高二物理静电场全章复习课件_学生版

例6、相距为d的平行金属板a、b其长度为L，带有等量异种 电荷，使两板间形成匀强电场，电压为Uab，如图所示，一个 质量为m、电量为q的带电粒子以平行于金属板的方向的初速 度V0垂直于电场线飞入电场中，当粒子飞离电场区时，其横 向位移为y，飞行方向偏角为α(忽略重力影响)。试问：
(1) 氢核、氘核、氦核以同样的初动量P0飞入电场。当它们飞离电 场时，横向位移之比y H：y D：y He 多大？偏向角正切之比tanα∶tanα∶ H D tanα 多大？ He
E q
电势是标量，它有正、负，但不表示方向。电场中某 点的电势大小及正负跟该点有无检验电荷无关，但与选取 电场中电势能为零的点(零电势点)有关。 正电荷在电势高的位置电势能大，负电荷在电势高的 位置电势能小
4.电势差(电压)
AB两点间的电势差UAB 在数值上等于将检验电荷从A 点移至B点电场力所作的功 WAB与检验电荷电量q的比值
电场力做功与电势能变化的关系： W AB =EA-EB 轨迹：抛物线，类平抛运动 电荷在电场中的 垂直电场线方向做匀速直线运动 规律： 偏转，示波器 沿电场线方向做匀加速直线运动
电容器
εS 。 平行板电容器的电容： C = 4 πkd
Q Q 电容： C= = U 。 U
一.电荷守恒定律：
电荷既不能创造， 也不能被消灭，它 们只能从一个物体 转移到另一个物体， 或者从物体的一部 分转移到另一部分。
例题2. 如图29-3所示，带电小球A、B的电荷分别 为QA、QB，OA=OB，都用长L的丝线悬挂在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 采用以下哪些方法
A.将小球A、B的质量都 增加到原来的2倍 B.将小球B的质量增加到 原来的8倍 C.将小球A、B的电荷量 都减小到原来的一半 D.将小球A、B的电荷量 都减小到原来的一半并将B球 的质量增加到原来的2倍
(1) 电场线方向U AB 、U AC 、U BC 各为多少？ (2) 若AB边长为 2 3厘米，求电场强度。
例3、在一个点电荷产生的静电场中，一个带电 粒子运动轨迹如图中的虚线所示。试问： (1)带电粒子带何种电？ （2）M点和N点相比，带电粒子的运动速度VM 、 VN哪个大？运动加速度aM 、aN 哪个大，电势 能EM、EN哪个大？
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 图所示。E表示两极板间的场强，U表示电容器的 电压，ε表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板 不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则 A．U变小，E不变 B．E变大，ε不变 C．U变小，ε不变 D．U不变，ε不变
qU a md
qUL vy mdv0
qUL tg 2 mdv0
qUL2 y 2 2mdv0


L y （5 ）.侧向位移与偏向角 y 2 tg或tg L 2 q 2U 2 L2 Ek （6）.增加的动能 2 2md 2 v0
(五)电容器和电容
1.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量。 它用电容器所带的电量跟电容器两板间的电势 差的比值来定义，即
(2)如果入射粒子的初动能减小一半，偏转电压U ab 增大到3倍，则y
和tanα各变化为原来的几倍？
【反馈练习】
1．图所示， 3个点电荷q 1、q 2、q 3固定在一直线上，q 2 与q 3的距离 为q 1与q 2 距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零。由此可以判 定， 3个电荷的电量之比q∶q ∶q 3为 1 2
(二)电场、电场强度、电场线
1.电荷周围存在 着电场。静止的电荷 产生的电场称为静电 场。电场是传递电荷 相互作用的物质。
2.电场强度
电场强度是反映电场的力的 性质的物理量。它用检验电荷受 到的电场力跟检验电荷电量q的 比值来定义，即
F E 。 q
电场强度是矢量。 方向：是正电荷在电场中所受电场力的方向。 大小：是由电场本身的内在因素决定的，它与引入电 场中的检验电荷无关。
适用条件：真空中，点电荷
静 电 场
力的 性质
定义：E=F/Q，方向规定为正电荷的受力方向； 电场强度 点电荷电场：E=KQ/r2； 匀强电场：E=U/d 对电场的描述：切线表示方向，疏密表示强弱 电场线 电场线的特点：由正电荷出发到负电荷 终止 几种常见的电场线
例题
静 电 场
电势：φA= φAo=W Ao/q对电场的描述； 电势处处相等，但场强不一定相等 等势面：等势面特点 与电场线垂直 能的 电势差 UAB= φA –φB = W AB/q 性质 电场力做功与电势差的关系W AB =q UAB
M
N
例4、一个质量为m、带有电荷-q的小物体， 可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直 的固定墙、轨道处于匀强电场中，其场强大小为 E,方向沿OX轴正方向,如图所示。小物体以初速 度v0从x0点沿OX轨道运动，运动时受到大小不 变的摩擦力f作用，且f＜qE；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 止运动前所通过的总路程s。
p
Ep q
E p qU p
1 2 U12
电势
W12 U12 q
W12 qU12
电势差
U12 1 2
5.等势面：等势面是电场中电势相等的点构
成的面。
电荷沿等势面移动，电势 能不变化，电场力不做功。等 势面一定和电场线垂直，电场 线的方向是电势降低的方向。 电场线本身不能相交，等势面 本身也不能相交。
1 B． F 4
3 C． F 8
3 D． F 4
3．图(1)所示，有两个带有等量异种电荷的小球，用绝缘 细线相连后，再用绝缘细线悬挂在水平方向的匀强电 场中。当两小球都处于平衡时的可能位置是图(2)中的 哪一种。
4．如图所示，在光滑的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的匀强电场，此后， A．振子振幅增大 B．振子振幅减小 C．振子的平衡位置不变 D．振子的周期增大
1.带电质点受电场力及其他力作用处于平衡的问 题，应用合力为零的条件求解。 例:
3.带电粒子在电场中加速或减速的问题，多应用动 能定理、能量守恒定律求解。

