高考物理总复习考点大全第七章核心考点静电场市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七讲 静电场,1/87,【知识关键点】,(一)库仑定律，电荷守恒定律;,(二)电场、电场强度、电场线;,(三)电场力功、电势能、电势、电势差、等势面;,(四)电场对带电质点(粒子)作用,(五)电容器和电容,2/87,(一)库仑定律，电荷守恒定律,1库仑定律,真空中库仑定律可用公式表示为,3/87,2.电荷守恒定律：,电荷既不能创造，也不能被毁灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体一部分转移到另一部分。,4/87,(二)电场、电场强度、电场线,1.电荷周围存在着电场。静止电荷产生电场称为静电场。电场是传递电荷相互作用物质。,5/87,2.电场强度,电场强度是反应电场力性质物理量。它用检验电荷受到电场力跟检验电荷电量q比值来定义，,即,电场强度是矢量。要求电场强度方向是正电荷在电场中所受电场力方向。负电荷在电场中所受电场力方向和电场强度方向相反。,即使电场力F大小与方向跟检验电荷q大小和正负相关。不过比值F/q却跟检验电荷q大小和正负无关，即电场强度大小是由电场本身内在原因决定，它与引入电场中检验电荷无关。,6/87,3.点电荷场强公式，即,4.匀强电场场强公式，即,7/87,5.电场强度叠加,电场强度叠加恪守平行四边形法则,8/87,6.电场线,电场线是为了形象描述电场中各点电场强度大小和方向而假想线，电场线上每一点电场强度方向沿该点切线方向；电场线密处电场强度大，电场线疏处电场强度小。,静电场电场线从正电荷出发到负电荷终止。,9/87,10/87,11/87,例题1.如图29-1所表示，在真空中同一条直线上,A,、,B,两点固定有电荷量分别为+4,Q,和-,Q,两个点电荷将另一个点电荷放在该直线上哪一个位置，能够使它在电场力作用下保持静止？若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？,12/87,解 析 确定第三个点电荷位置要先确定区间再确定位置,本题两个固定点电荷是异种电荷，所以第三个点电荷位置不可能在,A,、,B,之间；又因为,A,点处点电荷电荷量大，所以第三个点电荷所在位置只能在,B,点右侧；,A,、,B,两个点电荷对该点电荷库仑力,大小相等，而,F,、,k,、,q,都相同，所以,r,，所以,C,到,A,、,B,距离,r,A,r,B,=21，即,C,点应该在,AB,延长线上，且,BC=AB,13/87,放在,C,处点电荷必定在电场力作用下平衡了依据牛顿第三定律能够证实，只要,A,、,B,两个点电荷中一个在电场力作用下处于平衡，那么另一个也必定处于平衡不妨以,B,点处点电荷为研究对象进行分析：,A,、,C,两位置点电荷对它库仑力大小相等，而,中,F,、,k,、,Q,B,、,r,都相同，所以,Q,C,=,Q,A,，而且,A,、,C,必须是同种电荷所以,C,点处引入点电荷应为,Q,C,=+4,Q,14/87,例题2.如图29-3所表示，带电小球,A,、,B,电荷分别为,Q,A、,Q,B，,OA=OB,，都用长,L,丝线悬挂在,O,点静止时,A,、,B,相距为,d,为使平衡时,AB,间距离减为,d,/2，可采取以下哪些方法 A.将小球,A,、,B,质量都增加到原来2倍 B.将小球,B,质量增加到原来8倍 C.将小球,A,、,B,电荷量都减小到原来二分之一 D.将小球,A,、,B,电荷量都减小到原来二分之一并将,B,球质量增加到原来2倍,15/87,例题：如图29-8所表示，一个半径为,R,绝缘球壳上均匀分布有总电荷量为+,Q,电荷另一个电荷量为+,q,点电荷固定在该球壳球心,O,处现在从球壳最左端挖去一个半径为,r,（,r,R,）小圆孔，则此时位于球心处点电荷所受库仑力大小为_，方向为_,16/87,例题：如图29-9所表示，质量均为,m,三个带电小球,A,、,B,、,C,放置在光滑绝缘水平直槽上，,AB,间和,BC,间距离均为,L,已知,A,球带电量为,Q,A,=8,q,，,B,球带电量为,Q,B,=,q,，若在,C,球上施加一个水平向右恒力,F,，恰好能使,A,、,B,、,C,三个小球保持相对静止，求：拉力,F,大小,C,球带电量,Q,C,A,B C,F,图29-9,17/87,(三)电场力功、电势能、电势、电势差、等势面,1.