高中物理選修 第六章 電場.ppt

電 場,電 場,電 場,電 場,1在復習中應重視對基本概念、定義的理解，注重知識的實 際應用，如帶電粒子在電場中的加速、偏轉以及電容器的 有關知識在生產(chǎn)和實際生活中的應用 2重視本部分知識與其他物理知識的綜合應用，如帶電粒子 在復合場中的運動，同時還要掌握處理較復雜問題的方法， 如類比、等效、建立模型等思維方法.,一、元電荷和電荷守恒定律 1元電荷：最小的電荷量，其值為e c任何帶 電體的電荷量皆為元電荷e的 ,2電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它們只能 從一個物體 另一個物體，或者從物體的一個部分 另一部分在轉移的過程中，電荷的總量 ,1.61019,整數(shù)倍,轉移到,轉移到,保持不變,二、點電荷及庫侖定律 1點電荷：帶一定的電荷量，忽略其 的一種理 想化模型,2庫侖定律 (1)內容：在 中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，跟 它們的 成正比，跟它們間的 成 反比作用力的方向在 .,形狀和大小,真空,電荷量的乘積,距離的二次方,它們的連線上,(2)表達式：fk ，式中k nm2/c2，叫靜電力 常量 (3)適用條件： 中的 ,9.0109,真空,點電荷,1點電荷類似于力學中的質點，能否看做點電荷不是依 據(jù)電荷量或帶電體的大小，而是依據(jù)帶電體大小對研究問題的影響程度 2若帶電體相距很近，不能看做點電荷，公式不再適用， 但作用力仍存在,三、電場、電場強度和電場線,1電場 (1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用的一種 特殊 (2)基本性質：對放入其中的 有力的作用,物質,電荷,2電場強度 (1)定義：放入電場中某點的試探電荷所受的電場力f與它的 電荷量q的 (2)定義式： (f為電場力、q為試探電荷的電荷量)，單位： 或v/m. (3)意義：描述電場 和 的物理量 (4)方向：規(guī)定 電荷在電場中所受電場力的方向為電場強度 的方向，是矢量,比值,n/c,強弱,方向,正,e,3電場線及其特點 (1)電場線 為了直觀形象地描述電場中各點的強弱及方向，在電場 中畫出的一條條有方向的曲線，曲線上每點的 表示該點的場強方向,切線方,向,(2)電場線的特點 電場線是為了形象地描述電場而 、實際不存在的 理想化模型 電場線始于 (或無窮遠)，終于無窮遠或 ， 是不閉合曲線 任意兩條 都不相交 電場線的疏密表示電場強度的相對大小，在同一幅圖中， 電場強度較大的地方電場線較密，電場強度較小的地方 電場線較疏. 勻強電場中的電場線是等間距的平行線,假想的,正電荷,電場線,負電荷,(3)幾種典型電場的電場線 孤立的正電荷、孤立的負電荷、等量異種電荷、等量同種電荷、帶等量異種電荷的平行金屬板間的電場線分別如圖611甲、乙、丙、丁、戊所示,圖611,1電場中某點電場強度的大小和方向與該點放不放試探 電荷以及所放試探電荷的電荷量大小和電性無關，完 全由電場本身決定 2電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向，不表 示電荷在該點的受力方向電場線不是電荷在電場中 的運動軌跡,1疊加原理：多個點電荷在電場中某點的電場強度為各 個點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和，這種 關系叫電場強度的疊加電場強度的疊加遵守平行四 邊形定則,2場強的三個表達式的比較,求解電場強度問題時，要注意空間場源電荷的數(shù)量及位置和所選取的場強公式的適用條件,1如圖612所示，分別在a、b 兩點放置點電荷q121014 c和q221014 c在ab的垂 直平分線上有一點c，且abac bc6102 m試求c點的場強,解析：本題所研究的電場是點電荷q1和q2所形成的電場的合電場，因此c點的場強是由q1在c處的場強e1c和q2在c處的場強e2c的合場強根據(jù)ek 