物理选修3-1第一章总复习课件.ppt

静静电电场场能的能的性质性质电电势：势：A=Ao=W Ao/q对对电场的描述；电场的描述；等势面：等势面：等势面特点等势面特点电势处处相等，但场强不一定相等电势处处相等，但场强不一定相等与与电场线垂直电场线垂直电势差电势差UAB=A B=W AB/q电场力做功与电势差的关系电场力做功与电势差的关系W AB=q UAB电场力做功与电势能变化的关系：电场力做功与电势能变化的关系：W AB=EA-EB电荷在电场中的电荷在电场中的偏转，示波器偏转，示波器轨迹：轨迹：抛物线，类平抛运动抛物线，类平抛运动规律：规律：垂直电场线方向做匀速直线运动垂直电场线方向做匀速直线运动沿沿电场线方向做匀加速直线运动电场线方向做匀加速直线运动电容器电容器电容：电容：平行板电容器的电容：平行板电容器的电容：一一.电荷守恒定律：电荷守恒定律：电荷既不能创造，电荷既不能创造，也不能被消灭，它们也不能被消灭，它们只能从一个物体转移只能从一个物体转移到另一个物体，或者到另一个物体，或者从物体的一部分转移从物体的一部分转移到另一部分。到另一部分。(二二)电场、电场强度、电场线电场、电场强度、电场线 1.电电荷荷周周围围存存在在着着电电场场。静静止止的的电电荷荷产产生生的的电电场场称称为为静静电电场场。电电场场是是传传递递电电荷荷相互作用的物质。相互作用的物质。2.电场强度电场强度 电电场场强强度度是是反反映映电电场场的的力力的的性性质质的的物物理理量量。它它用用检检验验电电荷荷受受到到的的电电场场力力跟跟检检验验电电荷荷电电量量q的的比值来定义，即比值来定义，即 电场强度是矢量电场强度是矢量。方向：方向：是正电荷在电场中所受电场力的方向。是正电荷在电场中所受电场力的方向。大小：大小：是由电场本身的内在因素决定的，它与引入电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。场中的检验电荷无关。3.点电荷场强公式，即点电荷场强公式，即 4.匀强电场场强公式，即匀强电场场强公式，即5.电场强度的叠加电场强度的叠加o电场强度的叠加遵守平行四边形法则电场强度的叠加遵守平行四边形法则6.电场线 电电场场线线是是为为了了形形象象描描述述电电场场中中各各点点电电场场强强度度大大小小和和方方向向而而假假想想的的线线，电电场场线线上上每每一一点点的的电电场场强强度度方方向向沿沿该该点点的的切切线线方方向向；电电场场线线密密处处电电场场强强度度大大，电场线疏处电场强度小。电场线疏处电场强度小。静电场的电场线从静电场的电场线从正电荷出发到负电荷正电荷出发到负电荷终止终止。例题例题1.如图如图29-1所示，在真空中同一条直线所示，在真空中同一条直线上的上的A、B两点固定有电荷量分别为两点固定有电荷量分别为+4Q和和-Q的两的两个点电荷个点电荷将另一个点电荷放在该直线上的哪一将另一个点电荷放在该直线上的哪一个位置，可以使个位置，可以使它它在电场力作用下保持静止？在电场力作用下保持静止？若若要求这三个点电荷要求这三个点电荷都都只在电场力作用下保持静止，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？荷量是多大？例题例题2.如图如图29-3所示，带电小球所示，带电小球A、B的电荷分别的电荷分别为为QA、QB，OA=OB，都用长，都用长L的丝线悬挂在的丝线悬挂在O点静点静止时止时A、B相距为相距为d为使平衡时为使平衡时AB间距离减为间距离减为d/2，可，可采用以下哪些方法采用以下哪些方法 A.将小球将小球A、B的质量都的质量都增加到原来的增加到原来的2倍倍 B.将小球将小球B的质量增加到的质量增加到原来的原来的8倍倍 C.将小球将小球A、B的电荷量的电荷量都减小到原来的一半都减小到原来的一半 D.将小球将小球A、B的电荷量的电荷量都减小到原来的一半并将都减小到原来的一半并将B球球的质量增加到原来的的质量增加到原来的2倍倍BD 例题例题3：如图：如图29-8所示，一个半径为所示，一个半径为R的绝缘球的绝缘球壳上均匀分布有总电荷量为壳上均匀分布有总电荷量为+Q的电荷另一个电荷量的电荷另一个电荷量为为+q的点电荷固定在该球壳的球心的点电荷固定在该球壳的球心O处现在从球壳处现在从球壳最左端挖去一个半径为最左端挖去一个半径为r（rR）的小圆孔，则此时）的小圆孔，则此时位于球心处的点电荷所受库仑力的大小为位于球心处的点电荷所受库仑力的大小为_，方，方向为向为_(三三)电场力的功、电势能、电势、电势差、等势面电场力的功、电势能、电势、电势差、等势面 1.