电场力功:,电荷在电场中移动，电场力做功数量跟电荷移动路径无关，只跟电荷在移动前后含有电势能相关。电场力做正功时，电势能减小；电场力做负功时，电势能增大。,18/87,2.电势能:,电荷在电场中某点电势能在数值上等于把电荷从该点移到电势能为零处(此处能够依据实际需要选定)，电场力所做功。,19/87,3.电势:,电势是反应电场能性质物理量。电场中某点电势定义为检验电荷在该点含有电势能跟检验电荷电量q比值，即,电势是标量，它有正、负，但不表示方向。电场中某点电势大小及正负跟该点有没有检验电荷无关，但与选取电场中电势能为零点(零电势点)相关。,正电荷在电势高位置电势能大，负电荷在电势高位置电势能小,20/87,21/87,4.电势差(电压),AB两点间电势差U,AB,在数值上等于将检验电荷从A点移至B点电场力所作功W,AB,与检验电荷电量q比值,22/87,电功,电势能,电势差,电势,23/87,5.等势面：,等势面是电场中电势相等点组成面。,电荷沿等势面移动，电势能不改变，电场力不做功。等势面一定和电场线垂直，电场线方向是电势降低方向。电场线本身不能相交，等势面本身也不能相交。,点电荷电场等势面是以点电荷为球心一族球面；,匀强电场等势面是与电场线垂直一族平行平面。,24/87,说明:电势与电场强度在数值上没有必定对应关系。,比如，电势为零地方电场强度能够不为零(电势为零地方可任意选取)；,电场强度为零地方电势能够不为零(如两个带同种等电量点电荷，其连线中点处电场强度为零，电势却不为零)。,电场强度恒定区域电势有高低不一样(如匀强电场)；,等势面上各点，电场强度能够不相同(如点电荷形成电场等势面上，各点场强不一样)。,25/87,26/87,27/87,28/87,29/87,2.经常碰到三个问题,（1）.比较场强大小,看电场线疏密或等势面疏密。,（2）.比较电势高低，看电场线方向。电场线方向是电势降低方向。,（3）.比较同一检验电荷在电场中两点所含有电势能多少，看电场力方向。电场力作正功，检验电荷电势能降低。,30/87,31/87,(四)电场对带电质点(粒子)作用,1.带电质点受电场力及其它力作用处于平衡问题，应用协力为零条件求解。,例:,32/87,3.带电粒子在电场中加速或减速问题，多应用动能定理、能量守恒定律求解。,33/87,4.带电粒子在电场中偏转问题，如带电粒子穿过匀强电场时偏转问题，多应用牛顿第二定律及运动合成知识求解。,34/87,（1）.加速度,（2）.侧向速度,（3）.偏向角,（4）.侧向位移,（5）.侧向位移与偏向角,（6）.增加动能,35/87,已知:,求:,初速度,v,0,初动能,E,k0,初动量,p,0,加速电压,U,0,v,y,tg,y,E,k,36/87,(五)电容器和电容,1.电容是反应电容器容纳电荷本事物理量。它用电容器所带电量跟电容器两板间电势差比值来定义，即,37/87,2.平行板电容器电容,平行板电容器电容，跟介电常数成正比，跟正对面积成正比，跟极板间距离成反比，即,38/87,3.电容器串联与电容器并联,(1)电容器串联时有,(2)电容器并联时有,39/87,3.平行板电容器电场,(1)电势差恒定,(2)带电量恒定,40/87,41/87,【经典例题】,例1、,如图所表示，在半径为R大球中，挖去半径为R/2小球，小球与大球内切。大球余下部分均匀带电，总电量为Q。试求距大球球心O点半径为r处(rR)P点场强。已知OP连线经过小球球心O。,42/87,分析：,构想被挖去球又重新被补回原处，且电荷体密度与大球余下部分相同。设小球所带电量为Q，那么完整大球所带电量为Q=Q+Q。