第十章靜電場(chǎng)中的能量（單元復(fù)習(xí)課件）-高二物理（人教版2019）

單元復(fù)習(xí)第十章

人教版

高中物理必修三第十章靜電場(chǎng)中的能量古代，人們用弩來(lái)加速箭，箭的速度能達(dá)到102m/s數(shù)量級(jí)；后來(lái)，人們又在槍膛中用火藥加速子彈，子彈的速度能達(dá)到103m/s數(shù)量級(jí)；而現(xiàn)代，人們需要用高速的微觀粒子轟擊另一微觀粒子來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究，其速度的數(shù)量級(jí)達(dá)到107m/s，那是怎樣加速的呢？基本內(nèi)容01靜電場(chǎng)中的能量電勢(shì)能

電勢(shì)

基本內(nèi)容01靜電場(chǎng)中的能量電勢(shì)差

等勢(shì)面等差等勢(shì)面密的地方場(chǎng)強(qiáng)大，等差等勢(shì)面稀疏的地方場(chǎng)強(qiáng)小電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，且由高電勢(shì)指向低電勢(shì)在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力不做功勻強(qiáng)電場(chǎng)的等差等勢(shì)線是一組等距平行的直線點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)線是一組同心圓，內(nèi)密外疏兩等勢(shì)面一定不相交基本內(nèi)容01靜電場(chǎng)中的能量電容

帶電粒子在電場(chǎng)中加速

基本內(nèi)容01靜電場(chǎng)中的能量帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)

《課標(biāo)》要求023.1.5知道靜電場(chǎng)中的電荷具有電勢(shì)能。了解電勢(shì)能、電勢(shì)和電勢(shì)差的含義。知道勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。3.1.6觀察常見(jiàn)的電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說(shuō)明電容器的應(yīng)用。例7查閱資料，了解電容器在照相機(jī)閃光燈電路中的作用。內(nèi)容結(jié)構(gòu)03重點(diǎn)知識(shí)04

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題1】（2024上·天津河?xùn)|·高二統(tǒng)考期末）如圖所示為靜電除塵裝置的原理圖，廢氣先經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)械過(guò)濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū)。圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃（不計(jì)重力）僅在電場(chǎng)力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡，A、B兩點(diǎn)是軌跡與電場(chǎng)線的交點(diǎn)。不考慮塵埃在遷移過(guò)程中的相互作用和電荷量變化，以下說(shuō)法正確的是（）A．A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)B．塵埃在遷移過(guò)程中做勻變速運(yùn)動(dòng)C．塵埃在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的D．塵埃在遷移過(guò)程中動(dòng)能先減小后增大

