新高考一輪復(fù)習(xí)人教版專題八靜電場(chǎng)課件（39張）

考點(diǎn)一電場(chǎng)力及電場(chǎng)的描述1.庫(kù)侖力1)研究對(duì)象:點(diǎn)電荷。2)表達(dá)式:F=

。方向:同斥異吸。2.電場(chǎng)的描述1)電場(chǎng)的性質(zhì):對(duì)放入其中的電荷有力的作用。2)電場(chǎng)強(qiáng)度①描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向。②矢量(留意方向及矢量合成)。③E=

;E=

;E=

。3)電場(chǎng)的形象描述——電場(chǎng)線形象描述電場(chǎng)空間分布的方法→電場(chǎng)線

4)常見電場(chǎng)線分布

3.場(chǎng)強(qiáng)疊加原理:多場(chǎng)源場(chǎng)強(qiáng)疊加滿足平行四邊形定則。4.靜電感應(yīng)與靜電平衡把導(dǎo)體放到電場(chǎng)強(qiáng)度為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,由于電場(chǎng)力的作用,導(dǎo)體內(nèi)部的

電荷將重新分布。導(dǎo)體剛放入電場(chǎng)未達(dá)到靜電平衡時(shí),電子在水平向右

的外電場(chǎng)作用下向左移動(dòng)(如圖甲);導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后,導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)

處處為零,左側(cè)負(fù)電荷分布密集(如圖乙)。但要注意,在整個(gè)過(guò)程中金屬陽(yáng)離子沒有定向移動(dòng)。

達(dá)到靜電平衡時(shí):凈電荷分布于導(dǎo)體外表面;導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零;導(dǎo)體是

一個(gè)等勢(shì)體,表面為等勢(shì)面。考點(diǎn)二電場(chǎng)能的屬性及其描述1.電場(chǎng)能的屬性1)電場(chǎng)力在空間上的積累效果體現(xiàn)為電場(chǎng)力做功,其特點(diǎn)是做功只與初

末位置有關(guān),與路徑無(wú)關(guān),故存在電勢(shì)能的概念。2)電勢(shì)差(電壓):在電荷(受力物體)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中電場(chǎng)力所做的

功與該電荷(受力物體)所帶電荷量的比值定義為A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差。2.電場(chǎng)能的性質(zhì)的形象描述——等勢(shì)面1)電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面,沿同一等勢(shì)面移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功。2)正電荷周圍電勢(shì)高,負(fù)電荷周圍電勢(shì)低;沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低。【注意】電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減小,電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增大,即WAB=-ΔEp。3)等差等勢(shì)面越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大?？键c(diǎn)三電容器與電容1.電容器:兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體構(gòu)成了電容器。2.電容定義式:C=

。結(jié)合U-Q圖像和E=UQ,可知電容器儲(chǔ)存的電能E=

CU2。3.平行板電容器電容決定式:C=

。拓展一電場(chǎng)強(qiáng)度的確定1.分析思路:已知電荷量為q的試探電荷在某點(diǎn)所受電場(chǎng)力為F,則該點(diǎn)場(chǎng)

強(qiáng)E=

;勻強(qiáng)電場(chǎng)中E=

。2.一個(gè)有用結(jié)論:靜電平衡中導(dǎo)體內(nèi)部任意一點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零。3.利用對(duì)稱法結(jié)合場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求場(chǎng)強(qiáng)?！纠?】如圖所示,在點(diǎn)電荷-q形成的電場(chǎng)中,放著一塊帶有一定電荷

量、電荷均勻分布的絕緣矩形薄板,MN為其對(duì)稱軸,O點(diǎn)為其幾何中心。

點(diǎn)電荷-q與a、O、b之間的距離分別為d、2d、3d。已知圖中a點(diǎn)的電場(chǎng)

強(qiáng)度為零,則帶電薄板在圖中b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向分別為

(

)A.

,水平向右

B.

,水平向左C.

,水平向右

D.