若大球余下部分电荷Q电场中P点处场强为E，小球电荷Q电场中P点处场强为E，那么完整大球所带电荷电场中P点处场强E=E+E。即使E无法直接计算，但因为均匀带电球体外电场能够等效于一个位于球心处且带有相同电量点电荷电场，所以E、E是能够计算，进而可间接地求出E。,43/87,解答：设电荷体密度为,完整大球电量为,由以上两式解得,小球所带电量为,44/87,完整大球球所带电荷Q电场在P点处场强为,小球所带电荷Q电场在P点场强为,大球余下部分所带电荷Q电场在P点处场强为,若Q为正电荷，场强方向与OP同向，若Q为负电荷，场强方向与OP反向。,45/87,例2、,如图所表示，A、B、C为一等边三角形三个顶点，三角形,46/87,分析：依据电势差与电功关系式，经过计算可判断B、C两点处于同一等势面上。又据电势降低方向是电场线方向，可判断电场线方向，最终据在匀强电场中场强与电势差关系，经过计算得出电场强度大小。,B点与C点处于同一等势面上，又因为电场线方向是电场降低方向，所以电场线方向必定是A点指向BC连线中点与BC垂直，如图所表示。,47/87,(2)A点到等势面距离为d，那么,依据匀强电场中，场强与电势差间关系，电场强度为,48/87,例3、,在一个点电荷产生静电场中，一个带电粒子运动轨迹如图中虚线所表示。试问：,(1)带电粒子带何种电？,49/87,场力作用运动时，其动能与电势能可相互转化，而动能与电势能 之和保,分析：由图可知，产生静电场场源电荷为负电荷。带电粒子依照开口向左抛物线轨迹运动，表明带电粒子加速度(以及所受电场力)方向指向场源负电荷。依据异种电荷相互吸引，可断定带电粒子所带电荷种类。,从而可断定带电粒子所受电场力(以及由此产生加速度)大小。,点电荷产生电场中电势处处为负，沿电场线方向电势逐点降低，,50/87,解：(1)带电粒子与场源电荷相互吸引，由此可知带电粒子所带电荷为正电荷，即qO。,51/87,因为在只有电场力做功时，带电颗粒动能与电势能之和守恒。所以，有,答：带电粒子带正电荷。带电粒子飞经M、N两点时，在M点速度和加速度都较大，而在M点电势能较小。,52/87,例4、,一个质量为m、带有电荷-q小物体，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直固定墙、轨道处于匀强电场中，其场强大小为E,方向沿OX轴正方向,如图所表示。小物体以初速度v,0,从x,0,点沿OX轨道运动，运动时受到大小不变摩擦力f作用，且fqE；设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电量保持不变，求它在停顿运动前所经过总旅程s。,53/87,分析：,本题小物体在Ox方向上只受电场力qE(方向沿Ox轴指向O点)和摩擦力f(方向与小物体运动方向相反)。因为fqE，所以不论小物体开始时是沿x轴正方向或负方向运动，小物体在与墙进行屡次碰撞后，最终只能停顿在O点处。,因为电场力做功大小跟物体移动路径无关，只和电场力及始末位置相关，即本题中电场力做功大小是,54/87,解：因为fqE，所以物体最终停在O点，物体停顿运动前所经过总旅程为s，依据动能定理有,所以,55/87,例5、,图中A、B是一对平行金属板。在两板间加上一周期为T,初速度和重力影响均可忽略。,A若电子是在t=0时刻进入，它将一直向B板运动,B若电子是在t=T8时刻进入，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最终打在B板上,C若电子是在t=3T8时刻进入，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最终打在B板上,D若电子是在t=T2时刻时入，它可能时而向B板运动，时而向A板运动,56/87,分析：本题属于带电粒子(电子)在匀强交变电场中运动问题。图,电子已经有向B速度时，即使加速度方向和速度方向相反，也不改变运动方向，只是做减速运动。