高考复习专题--静电平衡及电容

高考复习专题--静电平衡及电容-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN授课教案教学标题静电平衡;电容器教学目标1静电平衡状态下导体特点与应用;2电容器问题分析教学重难点静电平衡状态下导体特点; 电容器动态问题分析上次作业检查授课内容：1. 静电感应E中，由于导体内的自由电子在外电场力作用下重新分把金属导体放在外电场外布的现象叫作静电感应。

（在靠近带电体端感应出异种电荷，在远离带电体端感应出同种电荷）。

由带电粒子在电场中受力去分析。

静电感应可从两个角度来理解：①根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释；②也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动。

2. 静电平衡（1）静电平衡E增大到与原电场等大时，导体内合场强为零，自由电子定向移动停止，这时附的导体处于静电平衡状态。

注意：没有定向移动不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动。

（2）处于静电平衡状态下的导体的特点①内部场强处处为零，电场线在导体内部中断。

②整个导体是等势体，表面是个等势面；导体表面上任意两点间电势差为零。

（因为假如导体中某两点电势不相等，则这两点有电势差，那么电荷就会定向运动）③表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直；（因为假如不是这样，场强就有一个沿导体表面的分量，导体上的电荷就会发生定向移动，这就不是平衡状态了）④净电荷分布在导体的外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。

3. 尖端放电（1）空气的电离：使分子的正负电荷分离的现象。

（2）尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。

4. 静电屏蔽（1）定义：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内场强保持为零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响的现象。

（2）静电屏蔽的两种情况及本质①导体内部不受外部电场的影响。

②接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响。

本质：两种情况中，屏蔽的本质是静电感应，使得某一部分空间场强为零，不受电场影响。

5电容器的动态分析的两种情况(1)定电压问题：平行板电容器充电后,继续与电源的两极相连,因此两极板间的电压不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、Q、E的变化。

(U不变) C= Q= E=(2)定电量问题：平行板电容器充电后,切断与电源的连接,因此电容器带电荷量Q不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、U、E变化。

(Q不变)C= U= E=例题1、如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ．（）A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变例题2、如图所示，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度,若不改变两极板带的电量而减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，那么静电计指针的偏转角度（）A、一定减小B、一定增大C、一定不变D、可能不变（多出部分见背面或另附纸张）作业：学生课堂表现：学生自我收获例1 长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为＋q 的点电荷放在距导体棒左端R处，如图所示，当导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于________，方向________。

例 2 将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内（不与球接触），另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有（）A. A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B. A的位置不变，B向右偏离竖直方向C. A向左偏离竖直方向，B的位置不变D. A和B的位置都不变1：在一个导体球壳内放一个电荷量为＋Q的点电荷，如下图所示，用E表示球壳外任一点的场强，则（）A. 当＋Q在球壳中央时，E＝0B. 不论＋Q在球壳内何处，E一定为零C. 只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0D. 只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E＝02. 如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点。

以无限远处为电势零点，当导体B达到静电平衡后，说法错．误．的是（）A. M、N两点电场强度大小关系为E M＝E N＝0B. M、N两点电势高低关系为φM＝φNC. M、N两点电势高低关系为φM＞φN＞0D. 感应电荷在M、N两点产生的电场强度E M′＞E N′3. 如图中是一块宽大的接地金属板的截面。

