2019版高考物理第七章靜電場(chǎng)20電場(chǎng)知識(shí)的應(yīng)用課件.pptx

1、第20講電場(chǎng)知識(shí)的應(yīng)用,-3-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,電容器的電容 1.電容器 任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的組成電容器,它帶電時(shí),兩導(dǎo)體總是帶電荷,電容器所帶的電荷量指其中一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。,導(dǎo)體,等量異種,容納電荷,106,1012,-4-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.電容器是電子電路中不可缺少的元器件,下圖是兩種常見的電容器。關(guān)于電容器,下列說法正確的是() A.由圖甲可知,該電容器電容為100 F B.乙圖所示是一種可變電容器,電容會(huì)隨著充電電荷量的增加而增大 C.在充電和放電的過程中,正常工作的電容器兩極板之間有電

2、流通過 D.電容器在充電過程中,不僅能存儲(chǔ)電荷,同時(shí)能存儲(chǔ)電能,答案,解析,-5-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.中國(guó)設(shè)計(jì)制造的全球首創(chuàng)超級(jí)電容儲(chǔ)能式現(xiàn)代電動(dòng)公交車已下線運(yùn)營(yíng)。這種超級(jí)電動(dòng)公交車的核心是我國(guó)自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級(jí)電容器”。如圖所示,這種電容器安全性高,可反復(fù)充放電100萬(wàn)次以上,使用壽命長(zhǎng)達(dá)十二年,且容量超大(達(dá)到9 500 F),能夠在10 s內(nèi)完成充電。下列說法正確的是() A.該“超級(jí)電容器”能儲(chǔ)存電荷 B.該“超級(jí)電容器”的電容隨電壓的增大而增大 C.該“超級(jí)電容器”放電過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D.充電時(shí)電源的正極應(yīng)接“超級(jí)電容器”的負(fù)

3、極,答案,解析,-6-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.如圖所示,設(shè)兩極板正對(duì)面積為S,極板間的距離為d,靜電計(jì)指針偏角為。實(shí)驗(yàn)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,A,-7-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.電容式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示,質(zhì)量塊右側(cè)連接輕質(zhì)彈簧,左側(cè)連接電介質(zhì),彈簧與電容器固定在外框上。質(zhì)量塊可帶動(dòng)電介質(zhì)移動(dòng)改變電容。則() A.電介質(zhì)插入極板間越深,電容器電容越小 B.當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動(dòng)

4、時(shí),電路中有恒定電流 C.若傳感器原來向右勻速運(yùn)動(dòng),突然減速時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng) D.當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,電路中有順時(shí)針方向電流,D,-8-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,解析:根據(jù)電容器的電容公式 ,當(dāng)電介質(zhì)插入極板間越深,即電介質(zhì)增大,則電容器電容越大,故A錯(cuò)誤;當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可知,彈力大小不變,則電容器的電容不變,因兩極的電壓不變,則電容器的電量不變,因此電路中沒有電流,故B錯(cuò)誤;若傳感器原來向右勻速運(yùn)動(dòng),突然減速時(shí),因慣性,則繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng),從而壓縮彈簧,故C錯(cuò)誤;當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,質(zhì)量塊要向左運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致插入極板間電

5、介質(zhì)加深,因此電容會(huì)增大,由于電壓不變,根據(jù)Q=CU可知,極板間的電量增大,電容器處于充電狀態(tài),因此電路中有順時(shí)針方向電流,故D正確。,-9-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,電容器動(dòng)態(tài)問題的分析技巧 1.抓住不變量,弄清楚是電容器的電荷量不變還是電壓不變。電容器始終與電源相連時(shí),兩極板間的電勢(shì)差U保持不變;充電后與電源斷開時(shí),電容器所帶的電荷量Q保持不變。 2.根據(jù)電容的決定式分析電容的變化,再根據(jù)電容的定義式分析電荷量或電壓的變化,最后分析電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。 3.平行板電容器問題的一個(gè)常用結(jié)論 電容器充電后斷開電源,在電容器所帶電荷量保持不變的情況下,電場(chǎng)強(qiáng)度與極板間的

