物理选修3-1第一章-静电场知识点与习题答案.pdf

物理选修物理选修 3-13-1 教案（一）教案（一）第第 1 1 章章 静电场静电场1.11.1 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律一、起电方法的实验探究一、起电方法的实验探究1.物体有了吸引轻小物体的性质，就说物体带了电或有了电荷。2两种电荷自然界中的电荷有 2 种，即正电荷正电荷和负电荷负电荷如：如：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电正电荷荷；用干燥的毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷负电荷同种电荷同种电荷相斥相斥，异种电荷异种电荷相相吸吸（相互吸引的一定是带异种电荷的物体吗？）不一定，除了带异种电荷的物体相互吸引之外，带电体有吸引轻小物体的性质，这里的“轻小物体”可能不带电3起电的方法使物体起电的方法有三种：摩擦起电、接触起电、感应起电摩擦起电、接触起电、感应起电摩擦起电：摩擦起电：两种不同的物体原子核束缚电子的能力并不相同两种物体相互摩擦时，束1 1缚电子能力强的物体就会得到得到电子而带负电负电，束缚电子能力弱的物体会失去电子而带正电（正负电荷的分开与转移）接触起电：接触起电：带电物体由于缺少(或多余)电子，当带电体与不带电的物体接触接触时，就会使2 2不带电的物体上失去电子(或得到电子)，从而使不带电的物体由于缺少(或多余)电子而带正电(负电)（电荷从一个物体转移到另一个物体）感应起电：感应起电：当带电体靠近导体导体时，导体内的自由电子会向靠近或远离带电体的方向移3 3动（电荷从物体的一部分转移到另一部分）三种起电的方式不同，但实质都是发生电子的转移，使多余电子的物体三种起电的方式不同，但实质都是发生电子的转移，使多余电子的物体(部分部分)带负电，使带负电，使缺少电子的物体缺少电子的物体(部分部分)带正电在电子转移的过程中，电荷的总量保持不变带正电在电子转移的过程中，电荷的总量保持不变二、电荷守恒定律二、电荷守恒定律1 1、电荷量：、电荷量：电荷的多少。在国际单位制中，它的单位是库仑，符号是 C.2 2、元电荷：、元电荷：电子和质子所带电荷的绝对值均为 1.6101.6101919C C，所有带电体的电荷量等于 e或 e 的整数倍。（元电荷就是带电荷量足够小的带电体吗？提示：不是，元电荷是一个抽象的概念，不是指的某一个带电体，它是指电荷的电荷量另外任何带电体所带电荷量是1.61019C 的整数倍）3 3、比荷：、比荷：粒子的电荷量与粒子质量的比值。4 4、电荷守恒定律、电荷守恒定律表述表述 1 1：电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，电荷的总量保持不变。表述表述 2 2：在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和保持不变。例：有两个完全相同的带电绝缘金属小球例：有两个完全相同的带电绝缘金属小球 A A、B B，分别带电荷量为，分别带电荷量为 QAQA6.4106.4109 9 C C，QBQB3.2103.2109 9 C C，让两个绝缘小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多，让两个绝缘小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？少？【思路点拨思路点拨】当两个完全相同的金属球接触后，根据对称性，两个球一定带等量的电荷当两个完全相同的金属球接触后，根据对称性，两个球一定带等量的电荷量若两个球原先带同种电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异种电荷，则电荷先量若两个球原先带同种电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异种电荷，则电荷先中和再均分中和再均分【小结练习小结练习】1、关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是：（）A.摩擦起电现象说明了机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷B.摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了2、绝缘细线上端固定，下端悬挂一个轻质小球 a，a 的表面镀有铝膜，在 a 的附近，有一个绝缘金属球 b，开始 a、b 都不带电，如图所示，现在使 a 带电，则：（）A.a、b 之间不发生相互作用B.b 将吸引 a，吸住后不放C.b 立即把 a 排斥开D.b 先吸引 a，接触后又把 a 排斥开3、如图所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是 （）A先把两球分开，再移走棒B先移走棒，再把两球分开C先将棒接触一下其中的一个球，再把两球分开D棒的带电荷量不变，两导体球不能带电 1、解析:摩擦起电的实质是：当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带上负电，失去电子的物体带上正电。