得： e1ck 9.0109 n/c0.05 n/c 方向如圖所示 同理求得： e2ck 0.05 n/c，方向如圖所示,根據(jù)平行四邊形定則作出e1c和e2c的合成圖如圖所示ce1cec是等邊三角形，故 ece1c0.05 n/c，方向與ab平行指向右,答案：0.05 n/c，方向平行于ab指向右,1電場線與帶電粒子在電場中的運動軌跡的關系 根據(jù)電場線的定義，一般情況下，帶電粒子在電場中的運動軌跡不會與電場線重合，只有同時滿足以下三個條件時，兩者才會重合： (1)電場線為直線； (2)電荷的初速度為零，或速度方向與電場線平行； (3)電荷僅受電場力或所受其他力的合力的方向與電場線 平行,2等量點電荷的電場線比較,2法拉第首先提出用電場線形象生動 地描繪電場，圖613所示為點電 荷a、b所形成電場的電場線分布圖， 以下幾種說法正確的是 ( ) aa、b為異種電荷，a帶電荷量大于b帶電荷量 ba、b為異種電荷，a帶電荷量小于b帶電荷量 ca、b為同種電荷，a帶電荷量大于b帶電荷量 da、b為同種電荷，a帶電荷量小于b帶電荷量,圖613,解析：由電場線分布情況可知a、b為異種電荷，又b處電場線比a處電場線要密，故b處附近場強大于a處附近場強，b帶電荷量大于a帶電荷量，所以b正確,答案：b,(2009海南高考)如圖614所示， 兩等量異號的點電荷相距為2a.m與兩點電 荷共線，n位于兩點電荷連線的中垂線上， 兩點電荷連線中點到m和n的距離都為l， 且la.略去(a/l)n(n2)項的貢獻，則兩點電荷的合電場在m和n點的強度 ( ),圖614,a大小之比為2，方向相反 b大小之比為1，方向相反 c大小均與a成正比，方向相反 d大小均與l的平方成反比，方向相互垂直,思路點撥 m點和n點的場強均為q和q兩點電荷形成的合場強，利用矢量運算法則求出合場強后，再利用la求出場強的近似值,課堂筆記 兩點電荷在m點的合場強為em ，由于la，所以em ，所以ema，方向水平向右；兩點電荷在n點的合場強為en2 ，由于la，所以en ，所以ena，方向水平向左，且em2en，故選項a、c正確，b、d錯誤,答案 ac,在求解m、n點的合場強時，應注意各個點電荷產(chǎn)生電場的獨立性和合成法則.,(2010山東實驗中學模擬)如圖 615所示，m、n為兩個等量同種 正電荷q，在其連線的中垂線上任意 一點p自由釋放一個帶負電的點電荷q， 不計重力影響，關于點電荷q的運動，下列說法正確的是 ( ),圖615,a從po的過程中，加速度越來越大，速度也越來越大 b從po的過程中，加速度越來越小，速度越來越大 c點電荷q運動到o點時加速度為零，速度達到最大值 d點電荷q越過o點后，速度越來越小，加速度越來越大， 直到速度為零,思路點撥 解答本題時應注意以下三點： (1)q受到的力為兩個正電荷q對它的合力； (2)加速度的變化規(guī)律由合力的變化規(guī)律決定； (3)速度增大還是減小由加速度與速度的方向關系決定,課堂筆記 如圖所示，根據(jù)電場 疊加原理知：o點場強為零，從o 點沿中垂線向外，場強先變大后 變小點電荷q從po的過程中， 所受電場力可能是先變大后變小，加速度隨之先變大后變??；也可能是一直變小，加速度一直變小，關鍵是p點位置不確定,不過，在到達o點之前，q所受電場力一直表現(xiàn)為引力，速度一定是一直變大的，在o點時加速度為零，速度達到最大該電場關于直線mn對稱，點電荷q越過o點后的運動也不一定是單調變化的有些粗心的同學容易認為從po點時點電荷q距離兩個場源電荷越來越近，其所受電場力就會越來越大而錯選a.其實，點電荷q所受場源電荷的兩個電場力確實是變大的，只是兩個電場力的合力未必變大，這要看電場的矢量合成情況綜上所述，只有c項正確,答案 c,熟練掌握幾種典型電場線的分布規(guī)律是解決此類問題的基礎和關鍵對兩個同種點電荷與兩個異種點電荷的電場線的分布要注意兩點電荷連線和中垂線上電場線的分布規(guī)律的類比.,(15分)如圖616所示，絕緣水 平面上靜止著兩個質量均為m、電荷量均 為q的物體a和b(a、b均可視為質點)，它們間的距離為r，與水平面間的動摩擦因數(shù)均為，求：,圖616,(1)a受的摩擦力為多大？ (2)如果將a的電荷量增至4q，兩物體開始運動，當它們的加速度第一次為零時，a、b各運動了多遠距離？,思路點撥 物體a靜止時受到靜摩擦力作用，當物體a運動后，受到的是滑動摩擦力另外還要注意兩物體受力和運動的對稱性,解題樣板 (1)由a受力平衡，得： a受的摩擦力為faf庫k (4分) (2)當加速度第一次為零時，庫侖力和滑動摩擦力大小相等 mgk (3分) r2q (3分),間距增大了2q r(2分) 因a、b的質量相等，所以加速度在這段時間內的任何時刻 總是等大反向，因此a、b運動的距離相等，各運動了q . (3分),答案 (1)k (2)各運動了q ,電場力雖然從本質上有別于力學中的重力、彈力、摩擦力，但產(chǎn)生的效果服從于牛頓力學中的所有規(guī)律，因此，有關電場力作用下帶電體的運動問題，應根據(jù)力學解題思路去分析,1下列關于電場強度的兩個表達式e 和e 的敘述， 正確的是 ( ) ae 是電場強度的定義式，f是放入電場中的電荷所受 的力，q是產(chǎn)生電場的電荷的電荷量 be 是電場強度的定義式，f是放入電場中電荷受的 力，q是放入電場中電荷的電荷量，它適用于任何電場,ce 是點電荷場強的計算式，q是產(chǎn)生電場的電荷的電 荷量，它不適用于勻強電場 d從點電荷場強計算式分析庫侖定律的表達式f 其中 是點電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷q1處的場強大 小，而 是點電荷q1產(chǎn)生的電場在q2處的場強的大小,解析：e 是場強的定義式，其中q是檢驗電荷的電荷量，f是檢驗電荷在電場中某點的受力，故a項錯，b項正確e 是真空中點電荷形成的電場場強的計算式，q為場源電荷的電荷量，故c項正確庫侖力f 的實質是一個電荷處在另一個電荷形成的場中，結合定義式e 可知d項 正確,答案：bcd,2.關于點電荷的說法，正確的是 ( ) a只有體積很小的帶電體才能看成是點電荷 b體積很大的帶電體一定不能看成點電荷 c當兩個帶電體的大小遠小于它們的距離時，可將 這兩個帶電體看成是點電荷 d一切帶電體都可以看成是點電荷,解析：點電荷是一種理想化模型，其判斷依據(jù)不是帶電體的大小和形狀，而是根據(jù)其線度對所研究問題的影響，故c項對,答案：c,3如圖617所示的各電場中，a、b兩點的電場強度相 同的是 ( ),圖617,解析：電場強度是矢量，既有大小又有方向，故a、b兩點的電場強度相同的選項應為d項,答案：d,4(2010珠海質檢)以下說法中錯誤的是 ( ) a電荷的周圍存在電場 b電場是一種物質，它與其他物質一樣，是不依賴我們 的感覺而存在的 c電荷甲對電荷乙的電場力是電荷甲的電場對電荷乙的 作用力 d電場力是不直接接觸物體之間的作用力，這種相互作 用不經(jīng)其他物質便可直接進行,解析：電荷的周圍產(chǎn)生電場，電場是客觀存在的，是一種物質，a、b正確；電場的基本性質是對處于其中的電荷有力的作用，電荷間的相互作用是通過電場這種物質進行傳遞的，c正確，d錯誤,答案：d,5(2010鎮(zhèn)江月考)如圖618所示， 正電荷q放在一勻強電場中，在以 q為圓心、r為半徑的圓周上有a、 b、c三點，將檢驗電荷q放在a點， 它受到的電場力正好為零，則勻強電場的大小和方向如 何？b、c兩點的場強大小和方向如何？,圖618,解析：由于q在a點受的電場力為零，可知勻強電場與點電荷q在a點所形成電場的合電場強度為零，則勻強電場e ，方向向右；在b點兩個電場方向相同，合成eb2 ，方向向右；在c點兩個電場方向互為90夾角，合成ec ，方向與勻強電場e的方向成45角斜向上,答案：見解析,一、電場力做功與電勢能 1電場力做功 (1)特點：電場力做功與電荷移動的 無關，只取決于電荷 的初、末位置的 和被移動電荷的 (2)公式：wab .,路徑,電荷量,quab,電勢差,2電勢能 (1)概念：電荷在電場中所具有的與電荷 有關的勢能 (2)相對性：電荷在電場中某點具有的電勢能，等于電場力 