,水平向右解析點(diǎn)電荷-q產(chǎn)生的電場(chǎng)在a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Ea=

,方向水平向右,依題意可知薄板產(chǎn)生的電場(chǎng)在a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為

,方向水平向左,結(jié)合對(duì)稱性可得其在b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小也為

,方向水平向右。故選A。拓展二帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與能量綜合問(wèn)題的處理1.帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的分析1)在粒子的軌跡上選一點(diǎn)(一般選初始點(diǎn)),過(guò)該點(diǎn)作軌跡的切線,切線方

向即速度方向。2)過(guò)該點(diǎn)作電場(chǎng)線的切線,電場(chǎng)線的切線方向即場(chǎng)強(qiáng)方向,標(biāo)出可能受電

場(chǎng)力的兩個(gè)方向。3)根據(jù)粒子偏轉(zhuǎn)的方向,利用曲線運(yùn)動(dòng)的條件,判定電場(chǎng)力的方向(受力方

向指向軌跡的凹側(cè))。4)利用判斷出的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向的關(guān)系,判定粒子的電性。5)利用電場(chǎng)力方向與速度方向的夾角θ,判斷電場(chǎng)力所做功的正負(fù)、電勢(shì)

能變化及動(dòng)能變化情況。2.電勢(shì)能大小的判斷方法1)做功角度判斷:電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大。2)電荷電性角度判斷:正電荷周圍電勢(shì)高,越接近正電荷電勢(shì)越大;負(fù)電荷

周圍電勢(shì)低,越接近負(fù)電荷電勢(shì)越小。正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,

負(fù)電荷在電勢(shì)低的地方電勢(shì)能大。3)能量守恒角度判斷:在電場(chǎng)中,若只有電場(chǎng)力做功,電荷的動(dòng)能和電勢(shì)能

相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能增大時(shí),電勢(shì)能減小,反之,電勢(shì)能增大?！纠?】如圖,一帶電粒子q在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡為MN。不考慮重力作

用,求:(1)q的電性;(2)從M到N電勢(shì)能怎樣變化?動(dòng)能怎樣變化?解析(1)過(guò)M點(diǎn)作電場(chǎng)線的切線得場(chǎng)強(qiáng)方向,粒子受到的電場(chǎng)力方向向左

或向右。由MN向右彎曲及曲線運(yùn)動(dòng)條件可知粒子所受電場(chǎng)力方向向右,

與電場(chǎng)方向一致。可得q帶正電。(2)過(guò)M點(diǎn)作軌跡的切線,得粒子在該點(diǎn)的速度方向。由v與F的夾角小于9

0°,可知電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小。由動(dòng)能定理有W電=W合=ΔEk,可知帶電

粒子從M到N動(dòng)能增加。拓展三電容器的綜合分析1.平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析與能量分析核心公式:C=

,Q=CU,E=

=

。1)電壓U不變(始終與電源相連接)2)電荷量Q不變(充電后與電源斷開)【例3】一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d,極板分別與電池

兩極相連,上極板中心有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì))。小孔正

上方

處的P點(diǎn)有一帶電粒子,該粒子從靜止開始下落,經(jīng)過(guò)小孔進(jìn)入電容器,并在下極板處(未與極板接觸)返回。若將下極板向上平移

,則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將

(

)A.打到下極板上B.在下極板處返回C.在距上極板

處返回D.在距上極板

d處返回解析設(shè)板間電壓為U,場(chǎng)強(qiáng)為E,則E=

,由動(dòng)能定理得mg·

d-qEd=0,將下極板向上平移

后,U不變,d'=

d,則E'=

=

E,設(shè)粒子在距上極板x處返回,則mg(

+x)-qE‘x=0,聯(lián)立解得x=

d,故D正確。2.電容器的充電與放電過(guò)程1)充電過(guò)程2)放電過(guò)程電壓電荷量電流逐漸增大U-t圖線斜率逐漸減小逐漸增大q-t圖線斜率逐漸減小逐漸減小I-t圖線斜率逐漸減小I軸截距反映電阻大小電壓電荷量電流逐漸減小U-t圖線斜率逐漸減小逐漸減小q-t圖線斜率逐漸減小逐漸減小I-t圖線斜率逐漸減小I軸負(fù)半軸最大值反映電阻大小【注意】I-t圖線與橫軸圍成的面積表示電荷量,q-t圖線的斜率表示瞬時(shí)

電流。【例4】用傳感器觀察電容器放電過(guò)程的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示,電源電