电场力的功电场力的功:电电荷荷在在电电场场中中移移动动，电电场场力力做做功功的的数数量量跟跟电电荷荷移动的移动的路径无关路径无关。电电场场力力做做正正功功时时，电电势势能能减减小小；电电场场力力做做负负功功时时，电势能增大。电势能增大。2.电势能电势能:电电荷荷在在电电场场中中某某点点的的电电势势能能在在数数值值上上等等于于把把电电荷荷从从该该点点移移到到电电势势能能为为零零处处，电电场场力所做的功。力所做的功。3.电势电势:电电势势是是反反映映电电场场的的能能的的性性质质的的物物理理量量。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 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位置电势能小4.电势差电势差(电压电压)o AB两点间的电势差两点间的电势差UAB在在数值上等于将检验电荷从数值上等于将检验电荷从A点点移至移至B点电场力所作的功点电场力所作的功WAB与检验电荷电量与检验电荷电量q的比值的比值（1）（2）电功电功电势能电势能电势差电势差电势电势 5.等势面等势面：等势面是电场中电势相等的点构等势面是电场中电势相等的点构成的面。成的面。o 电电荷荷沿沿等等势势面面移移动动，电电势势能能不不变变化化，电电场场力力不不做做功功。等等势势面面一一定定和和电电场场线线垂垂直直，电电场场线线的的方方向向是是电电势势降降低低的的方方向向。电电场场线线本本身身不不能能相相交交，等等势势面面本身也不能相交。本身也不能相交。点电荷电场的等势面是以点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一族球面；点电荷为球心的一族球面；匀强电场的等势面是与电匀强电场的等势面是与电场线垂直的一族平行平面。场线垂直的一族平行平面。说明说明:电势与电场强度在数值上没有必然对应的关系。电势与电场强度在数值上没有必然对应的关系。o 例例如如，电电势势为为零零的的地地方方电电场场强强度度可可以以不不为为零零(电电势势为为零的地方可任意选取零的地方可任意选取)；o 电电场场强强度度为为零零的的地地方方电电势势可可以以不不为为零零(如如两两个个带带同同种种等等电电量量的的点点电电荷荷，其其连连线线的的中中点点处处电电场场强强度度为为零零，电电势势却却不为零不为零)。o 电电场场强强度度恒恒定定的的区区域域电电势势有高低不同有高低不同(如匀强电场如匀强电场)；o 等等势势面面上上的的各各点点，电电场场强强度度可可以以不不相相同同(如如点点电电荷荷形形成成的的电电场场的的等等势势面面上上，各各点点场场强不同强不同)。2.经常遇到的三个问题经常遇到的三个问题o（1）.比较场强的大小比较场强的大小,看电场线的疏密或等势面的疏看电场线的疏密或等势面的疏密。密。o（2）.比较电势的高低，看电场线的方向。电场线的方比较电势的高低，看电场线的方向。电场线的方向是电势降低的方向。向是电势降低的方向。o（3）.比较同一检验电荷在电场中两点所具有的电势能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。电势能减少。(四)电场对带电质点(粒子)的作用o1.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:o3.带带电电粒粒子子在在电电场场中中加加速速或或减减速速的的问问题题，多多应应用用动动能定理、能量守恒定律求解。能定理、能量守恒定律求解。o 4.带带电电粒粒子子在在电电场场中中偏偏转转的的问问题题，如如带带电电粒粒子子穿穿过过匀匀强强电电场场时时的的偏偏转转问问题题，多多应应用用牛牛顿顿第二定律及运动合成知识求解。第二定律及运动合成知识求解。o（1）.加速度加速度o（2）.侧向速度侧向速度o（3）.偏向角偏向角o（4）.侧向位移侧向位移o（5）.侧向位移与偏向角侧向位移与偏向角o（6）.增加的动能增加的动能(五五)电容器和电容电容器和电容o1.电电容容是是反反映映电电容容器器容容纳纳电电荷荷本本领领的的物物理理量量。它它用用电电容容器器所所带带的的电电量量跟跟电电容容器器两两板板间间的的电电势势差的比值来定义，即差的比值来定义，即2.平行板电容器的电容平行板电容器的电容o 平平行行板板电电容容器器的的电电容容，跟跟介介电电常常数数成成正正比比，跟跟正对面积成正比，跟极板间的距离成反比，即正对面积成正比，跟极板间的距离成反比，即3.