靜電場復習學案學生用

1、靜電場【電場力的性質(zhì)】【基礎知識】1電荷、電荷守恒定律 兩種電荷：用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷 元電荷：一個元電荷的電量為161019C，是一個電子所帶的電量說明任何帶電體的帶電量皆為元電荷電量的整數(shù)倍 起電：使物體帶電叫起電，使物體帶電的方式有三種 摩擦起電， 接觸起電， 感應起電 電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，系統(tǒng)的電荷總數(shù)是不變的【注意】電荷的變化是電子的轉(zhuǎn)移引起的；完全相同的帶電金屬球相接觸，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分2庫侖定律 內(nèi)容：真空中兩個點電荷

2、之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上 公式：F = kQ1Q2r2 （k = 9.0109Nm2C2） 適用條件： 真空中 點電荷說明點電荷是一個理想化的模型，在實際中，當帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，就可以把帶電體視為點電荷（這一點與萬有引力很相似，但又有不同：對質(zhì)量均勻分布的球，無論兩球相距多近，r都等于球心距；而對帶電導體球，距離近了以后，電荷會重新分布，不能再用球心距代替r）點電荷很相似于我們力學中的質(zhì)點【注意】 兩電荷之間的作用力是相互的，遵守牛頓第三定律； 使用庫侖定律計算時，電量用絕對值代入，

3、作用力的方向根據(jù)“同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引”的規(guī)律定性判定 3電場：存在于帶電體周圍的傳遞電荷之間相互作用的特殊媒介物質(zhì)電荷間的作用總是通過電場進行的電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用電場可以由存在的電荷產(chǎn)生，也可以由變化的磁場產(chǎn)生4電場強度 定義：放入電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的電量q的比值叫做該點的電場強度，表示該處電場的強弱 表達式：E = F/q 單位是：N/C或V/m；E = kQ/r2（導出式，真空中的點電荷，其中Q是產(chǎn)生該電場的電荷） E = U/d（導出式，僅適用于勻強電場，其中d是沿電場線方向上的距離） 方向：與該點正電荷受力方向相同，與負電荷的受

4、力方向相反；電場線的切線方向是該點場強的方向；場強的方向與該處等勢面的方向垂直 在電場中某一點確定了，則該點場強的大小與方向就是一個定值，與放入的檢驗電荷無關，即使不放入檢驗電荷，該處的場強大小方向仍不變，這一點很相似于重力場中的重力加速度，點定則重力加速度定，與放入該處物體的質(zhì)量無關，即使不放入物體，該處的重力加速度仍為一個定值 電場強度是矢量，電場強度的合成按照矢量的合成法則（平行四邊形法則和三角形法則） 電場強度和電場力是兩個概念，電場強度的大小與方向跟放入的檢驗電荷無關，而電場力的大小與方向則跟放入的檢驗電荷有關，5電場線：是人們?yōu)榱诵蜗蟮拿枥L電場而想象出一些線，客觀并不存在電場線的屬

5、性有： 切線方向表示該點場強的方向，也是正電荷的受力方向 從正電荷出發(fā)到負電荷終止，或從正電荷出發(fā)到無窮遠處終止，或者從無窮遠處出發(fā)到負電荷終止 疏密表示該處電場的強弱，也表示該處場強的大小 勻強電場的電場線平行且距離相等 沒有畫出電場線的地方不一定沒有電場 順著電場線方向，電勢越來越低 電場線的方向是電勢降落陡度最大的方向，電場線跟等勢面垂直 電場線永不相交也不閉合 電場線不是電荷運動的軌跡 常見電場的電場線分布圖小結(jié)練習：1 在電場中有一點P，下列說法正確的是：（ ）A若放在P點的試探電荷的電荷量減半，則P點場強加倍B若P點沒有試探電荷，則P點場強為零C若P點場強越大，則同一電荷在P點受的

6、電場力越大DP點場強方向就是試探電荷在該點受力方向2B電荷受到A電荷的靜電作用，實際上是（ ）A、A電荷對B電荷的直接作用 BA電荷的電場對B電荷的電場的作用CA電荷對B電荷的電場的作用 DA電荷的電場對B電荷的作用3電場強度 E的定義式為E=F/q，那么（ ）A這個定義式只適用于點電荷產(chǎn)生的電場B這個定義式適用于所有的電場C式中的F是放入電場中的電荷所受的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電量D式中的F是放入電場中的電荷所受的力，q是放入電場中的電荷的電量4兩個帶同種電荷的小球a和b用相同長度的細線懸掛于同一點，平衡時懸線偏離豎直方向的偏角相等（如圖所示），下列判斷中正確的是（ ）A、兩小球所受的庫侖