動(dòng)勢(shì)為8V、內(nèi)阻忽略不計(jì)。先使開關(guān)S與1端相連,稍后擲向2端,電流傳

感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示的電流隨時(shí)間變化的i-t圖像如

圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是

(

)

A.圖乙中畫出的靠近i軸的豎直狹長(zhǎng)矩形面積表示電容器所帶的總電荷

量B.電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量約為20CC.電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量約為4.0×10-4CD.電容器的電容約為400μF解析根據(jù)q=it可知,圖線與橫軸圍成的面積表示電容器所帶的總電荷量,

故A錯(cuò)誤;縱坐標(biāo)的每個(gè)小格為0.2mA,橫坐標(biāo)的每個(gè)小格為0.4s,則每個(gè)

小正方形所代表的電荷量數(shù)值為q=0.2×10-3×0.4C=8×10-5C,曲線下包含

的小正方形的個(gè)數(shù)約為40,則電容器所帶的電荷量Q=40×8×10-5C=3.2×10

-3C,故B、C錯(cuò)誤;電容器的電容C=

=400μF,故D正確。拓展四電場(chǎng)中的圖像問(wèn)題1.v-t圖像:根據(jù)v-t圖像中速度的變化、斜率絕對(duì)值的變化(即加速度大小

的變化),確定電荷所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)力的大小變化情況,進(jìn)而確定

電場(chǎng)的方向、電勢(shì)的高低及電勢(shì)能的變化。2.φ-x圖像:電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于φ-x圖線斜率的絕對(duì)值,電場(chǎng)強(qiáng)度為零處,φ

-x圖線切線的斜率為零。在φ-x圖像中可以直接判斷各點(diǎn)電勢(shì)的大小,并

可根據(jù)電勢(shì)大小關(guān)系大致確定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。在φ-x圖像中分析電荷

移動(dòng)時(shí)做功的正負(fù),可用WAB=qUAB分析WAB的正負(fù)。3.E-x圖像:根據(jù)給出的E-x圖像,確定E的方向,再在草紙上畫出對(duì)應(yīng)電場(chǎng)線

的大致方向,根據(jù)E-x的大小變化,確定電場(chǎng)的強(qiáng)弱分布,E-x圖線與橫軸圍

成的面積表示電勢(shì)差。4.Ep-x圖像:根據(jù)給出的Ep-x圖像,確定電場(chǎng)力的大小與方向,亦可以變換為

E-x圖像確定電場(chǎng)的強(qiáng)弱分布?！纠?】(多選)如圖甲所示,在某電場(chǎng)中建立x坐標(biāo)軸,A、B為x軸上的兩

點(diǎn),xA、xB分別為A、B兩點(diǎn)在x軸上的坐標(biāo)值。一電子僅在電場(chǎng)力作用下

沿x軸運(yùn)動(dòng),該電子的電勢(shì)能Ep隨其坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖乙所示,則下列

說(shuō)法中正確的是

(

)

A.該電場(chǎng)一定不是孤立點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.電子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)其所做的功W=EpA-EpBD.電子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于在B點(diǎn)的動(dòng)能解析由圖乙可知,電子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能分別為EpA和EpB,且EpB>EpA,說(shuō)

明電子由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí)電勢(shì)能增大,電場(chǎng)力做負(fù)功,電場(chǎng)力對(duì)其所做的功為

W=EpA-EpB,C正確;電場(chǎng)力做負(fù)功,故動(dòng)能減小,則電子在A點(diǎn)的動(dòng)能大于在

B點(diǎn)的動(dòng)能,D錯(cuò)誤;如圖乙所示,電子的電勢(shì)能是均勻增大的,說(shuō)明電勢(shì)是

均勻減小的,故這一定是勻強(qiáng)電場(chǎng),不是孤立點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),A正

確;A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等,B錯(cuò)誤?！纠?】(多選)兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的A、B兩點(diǎn),

兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像如圖所示,其中P點(diǎn)電

勢(shì)最高,且xAP<xPB,則

(

)A.q1和q2都是負(fù)電荷B.q1的電荷量大于q2的電荷量C.在A、B之間將一負(fù)點(diǎn)電荷沿x軸從P點(diǎn)左側(cè)移到右側(cè),電勢(shì)能先減小后