,若电子在t=0时进入电场，在t=0到t=T2时间内，电子向B板做匀加速运动；在t=T2到T时间内，电子做匀减速运动，其方向仍向B板；在t=T到t=3T2时间内，电子运动跟t从0到T2时是一样。可见，电子将一直向B板运动。所以，选项A正确。,57/87,若电子在t=T8时进入电场，那么t从T8T2时电子向B板加速运动，而t从T27T8时间内，电子依然向B板做减速运动。t从7T89T8时间内，电子向A板运动，但因这段时间(T89T8)电子向B板运动位移大于电子向A板运动位移而靠近B板，今后周期性地重复以上过程。所以，在这情况下电子可能时而向B板运动(T87T8)，时而向A板运动(7T89T8)，最终打在B板上。所以，选项B也是正确。,若电于在t=3T8时进入电场，则t从3T85T8时间内，电子向B板运动(先加速后减速)，而从t=5T8以后，电子向A板加速运动；到不了t=T时刻，电子就从A板小孔飞出电场而不可能抵达B板。所以，选项C是错。,58/87,若电子在t=T2时进入电场，这时电子受到由B指向A电场力作用而离开电场。所以，选项D也是错。,答：选项A、B是正确。,说明：在分析带电粒子在匀强交变电场中运动时，带电粒子受到电场力方向和大小都可能改变。当电场力方向和带电粒子速度方向相反时，带电粒子做减速运动，运动方向不变，直到带电粒子速度减到零时，才在电场力作用下，沿电场力方向加速。,59/87,例6、,相距为d平行金属板a、b其长度为L，带有等量异种电,场中，当粒子飞离电场区时，其横向位移为y，飞行方向偏角为(忽略重力影响)。试问：,和tan各改变为原来几倍？,60/87,侧向位移与偏向角正切分别为,分析：带电粒子进入电场以后，在x方向不受电场力，仅有初速度,，,61/87,将式代入式得,62/87,同理可得,63/87,(2)由y和tan表示式，,当入射带电粒子初动能减小二分之一，则分母减小二分之一；偏转电压增大到3倍，则分子增大到3倍。所以，横向位移y以及偏转角正切tan都增大到原来6倍。,答：氢核、氘核、氦核以相同初动量垂直飞入一个偏转电场，横向位移之比以及偏转角正切之比均为128。若入射初动能减小二分之一，偏转电压增大到3倍，带电粒子在偏转电场中横向位移y以及运动偏转角正切tan均增大到原来6倍。,64/87,【反馈练习】,A-94-36,B9436,C-32-6,D326,答案:A,65/87,2如图所表示，半径相同两个金属小球A、B带有电量相等电荷，相隔一定距离，两球之间相互吸引力大小是F，今让第三个半径相同不带电金属小球先后与A、B两球接触后移开。这时，A、B两球之间相互作用力大小是,答案:A,66/87,3图(1)所表示，有两个带有等量异种电荷小球，用绝缘细线相连后，再用绝缘细线悬挂在水平方向匀强电场中。当两小球都处于平衡时可能位置是图(2)中哪一个。,答案:A,67/87,4如图所表示，在光滑水平面上有一个绝缘弹簧振子，小球带负电，在振动过程中，当弹簧压缩到最短时，突然加上一个水平向左匀强电场，今后，,A振子振幅增大,B振子振幅减小,C振子平衡位置不变,D振子周期增大,答案:B,68/87,5若带正电荷小球只受到电场力作用，则它在任意一段时间内,A一定沿电场线由高电势处向低电势处运动,B一定沿电场线由低电势处向高电势处运动,C不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动,D不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动,答案:D,69/87,6下面哪些话是正确？,A在电场中，电场强度大点，电势必高。,B电荷置于电势越高点，所含有电势能也越大。,C电场中电场强度大地方，沿电场线方向电势降落快。,D一带电粒子只受电场力作用，在电场中运动时，电势能一定改变。,答案:C,70/87,7一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点，如图所表示。