把它從該點移動到 位置時所做的功，即電勢能是相對的通常把電荷在離場源電荷無窮遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零 (3)物理意義：表征電荷在電場中 本領大小的物理量,位置,零勢能,做功,3電場力做功與電勢能變化的關系 (1)電場力做的功等于電勢能的 量用公式表示是wab epaepb.,減少,二、電勢和等勢面 1電勢 (1)定義：電荷在電場中某點具有的 與它的 的 比值叫做這一點的電勢 (2)定義式： . (3)矢標性：電勢是 量，其大小有正負之分，其正(負)表示 該點電勢比 高(或低) (4)相對性：電勢具有 ，同一點的電勢因 的 選取的不同而不同,電勢能,電荷量,標,電勢零點,相對性,電勢零點,2等勢面 (1)定義：電場中 的各點構成的面 (2)特點 等勢面一定與電場線 ，即跟場強的方向 在 上移動電荷時電場力不做功 電場線總是從 的等勢面指向 的等勢面 等差等勢面越密的地方電場強度 ，反之 ,電勢相同,垂直,垂直,等勢面,電勢高,電勢低,越大,越小,三、電勢差 1定義：電場中兩點間 ,電勢的差值,2表達式：uab .,ab,3意義：a、b兩點的電勢差在數(shù)值上等于從a到b移動單 位正電荷電場力所做的功 4影響因素：電勢差uab與電場力做功wab無關，與電荷 所帶電荷量q無關它是由 決定的，與初、末位置有關，與電勢零點的選取無關,電場本身的性質,四、勻強電場中電勢差與電場強度的關系 1電勢差與電場強度的關系式： ，其中d為勻強電場 中兩點間 的距離 2電場強度的方向和大小 電場中，電場強度的方向是指 最快的方向在勻強電場中，電場強度在數(shù)值上等于沿 方向每單位距離上降低的電勢,ued,沿電場線方向,電勢降低,電場,電勢、電勢能具有相對性，要確定電場中某點的電勢或電荷在電場中某點具有的電勢能，必須選取電勢零點，但電勢能的變化和電勢差具有絕對性，與電勢零點的選取無關,1判斷電勢高低的幾種方法 (1)沿電場線方向，電勢越來越低，電場線由電勢高的等勢 面指向電勢低的等勢面 (2)判斷出uab的正負，再由uabab比較a、b的大 小若uab0，則ab；若uab0，則ab. (3)取無窮遠處為電勢零點，正電荷周圍電勢為正值，且離 正電荷越近電勢越高；負電荷周圍電勢為負值，且離負電荷越近電勢越低,2電勢能大小的判斷方法 (1)場源電荷判斷法 離場源正電荷越近，試探正電荷的電勢能越大，試探負電荷的電勢能越小 離場源負電荷越近，試探正電荷的電勢能越小，試探負電荷的電勢能越大,(2)電場線判斷法 順著電場線的方向，電勢逐漸降低，檢驗正電荷(或負電荷)的電勢能逐漸減小(或增加) 逆著電場線的方向，電勢逐漸升高，檢驗正電荷(或負電荷)的電勢能逐漸增加(或減小),(3)根據(jù)電場力做功判定 電場力對正電荷做正功時，正電荷由高電勢(電勢能大)的點移向低電勢(電勢能小)的點 電場力對負電荷做正功時，負電荷由低電勢(電勢能大)的點移向高電勢(電勢能小)的點,1電勢、電勢能的正負能表示大小關系，電勢差的正負 表示兩點電勢的相對高低 2同一電荷在高電勢處電勢能不一定大，其電勢能的大 小還與電荷的電性有關,1(2010茂名質檢)在負點電荷q形成的輻射場中，以 q為中心由近及遠畫出若干個球面，將帶正電的檢驗 電荷q分別置于各個球面上，則下列結論正確的是( ) a同一球面上各點的場強相等 b離q越遠的球面上的各點的場強越大 cq在離q越遠的球面上所具有的電勢能越大 d離q越遠的球面上的各點的電勢越低,解析：場強是矢量，同一球面上各點場強方向不同，a錯誤；離點電荷越近場強越大，b錯誤；正電荷離負點電荷越遠具有的電勢能越大，c正確；電場線方向沿半徑指向q，電場線指向電勢降低的方向，故d錯誤,答案：c,1由公式wflcos計算，此公式只適用于勻強電場可變 形為wqed(dlcos)，式中d為電荷初、末位置在電場方向上的位移 2由公式wqu計算時有兩種方法： (1)三個量都取絕對值，先計算出功的數(shù)值，然后再根據(jù)電場 力的方向與電荷移動位移方向間的夾角確定是電場力做功，還是克服電場力做功,(2)代入符號，將公式寫成wabquab，特別是在比較a、b 兩點電勢高低時更為方便：先計算uabwab/q，若uab0，即ab0，則ab；若uab0，即ab0，則ab. 3由動能定理計算：w電場力w其他力ek. 