平行板电容器的电场o(1)电势差恒定o(2)带电量恒定例2、如图所示，A、B、C为一等边三角形的三个顶点，三角形位于匀强磁场中，电场线平行于三角形的平面。现将正点电荷10-8 C从A点移到B点，电场力做功310-6 J，现将负电荷10-8 C 从A点移到C点，克服电场力做功310-6 J，求：分析：根据电势差与电功的关系式，通过计算可判断B、C两点处在同一等势面上。又据电势降低的方向是电场线的方向，可判断电场线的方向，最后据在匀强电场中场强与电势差的关系，通过计算得出电场强度的大小。B点与C点处在同一等势面上，又因为电场线方向是电场降低的方向，所以电场线方向必定是A点指向BC连线的中点与BC垂直，如图所示。(2)A点到等势面的距离为d，那么根据匀强电场中，场强与电势差间的关系，电场强度为例例3、在在一一个个点点电电荷荷产产生生的的静静电电场场中中，一一个个带带电电粒粒子运动轨迹如图中的虚线所示。试问：子运动轨迹如图中的虚线所示。试问：(1)带电粒子带何种电？带电粒子带何种电？（2）M点点和和N点点相相比比，带带电电粒粒子子的的运运动动速速度度VM、VN哪哪个个大大？运运动动加加速速度度aM、aN哪哪个个大大，电电势势能能EM、EN哪个大？哪个大？MN 例例4、一一个个质质量量为为m、带带有有电电荷荷-q的的小小物物体体，可可在在水水平平轨轨道道Ox上上运运动动，O端端有有一一与与轨轨道道垂垂直直的的固固定定墙墙、轨轨道道处处于于匀匀强强电电场场中中，其其场场强强大大小小为为E,方方向向沿沿OX轴轴正正方方向向,如如图图所所示示。小小物物体体以以初初速速度度v0从从x0点点沿沿OX轨轨道道运运动动，运运动动时时受受到到大大小小不不变变的的摩摩擦擦力力f作作用用，且且fqE；设设小小物物体体与与墙墙碰碰撞撞时时不不损损失失机机械械能能，且且电电量量保保持持不不变变，求求它它在在停停止止运动前所通过的总路程运动前所通过的总路程s。解：由于fqE，所以物体最后停在O点，物体停止运动前所通过的总路程为s，根据动能定理有所以例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(忽略重力影响)。试问：和tan各变化为原来的几倍？侧向位移与偏向角的正切分别为分析：带电粒子进入电场以后，在x方向不受电场力，仅有初速度，度，将式代入式得同理可得 (2)由y和tan的表达式，当入射的带电粒子初动能减小一半，则分母减小一半；偏转电压增大到3倍，则分子增大到3倍。因此，横向位移y以及偏转角的正切tan都增大到原来的6倍。答：氢核、氘核、氦核以相同的初动量垂直飞入一个偏转电场，横向位移之比以及偏转角正切之比均为128。若入射初动能减小一半，偏转电压增大到3倍，带电粒子在偏转电场中的横向位移y以及运动偏转角正切tan均增大到原来的6倍。【反馈练习】A-9 4-36B9 4 36C-3 2-6D3 2 6答案:A2如如图图所所示示，半半径径相相同同的的两两个个金金属属小小球球A、B带带有有电电量量相相等等的的电电荷荷，相相隔隔一一定定距距离离，两两球球之之间间的的相相互互吸吸引引力力的的大大小小是是F，今今让让第第三三个个半半径径相相同同的的不不带带电电的的金金属属小小球球先先后后与与A、B两两球球接接触触后后移移开开。这这时时，A、B两两球球之之间间的的相相互互作用力的大小是作用力的大小是答案:A3图图(1)所所示示，有有两两个个带带有有等等量量异异种种电电荷荷的的小小球球，用用绝绝缘缘细细线线相相连连后后，再再用用绝绝缘缘细细线线悬悬挂挂在在水水平平方方向向的的匀匀强强电电场场中中。当当两两小小球球都都处处于于平平衡衡时时的的可可能能位位置置是是图图(2)中中的的哪哪一种。一种。答案:A4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振子的周期增大答案:B5若若带带正正电电荷荷的的小小球球只只受受到到电电场场力力作作用用，则则它它在在任任意意一一段时间内段时间内 A一定沿电场线由高电势处向低电势处运动；一定沿电场线由高电势处向低电势处运动；B一定沿电场线由低电势处向高电势处运动；一定沿电场线由低电势处向高电势处运动；C不不一一定定沿沿电电场场线线运运动动，但但一一定定由由高高电电势势处处向向低低电电势势处处运动；运动；D不不一一定定沿沿电电场场线线运运动动，也也不不一一定定由由高高电电势势处处向向低低电电势势处运动。