4.带电粒子在电场中偏转的问题，如带电 粒子穿过匀强电场时的偏转问题，多应用牛顿 第二定律及运动合成知识求解。
（1）.加速度 （2）.侧向速度 （3）.偏向角 （4）.侧向位移
静电场的电场线从 正电荷出发到负电荷 终止。
例题1. 如图29-1所示，在真空中同一条直线 上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的两 个点电荷．⑴将另一个点电荷放在该直线上的哪一 个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？⑵若 要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止， 那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电 荷量是多大？
8．如图所示，在真空中把一绝缘导体向带电(负电)的 小球P缓慢地靠近(不相碰)，下列说法中正确的是： A．B端的感应电荷越来越多 B．导体内场强越来越大 C．导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在N点产 生的场强 D．导体的感应电荷在MN两点的场强相等
9．两个质量相同的带电小球，分别带等量异种电荷， 电量为q，固定在一根长度为l的轻质绝缘细杆的两 端,置于电场强度为E的匀强电场中,杆的方向与场 强方 向 平行 ,如 图 所 示。 若此 杆 绕 其中 点 O旋 转 180°，则在此转动过程中，两个小球动能的增加 量为 A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl
3.点电荷场强公式，即
kQ E 2 。 r
4.匀强电场场强公式，即
U E 。 d
5.电场强度的叠加
电场强度的叠加遵守平行四边形法则
6.电场线
电场线是为了形象描 述电场中各点电场强度大 小和方向而假想的线，电 场线上每一点的电场强度 方向沿该点的切线方向； 电场线密处电场强度大， 电场线疏处电场强度小。
（1）
（2）
U AB
WAB q
U A可以是负值(U A＜U B )。 把电荷q从电场中的A点移到B点，显然电场力做功 WAB = q(U A - U B ) qUAB。
E p W p 0
电势能 电功
W12 E1 E2
A．-9∶4∶-36 B．9∶4∶36 C．-3∶2∶-6 D．3∶2∶6
2．如图所示，半径相同的两个金属小球A、B带有电量相 等的电荷，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的 大小是F，今让第三个半径相同的不带电的金属小球先 后与A、B两球接触后移开。这时，A、B两球之间的 相互作用力的大小是
1 A． F 8
电荷在电场中移动， 电场力做功的数量跟电荷 移动的路径无关。 电场力做正功时，电势 能减小；电场力做负功时， 电势能增大。
2.电势能:
电荷在电场 中某点的电势 能在数值上等 于把电荷从该 点移到电势能 为零处，电场 力所做的功。
3.电势:
电势是反映电场的能的性质的 物理量。电场中某点的电势定义 为检验电荷在该点具有的电势能E 跟检验电荷的电量q的比值，即
点电荷电场的等势面是以 点电荷为球心的一族球面； 匀强电场的等势面是与 电场线垂直的一族平行平面。
说明:电势与电场强度在数值上没有必然对应的关系。
例如，电势为零的地方 电场强度可以不为零(电势为 零的地方可任意选取)； 电场强度为零的地方电 势可以不为零(如两个带同种 等电量的点电荷，其连线的 中点处电场强度为零，电势 却不为零)。 电场强度恒定的区域电 势有高低不同(如匀强电场)； 等势面上的各点，电场 强度可以不相同(如点电荷形 成的电场的等势面上，各点 场强不同)。
2.经常遇到的三个问题
（1）.比较场强的大小,看电场线的疏密或等势面的疏 密。 （2）.比较电势的高低，看电场线的方向。电场线的 方向是电势降低的方向。 （3）.比较同一检验电荷在电场中两点所具有的电势 能的多少，看电场力的方向。电场力作正功，检验电 荷的电势能减少。