6、距離無(wú)關(guān)。,-10-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,電場(chǎng)中的力電綜合 1.帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) (1)做直線運(yùn)動(dòng)的條件 粒子所受合外力F合=0,粒子或,或做運(yùn)動(dòng)。 粒子所受合外力F合0,且與初速度方向在同一條直線上,帶電粒子將做運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。,靜止,勻速直線,勻加速直線 勻減速直線,-11-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) (1)條件分析:帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)。 (2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì):運(yùn)動(dòng)。 (3)處理方法:分解成相互的兩個(gè)方向上的,類似于。,勻變速曲線,垂直,直線運(yùn)動(dòng),平拋運(yùn)動(dòng),-12-,基礎(chǔ)

7、夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,(4)運(yùn)動(dòng)規(guī)律: 沿初速度方向做運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間,勻速直線,-13-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,沿電場(chǎng)力方向,做運(yùn)動(dòng),勻加速直線,-14-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的兩個(gè)結(jié)論 (1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場(chǎng)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí),偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的。,-15-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,-16-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.如圖所示,在豎直放置間距為d的平行板電容器中,存在電場(chǎng)強(qiáng)

8、度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的點(diǎn)電荷從兩極板正中間處?kù)o止釋放。重力加速度為g。則點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板的過程,下列說法正確的是 (),B,-17-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,-18-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)。在正極板附近有一質(zhì)量為m1、電荷量為q(q0)的粒子;在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m2、電荷量為-q的粒子。在電場(chǎng)力的作用下,兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距 的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略,不計(jì)重力,則m1m2為() A.32B.2

9、1 C.52D.31,A,-19-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,-20-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)的打印頭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示。其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒,此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打到紙上,顯示出字符。已知偏移量越小打在紙上的字跡越小,現(xiàn)要縮小字跡,下列措施可行的是() A.增大墨汁微粒的比荷 B.減小墨汁微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初動(dòng)能 C.減小偏轉(zhuǎn)極板的長(zhǎng)度 D.增大偏轉(zhuǎn)極板間的電壓,C,-21-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,-22-,基礎(chǔ)夯實(shí)

10、精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.如圖所示,在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為l、電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場(chǎng)平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計(jì)),以垂直于電場(chǎng)線方向的初速度v0射入電場(chǎng)中,v0方向的延長(zhǎng)線與屏的交點(diǎn)為O。試求: (1)粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間; (2)粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向夾角的正切值tan ; (3)粒子打在屏上的點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離x。,-23-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,-24-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,-25-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納

11、,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,1.解答力電綜合問題的一般思路,-26-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,2.解決粒子在電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)問題的兩種方法 (1)根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。此方法只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)。 (2)根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化求解。此方法既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。,-27-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,3.分析粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩種方法 (1)分解觀點(diǎn):垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子,在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用,與重力場(chǎng)中的平拋運(yùn)動(dòng)

12、相類似,研究這類問題的基本方法是將運(yùn)動(dòng)分解,可分解成平行電場(chǎng)方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和垂直電場(chǎng)方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)功能觀點(diǎn):首先對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析,再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程分析,然后根據(jù)具體情況選用公式計(jì)算。若選用動(dòng)能定理,則要分清有多少個(gè)力做功,是恒力做功還是變力做功,同時(shí)要明確初、末狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能的增量。若選用能量守恒定律,則要分清帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中共有多少種能量參與轉(zhuǎn)化,哪些能量是增加的,哪些能量是減少的。,-28-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,核心剖析歸納提升,4.特別提醒 (1)受力分析時(shí)一定關(guān)注重力是否不計(jì)。 (2)在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功qU中的U不一定等