即电荷在物体之间转移。感应起电的实质是：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导致导-甲乙体中的自由电荷趋向或远离带电体，使导体上靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷。即电荷在物体的不同部分之间转移。由电荷守恒定律可知：电荷不可能被创造。答案:BC2、解析：当 a 带上电荷后，由于带电体要吸引轻小物体，故 a 将吸引 b。这种吸引是相互的，故可以观察到 a 被 b 吸引过来。当它们相互接触后，电荷从 a 转移到 b，它们就带上了同种电荷，根据电荷间相互作用的规律，它们又将互相排斥。答案：D3、解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷，乙球右侧感应出负电荷，此时分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故 A 正确；如果先移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分开后不显电性，故 B 错；如果先将棒接触一下其中的一球，则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷，故 C 正确可以采用感应起电的方法使两导体球带电，而使棒的带电荷量保持不变，故 D 错误。答案：AC1.21.2 库仑定律库仑定律一、电荷间的相互作用一、电荷间的相互作用1 1、点电荷：、点电荷：当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多，这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点。这样的带电体就叫做点电荷。（点电荷是一种理想化的物理模型。VS 质点）2 2、带电体看做点电荷的条件：、带电体看做点电荷的条件：两带电体间的距离远大于它们大小；两个电荷均匀分布的绝缘小球。3 3、影响电荷间相互作用的因素：、影响电荷间相互作用的因素：距离 电量 带电体的形状和大小二、库仑定律：二、库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。（静电力常量静电力常量k=9.0109Nm2/C2k=9.0109Nm2/C2）221rQQkF 注意：注意：1.定律成立条件：真空、点电荷2.静电力常量k=9.0109Nm2/C23.计算库仑力时，电荷只代入绝对值4.方向在它们的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸5.两个电荷间的库仑力是一对相互作用力控制变量法控制变量法例题：两个带电量分别为+3Q 和-Q 的点电荷分别固定在相距为 2L 的 A、B 两点，现在AB 连线的中点 O 放一个带电量为+q 的点电荷。求 q 所受的库仑力。【小结练习小结练习】1、如图所示，三个完全相同的金属小球 a、b、c 位于等边三角形的三个顶点上a 和 c 带正电，b 带负电，a 所带电荷量的大小比 b 的小已知 c 受到 a 和 b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是()AF1 BF2CF3 DF4例 2：如图所示，两个质量均为 m 的完全相同的金属球壳 a 和 b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离 l 为球半径的 3 倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为 Q，那么关于 a、b 两球之间的万有引力 F 引和库仑力 F 库的表达式正确的是()AF 引，F 库22lmG22lQkBF 引，F 库22lmG22lQkCF 引，F 库22lmG22lQkDF 引，F 库22lmG22lQk3.质量均为 m 的三个带电小球 A、B、C 放置在光滑绝缘的水平面上，相邻球间的距离均为L，A 球带电量10q；B 球带电量q。若在 C 球上加一个水平向右的恒力 F，AqBq如图 7 所示，要使三球能始终保持 L 的间距向右运动，问外力 F 为多大？C 球带电性质是什么？1、解析：选 B.据“同电相斥、异电相引”规律，确定电荷 c 受到 a 和 b 的库仑力方向，考虑 a 的带电荷量小于 b 的带电荷量，因此 Fb 大于 Fa，Fb 与 Fa 的合力只能为 F2，故选项 B 正确。答案：B2、解析：由于 a、b 两球所带异种电荷相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布较密集，又 l3r，不满足 lr 的要求，故不能将带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律，故 F 库.