电场复习讲义市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

电场复习电场复习第第1页页本章知识网络本章知识网络 电场力性质电场力性质场强场强 E EF/q F/q 矢量矢量 电场线电场线匀强电场匀强电场 E EU/dU/d真空中点电荷电场真空中点电荷电场 E EkQ/rkQ/r2 2 电场力电场力F FEqEq（任何电场）（任何电场）F Fk k （真空中点电荷）（真空中点电荷）电荷电荷电荷守恒定律电荷守恒定律电场电场电场能性质电场能性质电势电势 W WAOAO/q/q 标量等势面标量等势面电势差电势差U UABABA A-B BW WABAB/q/q 电势能电势能电电场场力力功功W WABABqUqUABABEpEpA AEpEpB BABAB带电粒子在电场中带电粒子在电场中平衡平衡直线加速直线加速偏转偏转静电感应静电感应 静电平衡静电平衡 静电屏蔽静电屏蔽 电容器电容电容器电容C=Q/UC=Q/U第第2页页知识梳理知识梳理1.1.电荷守恒定律：电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能毁电荷既不能创造，也不能毁灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体一个部分转移到另一部分，在转移或者从物体一个部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷代数和不变过程中，电荷代数和不变 2.2.库仑定律库仑定律库仑定律库仑定律 k k=910=9109 9N Nm/Cm/C2 2，称为静电引力恒量。，称为静电引力恒量。第第3页页 二、二、从力角度研究电场，发觉电从力角度研究电场，发觉电场强度是电场本身一个特征，与检验场强度是电场本身一个特征，与检验电荷存在是否无关。电荷存在是否无关。E是矢量。是矢量。要区分公式要区分公式:E=Fq （定义式）；（定义式）；E=kQr2 （点电荷电场）；（点电荷电场）；E=U/d (匀强电场）。匀强电场）。第第4页页1 1、判断电场强度大小方法。、判断电场强度大小方法。第第5页页2 2、判断电场强度方向几个方法：、判断电场强度方向几个方法：方方法法一一:依依据据要要求求，正正电电荷荷所所受受电电场场力方向即是该点场强方向；力方向即是该点场强方向；方方法法二二:电电场场线线上上每每一一点点切切线线方方向向即即是该点场强方向；是该点场强方向；方法三方法三:电势降低最快方向就是场强方电势降低最快方向就是场强方向。向。第第6页页是非题 (A)若将放在电场中某点电荷若将放在电场中某点电荷q改为改为q，则该点，则该点电场强度大小不变，方向与原来相反。电场强度大小不变，方向与原来相反。（B）若取走放在电场中某点电荷，则该点电场强）若取走放在电场中某点电荷，则该点电场强度变为零。度变为零。（C）沿电场线方向，场强一定越来越小。）沿电场线方向，场强一定越来越小。（D）若电荷）若电荷q在在A处受到电场力比处受到电场力比B点时大，则点时大，则A点电场强度比点电场强度比B点大。点大。（E）电场中某点电场线方向，就是放在该点电荷）电场中某点电场线方向，就是放在该点电荷所受电场力方向。所受电场力方向。（F）不论什么电场，场强方向总是由高电势指向）不论什么电场，场强方向总是由高电势指向低电势。低电势。（G）已知）已知A、B为某一电场线（直线）上两点由为某一电场线（直线）上两点由此可知，此可知，A、B两点电场强度方向相同，但两点电场强度方向相同，但EA和和EB大小无法比较。大小无法比较。