶電體在電場(chǎng)中平衡問題的一般步驟: 確定研究對(duì)象; 分析研究對(duì)象的受力情況,并畫出受力圖。據(jù)受力圖和平衡條件,列出平衡方程; 求解未知量。補(bǔ)充練習(xí)1兩
14、個(gè)分別帶有電荷量Q和 3Q 的一樣金屬小球 ( 均可視為點(diǎn)電荷 ) ,固定在相距為r 的兩處,它們間庫侖力的大小為F. 兩小球相互接觸后將其固定距離變?yōu)閞,那么兩球間庫侖力的2大小為 ()134A. 12FB. 4FC.3FD 12F2如圖 2所示,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q 的物體處于場(chǎng)強(qiáng)按 E E0 kt(E0 、k均為大于零的常數(shù),取水平向左為正方向 ) 變化的電場(chǎng)中,物體與豎直墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,當(dāng) t 0時(shí)刻物體處于靜止?fàn)顟B(tài)假設(shè)物體所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且電場(chǎng)空間和墻面均足夠大,以下說法正確的選項(xiàng)是()A物體開場(chǎng)運(yùn)動(dòng)后加速度先增加、后保持不變B物體開場(chǎng)運(yùn)動(dòng)后加速度不斷增大
15、E0C經(jīng)過時(shí)間t k,物體在豎直墻壁上的位移達(dá)最大值D經(jīng)過時(shí)間 qE0mgt ,物體運(yùn)動(dòng)速度達(dá)最大值 kq專業(yè)資料整理WORD格式第二講電場(chǎng)能的性質(zhì)一、電勢(shì)、電勢(shì)差、電勢(shì)差電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力所做的功AB 跟它的電荷量的比值,叫做、兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。電場(chǎng)中、兩點(diǎn)間的電勢(shì)差在數(shù)值上等于單位正電荷從點(diǎn)移動(dòng)到點(diǎn)過程中電場(chǎng)力所做的功。即: U ABWAB 。q電勢(shì)差是標(biāo)量,有正負(fù),無方向。、間電勢(shì)差A(yù)BAB ;、間電勢(shì)差BAB A。顯然 UABBA。電勢(shì)差的值與零電勢(shì)的選取無關(guān)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,為電場(chǎng)中某兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,為這兩點(diǎn)在場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離。、電勢(shì)如果在電場(chǎng)中選取一個(gè)參考點(diǎn) 零電勢(shì)
16、點(diǎn),那么電場(chǎng)中某點(diǎn)跟參考點(diǎn)間的電勢(shì)差, 就叫做該點(diǎn)的電勢(shì)。電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)移動(dòng)到參考點(diǎn)零電勢(shì)點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力所做的功。電勢(shì)是標(biāo)量,有正負(fù),無方向。談到電勢(shì)時(shí),就必須注明參考點(diǎn)零勢(shì)點(diǎn)的選擇。參考點(diǎn)的位置可以任意選取,當(dāng)電荷分布在有限區(qū)域時(shí),常取無限遠(yuǎn)處為參考點(diǎn),而在實(shí)際上,常取地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)。一般來說,電勢(shì)參考點(diǎn)變了,某點(diǎn)的電勢(shì)數(shù)值也隨之改變,因此電勢(shì)具有相對(duì)性。同時(shí),電勢(shì)是反映電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量,跟電場(chǎng)強(qiáng)度反映電場(chǎng)的力的性質(zhì)一樣,是由電場(chǎng)本身決定的, 與檢驗(yàn)電荷 q 無關(guān)。對(duì)確定的電場(chǎng)中的某確定點(diǎn),一旦參考點(diǎn)選定以后,該點(diǎn)的電勢(shì)也就確定了。計(jì)算時(shí)要帶入正負(fù)號(hào)沿著電場(chǎng)線的方
17、向電勢(shì)越來越低,逆著電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)越來越高。電勢(shì)的值與零電勢(shì)的選取有關(guān),通常取離電場(chǎng)無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零;實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢(shì)為零。當(dāng)存在幾個(gè)“場(chǎng)源時(shí),某處合電場(chǎng)的電勢(shì)等于各“場(chǎng)源的電場(chǎng)在此處的電勢(shì)的代數(shù)和。二、電勢(shì)能、電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能叫做電勢(shì)能。嚴(yán)格地講,電勢(shì)能屬于電場(chǎng)和電荷組成的系統(tǒng),習(xí)慣上稱作電荷的電勢(shì)能。、 電勢(shì)能是相對(duì)量,電勢(shì)能的值與參考點(diǎn)的選取有關(guān)。電勢(shì)為零的點(diǎn),電勢(shì)能為零。、 電勢(shì)能是標(biāo)量,有正負(fù),無方向。三、電場(chǎng)力做功與電荷電勢(shì)能的變化電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功時(shí),電荷的電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功時(shí),電荷的電勢(shì)能增加。電勢(shì)能增加或減少的數(shù)值等于電場(chǎng)力做功的數(shù)值 qUab。電
