2023學(xué)年完整公開(kāi)課版靜電場(chǎng)

靜電場(chǎng)高校自主招生考試物理專(zhuān)題輔導(dǎo)五華南師范大學(xué)附屬中學(xué)黃愛(ài)國(guó)一、電勢(shì)1、點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)：QPr2、均勻帶電球殼的電勢(shì)：（1）球殼外：（2）球殼內(nèi)：QR0例題1：真空中有兩個(gè)帶電量均為q的均勻帶電薄球殼，半徑為R和R/4，兩球殼相內(nèi)切，如圖所示。求兩球心O1和O2點(diǎn)之間的電勢(shì)差。O1O2RR/4解：O1的電勢(shì)為O2的電勢(shì)為O1和O2點(diǎn)之間的電勢(shì)差為例題2：ABCD正四面體，四個(gè)面彼此絕緣，帶電后，四個(gè)面的電勢(shì)分別為U1、U2、U3、U4。則四面體中心O點(diǎn)的電勢(shì)U等于多少？ABCDO二、靜電平衡例題3：如圖所示，相距為r，帶電量為q等量異種電荷的兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線中點(diǎn)放一半徑為R的金屬球。求球上感應(yīng)電荷在其球心0處的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向。+q-qR0解：方向沿+q和-q的連線指向+q。+Q-Q極板面積S+-d電介質(zhì)1、平行板電容器的電容與介電常數(shù)成正比、與極板正對(duì)面積成正比、與極板間的距離成反比。三、電容器2、并聯(lián)電容組的總電容C為：3、串聯(lián)電容組的總電容C為：+++++++++---------4、電容器儲(chǔ)存的能量電容器貯存的能量+Uq0K=1/cUiUQ例題4：在下圖中所示ad為一平行板電容器的兩個(gè)極板，bc是一塊長(zhǎng)寬都與a板相同的厚導(dǎo)體板，平行地插在a、d之間，導(dǎo)體板的厚度bc＝ab＝cd。極板a、d與內(nèi)阻可忽略的電動(dòng)勢(shì)為U的蓄電池以及電阻R相聯(lián)如圖，已知在沒(méi)有導(dǎo)體板bc時(shí)電容器a、d的電容為C?，F(xiàn)將導(dǎo)體板bc抽走。問(wèn)：（1）電容儲(chǔ)存的電場(chǎng)能如何變化？解：（1）抽走前：抽走后，電容器電容為C，電壓不變：電場(chǎng)能減少Radcb（2）極板電荷變化為：電荷減少（3）給電源充電電能：由能量守恒有電阻R上消耗的電能Radcb（2）極板上的電荷如何變化？（3）設(shè)已知抽走過(guò)程中所做的功為W，求這過(guò)程中電阻R上消耗的電能。解：四、電像法例題5：有一塊很大的接地導(dǎo)體，具有兩個(gè)互相垂直的表面，在此兩表面外較近處有一個(gè)點(diǎn)電荷q，坐標(biāo)為（χ0，y0），如圖所示，求q受到的感應(yīng)電荷的庫(kù)侖力。解：q受到的感應(yīng)電荷的庫(kù)侖力方向指向坐標(biāo)原點(diǎn)例題6：在點(diǎn)電荷q的電場(chǎng)中，放一個(gè)半徑為R的接地導(dǎo)體球，從q到導(dǎo)體球球心O的距離為l，求導(dǎo)體球?qū)的作用力。qROxyA(x、y)al-ar解：建立如圖坐標(biāo)系，在球殼表面任選一點(diǎn)A，A點(diǎn)電勢(shì)為0：解得：A點(diǎn)是原點(diǎn)在球心的球面上一點(diǎn)，即x、y一次項(xiàng)應(yīng)為0所以導(dǎo)體球?qū)的作用力為qROxyA(x、y)al-ar例題7：如圖裝置，電容器不帶電荷時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)x0，極板間距為d0，極板面積為S，下板固定。突然通過(guò)柔軟導(dǎo)線給兩板加上電壓U，上板開(kāi)始振動(dòng)，平衡位置時(shí)兩極板相距d1（1）彈簧的勁度系數(shù)k；（2）小振幅振動(dòng)的頻率f。解：（1）受力平衡有：由于電容器內(nèi)的電場(chǎng)是正負(fù)極板電荷共同產(chǎn)生的，所