7、力的大小一定相等；B兩小球的帶電量一定相等C兩小球的質(zhì)量一定相等D兩懸線對小球的拉力大小一定相等5在勻強電場中，將質(zhì)量為m，帶電量為q的小球由靜止釋放，帶電小球的運動軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為，如圖所示，則電場強度的大小為 （ ）A有唯一值mgtan/q B最小值是mgsin/qC最大值mgtan/q Dmg/q6如圖所示，一電子沿等量異種電荷的中垂線由A O B勻速飛過，電子重力不計，則電子所受另一個力的大小和方向變化情況是 （ ）A先變大后變小，方向水平向左 B先變大后變小，方向水平向右C先變小后變大，方向水平向左 D先變小后變大，方向水平向右【電場能的性質(zhì)】【基礎知識】 1電

8、勢差：電荷從電場中的一點移到另一點，電場力做的功跟其電量的比值叫做這兩點的電勢差，UAB = WAB/q，是標量說明電勢差很類似于重力場中的高度差物體從重力場中的一點移到另一點，重力做的功跟其重力的比值叫做這兩點的高度差h = W/G = gh2電勢：某點相對零電勢的電勢差叫做該點的電勢，是標量在數(shù)值上等于單位正電荷由該點移到零電勢點時電場力所做的功.由電場本身因素決定，與檢驗電荷無關說明類似于重力場中的高度某點相對參考面的高度差為該點的高度 高度是相對的與參考面的選取有關，而高度差是絕對的與參考面的選取無關同樣電勢是相對的與零電勢的選取有關，而電勢差是絕對的，與零電勢的選取無關 一般選取無限

9、遠處或大地的電勢為零當零電勢選定以后，電場中各點的電勢為定值 電場中A、B兩點的電勢差等于A、B的電勢之差，即UAB = AB，沿電場線方向電勢降低3電場力做功與電勢能 電勢能：電場中電荷具有的勢能稱為該電荷的電勢能電勢能是電荷與所在電場所共有的 電勢能的變化：電場力做正功電勢能減少；電場力做負功電勢能增加 電場力做功：W = qU，U為電勢差，q為電量電場力做功跟路徑無關，是由初末位置的電勢差與電量決定4等勢面 電場中電勢相等的點所組成的面為等勢面 特點： 各點電勢相等 等勢面上任意兩點間的電勢差為零 電荷沿著等勢面運動，電場力不做功 處于靜電平衡狀態(tài)的導體是一個等勢體，其面為等勢面 勻強電

10、場，電勢差相等的等勢面間距離相等，點電荷形成的電場，電勢差相等的等勢面間距不相等，越向外距離越大 等勢面上各點的電勢相等但電場強度不一定相等 電場線跟等勢面垂直，且由電勢高的面指向電勢低的面 兩個等勢面永不相交例題小結(jié)：1關于電勢與電勢能的說法正確的是 （ ）A電荷在電場中電勢高的地方電勢能大B在電場中的某點，電量大的電荷具有的電勢能比電量小的電荷具有的電勢能大C正電荷形成的電場中，正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能大D負電荷形成的電場中，正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能小2將電量為 - 2108C的點電荷，從零電勢S點移到電場中的M點，反抗電場力做功4108J，則M = V；若將該

11、電荷從M點移到N點，電場力做功14108J，則N點電勢N = V；M、N兩點電勢差 UMN = V 3 。如圖所示，勻強電場中的一組等勢面，A、B、C、D相鄰間距離為2cm，則場強 E = V/m；離A點1.5cm的P點電勢為 V4如圖所示，實線為勻強電場中的電場線，虛線為等勢面，且相鄰等勢面間的電勢差相等一正點電荷在等勢面A處的動能為20 J，運動到等勢面C處的動能為零現(xiàn)取B等勢面為零電勢能面，則當此電荷的電勢能為20 J時的動能是 J（不計重力和空氣阻力）5如圖所示，A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的電勢分別為A = 15 V，B = 3 V，C = 3 V