虽然不满足 lr，但由于其壳层的厚度和质22lQk量分布均匀，两球壳可看成质量集中于球心的质点，可以应用万有引力定律，故 F 引。22lmG答案：D3、解析：由于 A、B 两球都带正电，它们互相排斥，C 球必须对 A、B 都吸引，才能保证系统向右加速运动，故 C 球带负电荷。以三球为整体，设系统加速度为 a，则 F3ma隔离 A、B，由牛顿第二定律可知：对 A：ma24LqkqCA2LqkqBA对 B：ma2LqkqBA2LqkqCB联立、得 F。2270Lqk答案：负电荷2270Lqk1.31.3 电场强度电场强度一、电场一、电场电荷间的相互作用是通过电场发生的电荷（带电体）周围存在着的一种物质。电场看不见又摸不着，但却是客观存在的一种特殊物质形态其基本性质就是对置于其中的电荷有力的作用，这种力就叫电场力。电场力。电场的检验方法：把一个带电体放入其中，看是否受到力的作用。试探电荷：用来检验电场性质的电荷。其电量很小（不影响原电场）其电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以；体积很小（可以当作质点）的电荷，也称点电荷。当作质点）的电荷，也称点电荷。二、电场强度二、电场强度1 1、场源电荷、场源电荷2 2、电场强度、电场强度放入电场中某点的电荷受到的电场力与它所带电荷量的比值，叫做这一点的电场强度，电场强度，简称场强。国际单位：N/CqFE 电场强度是矢量矢量。规定：正电荷在电场中某一点受到的电场力方向就是那一点的电场强度的方向。即如果 Q 是正电荷，E 的方向就是沿着 PQ 的连线并背离 Q；如果 Q 是负电荷，E 的方向就是沿着 PQ 的连线并指向 Q。（“离+Q 而去，向-Q 而来”）电场强度是描述电场本身的力的性质的物理量，反映电场中某一点的电场性质，其大小表示电场的强弱，由产生电场的场源电荷和点的位置决定，与检验电荷无关。数值上等于单位电荷在该点所受的电场力。1V/m=1N/C1V/m=1N/C三、点电荷的场强公式三、点电荷的场强公式2rQkqFE四、电场的叠加四、电场的叠加 在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理电场的叠加原理。五、电场线五、电场线1 1、电场线：、电场线：为了形象地描述电场而在电场中画出的一些曲线，曲线的疏密程度表示场强的大小，曲线上某点的切线方向表示场强的方向。2 2、电场线的特征、电场线的特征1）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱2）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止无穷远处点3）、电场线不会相交，也不会相切4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系3 3、几种典型电场的电场线、几种典型电场的电场线1 1）正、负点电荷的电场中电场线的分布）正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：特点：a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。2 2）、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布特点：特点：a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点 0 等距离各点场强相等。3 3）、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况、等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况特点：特点：a、两点电荷连线中点 O 处场强为 0b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为 0c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏4 4）、匀强电场、匀强电场特点：特点：a a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距同向的直线b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行【小结练习小结练习】1、下列说法正确的是（）A、根据 EF/q，可知，电场中某点的场强与电场力成正比B、根据 EkQ/r2，可知电场中某点的场强与形成电场的点电荷的电荷量成正比C、根据场强的叠加原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强D、电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹 2、如图所示，以 O 为圆心，r 为半径的圆与坐标轴的交点分别为 a、b、c、d，空间有与 x 轴正方向相同的匀强电场 E，同时在 O 点固定一个电荷量为Q 的点电荷，如果把一个带电量为q 的试探电荷放在 c 点，则恰好平衡，那么匀强电场的场强为多少？