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題1】（2024上·天津河?xùn)|·高二統(tǒng)考期末）如圖所示為靜電除塵裝置的原理圖，廢氣先經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)械過(guò)濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū)。圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃（不計(jì)重力）僅在電場(chǎng)力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡，A、B兩點(diǎn)是軌跡與電場(chǎng)線的交點(diǎn)。不考慮塵埃在遷移過(guò)程中的相互作用和電荷量變化，以下說(shuō)法正確的是（）A．A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)B．塵埃在遷移過(guò)程中做勻變速運(yùn)動(dòng)C．塵埃在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的D．塵埃在遷移過(guò)程中動(dòng)能先減小后增大【答案】DC．A點(diǎn)電場(chǎng)線密度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)線密度，故A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度更大，滿足qE=ma，故A點(diǎn)的加速度更大，故C錯(cuò)誤；D．在圖中標(biāo)出塵埃所受電場(chǎng)力方向如圖，由圖可知，不論塵埃是從A到B，還是從B到A，電場(chǎng)力總是先做負(fù)功再做正功，由動(dòng)能定理可知，塵埃動(dòng)能先減小后增大，故D正確。重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題2】（2024上·四川德陽(yáng)·高二統(tǒng)考期末）掃描電鏡是我國(guó)35項(xiàng)關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)之一，其核心技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷．北京中科科儀股份有限公司電子光學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，研制出我國(guó)第一臺(tái)場(chǎng)發(fā)射槍掃描電子顯微鏡并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷局面。如圖所示為其中一種電子顯微鏡的電場(chǎng)分布，實(shí)線為電場(chǎng)線，一電子僅在電場(chǎng)力作用下由a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，其軌跡如圖中虛線所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度B．電子由a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功C．電子在b點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向沿b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向D．電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能低于在b點(diǎn)的電勢(shì)能【答案】AA．電場(chǎng)線越密集電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，故a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，故A正確；BD．電子由a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，故電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能高于在b點(diǎn)的電勢(shì)能，故BD錯(cuò)誤；C．電子在b點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向沿b點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)方向的反方向，故C錯(cuò)誤。重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題3】（2024上·廣東深圳·高二紅嶺中學(xué)?？计谀┰谏a(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的許多領(lǐng)域，常常需要通過(guò)控制電極的形狀和電勢(shì)來(lái)調(diào)整控制電場(chǎng)。如圖所示，兩平行金屬極板K、G正對(duì)放置，在極板G中央挖一圓孔，兩極板間加電壓，K極電勢(shì)較高，等勢(shì)面分布如圖所示。從K極中心處發(fā)射有一定寬度的平行于中心軸（x軸）的電子束，不考慮電子的重力及電子間的相互作用力。下列說(shuō)法正確的是（）A．極板G上圓孔右側(cè)的電場(chǎng)線向中心軸會(huì)聚B．電子通過(guò)圓孔前后的一小段時(shí)間內(nèi)加速度不斷增大C．對(duì)會(huì)聚到F點(diǎn)的電子，從發(fā)射到會(huì)聚，電場(chǎng)力做功相同D．沿著中軸線運(yùn)動(dòng)的電子一直做勻變速直線運(yùn)動(dòng)【答案】CA．電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，可知極板G上圓孔右側(cè)的電場(chǎng)線向兩側(cè)發(fā)散，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系可知，等勢(shì)面密集的地方，電場(chǎng)線也密集，所以電子通過(guò)圓孔前后的一小段時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)線變稀疏，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電子所受電場(chǎng)力減小，加速度減小，B錯(cuò)誤；重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題3】（2024上·廣東深圳·高二紅嶺中學(xué)?？计谀┰谏a(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的許多領(lǐng)域，常常需要通過(guò)控制電極的形狀和電勢(shì)來(lái)調(diào)整控制電場(chǎng)。如圖所示，兩平行金屬極板K、G正對(duì)放置，在極板G中央挖一圓孔，兩極板間加電壓，K極電勢(shì)較高，等勢(shì)面分布如圖所示。從K極中心處發(fā)射有一定寬度的平行于中心軸（x軸）的電子束，不考慮電子的重力及電子間的相互作用力。下列說(shuō)法正確的是（）A．極板G上圓孔右側(cè)的電場(chǎng)線向中心軸會(huì)聚B．電子通過(guò)圓孔前后的一小段時(shí)間內(nèi)加速度不斷增大C．對(duì)會(huì)聚到F點(diǎn)的電子，從發(fā)射到會(huì)聚，電場(chǎng)力做功相同D．沿著中軸線運(yùn)動(dòng)的電子一直做勻變速直線運(yùn)動(dòng)【答案】CC．電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)只與初末位置的電勢(shì)差有關(guān)，由于電子均從K板射出，匯聚到F點(diǎn)，則電勢(shì)差相同，電場(chǎng)力做功相同，C正確；D．沿著中軸線等勢(shì)面先等間距后變稀疏，所以電場(chǎng)強(qiáng)度先不變后變小，電子所受電場(chǎng)力先不變后變小，加速度先不變后變小，電子先做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，后加速度改變，做變加速直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。重點(diǎn)知識(shí)04

重點(diǎn)知識(shí)04二、靜電力做功的常用求法：1、功的定義法：W＝FLcosθ或W＝qELcosθ，適用勻強(qiáng)電場(chǎng)。2、電勢(shì)差法：WAB＝qUAB，適用于任何電場(chǎng)。3、電勢(shì)能變化法：WAB＝EPA－EPB＝-ΔEp，適用于任何電場(chǎng)。只有靜電力做功時(shí)，帶電粒子的電勢(shì)能與機(jī)械能的總量保持不變，即EpA＋E機(jī)A＝EpB＋E機(jī)B。4、動(dòng)能定理：W電+W其他力＝ΔEK，適用于任何電場(chǎng)。重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題5】（2023上·北京西城·高二北京育才學(xué)校?？茧A段練習(xí)）如圖所示，AB=BC=2cm的等腰直角△ABC平行于勻強(qiáng)電場(chǎng)中。將電荷量為8×10-6C的試探電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做了-1.6×10-5J的功。再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.6×10-5J的功。令B點(diǎn)電勢(shì)為零。求：（1）電勢(shì)差UAB和A點(diǎn)電勢(shì)φA；（2）該試探電荷放在A點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能EPA；（3）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出過(guò)B點(diǎn)的電場(chǎng)線及其方向；（4）計(jì)算該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E。

