第24講.靜電場(2).學生版

錯題不再錯就無敵了！2014年高考解決方案靜電場（2）靜電場（2） 學生姓名：學生姓名：上課時間上課時間：高考解決方案第一階段.模塊課程.靜電場(2).Pageof19第14講靜電場（2）22014年高考怎么考內(nèi)容細目要求層次備注考綱要求靜電現(xiàn)象兩種電荷點電荷I帶電粒子在電場中的計算只限于速度平行或垂直于電場兩種情況．能用所學知識分析帶電粒子在電場中的運動庫侖定律電荷量電荷守恒II電場電場強度電場線點電荷的電場勻強電場電場的疊加II電場對電荷的作用力電場力電勢能電勢差電勢等勢面II勻強電場中電場強度和電勢差的關系II靜電感應靜電現(xiàn)象的應用和危害的防治I示波管示波器及其應用I電容器的電容I平行板電容的電容常用電容器I考點解讀靜電場以選擇和計算題形式考查，占20分左右，近幾年考查情況如下2009年2010年2011年2012年2013年16題6分19題6分20題6分18題6分23題8分19題6分21題16分24題20分21題6分24題20分22題16分知識講解知識講解專題目錄1、靜電感應、靜電平衡2、電容器3、圖像問題4、帶電粒子在電場中的運動靜電現(xiàn)象的應用靜電感應：把不帶電的導體放在外加的電場中，導體中的電荷將重新分配，導體兩端將出現(xiàn)等量異種電荷，這種現(xiàn)象叫靜電感應．靜電平衡：靜電感應時，導體中沒有電荷定向移動的狀態(tài)，叫做靜電平衡狀態(tài)．注意這里是沒有定向移動而不是說導體內(nèi)部的電荷不動，內(nèi)部的電子仍在做無規(guī)則的運動靜電平衡特征①導體內(nèi)部的場強處處為零．導體內(nèi)部的場強是外加的電場和導體感應出的電荷產(chǎn)生的電場在導體內(nèi)部疊加的合場強，感應出的電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生的場強并不為零，外加的電場在導體內(nèi)部產(chǎn)生的場強也不為零． ②導體是等勢體，表面是等勢面．③導體表面上任一點的場強方向跟表面在該點的切面垂直④導體所帶的電荷分布在導體表面上．越尖銳的地方電荷密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。靜電屏蔽:處于電場中的空腔導體或金屬網(wǎng)罩，其空腔部分的場強處處為零，即能把外電場遮住，使內(nèi)部不受外部電場的影響，這就是靜電屏蔽．若導體空腔或網(wǎng)罩內(nèi)沒有帶電體，則空腔內(nèi)的電場恒為零，不受空腔外部電場的影響．靜電屏蔽在實際有重要應用①電學儀器或電子設備外面會有金屬罩，通信電纜外面包有一層鉛皮可防止外電場的干擾．②電力工人在高壓帶電作業(yè)時，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子，可以對人體起靜電屏蔽作用，使人安全作業(yè)．尖端放電：空氣電離后，空氣中所帶電荷與極端電荷相反的粒子由于吸引奔向尖端，與尖端電荷中和，相當于尖端失去電荷。避雷針就是利用極端放電制成。例題講解例題講解如圖所示，A、B是兩個帶有絕緣支架的金屬球，它們原來均不帶電，并彼此接觸．現(xiàn)使帶負電的橡膠棒C靠近A（C與A不接觸），然后先將A、B分開，再將C移走．關于A、B的帶電情況，下列判斷正確的是（）A．A帶正電，B帶負電 B．A帶負電，B帶正電C．A、B均不帶電 D．A、B均帶正電一個球形金屬導體，處于靜電平衡狀態(tài)時（）A．導體內(nèi)部沒有凈電荷．B．導體內(nèi)部任意兩點間的電勢差不一定為零C．導體內(nèi)部的場強不一定處處為零D．在導體表面上，電場線可以與導體表面成任意角使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片開．下列各圖表示驗電器上感應電荷的分布情況，正確的是（）如圖所示，在兩個固定電荷+g和—g之間放人兩個原來不帶電的導體，為導上的四個點，在達到靜電平衡后，各點的電勢分別是、、、則（）A．B． C．D．如圖所示，一金屬球原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑延長線放一均勻帶電的細桿，金屬球上感應的電荷在球內(nèi)直徑三點的場強大小分別為，三者相比（）A．最大B．最大C．最大D．相同如圖所示，在水平放置的光滑接地金屬板中點的正上方，有帶正電的點電荷Q，一表面絕緣帶正電的金屬球（可視為質(zhì)點，且不影響原電場）自左以速度V0開始在金屬板上向右運動，在運動過（）