a、d 两点的实际场强为多少？3、如图所示，质量 m2.010-3kg 的带电小球用绝缘细线竖直地悬挂于电场中，当小球的带电量为 q11.010-4C 时，悬线中的张力为 T11.510-2N，则小球所在处的场强为多大？当小球的带电量为 q21.010-4C 时，悬线中的张力 T2为多大？1、解析：这个问题涉及到有关电场的基本概念。EF/q 作为电场强度的定义式，给出了电场强度的一种测量方式或方法。而对于电场中的某一确定的点，放在该处的试探电荷的电荷量不同，电荷受到的电场力也不同，但电场力和电荷量的比值却是不变的，即电场强度与电场力及试探电荷的电荷量无关，而由场源电荷及研究点在场中的位置决定。对于点电荷形成的电场，确定点的场强与形成电场的场源电荷的电量成正比。电场强度是矢量，合场强由平行四边形法则确定，作为合场强的平行四边形的对角线不一定比作为分场强的平行四边形的邻边长。只有当电场线是直线，带电粒子只在电场力的作用下，电荷的初速度为零或初速度方向与电场线重合时，电荷的运动轨迹才会与电场线重合。答案：B2、解析：图示空间有匀强电场和点电荷形成的电场，任何一点的场强都是两个电场在该处场强的合场强。由带电量为q 的试探电荷在 c 处于平衡可得：qErQqk2解得匀强电场的场强为：2rkQE 由正点电荷形成的电场场强方向从圆心沿半径方向向外。故在 a 点，点电荷场强方向沿 x 轴正方向；在 d 点，点电荷场强方向沿 y 轴的正方向。在 a 点，为两个等大、同方向场强的合成，即22rkQEa 在 b 点，为两个等大、互相垂直的场强的合成，即 22rkQEb3、解析：小球的重力 G=mg=2.010-2N由题意：绳子拉力 T1=1.510-2NG 故电场力 F 方向向上且有 F+T1=G 得 F=G-T1=510-3N小球处的场强 E=CNqF/50100.1105431当 q2=-1.010-4C 时，电场力=F=510-3N，方向向下，此时绳中张力为 T2=G+=2.510-2N。1.41.4 电势能电势能 电势电势一、电势差：一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值。电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。（1）计算式 BAABU（2）单位：伏特（V）（3）电势差是标量，其正负表示大小。二、电场力的功二、电场力的功ABABqUW电场力做功的特点：电场力做功的特点：电场力做功与重力做功一样，只与始末位置有关，与路径无关.1 1、电势能：、电势能：电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能.注意：系统性、相对性2 2、电势能的变化与电场力做功的关系、电势能的变化与电场力做功的关系1）、电荷在电场中具有电势能 2）、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小3）、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大4）、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。5）、电势能是相对的，与零电势能面有关（通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。）6）、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性7）、电势能是标量3、电势能大小的确定电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功三、电势三、电势1.电势：置于电场中某点的试探电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势。是描述电场的能的性质的物理量。其大小与试探电荷的正负及电量 q 均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。单位：伏特（V）标量qE电1：电势的相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。2：电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。3：电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)4：计算时 EP,q,都带正负号。5.顺着电场线的方向，电势越来越低。6.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)三、等势面三、等势面1 1、等势面：、等势面：电场中电势相等的各点构成的面。2 2、等势面的特点、等势面的特点a:等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面的两点间移动电荷，电场力不做功；b:电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交；c:等差等势面越密的地方电场强度越大。