12、，由此可得D點電勢D= V6某靜電場沿x方向的電勢分布如圖所示，則 （ ）A在0 xl之間不存在沿x方向的電場B在0 xl之間存在著沿x方向的勻強電場C在x1 x2之間存在著沿x方向的勻強電場D在x1 x2之間存在著沿x方向的非勻強電場7.如圖所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負檢驗電荷在這個電場中的軌跡，若電荷是從a處運動到b處，以下判斷正確的是 （ ）A電荷從a到b加速度減小 Bb處電勢能大Cb處電勢高 D電荷在b處速度小ab8如圖所示，實線表示勻強電場的電場線.一個帶正電荷的粒子以某一速度射入勻強電場，只在電場力作用下，運動的軌跡如圖中的虛線所示，a、b為軌跡上的兩點.若a點電勢

13、為a ，b點電勢為b ，則 （ ）A場強方向一定向左，且電勢a b B場強方向一定向左，且電勢a b D場強方向一定向右，且電勢a b9圖中a、b和c分別表示點電荷的電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為6V、4V和1.5V.一質(zhì)子（11H）從等勢面a上某處由靜止釋放，僅受電場力作用而運動，已知它經(jīng)過等勢面b時的速率為v，則對質(zhì)子的運動有下列判斷 （ ）A質(zhì)子從a等勢面運動到c等勢面電勢能增加4.5eVB質(zhì)子從a等勢面運動到c等勢面動能增加4.5eVC質(zhì)子經(jīng)過等勢面c時的速率為2.25vD質(zhì)子經(jīng)過等勢面c時的速率為1.5v【電容器 電容】【基礎知識】1平行板電容器(1)基本結(jié)構(gòu)：兩塊彼此絕緣、互

14、相靠近的平行金屬板組成(2)帶電特點：兩板電荷等量異號，分布在正對兩板的內(nèi)側(cè)(3)板間電場：板間形成勻強電場，場強大小為EUd，方向垂直板面2電容器的充、放電過程(1)充電過程如圖171所示：充電電流，電流方向為逆時針方向，電流強度由大到小；電容器所帶電荷量增加；電容器兩極板間電壓升高；電容器中電場強度增加；當電容器充電結(jié)束后，電容器所在電路中無電流，電容器兩極板間電壓與充電電壓相等；充電后，電容器從電源中獲取的能量稱為電場能(2)放電過程如圖172所示：放電電流：電流方向是從正極板流出，電流強度是由大變?。浑娙萜魃想姾闪繙p??；電容器兩極板間電壓降低；電容器中電場強度減弱電容器的電場能轉(zhuǎn)化成其

15、他形式的能3電容(1)定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間電勢差U的比值，叫做電容器的電容(2)定義式：CQ/U電容是利用了比值定義法，看起來好像C由Q和U來決定，其實C與Q、U無關，C的大小是由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定的，只是比值Q/U可以用來量度電容器的電容即使電容器不帶電，電容器容納電荷的本領也不變，其電容仍然為C (3)單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉，符號是F 1 F1 CV法拉這個單位太大，實際中常用較小的單位，微法(F)和皮法(pF)其關系：1 F106F1012pF(4)由C=Q/U可知C=Q/U(5)電荷量QCU，帶電荷量隨電壓的升高而增大，即帶電荷量與電壓成正比提示

16、：電容器是一種電路元件，而電容是一個物理量，它表征了電容器容納電荷的本領電容器的帶電荷量是一個極板上電荷量的絕對值電容C是用比值定義法定義的，本章學過的電場強度E、電勢，都是用比值法定義的電容C=Q/U，但不能說電容C與Q成正比、與U成反比電容C由電容器本身的性質(zhì)決定，與Q、U的大小無關加在電容器兩極上的電壓不能超過某一限度超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞這個極限電壓稱為穿電壓電容器工作時的電壓應低于擊穿電壓電容器上一般都標明電容器的電容和額定電壓額定電壓是指電容器長期工作時所能承受的電壓，比擊穿電壓要低4常用電容器(1) 固定電容器：電容固定不變的電容器，常用云母、陶瓷、聚苯乙烯等為

17、電介質(zhì)，這種電容在使用中不分極性(2) 電解電容器：也是一種固定電容器，只是用很薄的一層氧化膜作電介質(zhì)，電容較大并且，電解電容器的極性是固定的，使用時極性不能接錯(3) 可變電容器：是一種可以改變電容大小的電容器，通常由兩組鋁片組成，其中一組固定不動的叫定片，另一組可以轉(zhuǎn)動的叫動片轉(zhuǎn)動時，兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容就隨著改變可變電容器的絕緣物質(zhì)通常為空氣或塑料介質(zhì)例1有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3 V，使它的電荷量減少3l0-4C，于是電容器兩極板間的電壓降低1/3，此電容器的電容量 F，電容器原來的帶電荷量是 C，若把電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容量是 F5平行板電