A．小球做先減速后加速運動B．小球做勻速直線運動

C．小球受的電場力不做功D．電場力對小球先做正功后做負功電容器與電容電容的兩種求法：．電容器動態(tài)問題的兩種不同變化：電鍵保持閉合，則電容器兩端的電壓不變，這種情況下帶電荷量，而，．充電后斷開，則電容器的電荷量不變，這種情況下，有，，．平行板電容器動態(tài)分析的基本步驟認清分析的前提是與中的哪個量恒定不變：一是電容器兩板間的電勢差保持不變（與電源連接）；二是電容器所帶的電荷量保持不變（與電源斷開）．用決定式判斷電容的變化趨勢．由定義式判斷與中會發(fā)生變化的那個量的變化趨勢．由分析電場中的點電荷受力變化，進一步分析其運動狀態(tài)．選定某一極板為零電勢，用計算場中某點的電場以及判斷其變化，其中為該點到零電勢極板的垂直距離，當該點垂直指向零電勢極板的方向與電場方向相同時取“”，反之取“”．進一步判斷場中任意兩點間的電勢差，由確定點電荷在該點的電勢能的變化，此時要注意和都有正負之分．例題講解例題講解下列是某同學對電場中的概念、公式的理解，其中錯誤的是（）A．根據(jù)電場強度的定義式，電場中某點的電場強度和試探電荷的電量無關B．根據(jù)電容的定義式，電容器極板上的電荷量每增加，電壓就增加C．根據(jù)電場力做功的計算式，一個電子在電壓下加速，電場力做功為D．根據(jù)電勢差的定義式，帶電量為正電荷，從點移動到點克服電場力做功為，、點的電勢差為．一平行板電容器兩極板間距為、極板面積為，電容為，其中是常量．對此電容器充電后斷開電源．當增加兩板間距時，電容器極板間（）A．電場強度不變，電勢差變大B．電場強度不變，電勢差不變C．電場強度減小，電勢差不變D．電場強度減小，電勢差減小用控制變量法，可以研究影響平行板電容器的因素（如圖）．設兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為．實驗中，極板所帶電荷量不變，若（）A．保持S不變，增大d，則變大B．保持S不變，增大d，則變小C．保持d不變，減小S，則變小D．保持d不變，減小S，則不變?nèi)鐖D所示，D是一只二極管，AB是平行板電容器，在電容器兩極板間有一帶電微粒P處于靜止狀態(tài)，當兩極板A和B間的距離增大一些的瞬間（兩極板仍平行），帶電微粒P的運動情況是（）A．向下運動B．向上運動C．仍靜止不動D．不能確定兩塊大小、形狀完全相同的金屬板正對水平放置，構(gòu)成一個平行板電容器，將兩金屬板分別與電源兩極相連接，如圖所示．閉合開關S達到穩(wěn)定后，在兩板間有一帶電液滴恰好處于靜止狀態(tài)．下列判斷正確的是（）A．保持開關S閉合，減小兩板間的距離，液滴向上運動B．保持開關S閉合，減小兩板間的距離，液滴向下運動C．斷開開關S，減小兩板間的距離，液滴向上運動D．斷開開關S，減小兩板間的距離，液滴向下運動平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷（電量很?。┕潭ㄔ赑點，如圖所示，以E表示兩極板間的電場強度，U表示電容器兩極間的電壓；W表示正電荷在P點的電勢能．若保持負極板不動，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，W變大C．U變小，W不變D．U不變，W不變在圖所示的實驗裝置中，充電后的平行板電容器的A極板與靈敏的靜電計相接，極板B接地．若極板B稍向上移動一點，由觀察到靜電計指針的變化，作出電容器電容變小的依據(jù)是（）A．兩極間的電壓不變，極板上電荷量變小B．兩極間的電壓不變，極板上電荷量變大C．D．極板上的電荷量幾乎不變，兩極間的電壓變大豎直放置的一對平行金屬板的左極板上用絕緣線懸掛了一個帶正電的小球，將平行金屬板按圖5所示的電路圖連接．絕緣線與左極板的夾角為θ．