【小结练习小结练习】例 1：如图所示，当带电体 A 靠近一个绝缘导体 B 时，由于静电感应，B 两端感应出等量异种电荷。将 B 的左端接地，绝缘导体 B 带何种电电电电电电电）（EEEEEWABBAAB)(电势能为零的点点电AAWE荷？例 2：如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从 a 处运动到 b 处，以下判断正确的是()A电荷从 a 到 b 加速度减小Bb 处电势能大Cb 处电势高D电荷在 b 处速度小例 3：将一电量为的点电荷从电场外一点 P 移至电场中某62 10qc点 A,电场力做功 ,求 A 点的电势。54 10 J1、解析：因为导体 B 处于正电荷所形成的电场中，而正电荷所形成的电场电势处处为正，所以导体 B 的电势是正的，UBU地；而负电荷在电场力的作用下总是从低电势向高电势运动，B 左端接地，使地球中的负电荷（电子）沿电场线反方向进入高电势 B 导体的右端与正电荷中和，所以 B 导体将带负电荷。答案：B 导体将带负电荷2、解析：由图可知 b 处的电场线比 a 处的电场线密，说明 b 处的场强大于 a 处的场强。根据牛顿第二定律，检验电荷在 b 处的加速度大于在 a 处的加速度，A 选项错。由图可知，电荷做曲线运动，必受到不等于零的合外力，即 Fe0，且 Fe 的方向应指向运动轨迹的凹向。因为检验电荷带负电，所以电场线指向是从疏到密。再利用“电场线方向为电势降低最快的方向”判断 a，b 处电势高低关系是 UaUb，C 选项不正确。根据检验电荷的位移与所受电场力的夹角大于 90，可知电场力对检验电荷做负功。功是能量变化的量度，可判断由 ab 电势能增加，B 选项正确；又因电场力做功与路径无关，系统的能量守恒，电势能增加则动能减小，即速度减小，D 选项正确。答案：BD3、解析：设场外一点 P 的电势为0p从 P 到 A,电场力做的功PPPAPAWEEE 54 10PAEWJ 564 10202 10PAAEVVq 答案：20V1.51.5 匀强电场中场强与电势差的关系匀强电场中场强与电势差的关系一、场强与电势的关系？一、场强与电势的关系？结论：电势与场强没有直接关系！结论：电势与场强没有直接关系！二、匀强电场中场强与电势差的关系二、匀强电场中场强与电势差的关系EdU 匀强电场中两点间的电势差等于场强与这两点间沿电场方向距离的乘积dUEEdU在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上降低的电势.电场强度的方向是电势降低最快的方向.推论：在匀强电场中，沿任意一个方向上，电势降落都是均匀的，故在同一直线上间距相同的两点间的电势差相等。【小结练习小结练习】例1：下图是一匀强电场，已知场强 E=210 2 N/C现让一个电量 q=4108C 的电荷沿电场方向从 M 点移到 N 点，MN 间的距离 s=30cm试求：(1)电荷从 M 点移到 N 点电势能的变化(2)M，N 两点间的电势差解析：(1)由图可知，负电荷在该电场中所受电场力 F 方向向左因此从 M 点移到 N 点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能E 等于电荷克服电场力做的功 W。电荷克服电场力做功为 W=qEs=410821020.3J=2.4106J。即电荷从 M 点移到 N 点电势能增加了2.4106J。(2)从 M 点到 N 点电场力对电荷做负功为 WMN=2.4106J。则 M，N 两点间的电势差为。即 M，N 两点间的电势差为60V。例2：将一个电量为2108C 的点电荷，从零电势点 S 移到 M 点要反抗电场力做功4108J，则 M 点电势 M=_，若将该电荷从 M 点移到 N 点，电场力做功14108J，则 N 点电势 N=_，MN 两点间的电势差 UMN=_。解析：本题可以根据电势差和电势的定义式解决，一般有下列三种解法：解法一：严格按各量的数值正负代入公式求解。由 WSM=qUSM得：。而 USM=SM，M=SUSM=(02)V=2V。由 WMN=qUMN得：。而 UMN=MN，N=MUMN=2(7)V=5V。解法二：不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公式求解，然后再用其他方法判断出要求量的正负。由 WSM=qUSM得。电场力做负功，负电荷 q 受的电场力方向与移动方向大致相反，则场强方向与移动方向大致相同，故 SM，而 S=0，故 M=2V。同理可知：UMN=7V，N=5V。解法三：整体法求 N 点电势时把电荷从 S 点移到 M 点再移动 N 点，看成一个全过程，在这个过程中，由 S 到 N 电场力做的总功等于各段分过程中电场力做功的代数和,即WSN=WSMWMN=(410814108)J=10108J。由 WSN=qUSN得：。而 S=0，N=5V。1.61.6 静电现象的应用静电现象的应用1.1.