第第7页页2 2、关于、关于 和和 ，以下说，以下说法中正确是（法中正确是（）（1 1）式中，式中，F F是放入电场中电荷所受力，是放入电场中电荷所受力，q q是放入是放入电场中电荷电量电场中电荷电量（2 2）式中，式中，F F是放入电场中电荷所受力，是放入电场中电荷所受力，q q是产生是产生电场电荷电量电场电荷电量（3 3）式中，式中，Q Q是放入电场中电荷电量是放入电场中电荷电量（4 4）式中，式中，Q Q是产生电场电荷电量是产生电场电荷电量 A A、（、（1 1）（）（3 3）B B、（、（2 2）（）（3 3）C C、（、（1 1）（）（4 4）D D、（、（2 2）（）（4 4）第第8页页答案：答案：C C解析：解析：（见下表）（见下表）公式公式适用范围适用范围公式说明公式说明任何电场任何电场定定义义式式：其其中中q q是是试试验验电电荷荷，F F是是它它在在电电场场中中受到电场力。受到电场力。真真空空中中点点电电荷荷电电场场Q Q是是场场源源电电荷荷，E E表表示示跟跟点点电电荷荷相相距距r r处处某某点点场场强强匀强电场匀强电场其其中中d d为为在在场场强强方方向向（沿沿电电场场线线方方向向）上上距距离离第第9页页练习练习.如图，在如图，在x x轴上轴上x x=-1=-1和和x x=1=1两点分别两点分别固定电荷量为固定电荷量为-4-4Q Q 和和+9+9Q Q 点电荷。求：点电荷。求：x x轴上轴上合场强为零点坐标。并求在合场强为零点坐标。并求在x x=-3=-3点处合场强点处合场强方向。方向。1 1-1-1-3-3-5-5-4Q+9Q 答案：答案：x=-5x=-5，向右，向右3.场强叠加场强叠加第第10页页例例：如图所表示，三个完全相同金属小球如图所表示，三个完全相同金属小球 a、b、c位于等边三角形三个顶点上，位于等边三角形三个顶点上，a和和c带正带正电，电，a所带电量大小比所带电量大小比b小。已知小。已知c受到受到a和和b静静电力协力可用图中四条有向线段一条来表示，电力协力可用图中四条有向线段一条来表示，它应是它应是 A.F1 B.F2 C.F3 D.F4cabF4F3F2F1C第第11页页第第12页页3 3、（考查场强）如图中带箭头直线是某一电场中、（考查场强）如图中带箭头直线是某一电场中一条电场线，在这条线上有一条电场线，在这条线上有A A、B B两点，用两点，用E EA A、E EB B表表示示A A、B B两处场强大小，则正确是（两处场强大小，则正确是（）（1 1）A A、B B两点场强方向相同两点场强方向相同（2 2）因为电场线从）因为电场线从A A指向指向B B，所以，所以E EA AE EB B（3 3）A A、B B同在一条电场线上，且电场线是直线，同在一条电场线上，且电场线是直线，所以所以E EA A=E=EB B（4 4）不知）不知A A、B B附近电场线分布情况，附近电场线分布情况，E EA A、E EB B大小不大小不能确定能确定A A、（、（1 1）（）（2 2）B B、（、（1 1）（）（3 3）C C、（、（1 1）（）（4 4）C第第13页页如图如图a a所表示，直线所表示，直线ABAB是某点电荷电场中一条是某点电荷电场中一条电场线。图电场线。图b b是放在电场线上两点是放在电场线上两点a a、b b电荷电电荷电量与所受电场力大小间函数图像。由此能够量与所受电场力大小间函数图像。由此能够判定（）判定（）A A场源可能是正电荷，位置在点场源可能是正电荷，位置在点A A左侧左侧B B场源可能是正电荷，位置在点场源可能是正电荷，位置在点B B右侧右侧C C场源可能是负电荷，位置在点场源可能是负电荷，位置在点A A左侧左侧D D场源可能是负电荷，位置在点场源可能是负电荷，位置在点B B右侧右侧AC第第14页页练习：如图，一电子沿等量异种电荷中垂线由练习：如图，一电子沿等量异种电荷中垂线由A-O-A-O-B B飞过，则电子所受电场力大小和方向怎样改变（飞过，则电子所受电场力大小和方向怎样改变（）A A：先变大后变小，方向水平向左。：先变大后变小，方向水平向左。B B：先变大后变小，方向水平向右。先变大后变小，方向水平向右。C C：先变小后变大，方向水平向左。：先变小后变大，方向水平向左。D D：先变小后变大，方向水平向右。：先变小后变大，方向水平向右。