在板的右侧面附近的P点有一带+q的固定的点电荷，当金属板处于静电平衡状态时，下列说法正确的是（）A. 板的左侧面上分布有正的感应电荷，而右侧面上分布有负的感应电荷B. 感应电荷在板上任何一点的电场强度方向都是由P点指向该点C. 接地线断开后，板上各点电势仍等于地电势D. 板内离P点最近的一点，合场强最大4. 如图所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法中正确的是（）A. 导体P的a端带正电荷，b端不带电B. 导体P的a端不带电荷，b端带负电荷C. 导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，且正、负电荷的电荷量相等D. 导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量5. 一金属球原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比（）A. E a最大B. E b最大C. E c最大D. E a＝E b＝E c6. 如图所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法中正确的是（）A. B端的感应电荷为负电荷B. 导体内场强越来越大C. 导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强D. C、B两点的电势始终相同7．如图1－7－14所示为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电荷的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是( )．A．E a＞E b＞E c，φa＞φb＞φcB．E a＝E b＞E c，φa＝φb＞φcC．E a＝E b＝E c，φa＝φb＝φcD．E a＞E c＞E b，φa＞φb＞φc【针对训练1】如图所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法是( ）Ａ.使两极板靠近Ｂ.减小正对面积Ｃ.插入电介质Ｄ.用手碰一下负极板【针对训练2】如图所示，平行板电容器竖直放置，A板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时绝缘线与固定的A板成θ角，移动B板，下列说法正确的是：( )A．S闭合，B板向上平移一小段距离，θ角变大B．S闭合，B板向左平移一小段距离，θ角变大C．S断开，B板向上平移一小段距离，θ角变大D．S断开，B板向左平移一小段距离，θ角不变【针对训练3】如图所示,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(电荷量很小)固定在P点。