处运动。答案:D6下面哪些话是正确的？下面哪些话是正确的？A在电场中，电场强度大的点，电势必高。在电场中，电场强度大的点，电势必高。B电荷置于电势越高的点，所具有的电势能也越大。电荷置于电势越高的点，所具有的电势能也越大。C电电场场中中电电场场强强度度大大的的地地方方，沿沿电电场场线线方方向向电电势势降降落快。落快。D一一带带电电粒粒子子只只受受电电场场力力作作用用，在在电电场场中中运运动动时时，电势能一定变化。电势能一定变化。答案:C7一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，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AU变小，E不变BE变大，不变CU变小，不变DU不变，不变答案:AC8如如图图所所示示，在在真真空空中中把把一一绝绝缘缘导导体体向向带带电电(负负电电)的的小球小球P缓慢地靠近缓慢地靠近(不相碰不相碰)，下列说法中正确的是：，下列说法中正确的是：AB端的感应电荷越来越多端的感应电荷越来越多B导体内场强越来越大导体内场强越来越大C导导体体的的感感应应电电荷荷在在M点点产产生生的的场场强强恒恒大大于于在在N点点产产生的场强生的场强D导体的感应电荷在导体的感应电荷在MN两点的场强相等两点的场强相等答案:AC9两两个个质质量量相相同同的的带带电电小小球球，分分别别带带等等量量异异种种电电荷荷，电电量量为为q，固固定定在在一一根根长长度度为为l的的轻轻质质绝绝缘缘细细杆杆的的两两端端,置置于于电电场场强强度度为为E的的匀匀强强电电场场中中,杆杆的的方方向向与与场场强强方方向向平平行行,如如图图所所示示。若若此此杆杆绕绕其其中中点点O旋旋转转180，则则在在此此转转动动过过程程中中，两两个个小小球球动动能能的的增增加加量为量为 A0 BqElC2qElDqEl答案:C【课后练习】1如图所示，在一个正方形的4个顶点各有一个电量大小相等的点电荷，那么下列说法中正确的是强为零，电势也为零场强不为零场强也不为零电势不为零答案：答案：B2平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部。闭合电键K，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为，如图所示。A保持电键K闭合，带正电的A板向B板靠近，则增大B保持电键K闭合，带正电的A板向B板靠近，则不变C电键K断开，带正电的A板向B板靠近，则增大D电键K断开，带正电的A板向B板靠近，则不变答案：答案：AD3在O点有一个电量为Q的正点电荷，空间有水平向右的匀强电场，如图所示。现将一个检验电荷-q置于O点左方距O为半径r的a点时，该检验电荷所受电场力为零。试求：(2)检验电荷-q由a点移动到b点，电势能的改变量是多大？的电场线方向飞入匀强电场区，测得该电子深入电场的最大距离为d=50m。试求：(1)匀强电场的场强E的大小；(2)电子经多少时间t回到出发点。5一个半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q的电荷，另一电量为+q的点电荷放在球心O上，由于对称性，点电荷受力为零。现在球壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔，则此时置于球心的点电荷所受的力的大小为_(已知静电力常量为k)，方向_。6半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示。珠子所受静电力是其重力的34倍。将珠子从环上最低位置A点静止释放，则7相距为d、长度为L的两平行金属板A、B带有等量异种电荷，两板间存在匀强电场，金属板平面与水平成角位置，如图所示。一个板方向飞入电场，带电颗粒在电场中做直线运动。试求：场中，入射方向跟极板平行，极板长为l，两极板间距离为d，整个装置处在真空中，重力可以忽略。当带电粒子射出平行板区时产生横向位 m和q有何关系？初速释放小球，求当带电小球运动到悬点O正下方的b点时，悬线10用长为L的轻质丝线将一个质量为m、带电量为q的带电小球悬挂于O点，空间有竖直向下的匀强电场E，如图所示。将小球拉到偏离平衡位置角的a点无初速释放，试求：(2)如果5，小球从a运动到b所需时间t多大？课后练习答案：课后练习答案：1B2A、D93.577牛。