4由電勢能變化計算：wep.,公式wabuabq對勻強電場、非勻強電場均適用，但wabeqd只適用于勻強電場，且d為a、b間沿電場方向的距離,2(2010廣州測試)如圖621 所示為某靜電場等勢面的分 布，電荷量為1.6109 c的正 電荷從a經(jīng)b、c到達d點從a 到d，電場力對電荷做的功為 ( ) a4.8108 j b4.8108 j c8.0108 j d8.0108 j,圖621,解析：電場力做功與電荷運動的路徑無關，只與電荷 的起始位置有關從a到d，電場力對電荷做的功為 wuadq(ad)q(4010)1.6109 j 4.8108 j，a、c、d錯誤，b正確,答案：b,(2009安徽高考)在光滑的絕緣水平面上，有一個正方形abcd，頂點a、c處分別固定一個正點電荷，電荷量相等，如圖622所示若將一個帶負電的粒子置于b點，自由釋放，粒子將沿著對角線bd往復運動粒子從b點運動到d點的過程中 ( ),a先做勻加速運動，后做勻減速運動 b先從高電勢到低電勢，后從低電勢到高電勢 c電勢能與機械能之和先增大，后減小 d電勢能先減小，后增大,圖622,思路點撥,課堂筆記 由兩個等量同種點電荷的電場線分布可知，b點到d點的電場是非勻強電場粒子在從b點到d點的運動過程中，雖然是先加速后減速，但不是勻變速，故a錯誤；由等量同種點電荷的電場線分布可知，從b點到d點電勢先升高后降低，故b錯誤；此過程中，粒子只受電場力作用，故其機械能和電勢能之和是不變的，故c錯誤；粒子在從b點到d點的過程中，電場力先做正功再做負功，電勢能先減小后增大，故d正確,答案 d,(1)對于能描繪電場線分布的問題，可用沿電場線方向 電勢降低來比較電勢的高低，用電場線的疏密來比較電場強弱 (2)研究電勢能的變化關鍵是分析電場力做功，電場力 做正功，電勢能減少，電場力做負功，電勢能增加.,某空間存在豎直向上的勻強電場，質量為m的帶正電的微粒水平射入電場中，微粒的運動軌跡如圖623所示，在相等的時間間隔內 ( ) a重力做的功相等 b電場力做的功相等 c電場力做的功大于重力做的功 d電場力做的功小于重力做的功,圖623,思路點撥,課堂筆記 帶電微粒的軌跡向上彎曲，說明帶電微粒所受的合力方向向上，微粒在豎直方向上做勻加速運動，相等時間間隔內在豎直方向上的位移不相等，a、b均錯；因微粒所受的合力方向向上，所以電場力大于重力，故電場力做的功大于重力做的功，c對d錯,答案 c,帶電粒子在電場中運動時，如果只有電場力做功，則電勢能和動能之和不變，如果只有重力和電場力做功，則電勢能、重力勢能和動能三者之和守恒.,(15分)(2010大連測試)一長為l的 細線，上端固定，下端拴一質量為m、帶 電荷量為q的小球，處于如圖624所示 的水平向右的勻強電場中，開始時，將線與小球拉成水平，然后釋放，小球由靜止開始向下擺動，當細線轉過60角時，小球到達b點速度恰好為零試求：,圖624,(1)ab兩點的電勢差uab； (2)勻強電場的場強大小； (3)小球到達b點時，細線對小球的拉力大小,思路點撥 對帶電小球由a到b的過程應用動能定理可求出ab間的電勢差uab，再根據(jù)ued可求出電場強度；由小球到達b點時的速度為零，沿半徑方向的合力為零可求出細線對小球的拉力,解題樣板 (1)小球下落過程中重力和電場力做功，由動能定理得： mglsin60uabq0(3分) uab (2分) (2)根據(jù)勻強電場中電勢差和場強的關系知： ubauabel(1cos60)(3分) e (2分),(3)在b點對小球受力分析如圖 625所示 由圓周運動知： fteqcosmgsinm (3分) 其中eq mg 因為vb0，故 fteqcos60mgsin600 fteqcos60mgsin60 mg.