13、于兩板間的電壓。,-29-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,靜電現(xiàn)象的應(yīng)用(加試) 1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象 導(dǎo)體的內(nèi)部有大量的,對(duì)金屬導(dǎo)體來說,是由做熱振動(dòng)的正離子和在它們之間做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的自由電子組成的。如圖甲所示,將一不帶電金屬導(dǎo)體ABCD放入電場(chǎng)強(qiáng)度為E0的電場(chǎng)中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力的作用下,逆著電場(chǎng)線定向移動(dòng),使導(dǎo)體一側(cè)集聚負(fù)電荷,另一側(cè)則集聚等量的正電荷,這種現(xiàn)象叫作。,自由電荷,靜電感應(yīng)現(xiàn)象,-30-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,2.靜電平衡狀態(tài) 由于靜電感應(yīng),在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場(chǎng)E0反向的電場(chǎng)E,疊加后使導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度減弱,如圖乙所示。

14、隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加,E增強(qiáng),合電場(chǎng)強(qiáng)度E內(nèi)將逐漸減小,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)為止,這時(shí)導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng),我們就說導(dǎo)體達(dá)到了,如圖丙所示。,E內(nèi)=E0+E,E內(nèi)=0,靜電平衡狀態(tài),-31-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征 (1)處處為。 (2)靜電荷只分布在導(dǎo)體的。 (3)整個(gè)導(dǎo)體是個(gè),它的表面是個(gè)。 (4)導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟該點(diǎn)的表面。 4.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布 (1),。這是因?yàn)?假如導(dǎo)體內(nèi)部有電荷,導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)就不可能為0,自由電荷就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng),導(dǎo)體也就沒有處于靜電平衡狀態(tài)。 (2)在導(dǎo)

15、體外表面,越的位置電荷的密度(單位面積的電荷量),凹陷的位置幾乎。,內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度,0,外表面,等勢(shì)體,等勢(shì)面,垂直,導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷 電荷只分布在導(dǎo)體的表面,尖銳,越大,沒有電荷,-32-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,5.尖端放電 (1)空氣的電離: 導(dǎo)體尖端的電荷密度,附近的電場(chǎng),空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動(dòng),把空氣中的氣體分子撞“散”,也就是使分子中的,這個(gè)現(xiàn)象叫作。 (2)尖端放電 中性分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子,這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下加速,撞擊空氣中的分子,使它們進(jìn)一步電離,產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷

16、符號(hào)相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個(gè)現(xiàn)象叫作。,很大,很強(qiáng),正負(fù)電荷分離,空氣的電離,中和,尖端放電,-33-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,(3)尖端放電的應(yīng)用和防止: 應(yīng)用:是利用尖端放電避免建筑物遭受雷擊的設(shè)備。 將燃?xì)庠钪械碾娮哟蚧鹌鞯姆烹婋姌O做成針狀,加上電壓時(shí)容易產(chǎn)生電火花。 防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面要盡量。,避雷針,光滑,-34-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,6.靜電屏蔽 把一個(gè)電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場(chǎng),由于殼內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度保持為,所以外電場(chǎng)對(duì)殼內(nèi)的儀器不會(huì)產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作。 7.靜電屏

17、蔽的應(yīng)用和危害 (1)應(yīng)用:電子儀器和電子設(shè)備外面套有金屬網(wǎng)罩,通信電纜外包一層鉛皮等,可防止外電場(chǎng)的干擾。電力工人高壓帶電作業(yè)時(shí),身著用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子,可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作用,使人安全工作。 (2)危害:航天飛機(jī)、飛船返回地球大氣層時(shí),由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫,在飛船的周圍形成一層等離子體,它對(duì)飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用,導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時(shí)中斷。對(duì)航天員來說,這是一個(gè)危險(xiǎn)較大的時(shí)間段。,0,靜電屏蔽,-35-,基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納,題組突破強(qiáng)化提升,1.一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場(chǎng)線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢(shì)面,A、B為容器內(nèi)