當滑動變阻器R的滑片在a位置時，電流表的讀數(shù)為I1，夾角為θ1；當滑片在b位置時，電流表的讀數(shù)為I2，夾角為θ2，則（）AAθabER圖5A．θ1<θ2，I1<I2B．θ1>θ2，I1>I2C．θ1=θ2，I1=I2D．θ1<θ2，I1=I2EC2R2R1EC2R2R1KC1①開關K處于斷開狀態(tài)，電容的電量大于的電量；②開關處于斷開狀態(tài)，電容的電量大于的電量；③開關處于接通狀態(tài)，電容的電量大于的電量；④開關處于接通狀態(tài)，電容的電量大于的電量．A．①B．④C．①③D．②④如圖所示，電子由靜止開始從板向板運動，當?shù)竭_板時速度為，保持兩板間的電壓不變，則正確的是（）A．當增大兩板間距離時，增大B．當減小兩板間距離時，增大C．當改變兩板間距離時，不變D．當增大兩板間距離時，電子在兩板間運動的時間增大如圖所示，a、b、c是一條電場線上的三個點，電場線的方向由a到c，a、b間距離等于b、c間距離．用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點的電勢和電場強度，可以判定（）A．Ua>Ub>UcB．Ua—Ub＝Ub—UcC．Ea>Eb>EcD．Ea=Eb=Ec如圖2所示，M、N是帶電量為q的等量異種電荷，O點為M、N連線的中點，A、B兩點均在OM段，B點在A點的右側(cè)，則O、A、B三點處的場強大小判斷正確的是（）A．B．C．D．如圖所示的電路中，A、B為兩塊水平放置的平行金屬板，C是一帶電油滴，開關K合上后，油滴剛好靜止不動，下述哪些做法可使油滴向上加速運動（）A．使A、B兩板靠近一些．B．使A、B兩板正對面積錯開一些．C．斷開K后，使B板向下平移一些．D．斷開K后，使A、B正對面積錯開一些．帶電粒子在電場中的運動帶電粒子只受電場力加速時當電場力的方向與運動方向在一條直線上時，粒子做加速直線運動或減速直線運動，這種情況下只有電場力做功．由動能定理得帶電粒子由靜止開始在電場中運動，在電場力作用下加速到，則，則偏轉(zhuǎn)如果帶電粒子以初速度垂直場強方向進入勻強電場中，不考慮重力時，則帶電粒子在電場中將做類平拋運動．一般處理方法：分解成水平勻速直線運動和豎直方向的勻加速直線運動．運動時間加速度離開電場的偏轉(zhuǎn)量偏轉(zhuǎn)角有用結(jié)論垂直于電場方向沿軸射入的帶電粒子在射出電場時速度的反向延長線交軸上的一點，該點為帶電粒子在方向上位移的一半，帶電粒子就好像是從中點射出似的．靜止的帶電粒子經(jīng)同一電場加速，再垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場，射出粒子的偏轉(zhuǎn)角度和偏移量與粒子的、無關．若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)過同一加速電壓U0加速后進入偏轉(zhuǎn)電場的，則由動能定理有，由和上式式得：可知，粒子的偏角與粒子q、m無關，僅決定于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場．即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場后，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的，即運動軌跡是相同．示波管的原理如圖所示為示波管的原理圖對示波管的分析有以下三種情形①偏轉(zhuǎn)電極不加電壓：從電子槍射出的電子沿直線運動，射到熒光屏中心的點形成一個亮斑．②僅在或（）加電壓：若所加電壓穩(wěn)定，則電子流被加速、偏轉(zhuǎn)后射到（或）所在直線上某一點，形成一個亮斑（不在中心），如圖所示．在上圖中，設加速電壓為，偏轉(zhuǎn)電壓為，電子電荷量為，質(zhì)量為，由得，在電場中側(cè)移，其中為兩板的間距，水平方向，又，由以上各式得熒光屏上的側(cè)移③若所加電壓按正弦規(guī)律變化，如，偏移也將按正弦規(guī)律變化，如或，即亮斑在水平方向或豎直方向做簡諧運動．