(2分),答案 (1) (2) (3) mg,圖625,小球到達b點的速度為零，但不是平衡狀態(tài)由b點小球合力為零求出電場強度的大小，再求電勢差的大小，是解答此題時常見的錯誤,1(2010南京模擬)在如圖626所示的四種電場中，分 別標記有a、b兩點其中a、b兩點的電勢相等，電場強度相同的是 ( ),圖626,a甲圖中與點電荷等距的a、b兩點 b乙圖中兩等量異種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、 b兩點 c丙圖中兩等量同種電荷連線的中垂線上與連線等距的a、 b兩點 d丁圖中勻強電場中的a、b兩點,解析：甲圖和丙圖中a、b兩點的電勢相同，電場強度大小相等，但方向不同，a、c選項錯誤；丁圖中a、b兩點的電場強度相同，電勢大小不等，d選項錯誤；乙圖中a、b兩點的電勢和電場強度都相同，b選項正確,答案：b,2如圖627所示，a、b、c是一條 電場線上的三個點，電場線的方向 由a到c，a、b間的距離等于b、c間的距離，a、b、c和ea、eb、ec分別表示a、b、c三點的電勢和電場強度，可以斷定 ( ) aabc beaebec cabbc deaebec,圖627,解析：沿電場線方向，電勢逐漸降低，即abc，故a選項正確只有一條電場線，不能比較電場線的疏密程度，故不能確定a、b、c三點處的場強ea、eb、ec的相對大小，即b、d選項錯誤相應地，ab與bc的相對大小也就不能確定，c項錯誤,答案：a,3(2009北京高考)某靜電場的電場線分布如圖628所 示，圖中p、q兩點的電場強度的大小分別為ep和eq， 電勢分別為up和uq，則 ( ),圖628,aepeq，upuq bepeq，upuq cepeq，upuq depeq，upuq,解析：根據(jù)沿著電場線的方向電勢是降落的，可以判斷出upuq；根據(jù)電場線的疏密表示電場的弱強，可以判斷出epeq，故選a.,答案：a,4(2010皖南八校聯(lián)考)電荷量分別為 q、q和q的三個帶電小球固定在 邊長為a的絕緣三角形框架的三個頂 點處，并置于場強為e的勻強電場中， 如圖629所示若此三角形繞穿 過其中心o垂直于三角形所在平面的 軸順時針轉過120，則在此過程中電場力做功的大小為 ( ) a0 bqea c2qea dqea,圖629,解析：三角形轉過120時，三個帶電小球均須克服電場力做功，其中兩個帶正電小球在電場中沿電場線移動 ，帶負電小球沿電場線移動a，則轉動過程中克服電場力總共做功為：wqea2qe 2qea.故c項正確,答案：c,5如圖6210所示，水平放置的帶電平行板m、n相距 10 cm，a點距m板0.3 cm，ab間距為10 cm，且與水平方向成30角，將一帶電荷量為2.0106 c的正電荷q由a點沿ab直線移到b點，電場力做功為1.6106 j試求： (1)板間電場強度； (2)m、n兩板間電勢差； (3)電荷q在b點的電勢能,圖6210,解析：(1)由wabuabqelabsin30q 可得：e 16 v/m. (2)umned160.1 v1.6 v. (3)umbedmb16(0.050.003) v0.848 v 又umbmb，m0 故b0.848 v epbbq1.696106 j.,答案：(1)16 v/m (2)1.6 v (3)1.696106 j,一、電容器及電容 1電容器 (1)組成：兩個彼此 又 的導體組成電容器，電 容器可以容納 (2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的 ，兩極板所帶 電荷量 ,絕緣,相距很近,電荷,絕對值,相等,(3)充、放電 充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個極板分別 帶上等量異號電荷的過程充電后兩極板間存在 ， 電容器儲存了 放電：用導線將充電后的電容器的兩極板接通，兩極 板上電荷 的過程放電后的兩極板間不再有 ， 同時電場能轉化為其他形式的能,電場,電能,中和,電場,2電容 (1)定義：電容器所帶的 跟它的兩極板間的 的比 值. (2)公式：c . (3)物理意義：電容是表示電容器 電荷本領的物理量 (4)單位： ，符號 .