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題5】（2023上·北京西城·高二北京育才學(xué)校校考階段練習(xí)）如圖所示，AB=BC=2cm的等腰直角△ABC平行于勻強(qiáng)電場(chǎng)中。將電荷量為8×10-6C的試探電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，靜電力做了-1.6×10-5J的功。再?gòu)腂點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力做了1.6×10-5J的功。令B點(diǎn)電勢(shì)為零。求：（1）電勢(shì)差UAB和A點(diǎn)電勢(shì)φA；（2）該試探電荷放在A點(diǎn)時(shí)具有的電勢(shì)能EPA；（3）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出過(guò)B點(diǎn)的電場(chǎng)線及其方向；（4）計(jì)算該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E。

重點(diǎn)知識(shí)04

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重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題10】（2021上·高二課時(shí)練習(xí)）如圖所示，絕緣水平面上固定一帶電量為+4Q的質(zhì)點(diǎn)B，與它相距r處放一質(zhì)量為m、電荷量為+Q的質(zhì)點(diǎn)A，它與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)將A由靜止釋放，當(dāng)其速度達(dá)到最大值v時(shí)，系統(tǒng)電勢(shì)能的變化量是多少？

重點(diǎn)知識(shí)04三、平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析：1、如果電容器始終與電源連接，則U保持不變。d增加，則C減小，Q減小，E減小。S減小，則C減小，Q減小，E不變。ε減小，則C減小，Q減小，E不變。2、若斷開(kāi)電源，則極板所帶電量Q不變。d增加，則C減小，U增加，E不變。S減小，則C減小，U增加，E增加。ε減小，則C減小，U增加，E增加。重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題11】（2024上·浙江麗水·高一統(tǒng)考期末）如圖所示，將平行板電容器MN接入恒壓電源，電容器的上極板與一個(gè)外殼接地的靜電計(jì)相連，下極板接地，將開(kāi)關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后一帶電油滴恰好靜止在電容器兩極板間的P點(diǎn)，現(xiàn)將M板緩慢上移，則（）A．靜電計(jì)中張角變小B．電流計(jì)中有從左到右的電流C．P點(diǎn)處的電勢(shì)升高D．油滴會(huì)向上運(yùn)動(dòng)

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題12】（2024上·廣東湛江·高二統(tǒng)考期末）當(dāng)帶電的云層離地面較近時(shí)，云層和地面形成一個(gè)巨型電容器，它們之間會(huì)形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，若云層帶電量一定，將云層底面及地面始終看作平整的平面，則（）A．當(dāng)云層底面積增大時(shí)，該電容器的電容將增大B．當(dāng)云層向下靠近地面時(shí)，該電容器的電容將減小C．當(dāng)云層向下靠近地面時(shí)，云層和地面間的電勢(shì)差將增大D．當(dāng)云層向下靠近地面時(shí)，云層和地面間的電場(chǎng)強(qiáng)度將增大

重點(diǎn)知識(shí)04

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題14】（2023上·安徽安慶·高二安慶市第二中學(xué)?？茧A段練習(xí)）平行板電容器、靜電計(jì)、理想二極管（正向電阻為0，反向電阻無(wú)窮大）與內(nèi)阻不計(jì)的電源連接成如圖所示的電路，P為平行板電容器兩極板間的一點(diǎn)，其中電容器的右極板固定，左極板可左右移動(dòng)少許，設(shè)靜電計(jì)的張角為θ，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．若左極板向左移動(dòng)少許，則θ變大，P點(diǎn)的電勢(shì)不變B．若左極板向左移動(dòng)少許，則θ不變，P點(diǎn)的電勢(shì)不變C．若左極板向右移動(dòng)少許，則θ不變，P點(diǎn)的電勢(shì)升高D．若左極板向右移動(dòng)少許，則θ變小，P點(diǎn)的電勢(shì)降低