以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,Ep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位置,则( )A.U变小,E不变B.E变大,Ep 不变C.U变大,Ep不变D.U不变,Ep 不变【课后作业】1、如图，两块平行正对的金属板M、N分别与电源相连，N板接地.在两板中的P点固定一正检验电荷.现保持M板不动，将N板向下平行移动，则在N板下移过程中，正检验电荷在P点的电势能变化情况是()A.不变B.变大C.变小D.无法确定2、如图所示，平行金属板A与B相距5cm，电源电压为10v，则与A板相距1cm的C点的场强为( )A.1000V／mB.500V／mC.250V／mD.200V／m3、如图电路中C是平行板电容器，在S先触1后又扳到2，这时将平行板的板间距拉大一点，下列说法正确的是（）A.平行板电容器两板的电势差不变B.平行扳电容器两板的电势差变小C.平行板电容器两板的电势差增大D.平行板电容器两板间的的电场强度不变4、如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态．若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则（）A．电容器带电量不变B．尘埃仍静止C．检流计中有a→b的电流D．检流计中有b→a的电流5、如图所示,用电池对电容器充电,电路a、b之间接有一灵敏电流表,两极板之间有一个电荷q处于静止状态.现将两极板的间距变大,则( )A.电荷将向上加速运动B.电荷将向下加速运动C.电流表中将有从a到b的电流D.电流表中将有从b到a的电流6、如图所示,两块较大的金属板A、B相距为d, 平行放置并与一电源相连,S 闭合后,两板间恰好有一质量为m,带电量为q的油滴处于静止状态,以下说法正确的是： ( )A.若将S断开,则油滴将做自由落体运动,G表中无电流B.若将A向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,G表中有b→a的电流C.若将A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G表中有b→a的电流D.若将A向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G表中有b→a的电流5．下列措施中，属于防止静电危害的是()．A．油罐车后有一条拖在地上的铁链条B．小汽车上有一根露在车面上的小天线C．在印染厂中保持适当的湿度D．在地毯上夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维6．某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受干扰，可采取的办法是()．A．将电视机用一金属笼子罩起来B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地C．将高频热合机用一金属笼子罩起来D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地7．(2010·台州高二检测)下列与静电屏蔽无关的是()．A．避雷针的顶端做的很尖细B．用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙C．超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成D．电视闭路线芯外常包有一层金属网8．如图所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况中，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的是()．带电粒子在电场中的运动1、两个半径相同的金属球都带电，当它们接触后又分开，再放在原来的位置上，它们之间的相互作用力将（）A、变小B、不变C、变大D、无法确定2、一带负电小球从空中的a点运动到b点，受重力、空气阻力和电场力作用，重力对小球做功3.5J，小球克服空气阻力做功0.5J，电场力做功1J，则（）A、小球在a点的重力势能比在b点大3.5JB、小球在a点的机械能比在b点少0.5JC、小球在a点的电势能比在b点少1JD、小球在a点的动能比在b点大4J3、如图在一个静电场中，一个负电荷q受到一个非静电力作用由A点移到B点，则以下说法正确的是（）B·Aq·A 、非静电力做功等于电荷电势能增量和动能增量之和B 、非静电力和电场力做功之和等于电荷电势能增量和动能增量之和C 、电荷克服电场力做功等于电荷电势能的增加量D 、非静电力做功和电场力做功之和等于电荷动能的增量4、如图A 为静止带电体，其电场中有c 、d 两点，原来静止在c 点的质子或氦离子，在电场力的作用下移到d 点，若质子的速率为v ，则氦离子的速率为（ ）A 、υ2B 、22υC 、υ2D 、2υ 5、 如图，带电量为q 的负电荷，以初动能E k 从两平行板的正中央沿垂直于电场线方向进入平行板间的匀强电场，恰沿B 板边缘飞出电场，且飞出时其动能变为2E k ，则A 、B 两板间的电势差为（ ）A 、E k /q ，A 板电势高B 、E k /q ，B 板电势高C 、2E k /q ，A 板电势高D 、2E k /q ，B 板电势高 6做圆周运动，电场力大于重力，下列说法正确的是（ ）A 、小球到最高点A 时，细线张力一定最大B 、小球到最低点B 时，细线张力一定最大C 、小球到最低点B 时，小球线速度一定最大D 、小球到最低点B 时，小球电势能一定最大7、如图，两个带正电的等大的小球绝缘光滑水平面上从相距很远处沿着同一条直线相向运动，已知它们的质量m m m ==21，22m m 和的初速度分别为⊕ A •c •d A21υυ和，当它们相距最近时（没有接触），这两个球组成的系统的电势能为（ ）A 、221)(21υυ+m C 、)(412221υυ+m C 、221)(41υυ+m D 、)(212221υυ+m 8、离子发动机飞船，其原理是用电压U 加速一价惰性气体离子，将它高速喷出后，飞船得到加速，在氦、氖、氩、氪、氙中选用了氙，理由是用同样电压加速，它喷出时（ ）A 、速度大B 、动量大C 、动能大D 、质量大9、相对太空站静止的太空飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力使其获得加速度，已知飞行器质量为M ，发射的是二价氧离子，每个氧离子质量为m ，单位电荷的电量为e ，氧离子由静止在加速电压U 的作用下发射氧离子流，则射出氧离子的速度大小为10、在一竖直向下的匀强电场中放一绝缘的光滑半圆轨道，如图，在最高点放一质量为m 、电量为+q 的小球，使球从静止开始沿轨道下滑，若场强为E ，则小球在轨道最低点对轨道压力为11、在一条直线上，从左向右依次固定A 、B 、C 三个带电小球，A 、B 、 C 的质量之比为3:2:1::=C B A m m m ，小球所在的光滑平面是绝缘的，当只将小球A 释 放的瞬间，它获得向左的加速度大小为5m/s 2，当只小球B 释放的瞬间，它获得向右的加速度大小为4 m/s 2,，那么当只将小球C 释 放的瞬间它将获得向 的加速度，大小为 m/s 2M12、如图，质量为m的带电金属小球，用绝缘细线与质量为M=2m的不带电木球相连，两球恰好能在竖直向上的足够大且场强为E的匀强电场中，以速度为υ匀速竖直向上运动，当木球速度升至a点时，细绳突然断裂，木球升至b点时，速度减为零，则木球速度为零时，金属球的速度大小为；a、b之间电势差为13、电视显象管内电子枪发射的电子流强度为480mA，经过1×104V的电压加速后到达荧光屏，则每秒有个电子到达荧光屏，每个到达荧光屏的电子具有的动能为 J。