18、容器的電容(1)當平行板電容器的兩極板間是真空時，(2)當兩板間充滿同一種電介質(zhì)時， ，是電介質(zhì)的相對介電常數(shù)(3)平行板電容器的電容，與兩平行板正對面積S成正比，與介質(zhì)的相對介電常數(shù)有關，與兩極板間距離d成反比6關于平行板電容器的兩類典型問題(1)平行板電容器連接在電源兩端時，由于電容器始終接在電源上，因此兩板間電勢差U保持不變，電容器的d、S、r發(fā)生變化，將引起電容器的C、Q、U、E變化由可知C隨d、S、r變化而變化由QCU可知Q也隨著d、S、r變化而變化由E=U/d知，E隨d的變化而變化(2)平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的帶電荷量Q保持不變，電容器的d、S、r變化，將引起

19、C、Q、U、E的變化由可知C隨d、S、r變化而變化由可知，U隨d、S、r變化而變化由可知，E隨S、r變化而變化例2當一個電容器所帶電荷量為Q時，兩極板間的電勢差為U，如果所帶電荷量增大為2Q，則( ) A電容器的電容增大為原來的2倍，兩極板間電勢差保持不變B電容器的電容減小為原來的12倍，兩極板間電勢差保持不變 C電容器的電容保持不變，兩極板間電勢差增大為原來的2倍D電容器的電容保持不變，兩極板間電勢差減少為原來的12倍例3 (2000年全國高考試題) 對于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是 ( )A將兩極板的間距加大，電容將增大B將兩極扳平行錯開，使正對面積減小，電容將減小C在下板的內(nèi)

20、表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大D在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大例4連接在電池兩極上的平行板電容器，當兩極板間的距離減小時，則 （ ）A電容器的電容C變大B電容器極板的帶電荷量Q變大C電容器兩極板間的電勢差U變大D電容器兩極板間的電場強度E變大例5 如圖1-7-3所示，兩板間距為d的平行板電容器與一電源連接，開關S閉合，電容器兩板間的一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒靜止不動，下列各敘述中正確的是 （ ）A微粒帶的是正電Km圖1-7-3B電源電動勢的大小等于C斷開開關S，微粒將向下做加速運動D保持開關S閉合，把電容器兩極板距

21、離增大，將向下做加速運動【帶電粒子在電場中的運動】1帶電粒子的加速 (1)動力學分析：帶電粒子沿與電場線平行方向進入電場，受到的電場力與運動方向在同一直線上，做加(減)速直線運動，如果是勻強電場，則做勻加(減)速運動 (2)功能關系分析：粒子只受電場力作用，動能變化量等于電勢能的變化量 (初速度為零)； 此式適用于一切電場 2帶電粒子的偏轉(zhuǎn) (1)動力學分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強電場中，受到恒定的與初速度方向成900角的電場力作用而做勻變速曲線運動 (類平拋運動) (2)運動的分析方法(看成類平拋運動)： 沿初速度方向做速度為v0的勻速直線運動 沿電場力

22、方向做初速度為零的勻加速直線運動 例1.如圖181所示，兩板間電勢差為U，相距為d，板長為L正離子q以平行于極板的速度v0射入電場中，在電場中受到電場力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電荷的偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角為多少? 3示波管的原理 (1)構(gòu)造及功能如圖l82所示 電子槍：發(fā)射并加速電子 偏轉(zhuǎn)電極YY，：使電子束豎直偏轉(zhuǎn)(加信號電壓) XX，：使電子束水平偏轉(zhuǎn)(加掃描電壓) 熒光屏 (2)工作原理(如圖182所示) 偏轉(zhuǎn)電極XX，和YY，不加電壓，電子打到屏幕中心；若電壓只加XX，只有X方向偏；若電壓只加YY，只有y方向偏；若XX，加掃描電壓，YY，加信號電壓，屏上會出現(xiàn)隨信號而變化的圖象4在帶電粒子的加速或偏轉(zhuǎn)的問題中，何時考慮粒子的重力?何時不計重力? 一般來說：(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有特別說明或有明確暗示以外，一般都不考慮重力(但不忽略質(zhì)量) (2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有特別說明或有明顯暗示以外，一般都不能忽略重力 5易錯易混點帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，定要區(qū)分開位移的方向與速度的方向，它們各自偏角的正切分別為：，切不可混淆 6帶電粒子在