提示：當電壓變化很快時，亮斑移動很快，由于視覺暫留和熒光物質(zhì)的殘光特性，亮斑的移動看起來就成為一條水平或豎直的亮線勻強電場與重力場的復合電場與重力場做功很相似，都是場力做正功相應的勢能減少，做負功相應的勢能增加，且與路徑無關。若這樣的兩場出現(xiàn)在同一空間，可以先“復合”求合力，作為一個新的等效場來解題。若帶電粒子在復合場中不沿電場強度方向做直線運動，則一定為勻變速直線運動，合力與運動方向共線。帶電粒子是否考慮重力基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但并不忽略質(zhì)量）．帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示外，一般都不忽略重力．但如果重力遠小于它在電場中受到的電場力，則其重力可忽略不計．但兩力相差不多甚至重力更大時，就不能忽略重力了例題講解例題講解圖所示，兩塊相同的金屬板正對著水平放置，板間距離為d．當兩板間加電壓U時，一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,以水平速度從A點射入電場，經(jīng)過一段時間后從B點射出電場，A、B間的水平距離為L．不計重力影響．求：（1）帶電粒子從A點運動到B點經(jīng)歷的時間t；（2）A、B間豎直方向的距離y；（3）帶電粒子經(jīng)過B點時速度的大小v．兩帶有等量異種電荷的平行板間有一勻強電場，一個帶電粒子以平行于極板的方向進入此電場，要使此粒子離開電場時偏轉(zhuǎn)距離為原來的（不計粒子所受重力），可采用方法為（）A．使粒子初速為原來2倍 B．使粒子初動能為原來2倍C．使粒子初動量為原來2倍 D．使兩板間電壓為原來2倍平行金屬板板長為，相距為，兩板間電勢差為．帶電量為，質(zhì)量為的粒子以速度垂直板間電場方向進入板間電場區(qū)，并飛離出電場區(qū)域，則其側(cè)移的大小為（）A．與板長L成正比B．與板間距離成反比C．與兩板間電勢差U成正比D．與粒子初速度v成正比如圖（a）所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖（b）所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處．若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上．則t0可能屬于的時間段是（）PPtUABUO-UOOT/2TAB圖(a)圖(b)A．B．C．D．如圖8甲所示，A、B是兩水平放置的足夠長的平行金屬板，組成偏轉(zhuǎn)勻強電場，B板接地．A板電勢φA隨時間變化情況如圖乙所示，C、D兩平行金屬板豎直放置，中間有正對兩孔O1′和O2，兩板間電壓為U2，組成減速電場．現(xiàn)有一帶負電粒子在t＝0時刻以一定初速度沿AB兩板間的中軸線O1O1′進入，并能從O1′沿O1′O2進入C、D間，剛好到達O2孔，已知帶電粒子帶電荷量為－q，質(zhì)量為m，不計其重力．求：圖8（1）該粒子進入A、B的初速度v0的大?。?）A、B兩板間距的最小值和A、B兩板長度的最小值．圖1是示波管的原理圖，它由電子槍、熒光屏和兩對相互垂直的偏轉(zhuǎn)電極XX?、YY?組成．偏轉(zhuǎn)電極的極板都是邊長為l的正方形金屬板，每對電極的兩個極板間距都為d．電極YY?的右端與熒光屏之間的距離為L．這些部件處在同一個真空管中．電子槍中的金屬絲加熱后可以逸出電子，電子經(jīng)加速電極間電場加速后進入偏轉(zhuǎn)電極間，兩對偏轉(zhuǎn)電極分別使電子在兩個相互垂直的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)．熒光屏上有xoy直角坐標系，x軸與電極XX?的金屬板垂直（其正方向由X?指向X），y軸與電極YY?的金屬板垂直（其正方向由Y?指向Y）．已知電子的電量為e，質(zhì)量為m．可忽略電子剛離開金屬絲時的速度，并不計電子之間相互作用力及電子所受重力的影響．xxyo亮點XY圖1加速電極（1）若加速電極的電壓為U0，兩個偏轉(zhuǎn)電極都不加電壓時，電子束將沿直線運動，且電子運動的軌跡平行每塊金屬板，并最終打在xoy坐標系的坐標原點．