静电平衡状态下导体的特点：静电平衡状态下导体的特点：内部场强处处为零（不为 0 则自由电子将继续移动直至合场强为 0）导体中没有自由电荷定向移动净电荷分布在导体表面导体表面附近电场线与表面垂直2.2.静电平衡时导体周围电场分布：静电平衡时导体周围电场分布：上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线不会出现虚线电场线3.空腔导体的特点：净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场4.4.应用应用电学仪器和电子设备外面套有金属罩通信电缆版面包一层铅皮高压带电作业人员穿金属网衣通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱三、典型例题例1：使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（）例2：如图所示，不带电的导体 B 在靠近带正电的导体 A 后，P 端及 Q 端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是()+A若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带负电B若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带正电C若用导线将 Q 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将不带电D若用导线将 P 端接地，然后断开，再取走 A，则导体 B 将带正电1、解析：带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出异种电荷，A、D 错误。验电器的顶端带上了正电荷，金属箔片则带上了负电荷，故 B 正确，C 错误。答案：B2、解析：用导线将 Q 接地后，导体 B 与地球构成一个大导体，其距 A 较近的为 P 端，仍带感应负电荷；其距 A 较远处，不再是 Q 端，而是地球，将感应出正电荷；而 Q 端成为大导体的中间部分将不会有感应电荷。所以，导体 B 将带负电荷。答案：A1.71.7 电容器的电容电容器的电容一、电容器一、电容器1 1、电容器：、电容器：任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器，贮藏电量和能量。两个导体称为电容器的两极。2 2电容器的带电量：电容器的带电量：电容器一个极板所带电量的绝对值3 3、电容器的充电、放电、电容器的充电、放电.操作：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷，这个过程叫做充电充电。现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能电场能.操作：把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,这个过程叫放电放电.充电充电带电量带电量 Q Q 增加增加,板间电压板间电压 U U 增加增加,板间场强板间场强 E E 增加增加,电能转化为电场能电能转化为电场能放电放电带电量带电量 Q Q 减少减少,板间电压板间电压 U U 减少减少,板间场强板间场强 E E 减少减少,电场能转化为电能电场能转化为电能二、电容二、电容1 1、电容：、电容：1）定义：电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极板间的电势 U 的比值，叫做电容器的电容C=Q/U，式中 Q 指每一个极板带电量的绝对值 电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量，跟电容器是否带电无关电容的单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是 F常用单位有微法（F），皮法（pF）1F=10-6F，1 pF=10-12F2、平行板电容器的电容 C：跟介电常数成正比，跟正对面积 S 成正比，跟极板间的距离 d 成反比，是电介质的介电常数，k 是静电力常量。kdSC4电容器始终接在电源上，电压不变；电容器充电后断开电源，带电量不变。电容器始终接在电源上，电压不变；电容器充电后断开电源，带电量不变。【小结练习小结练习】例 1：平行板电容器所带的电荷量为 Q410-8C，电容器两板间的电压为 U2V，则该电容器的电容为 ；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为 ，两板间电场强度变为原来的 倍，此时平行板电容器的电容为 。解析：由电容器电容的定义式得：FFUQC881022104 电容的大小取决于电容器本身的构造，与电容器的带电量无关，故所带电荷量为原来一半时，电容不变。