A AAO OB第第15页页 二、二、从能角度研究电场，发觉电势从能角度研究电场，发觉电势也是电场本身一个特征，与检验电荷存也是电场本身一个特征，与检验电荷存在是否无关。在是否无关。是标量。是标量。通常要求：无限远处电势为零。电势通常要求：无限远处电势为零。电势正负和大小是相正确，电势差值是绝正正负和大小是相正确，电势差值是绝正确。例：在确。例：在+Q（Q）电场中，）电场中，0（0）。）。第第16页页1.怎样比较电场中任两点电势高低呢？怎样比较电场中任两点电势高低呢？方方法法一一:依依据据电电场场线线方方向向判判断断，顺顺着着电电场场线线方方向向，电电势势越越来越低；来越低；方方法法二二:依依据据电电势势定定义义式式=/q，从从电电势势物物理理意意义义上上分分析析判判断断;如如：将将+q从从无无穷穷远远处处移移至至+Q电电场场中中某某点点，外外力力克克服服电场力做功越多，则该点电势越高；电场力做功越多，则该点电势越高；方方法法三三:依依据据场场强强方方向向判判断断，场场强强方方向向即即为为电电势势降降低低最最快快方向方向.方法四方法四:依据电势差判断，若依据电势差判断，若UAB0，则，则AB第第17页页是非题（A）在电场中，电场强度越大地方电势越高。）在电场中，电场强度越大地方电势越高。（B）若若某某区区域域内内各各点点电电场场强强度度均均相相等等，则则此此区区域域内各点电势一定相等。内各点电势一定相等。（C）原原静静止止点点电电荷荷在在只只受受电电场场力力时时，一一定定从从电电势势高处向电势低处运动。高处向电势低处运动。（D）两两个个等等量量同同种种点点电电荷荷连连线线中中点点场场强强为为零零、电电势不为零。势不为零。第第18页页题题4将将一一个个正正电电荷荷从从无无穷穷远远处处移移入入电电场场中中M点点，电电场场力力做做功功为为8.0109焦焦。若若将将另另一一个个等等量量负负电电荷荷从从无无穷穷远远处处移移入入电电场场中中N点点，电电场力做功为场力做功为9109焦，则正确结果是：焦，则正确结果是：（A）UMUNU0 （B）UNUMU0（C）UNUMU0 （D）UMUNU0第第19页页2.等势面等势面甲 等量异号点电荷电场乙 等量同号点电荷电场丙 正点电荷电场丁 孤立带电体电场图1-4-9电场线与等势面分布第第20页页1.图中实线是一簇未标明方向由点电荷产生电场线，图中实线是一簇未标明方向由点电荷产生电场线，虚线是某一带电粒子经过该电场区域时运动轨迹，虚线是某一带电粒子经过该电场区域时运动轨迹，a a、b b是轨迹上两点，若带电粒子在运动中只受电场是轨迹上两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，依据此图可作出正确判断是（力作用，依据此图可作出正确判断是（）A A带电粒子所带电荷符号带电粒子所带电荷符号B B带电粒子在带电粒子在a a、b b两点受力方向两点受力方向C C带电粒子在带电粒子在a a、b b两点速度何处较大两点速度何处较大D D带电粒子在带电粒子在a a、b b两点电势能何处较大两点电势能何处较大BCD第第21页页练习练习.如图所表示，虚线如图所表示，虚线a a、b b、c c是电场中三个等势面，是电场中三个等势面，相邻等势面间电势差相同，实线为一个带正电质点仅相邻等势面间电势差相同，实线为一个带正电质点仅在电场力作用下，经过该区域运动轨迹，在电场力作用下，经过该区域运动轨迹，P P、Q Q是轨迹是轨迹上两点。以下说法中正确是（）上两点。以下说法中正确是（）A.A.三个等势面中，等势面三个等势面中，等势面a a电势最高电势最高 B.B.带电质点一定是从带电质点一定是从P P点向点向Q Q点运动点运动 C.C.带电质点经过带电质点经过P P点时加速度比经过点时加速度比经过Q Q点时小点时小 D.D.