增大D.一點(diǎn)電荷只在電場(chǎng)力作用下沿x軸從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),加速度逐漸變小解析由題圖知,越靠近兩點(diǎn)電荷,電勢(shì)越低,則q1和q2都是負(fù)電荷,故A項(xiàng)正

確;φ-x圖像的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度,則P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零,據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的疊加知兩點(diǎn)電

荷在P處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)等大反向,即k

=k

,又xAP<xPB,所以q1的電荷量小于q2的電荷量,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖知,在A、B之間沿x軸從P點(diǎn)左側(cè)到右側(cè),

電勢(shì)先增加后減小,則負(fù)點(diǎn)電荷的電勢(shì)能先減小后增大,故C項(xiàng)正確;φ-x圖

像的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度,則沿x軸從P點(diǎn)到B點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)逐漸增大,據(jù)a=

可知,點(diǎn)電荷只在電場(chǎng)力作用下沿x軸從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),加速度逐漸增大,故

D項(xiàng)錯(cuò)誤。應(yīng)用一示波器中的物理學(xué)應(yīng)用——探究帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.電子從電子槍燈絲表面逸出,進(jìn)入陰極與陽(yáng)極所處空間區(qū)域Ⅰ的加速

電場(chǎng)。

動(dòng)力學(xué)分析a0=

;

-0=2a0d0能量分析qU0=

m

2.電子進(jìn)入YY'、XX'所處空間區(qū)域Ⅱ的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),在垂直

于場(chǎng)強(qiáng)方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿場(chǎng)強(qiáng)方向做初速度為零的勻加速直線

運(yùn)動(dòng)。水平方向:x=v0t。豎直方向:y=

at2加速度:a=

場(chǎng)內(nèi):tanθv=

=2

=2tanθx【注意】速度的反向延長(zhǎng)線通過(guò)水平位移的中點(diǎn)。3.電子進(jìn)入無(wú)電場(chǎng)的區(qū)域Ⅲ做勻速直線運(yùn)動(dòng)。tanθv=

【例1】如圖為真空示波管的示意圖,電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不

計(jì)),經(jīng)燈絲與A板間的電場(chǎng)加速后,從A板中心孔沿中心線KO射出,然后進(jìn)

入兩塊平行金屬板M、N間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)(電子進(jìn)入時(shí)的速度方向與該電場(chǎng)

方向垂直),離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)。已知K、A間的加速電

壓為U1,M、N兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓為U2,兩板間的距離為d,板長(zhǎng)為L(zhǎng),電子的

質(zhì)量為m,電荷量為e,不計(jì)電子所受的重力及它們之間的相互作用力。

(1)求電子穿過(guò)A板時(shí)速度的大小v0;(2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移距離y;(3)如果僅使偏轉(zhuǎn)電壓減半,即

=

,為使電子仍打在熒光屏上的P點(diǎn),則加速電壓應(yīng)當(dāng)調(diào)整為U1',求

。解析(1)在加速電場(chǎng)中有:eU1=

m

可得:v0=

(2)在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,設(shè)飛行時(shí)間為t,加速度為a,則水平方向有:L=v0t豎直方向有:y=

at2又F=Ee=ma,其中E=

,則a=

可得:y=

(3)設(shè)PO的長(zhǎng)度為y',電子飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角為θ,豎直分速度為vy,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右端到熒光屏的水平距離為s,則y'=y+stanθ,tanθ=

,vy=at可得:y'=

(L+2s)可見,要使y'不變,

應(yīng)保持不變,所以

=

應(yīng)用二靜電除塵器的工作原理分析——帶電微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)靜電除塵是氣體除塵方法的一種。含塵氣體經(jīng)過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)被

電解分離,塵粒與負(fù)離子(電子)結(jié)合帶上負(fù)電后,趨向陽(yáng)極表面放電而沉

積。在冶金、化學(xué)等工業(yè)中常用靜電除塵凈化氣體或回收有用塵粒。帶電微粒在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同,但在對(duì)

帶電微粒進(jìn)行受力分析時(shí),不能忽略微粒所受重力?！纠?】(多選)如圖為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖。塵埃在電場(chǎng)中通

過(guò)某種機(jī)制帶電,在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積,以達(dá)到除塵的

目的。下列表述正確的是

(

)A.到達(dá)集塵極的塵埃帶負(fù)電B.電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極C.帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越小解析由圖示