18、荷在電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí),它的電勢(shì)能的變化量是確定的,因而移動(dòng)電荷做功的值也是確定的,所以,電場(chǎng)力移動(dòng)電荷所做的功,與移動(dòng)的路徑無關(guān)。這與重力做功十分相似。注意:不管是否有其它力做功,電場(chǎng)力做功總等于電勢(shì)能的變化。勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)力做功W=FScos為電場(chǎng)力和位移夾角四、等勢(shì)面電場(chǎng)中電勢(shì)相等的面叫等勢(shì)面。它具有如下特點(diǎn):專業(yè)資料整理WORD格式等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直;電場(chǎng)線總是從電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面;任意兩等勢(shì)面都不會(huì)相交;電荷在同一等勢(shì)面上移動(dòng),電場(chǎng)力做的功為零;電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方,等差等勢(shì)面較密;等勢(shì)面是人們虛擬出來形象描述電場(chǎng)的工具,不是客觀存在的。常見等勢(shì)面:A.點(diǎn)電荷電
19、場(chǎng)中的等勢(shì)面B. 等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面C. 等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面D. 形狀不規(guī)那么的帶電導(dǎo)體附近的電場(chǎng)線及等勢(shì)面E.勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面:垂直于電場(chǎng)線的一簇平面等勢(shì)面電勢(shì)大小變化規(guī)律五、等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系、電場(chǎng)線總是與等勢(shì)面垂直,且總是從電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面。、假設(shè)任意相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差都相等,那么等勢(shì)面密處場(chǎng)強(qiáng)大,等勢(shì)面疏處場(chǎng)強(qiáng)小。、沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功,沿電場(chǎng)線移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力一定做功。專業(yè)資料整理WORD格式、電場(chǎng)線和等勢(shì)面都是人們虛擬出來形象描述電場(chǎng)的工具。、在電場(chǎng)中任意兩等勢(shì)面永不相交。六、電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系、電勢(shì)反映電場(chǎng)能的特性,電場(chǎng)強(qiáng)度反映
20、電場(chǎng)力的特性。、電勢(shì)是標(biāo)量,具有相對(duì)性,而電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,不具有相對(duì)性。兩者疊加時(shí)運(yùn)算法那么不同。電勢(shì)的正、負(fù)有大小的含義,而電場(chǎng)強(qiáng)度的正、負(fù)僅表示方向,并不表示大小。、電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小沒有必然的聯(lián)系,某點(diǎn)的電勢(shì)為零,電場(chǎng)強(qiáng)度可不為零,反之亦然。、同一試探電荷在電場(chǎng)強(qiáng)度大處,受到的電場(chǎng)力大,但正電荷在電勢(shì)高處,電勢(shì)能才大,而負(fù)電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能反而小。、場(chǎng)強(qiáng)為零的區(qū)域,電勢(shì)相等。、電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度都由電場(chǎng)本身的因素決定的,與試探電荷無關(guān)。、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有關(guān)系式。七、對(duì)公式EU的理解及應(yīng)用dU反映了電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差之間的關(guān)系,由公式可知: 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降低最快的方向。公式 EdU的