E表示两极板间场强，U表示电容器电压，表示正电荷在P点电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所表示位置，则,AU变小，E不变,BE变大，不变,CU变小，不变,DU不变，不变,答案:AC,71/87,8如图所表示，在真空中把一绝缘导体向带电(负电)小球P迟缓地靠近(不相碰)，以下说法中正确是：,AB端感应电荷越来越多,B导体内场强越来越大,C导体感应电荷在M点产生场强恒大于在N点产生场强,D导体感应电荷在MN两点场强相等,答案:AC,72/87,9两个质量相同带电小球，分别带等量异种电荷，电量为q，固定在一根长度为l轻质绝缘细杆两端,置于电场强度为E匀强电场中,杆方向与场强方向平行,如图所表示。若此杆绕其中点O旋转180，则在此转动过程中，两个小球动能增加量为,A0 BqElC2qElDqEl,答案:C,73/87,10如图所表示，两平行金属板a板对b板电压随时间改变图像如,静止释放，已知在一个周期内电子没有抵达c面和d面，则以后抵达c面或d面可能是：,A向右运动时经过c面,B向左运动时经过c面,C向右运动时经过d面,D向左运动时经过d面,答案:C,74/87,反馈练习答案：,1A 2A 3A 4B 5D6C 7AC 8AC 9C 10C,75/87,【课后练习】,1如图所表示，在一个正方形4个顶点各有一个电量大小相等点电荷，那么以下说法中正确是,强为零，电势也为零,场强不为零,场强也不为零,电势不为零,答案：B,76/87,2平行板电容器两极板A、B接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部。闭合电键K，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为，如图所表示。,A保持电键K闭合，带正电A板向B板靠近，则增大,B保持电键K闭合，带正电A板向B板靠近，则不变,C电键K断开，带正电A板向B板靠近，则增大,D电键K断开，带正电A板向B板靠近，则不变,答案：AD,77/87,3在O点有一个电量为Q正点电荷，空间有水平向右匀强电场，如图所表示。现将一个检验电荷-q置于O点左方距O为半径ra点时，该检验电荷所受电场力为零。试求：,(2)检验电荷-q由a点移动到b点，电势能改变量是多大？,78/87,电场线方向飞入匀强电场区，测得该电子深入电场最大距离为d=50m。试求：,(1)匀强电场场强E大小；,(2)电子经多少时间t回到出发点。,79/87,5一个半径为R绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q电荷，另一电量为+q点电荷放在球心O上，因为对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r(rR)一个小圆孔，则此时置于球心点电荷所受力大小为_(已知静电力常量为k)，方向_。,80/87,6半径为r绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电珠子，空间存在水平向右匀强电场，如图所表示。珠子所受静电力是其重力34倍。将珠子从环上最低位置A点静止释放，则,81/87,7相距为d、长度为L两平行金属板A、B带有等量异种电荷，两板间存在匀强电场，金属板平面与水平成角位置，如图所表示。一个,板方向飞入电场，带电颗粒在电场中做直线运动。试求：,82/87,场中，入射方向跟极板平行，极板长为l，两极板间距离为d，整个装置处于真空中，重力能够忽略。当带电粒子射出平行板区时产生横向位,m和q有何关系？,83/87,初速释放小球，求当带电小球运动到悬点O正下方b点时，悬线,84/87,10用长为L轻质丝线将一个质量为m、带电量为q带电小球悬挂于O点，空间有竖直向下匀强电场E，如图所表示。将小球拉到偏离平衡位置角a点无初速释放，试求：,(2)假如5，小球从a运动到b所需时间t多大？,85/87,课后练习答案：,1B,2A、D,86/87,93.577牛。,87/87,