而此时两极板间的电压为：VUCQCQU1212/板间为匀强电场，由场强与电压关系可得：EdUdUE2121/答案：210-8C、1V、1/2、210-8C例 2：如图电路中，A、B 为两块竖直放置的金属板，G 是一只静电计，开关 S 合上时，静电计张开一个角度，下述情况中可使指针张角增大的是A、合上 S，使 A、B 两板靠近一些B、合上 S，使 A、B 正对面积错开一些C、断开 S，使 A、B 间距增大一些D、断开 S，使 A、B 正对面积错开一些解析：图中静电计的金属杆接 A 板，外壳与 B 板均接地，静电计显示的是 A、B 两板间的电压，指针的张角越大，表示两板间的电压越高。当闭合 S 时，A、B 两板间的电压等于电源两端电压不变。故静电计的张角保持不变。当断开 S 时，A、B 两板构成的电容器的带电量保持不变，如果板间的间距增大，或正对面积减小，由平板电容器电容的决定式可知，电容kdSC4都将减小，再由可知，板间电压都将增大，即静电计的张角应当变大。CQU 答案：C、D例 3：一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正电荷固定在 P 点，如图所示，以 E 表示两板间的场强，U 表示电容器两板间的电压，W 表示正电荷在 P 点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置则：（）A、U 变小，E 不变 B、E 变小，W 不变C、U 变小，W 不变 D、U 不变，W 不变解析：一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，说明电容器的带电量将保持不变，负极板为零电势。当正极板向下移到图示位置时，板间距变小，由 E=可知板间的场强 E 不变，然而板间的电势差 U=Ed，U 变小；SkQdkdSQcdQdU44由于 P 与下板间的距离不变，所以 P 与下板间的电势差不变，P 点的电势不变，故在 P 点的正电荷的电势能不变，即 W 不变。答案：AC1.81.8 带点粒子在电场中的运动带点粒子在电场中的运动1.1.带电粒子在电场中加速带电粒子在电场中加速带电粒子进入电场中加速，若不计粒子重力，根据动能定理，有当初速度 v0=0时，末速度 v 的大小只与带电粒子的荷质比和加速电压 U 有关，而与粒子在电场中的位移无关.2.2.带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转带电粒子沿垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，如图所示，设粒子的电荷量为 q，质量为 m，初速度为 v0，两平行金属板间电压为 U，板长为 L，板间距离为 d，则平行于板方向的分运动是匀速直线运动，L=v0t垂直于板方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动所以，侧移距离偏转角 满足3.示波管的原理示波管的原理(1)结构：示波管是由电子枪、偏转电极和荧光屏组成的，管内抽成真空.(2)原理：如果在偏转电极XX上加上扫描电压，同时在偏转电极 YY上加上所要研究的信号电压，若其周期与扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线.4.带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动有两类问题：一是运动和力的关系问题，常用牛顿第二定律结合运动学公式去分析解决；二是运动过程中的能量转化问题，常用动能定理或能量守恒定律去分析解决.(1)在交变电场中的运动在交变电场中做直线运动.粒子进入电场时的速度方向(或初速为零)跟电场力方向平行，在交变电场力作用下，做加速、减速交替变化的直线运动，通常运用牛顿运动定律和运动学公式分析求解.在交变电场中的偏转，粒子进入电场时的速度方向跟电场力方向垂直，若粒子在电场中运动的时间远小于交变电场的周期，可近似认为粒子在通过电场的过程中电场力不变，而做类平抛运动.(2)在匀强电场与重力场的复合场中运动处理复合场有关问题的方法常有两种：正交分解法：将复杂的运动分解为两个相互正交的简单直线运动，分别去研究这两个分运动的规律，然后运用运动合成的知识去求解复杂运动的有关物理量.等效法：由于带电微粒在匀强电场中所受到的电场力和重力都是恒力，因此，可将电场力 F 和重力 G 进行合成如图所示，这样复合场就等效为一个简单场，将其合力 F 合与重力场的重力类比，然后利用力学规律和方法进行分析和解答.例题、例题、如图所示，电子在电势差为 U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为 U2的两块平行极板间的电场中.在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况下，一定能使电子的偏转角 变大的是（）AU1变大，U2变大 BU1变小，U2变大CU1变大，U2变小 DU1变小，U2变小解析：设电子经电场 U1加速后获得的速度为 v0，根据动能定理设极板长为 L，两板间距离为 d，电子进入偏转电场后做类平抛运动，则平行于极板方向：L=v0t 垂直于极板方向：偏转角 满足：由以上各式可解得：显然，U1减小，U2增大时，一定增大.答案：B