带电质点经过带电质点经过P P点时动能比经过点时动能比经过Q Q点时小点时小a ab bc cP PQ Q第第22页页练习如图如图1 1所表示，在点电荷所表示，在点电荷+Q+Q形成电场中有一形成电场中有一个带电粒子经过，其运动轨迹如图中实线所表示，个带电粒子经过，其运动轨迹如图中实线所表示，虚线表示电场两个等势面，则虚线表示电场两个等势面，则 A A等势面电势等势面电势A AB B，粒子动能，粒子动能EKEKA AEKEKB BB B等势面电势等势面电势A AB B，粒子动能，粒子动能EKEKA AEKEKB BC C等势面电势等势面电势A AB B，粒子动能，粒子动能EKEKA AEKEKB BD D等势面电势等势面电势A AB B，粒子动能，粒子动能EKEKA AEKEKB BA A第第23页页如图所表示，在匀强电场中，有相互平行且如图所表示，在匀强电场中，有相互平行且间隔相等间隔相等3个等势面个等势面A、B、C,其中等势面其中等势面B电电势为零，一正电荷在只受电场力作用情况下，势为零，一正电荷在只受电场力作用情况下，以垂直等势面以垂直等势面A初速度自初速度自A射入，且初动能为射入，且初动能为20 J，抵达等势面，抵达等势面C时动能为零时动能为零,则该电荷在则该电荷在电势能为电势能为5 J处动能是处动能是 （）A.20J B.15J C.10J D.5JD第第24页页如图，图中如图，图中A A、B B、C C、D D是匀强电场中一正方是匀强电场中一正方形四个顶点，已知形四个顶点，已知A A、B B、C C三点电势分别为三点电势分别为U UA A15V15V，U UB B=3V=3V，U UC C3V3V，由此可得，由此可得D D点电势点电势U UD DV V。9第第25页页 三三.电电势势能能是是电电荷荷和和电电场场所所组组成成系系统统共共有。要求：无限远处电势能为零。有。要求：无限远处电势能为零。第第26页页方方法法一一:依依据据电电场场力力做做功功正正负负判判断断，若若电电场场力力对对移移动动电电荷荷做做正正（负负）功功，则则电电势势能降低（增加）；能降低（增加）；方方法法二二:依依据据公公式式 Ep=q；WABqUAB计计算算。怎样比较电荷电势能大小呢？怎样比较电荷电势能大小呢？第第27页页题题5是非题（并简明说明理由。）是非题（并简明说明理由。）（A）电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。）电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。（B）检检验验电电荷荷在在电电场场中中某某点点所所受受电电场场力力很很大大时时，它它在在该该点含有电势能也一定大。点含有电势能也一定大。（C）把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。）把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。（D）若若电电场场中中A、B两两点点间间电电势势差差为为零零，则则同同一一点点电电荷荷在在A、B两点所含有电势能必定相同。两点所含有电势能必定相同。（E）将将一一电电荷荷匀匀速速地地从从电电场场中中一一点点移移至至另另一一点点，外外力力所做功等于该电荷电势能改变量。所做功等于该电荷电势能改变量。（F）电电荷荷在在电电场场中中移移动动时时，若若电电场场力力对对电电荷荷做做正正功功，电荷电势能一定减小，而电荷动能不一定减小。电荷电势能一定减小，而电荷动能不一定减小。第第28页页练习练习.已知已知ABCABC处于匀强电场中。将一个带电量处于匀强电场中。将一个带电量q q=-210-6C=-210-6C点电荷从点电荷从A A移到移到B B过程中，电场力做过程中，电场力做功功W W1 1=-1.210=-1.210-5-5J J；再将该点电荷从；再将该点电荷从B B移到移到C C，电，电场力做功场力做功W W2 2=610=610-6-6J J。已知。已知A A点电势点电势A A=5V=5V，则，则B B、C C两点电势分别为两点电势分别为_V_V和和_V_V。试在右图中画出。