與其他單位間的換算關系為：1 f f pf.,電荷量,電勢差,容納,法拉,106,1012,f,3平行板電容器 (1)影響因素：平行板電容器的電容與兩極板的 成 正比，與電介質的相對 成正比，與 成反比 (2)決定式：c ，k為靜電力常量,正對面積,介電常數(shù),兩極板間,距離,平行板電容器的電容大小由本身的特性決定，與所帶電荷量多少、帶不帶電荷以及兩端的電壓無關，不要根據(jù)c 誤認為cq、c .,二、帶電粒子在電場中的加速和偏轉 1帶電粒子在電場中的加速 (1)運動狀態(tài)的分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進入 勻強電場，受到的電場力與運動方向在同一條直線上，做 (2)用功能觀點分析：電場力對帶電粒子做的功等于 ，即 mv2 mv02.,加(減)速直線運動,帶電粒,子動能的增量,qu,2帶電粒子在勻強電場中的偏轉 (1)運動狀態(tài)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入 勻強電場時，受到恒定的與初速度方向 的電場力作用而做 運動 (2)處理方法：類似于平拋運動的處理，應用運動的合成與 分解的方法 沿初速度方向做 運動，運動時間：tl/v0. 沿電場力方向做 運動，,垂直,勻變速曲線,勻速直線,勻加速直線,加速度為：a 離開電場時的偏移量：y at2 . 離開電場時的偏轉角tan .,1先確定是q還是u不變：電容器保持與電源連接，u不變； 電容器充電后斷開電源，q不變 2據(jù)平行板電容器c 來確定電容的變化 3由c 的關系判斷q、u的變化 4動態(tài)分析如下表,在分析平行板電容器的動態(tài)問題時，一定要分清是電壓不變還是電荷量不變,1如圖632所示是一個由電池、電阻r與平行板 電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過程中 ( ) a電阻r中沒有電流 b電容器的電容變小 c電阻r中有從a流向b的電流 d電阻r中有從b流向a的電流,圖632,解析：由圖知uab不變，當增大板間距離時，由c 知d增大，c減小，所以q減小，故r中電流由ab，所以b、c兩項正確,答案：bc,1研究對象 (1)基本粒子：如電子、質子、粒子、離子等，除有說明或 有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質量) (2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有 明確的暗示以外，一般都不能忽略重力,2帶電粒子在電場中的偏轉問題分析 (1)粒子的偏轉角問題 已知電荷情況及初速度如圖 633所示，設帶電粒子質量為 m，帶電荷量為q，以速度v0垂直 于電場線方向射入勻強偏轉電場， 偏轉電壓為u1.若粒子飛出電場時偏轉角為，則tan ，式中vyat ，vxv0，代入得tan 結論：動能一定時tan與q成正比，電荷量相同時tan與 動能成反比,圖633,已知加速電壓u0 若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)過同一加速電壓u0加速后進入偏轉電場的，則由動能定理有： qu0 mv02 由式得：tan 結論：粒子的偏轉角與粒子的q、m無關，僅取決于加速電場和偏轉電場即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉電場，它們在電場中的偏轉角度總是相同的,(2)粒子的偏轉量問題 y 作粒子速度的反向延長線，設交于o點，o點與電場邊緣 的距離為x，則x 結論：粒子從偏轉電場中射出時，就像是從極板間的l/2處沿直線射出,若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓u0加速后進入偏轉電場的，則由和得： y 