21、應(yīng)用只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),且應(yīng)注意的含義是表示某兩點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向上的距離。由公式可公式 Ed得結(jié)論: 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中, 兩長(zhǎng)度相等且相互平行的線段的端點(diǎn)間的電勢(shì)差相等。 q Lcos 為線段與電場(chǎng)線的夾角, L 為線段的長(zhǎng)度 ;對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng),此公式可以用來定性分析某些問題,如在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,各相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差為一定值時(shí),那么有E 越大處, d 越小,即等勢(shì)面越密。重難點(diǎn)突破一、判斷電勢(shì)上下1 、利用電場(chǎng)線方向來判斷,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。假設(shè)選擇無限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,那么正電荷形成的電場(chǎng)中,空間各點(diǎn)的電勢(shì)皆大于零;負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中空間各點(diǎn)電勢(shì)皆小于零。WAB來判斷,將 W 、 q 的正負(fù)代入計(jì)
22、算,假設(shè)U0那么AB;假設(shè) U 0那么A B。2、利用UABABABABq專業(yè)資料整理WORD格式例 1:如下列圖,虛線方框內(nèi)為一勻強(qiáng)電場(chǎng),A、 B、 C 為該電場(chǎng)中的三個(gè)點(diǎn),UA 12V, UB, 試在該方框中作出該電場(chǎng)的示意圖即畫出幾條電場(chǎng)線 ,并要求保存作圖時(shí)所用的輔助線用虛線表示。假設(shè)將一個(gè)電子從點(diǎn)移到點(diǎn),電場(chǎng)力做多少電子伏的功?C專業(yè)資料整理WORD格式歸納:電子從點(diǎn)移到點(diǎn),電勢(shì)差U=A -B初減末專業(yè)資料整理WORD格式二、電場(chǎng)力做功的計(jì)算、由公式 cos 計(jì)算,但在中學(xué)階段,限于數(shù)學(xué)根底,要求式中為恒力才行,所以,這種方法有局限性,此公式只適合于勻強(qiáng)電場(chǎng)中,可變形為,式中為電荷初
23、末位置在電場(chǎng)方向上的位移。、由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系計(jì)算, ,對(duì)任何電場(chǎng)都適用。專業(yè)資料整理WORD格式、用 AB來計(jì)算。一般又有兩種處理方法:AB帶正、負(fù)號(hào)運(yùn)算:按照符號(hào)規(guī)那么把所移動(dòng)的電荷的電荷量和移動(dòng)過程的始、終兩點(diǎn)的電勢(shì)差A(yù)B的值代入公式 ,根據(jù)計(jì)算所得 W值的正、負(fù)來判斷是電場(chǎng)力做功還是抑制電場(chǎng)力做功。ABAB其符號(hào)規(guī)那么是:所移動(dòng)的電荷假設(shè)為正電荷,那么 q 取正值;假設(shè)移動(dòng)過程的始點(diǎn)電勢(shì)A 高于終點(diǎn)電勢(shì)B ,那么 U 取正值。AB 2用絕對(duì)值運(yùn)算:公式WAB中的 q 和 UAB都取絕對(duì)值,即 Wq UAB。采用這種處理方法只能計(jì)算在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷所做功的大小。要想知道移動(dòng)電荷
24、過程中是電場(chǎng)力做功還是抑制電場(chǎng)力做功,還需利用力學(xué)知識(shí)進(jìn)展判斷。判斷的方法是:在始、終兩點(diǎn)之間畫出表示電場(chǎng)線方向、電荷所受電場(chǎng)力方向和電荷移動(dòng)方向的矢量線、和,假設(shè)與的夾角小于,那么是電場(chǎng)力做正功。、由動(dòng)能定理計(jì)算,W電W其1 mv 21mv02。2 2例 1:如下列圖,在粗糙水平面上固定一點(diǎn)電荷,在點(diǎn)無初速度釋放一帶有恒定電荷量的小物體,小物體在形成的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)靜止,那么從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到的過程中、小物體所受電場(chǎng)力逐漸減小;、小物體具有的電勢(shì)能逐漸減小;、點(diǎn)的電勢(shì)一定高于點(diǎn)的電勢(shì);、小物體電勢(shì)能變化量的大小一定等于抑制摩擦力做的功。例 2:如下列圖,將一個(gè)電荷量為q = +3× 101
25、0C 的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)中的A 點(diǎn)移到 B 點(diǎn)的過程中,抑制電場(chǎng)力做功 6×109J。 A點(diǎn)的電勢(shì)為A= 4V ,求 B 點(diǎn)的電勢(shì)和電荷在B 點(diǎn)的電勢(shì)能。例 3:如下列圖,傾角為 30o的直角三角形底邊長(zhǎng)為,放置在豎直平面內(nèi),底邊處于水平位置,斜邊為光滑絕緣導(dǎo)軌?,F(xiàn)在底邊中點(diǎn)處固定一正點(diǎn)電荷電荷量為,讓一質(zhì)量為、電荷量為的帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn),從斜面頂端沿斜軌滑下,滑到斜邊的垂足時(shí)速度為,加速度為 a,方向沿斜面向下 , 問質(zhì)點(diǎn)滑到底端點(diǎn)時(shí)的速度和加速度各是多大?例 4:一帶電粒子在電場(chǎng)中僅受靜電力作用,做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)。取該直線為x 軸,起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),其電勢(shì)能EP與位移 x 的關(guān)系