试在右图中画出经过经过A A点电场线。点电场线。A AB BC CD D解：先由解：先由W W=qUqU求出求出ABAB、BCBC间电压分别为间电压分别为6V6V和和3V3V，再依据负电荷，再依据负电荷A AB B电场力做负功，电场力做负功，电势能增大，电势降低；电势能增大，电势降低；B BC C电场力做正电场力做正功，电势能减小，电势升高，知功，电势能减小，电势升高，知B B=-=-1V1VC C=2V=2V。沿匀强电场中任意一条直线电势。沿匀强电场中任意一条直线电势都是均匀改变，所以都是均匀改变，所以ABAB中点中点D D电势与电势与C C点电点电势相同，势相同，CDCD为等势面，过为等势面，过A A做做CDCD垂线必为电垂线必为电场线，方向从高电势指向低电势，所以斜场线，方向从高电势指向低电势，所以斜向左下方。向左下方。第第29页页3.3.了解电容概念和影响平行板电容器电容原因。了解电容概念和影响平行板电容器电容原因。其代表性问题是，在自动控制中电容式传感器其代表性问题是，在自动控制中电容式传感器问题。问题。例例4传感器是把非电学里（如速度、温度、压力传感器是把非电学里（如速度、温度、压力等）改变转换成电学里改变一个测定液面高度电容等）改变转换成电学里改变一个测定液面高度电容式传感器示意图，金属芯线与导电液体形成一个电式传感器示意图，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容容器，从电容C大小改变就能反应液面升降情况，大小改变就能反应液面升降情况，二者关系是（二者关系是（）AC增大表示增大表示h增大增大BC增大表示增大表示h减小减小CC减小表示减小表示h减小减小DC减小表示减小表示h增大增大导电液体金属芯线电介质AC第第30页页练习、如图所表示，练习、如图所表示，A A、B B为两块竖直放置平行金属板，为两块竖直放置平行金属板，G G是静电计，电键是静电计，电键K K合上后，静电计指针张开一个角度。下合上后，静电计指针张开一个角度。下述哪些做法可使指针张角增大？述哪些做法可使指针张角增大？()()A A、使、使A A、B B两板靠近些；两板靠近些；B B、使、使A A、B B两板正对面积错开些；两板正对面积错开些；C C、断开、断开K K后，使后，使B B板向右平移拉开一些；板向右平移拉开一些；D D、断开、断开K K后，使后，使A A、B B正对面错开些。正对面错开些。练习、平行板电容器下板接地，两板与电源相连，练习、平行板电容器下板接地，两板与电源相连，b b为正中央点，将不带电厚金属板插入两板正中间如图为正中央点，将不带电厚金属板插入两板正中间如图所表示位置后，所表示位置后，a a、b b、c c三点场强及电势改变情况为：三点场强及电势改变情况为：()()A A、E=E E=E 且均增大，且均增大，E E减为零；减为零；B B、U U U U U U ，且三点电势均减小；，且三点电势均减小；C C、E=E E=E 且不变，且不变，E E减为零；减为零；D D、U U U U U U ，且，且U U减小，减小，U U 不变，不变，U U 增大增大。CDCDADAD第第31页页练习练习.如图所表示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。如图所表示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。K K闭合时，该微粒恰好能保持静止。在闭合时，该微粒恰好能保持静止。在保持保持K K闭合；闭合；充充电后将电后将K K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？粒向上运动打到上极板？A.A.上移上极板上移上极板M M B.B.上移下极板上移下极板N N C.C.左移上极板左移上极板M M D.D.把下极板把下极板N N接地接地 K KM MN N答案：答案：选选B B，选选C C。第第32页页