結論：粒子的偏轉角和偏轉距離與粒子的q、m無關，僅取決于加速電場和偏轉電場即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉電場，它們在電場中的偏轉角度和偏轉距離總是相同的,偏轉角是指入射速度與出射速度間的夾角，不是位移與入射速度的夾角,2如圖634所示，在a板附近有 一電子由靜止開始向b板運動， 則關于電子到達b板時的速率， 下列解釋正確的是 ( ) a兩板間距越大，運動時間就越長，則獲得的速率越大 b兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大 c與兩板間的距離無關，僅與加速電壓u有關 d以上解釋都不正確,圖634,解析：帶電粒子的末速度取決于電場力對粒子做功的情況由wqu mv2知，電場力做的功由兩板間電勢差決定，而與板間距無關故c正確,答案：c,(2009福建高考)如圖63 5所示，平行板電容器與電動勢為 e的直流電源(內阻不計)連接，下 極板接地一帶電油滴位于電容 器中的p點且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離 ( ),圖635,a帶電油滴將沿豎直方向向上運動 bp點的電勢將降低 c帶電油滴的電勢能將減小 d若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大,思路點撥 解答本題時應注意以下幾個方面： (1)電容器始終與電源連接； (2)下極板接地、電勢為零； (3)板間距變化引起板間電場強度變化,課堂筆記 上極板向上移動一小段距離后，板間電壓不變，仍為e，故電場強度將減小，油滴所受電場力減小，故油滴將向下運動，a錯；p點的電勢大于0，且p點與下極板間的電勢差減小，所以p點的電勢減小，b對；兩極板間電場方向豎直向下，所以p點的油滴應帶負電，當p點電勢減小時，油滴的電勢能應增加，c錯；電容器的電容c ，由于d增大，電容c應減小，極板帶電荷量qce將減小，d錯,答案 b,先分清題目的類型(電壓不變還是電荷量不變)，再由e 、qcu和c 討論有關問題，是這類問題的常用解題思路.,如圖636所示，水平放置的 a、b兩平行板相距h，上板a帶正電 現(xiàn)有質量為m、電荷量為q的小球在 b板下方距離為h處，以初速度v0豎直 向上從b板小孔進入板間電場，欲使 小球剛好打到a板，a、b間電勢差uab應為多大？,圖636,思路點撥 小球先在重力作用下做勻減速直線運動，后在重力和電場力共同作用下做勻減速直線運動,課堂筆記 法一：小球運動分兩個過程，在b板下方時僅受重力作用，做豎直上拋運動；進入電場后受向下的電場力和重力作用，做勻減速直線運動設小球運動到b板時速度為vb. 對第一個運動過程：vb2v022gh 對第二個運動過程：加速度為a 按題意，h為減速運動的最大位移，故有h ，整理得,vb22gh 聯(lián)立兩式解得he 由平行板電容器內部勻強電場的場強和電勢差的關系，易知uabhe，故有uab,法二：對小球的整個運動過程由動能定理得 mg(hh)quab mv02 解得：uab,答案,對于帶電粒子在電場中的勻變速直線運動問題可選用以下三種方法處理： (1)能量方法：能量守恒定律； (2)功能關系：動能定理； (3)動力學方法：牛頓運動定律和運動學公式相結合.,(15分)如圖637所示， 真空室中速度v01.6107 m/s的電 子束，連續(xù)地沿兩水平金屬板中 心線oo射入，已知極板長l 4 cm，板間距離d1 cm，板右端 距離熒光屏pq為l18 cm.電子電荷量q1.61019 c，質量m0.911030 kg.若在電極ab上加u220 sin100t v的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標軸y上能觀測到多長的線段？(設極板間的電場是均勻的，兩板外無電場，熒光屏足夠大),圖637,思路點撥 由于電子經(jīng)過板間的時間極短，遠小于交變電壓的周期，因此，在電子經(jīng)過板間的過程中，可認為板間電壓不變，因此電子在板間的運動可認為是類平拋運動，但不同電壓值對應電子不同的偏移量，沿金屬板邊緣