求電子到達坐標原點前瞬間速度的大??；（2）若再在偏轉(zhuǎn)電極YY?之間加恒定電壓U1，而偏轉(zhuǎn)電極XX?之間不加電壓，求電子打在熒光屏上的位置與坐標原點之間的距離；（3）（i）若偏轉(zhuǎn)電極XX?之間的電壓變化規(guī)律如圖2所示，YY?之間的電壓變化規(guī)律如圖3所示．由于電子的速度較大，它們都能從偏轉(zhuǎn)極板右端穿出極板，且此過程中可認為偏轉(zhuǎn)極板間的電壓不變．請在圖4中定性畫出在熒光屏上看到的圖形；（ii）要增大屏幕上圖形在y方向的峰值，若只改變加速電極的電壓U0、YY?之間電壓的峰值Uy、電極XX?之間電壓的峰值Ux三個量中的一個，請說出如何改變這個物理量才能達到目的．tt4t02t0Ux-UxOUXX?圖2t02t0Uy-UyOtUYY?圖3Oxy圖4如圖甲所示，場強大小為E、方向豎直向上的勻強電場內(nèi)存在一豎直平面內(nèi)半徑為R的圓形區(qū)域，O點為該圓形區(qū)域的圓心，A點是圓形區(qū)域的最低點，B點是最右側(cè)的點．在A點有放射源釋放出初速度大小不同、方向均垂直于場強向右的正電荷，電荷的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計重力．試求：（1）電荷在電場中運動的加速度；（2）運動軌跡經(jīng)過B點的電荷在A點時的速度；（3）某電荷的運動軌跡和圓形區(qū)域的邊緣交于P點，∠POA＝θ，請寫出該電荷經(jīng)過P點時動能的表達式；（4）若在圓形區(qū)域的邊緣有一接收屏CBD，C、D分別為接收屏上最邊緣的兩點，如圖乙所示，∠COB＝∠BOD＝30°．求該屏上接收到的電荷的末動能大小的范圍．如圖所示，在水平地面上固定一傾角為θ的光滑絕緣斜面，斜面處于電場強度大小為E、方向沿斜面向下的勻強電場中．一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)．一質(zhì)量為m、帶電荷量為q（q>0）的滑塊從距離彈簧上端為x處靜止釋放，滑塊在運動過程中電荷量保持不變，設滑塊與彈簧接觸過程沒有機械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g．（1）求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時間t1；（2）若滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中最大速度大小為vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm的過程中彈簧的彈力所做的功W．如圖所示，ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段光滑水平，BC段為光滑圓弧，對應的圓心角θ=370，半徑r=2.5m，CD段平直傾斜且粗糙，各段軌道均平滑連接，傾斜軌道所在區(qū)域有場強大小為E=2×l05N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強電場．質(zhì)量m=5×l0-2kg、電荷量q=+1×10-6C的小物體（視為質(zhì)點）被彈簧槍發(fā)射后，沿水平軌道向左滑行，在C點以速度v0=3m/s沖上斜軌．以小物體通過C點時為計時起點，0.1s以后，場強大小不變，方向反向．已知斜軌與小物體間的動摩擦因數(shù)μ=0．25．設小物體的電荷量保持不變，取g=10m/s2．sin370=0.6，cos370=0.8．（1）求彈簧槍對小物體所做的功；（2）在斜軌上小物體能到達的最高點為P，求CP的長度．如圖所示，一個質(zhì)量為m，帶電量為的微粒，從點以大小為的初速度豎直向上射入水平方向的勻強電場中．微粒通過最高點時的速度大小為，方向水平向右．求（1）該勻強電場的場強大??；（2）、兩點間的電勢差；（3）該微粒從點到點過程中速率的最小值．鞏固練習鞏固練習如圖所示，將不帶電的導體BC放在帶正電的金屬球A附近，當導體BC達到靜電平衡后，則下列說法正確的有（