26、如右圖所示。以下列圖象中合理的是專業(yè)資料整理WORD格式第三講帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、電容器、電容、電容器:兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體可構(gòu)成一個(gè)電容器。、電容物理意義:表示電容器容納電荷的本領(lǐng)。定義:電容器所帶的電荷量一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值與兩個(gè)極板間的電勢(shì)差的比值叫做電容器的電容。QQ定義式: C,對(duì)任何電容器都適用,對(duì)一個(gè)確定的電容器,電容是一個(gè)確定的值,不會(huì)隨電容UU器所帶電量的變化而改變。、常見電容器有:紙質(zhì)電容器,電解電容器,可變電容器,平行板電容器。電解電容器連接時(shí)應(yīng)注意其“、“極。二、平行板電容器s平行板電容器的電容 C4 kd平行板電容器的電容與兩板正對(duì)面積成正比,與兩板
27、間距離成反比,與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比 。只對(duì)平行板電容器適用。U帶電平行板電容器兩極板間的電場(chǎng)可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng),E。d三、帶電粒子在電場(chǎng)中加速帶電粒子在電場(chǎng)中加速,假設(shè)不計(jì)粒子的重力,那么電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量。1、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中:1 mv21 mv0222、在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中:1 mv21 mv0222四、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后,做類平拋運(yùn)動(dòng)垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng):vxv0,xv0 t 。平行于場(chǎng)強(qiáng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng):v yat ,y1at 2qEqU, a,2mmdqUl 2側(cè)移距離:y,2mv02 d偏轉(zhuǎn)角
28、:arctanqUl。mv02 d專業(yè)資料整理WORD格式求運(yùn)動(dòng)軌跡某點(diǎn)的速度方法:1 求出水平和豎直方向的分速度,然后矢量疊加;2 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或動(dòng)能定理專業(yè)資料整理WORD格式重難點(diǎn)突破一、平行板電容器動(dòng)態(tài)分析這類問題的關(guān)鍵在于弄清哪些是變量,哪些是不變量,在變量中哪是自變量,哪是因變量。同時(shí)應(yīng)注意理解平行板電容器演示實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。一般分兩種根本情況:、電容器兩極板電勢(shì)差保持不變。即平行板電容器充電后, 繼續(xù)保持電容器兩極板與電池兩極相連接,電容器的、 變化時(shí),將引起電容器的、的變化。、電容器的帶電量保持不變。即平行板電容器充電后,切斷與電源的連接,使電容器的、 變化時(shí),將引起電容器的、
29、的變化。進(jìn)展討論的物理依據(jù)主要是三個(gè):平行板電容器的電容與極板距離、正對(duì)面積、電介質(zhì)的介電常數(shù) 間的關(guān)系:SCUQd平行板電容器內(nèi)部是勻強(qiáng)電場(chǎng),U不變還是 Q不變來判斷 E 變化E。 根據(jù)電容器dS電容器每個(gè)極板所帶電量。小結(jié):平行板電容器的常見變化在平板電容器中插入介質(zhì)比方玻璃,陶瓷,塑料會(huì)使介電常數(shù) 增大絕緣性能越好的東西介電常數(shù)越大專業(yè)資料整理WORD格式1.開關(guān)接通在電源上,改變2.開關(guān)從電源上斷開,改變d、 S、,特點(diǎn):兩板間電壓d、 S、,特點(diǎn):兩板間帶電量U 不變;改變d 的值, E 會(huì)變化;改變S 的值, ,E 不會(huì)變化Q 不變;改變d 的值, E 不會(huì)改變;改變S 的值, E
30、 會(huì)變化專業(yè)資料整理WORD格式例:如下列圖,、為平行金屬板,兩板相距為,分別與電源兩板相連,兩板的中央各有一個(gè)小孔和。今有一帶電質(zhì)點(diǎn),自板上方相距為的點(diǎn)由靜止自由下落、在同一豎直線上力忽略不計(jì),到達(dá)孔時(shí)速度恰好為零,然后沿原路返回。假設(shè)保持兩極板間的電壓不變,那么、把板向上平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自點(diǎn)自由下落后仍能返回。、把板向下平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自點(diǎn)自由下落后將穿過孔繼續(xù)下落。、把板向上平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自點(diǎn)自由下落后仍然返回。、把析向下平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自點(diǎn)自由下落后將穿過孔繼續(xù)下落。,空氣阻專業(yè)資料整理WORD格式二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專業(yè)資料整理WORD格式如用動(dòng)能定理,那