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題14】（2023上·安徽安慶·高二安慶市第二中學(xué)?？茧A段練習(xí)）平行板電容器、靜電計(jì)、理想二極管（正向電阻為0，反向電阻無(wú)窮大）與內(nèi)阻不計(jì)的電源連接成如圖所示的電路，P為平行板電容器兩極板間的一點(diǎn)，其中電容器的右極板固定，左極板可左右移動(dòng)少許，設(shè)靜電計(jì)的張角為θ，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．若左極板向左移動(dòng)少許，則θ變大，P點(diǎn)的電勢(shì)不變B．若左極板向左移動(dòng)少許，則θ不變，P點(diǎn)的電勢(shì)不變C．若左極板向右移動(dòng)少許，則θ不變，P點(diǎn)的電勢(shì)升高D．若左極板向右移動(dòng)少許，則θ變小，P點(diǎn)的電勢(shì)降低

重點(diǎn)知識(shí)04

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題15】（2024上·河北石家莊·高二統(tǒng)考期末）如圖所示的示波管模型中，電荷量為e、質(zhì)量為m的電子從燈絲K發(fā)出，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，從中心孔S沿極板中心線SO以速度v水平射入平行板電容器，穿出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，又經(jīng)過(guò)一段勻速直線運(yùn)動(dòng)，最后打到熒光屏上的C點(diǎn)。已知平行板電容器兩極板間的電壓為U，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩極板間的距離為d，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)，不計(jì)電子重力。（1）求熒光屏上O、C兩點(diǎn)間的距離；（2）將平行板電容器與電源斷開(kāi)，僅增大兩極板間距，發(fā)現(xiàn)電子仍打到若光屏上的C點(diǎn)，請(qǐng)列式說(shuō)明原因。重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題15】（2024上·河北石家莊·高二統(tǒng)考期末）（1）求熒光屏上O、C兩點(diǎn)間的距離；（2）將平行板電容器與電源斷開(kāi)，僅增大兩極板間距，發(fā)現(xiàn)電子仍打到若光屏上的C點(diǎn)，請(qǐng)列式說(shuō)明原因。

重點(diǎn)知識(shí)04

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重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題17】（2023下·湖南益陽(yáng)·高一統(tǒng)考期末）如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的微觀粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，沿中軸線垂直進(jìn)入長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為d的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，恰好從極板右側(cè)離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度大小v；（2）偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E；（3）粒子恰好離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后落在距偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右側(cè)距離為x的擋板上，記為P點(diǎn)。求偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中心軸線與擋板交點(diǎn)O到P點(diǎn)的距離y。重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題17】（2023下·湖南益陽(yáng)·高一統(tǒng)考期末）（1）粒子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度大小v；（2）偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E；（3）粒子恰好離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后落在距偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右側(cè)距離為x的擋板上，記為P點(diǎn)。求偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中心軸線與擋板交點(diǎn)O到P點(diǎn)的距離y。

重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題18】（2022上·福建南平·高二統(tǒng)考期末）示波器的原理可簡(jiǎn)化為圖甲所示，一束電子流持續(xù)不斷的由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿中軸線OO'垂直電場(chǎng)方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，射出電場(chǎng)后打到熒光屏上的P點(diǎn)。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場(chǎng)電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓為U，兩板間距離為d，極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，極板末端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2，不計(jì)電子所受重力。（1）求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0；（2）求電子飛出電場(chǎng)的位置離中心軸線OO'的距離y；（3）若偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U按圖乙所示周期性變化，電壓的最大值為U0，L1=L2=2d，求熒光屏上能接收到粒子范圍的長(zhǎng)度ΔY。（由于電子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間極短，每個(gè)電子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)過(guò)程中可視為電壓不變）重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題18】（2022上·福建南平·高二統(tǒng)考期末）

重點(diǎn)知識(shí)04

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重點(diǎn)知識(shí)04【習(xí)題23】（2023上·山東·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）等量異種點(diǎn)電荷和等量同種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，以兩點(diǎn)電荷所在直線為x軸，以兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立如圖甲、圖乙所示平面直角坐標(biāo)