31、么要分清有哪些力做功?正功還是負(fù)功?假設(shè)電場(chǎng)力是變力,電場(chǎng)力的功必須用如選用能量守恒定律,那么要分清有哪些形式的能變化?怎樣變化?能量守恒的表達(dá)形式有:初態(tài)末態(tài)的總能量相等,即初 末;某些形式的能量減少一定有其他形式的能增加。且減 增 ;.專業(yè)資料整理WORD格式解題的根本思路是:先分析受力情況,再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程平衡、加速或減速,是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng),然后選取用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式;動(dòng)能定理解題。對(duì)帶電粒子進(jìn)展受力分析時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng):要掌握電場(chǎng)力的特點(diǎn)。電場(chǎng)力的大小和方向不僅跟場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向有關(guān),還跟帶電粒子的電性和電荷量有關(guān)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,同一帶電粒子所受電場(chǎng)力處處
32、是恒力;在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,同一帶電粒子在不同位置所受電場(chǎng)力的大小和方向都可能不同。是否考慮重力要依據(jù)情況而定。、根本粒子:如電子、質(zhì)子、 粒子、離子等除有說明或明確的暗示外,一般都不考慮重力但不能忽略質(zhì)量。、帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或明確暗示外,一般都不能忽略重力。專業(yè)資料整理WORD格式例 2:如下列圖,一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q 的微粒,從A 點(diǎn)以初速度V0豎直向上射入水平勻強(qiáng)電場(chǎng),微專業(yè)資料整理WORD格式粒通過B 時(shí)的速度為0,方向水平向右,求電場(chǎng)強(qiáng)度E 及A、 B 兩點(diǎn)的電勢(shì)差U。專業(yè)資料整理WORD格式靜電場(chǎng)練習(xí)專業(yè)資料整理WORD格式1如圖點(diǎn), aecf1 所示
33、,勻強(qiáng)電場(chǎng)平面與電場(chǎng)平行,E 的區(qū)域內(nèi),在O點(diǎn)放置一點(diǎn)電荷Q. a、 b、 c、d、 e、 fbedf 平面與電場(chǎng)垂直,那么以下說法中正確的選項(xiàng)是為以O(shè)為球心的球面上的專業(yè)資料整理WORD格式A b、 d 兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一樣B a 點(diǎn)的電勢(shì)等于f 點(diǎn)的電勢(shì)C點(diǎn)電荷 q 在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力一定做功D將點(diǎn)電荷 q 在球面上任意兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí),從a 點(diǎn)移動(dòng)到c 點(diǎn)電勢(shì)能的變化量一定最大專業(yè)資料整理WORD格式2如圖 3 所示,兩平行金屬板豎直放置,板上A、B 兩孔正好水平相對(duì),板間電壓為500 V一個(gè)動(dòng)能為400 eV 的電子從 A 孔沿垂直板方向射入電場(chǎng)中經(jīng)過一段時(shí)間電子離開電場(chǎng),
34、那么電子離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能大小A 900 eVB 500 eVC400 eVD 100 eV專業(yè)資料整理WORD格式3平行板電容器的兩極板 A、 B 接于電源兩極,兩極板豎直、平行正對(duì),一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部, 閉合電鍵 S,電容器充電, 懸線偏離豎直方向的夾角為,如圖 4 所示,那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A保持電鍵S 閉合,帶正電的A 板向 B 板靠近,那么 減小B保持電鍵S 閉合,帶正電的A 板向 B 板靠近,那么 增大C電鍵 S 斷開,帶正電的A 板向 B 板靠近,那么 增大D電鍵 S 斷開,帶正電的A 板向 B 板靠近,那么 不變專業(yè)資料整理WORD格式4.如下列圖,粗糙程度均勻
35、的絕緣斜面下方上滑,到達(dá)N 點(diǎn)時(shí)速度為零,然后下滑回到那么 ()O 點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷,帶負(fù)電的小物體以初速度 v1從M點(diǎn),此時(shí)速度為 v2(v 2<v1) 假設(shè)小物體電荷量保持不變,M點(diǎn)沿斜面OM ON,專業(yè)資料整理WORD格式2 2v 1 v2A小物體上升的最大高度為4gB從 N 到 M的過程中,小物體的電勢(shì)能逐漸減小C從 M到 N 的過程中,電場(chǎng)力對(duì)小物體先做負(fù)功后做正功D從 N 到 M的過程中,小物體受到的摩擦力和電場(chǎng)力均是先增大后減小5如圖 7 所示,在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)繩的一端系著一個(gè)帶電小球,另一端固定于O點(diǎn),小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)為a,最低點(diǎn)為b. 不計(jì)空氣阻力,那么()A小球帶負(fù)電B電場(chǎng)力跟重力平衡C小球在從a 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b 點(diǎn)的過程中,電勢(shì)能減小D小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒專業(yè)資料整理WORD格式6. 如圖9 所示,帶等量異號(hào)電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置,M、N 為板間同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn),一帶電專業(yè)資料整理WORD格式粒子 ( 不計(jì)重力) 以速度
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