山东省高密市第三中学高中物理 第一章 静电场复习课件2(创新班)新人教选修31.ppt
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1、静电场复习静电场复习2021/8/8 星期日1考纲要求考纲要求1 1物质的电结构、电荷守恒、静电现象的解释、点物质的电结构、电荷守恒、静电现象的解释、点电电 荷、静电场荷、静电场2 2库仑定律、库仑定律、3 3电场强度、点电荷的场强、电势差电场强度、点电荷的场强、电势差4 4电势、电势能电势、电势能5 5匀强电场中电势差跟电场强度的关系匀强电场中电势差跟电场强度的关系6 6电场线电场线7 7带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动8 8示波管示波管9 9、常见的电容器、常见的电容器1010电容器的电压、电荷量和电容的关系电容器的电压、电荷量和电容的关系2021/8/8 星期日2电荷
2、和电荷守恒定律电荷和电荷守恒定律电场电场电场力的性质电场力的性质场强场强 E=F/q E=F/q 矢量矢量 电场线电场线 匀强电场匀强电场E=U/d E=U/d 真空中点电荷的电场真空中点电荷的电场E=KQ/r2E=KQ/r2电场能的性质电场能的性质电势:电势:=/q =/q 标量标量 等势面等势面电势差:电势差:UAB=A-B=/q=wAB/qUAB=A-B=/q=wAB/q电电场场力力 F=EqF=Eq(任任何何电电场场)F=Kq1q2/r2(F=Kq1q2/r2(真空中点电荷真空中点电荷)电势能电势能=q AB=qUAB=q AB=qUAB电场力的功电场力的功 W=qUAB=AB W=q
3、UAB=AB 做功与路径无关做功与路径无关带电粒子在电场中运动带电粒子在电场中运动平衡平衡 直线加速直线加速 偏转偏转电场中的导体电场中的导体 静电感应静电感应 静电平衡静电平衡电容器电容器 电容:电容:C=Q/UC=Q/U电荷间的相互作用力电荷间的相互作用力知识结构知识结构2021/8/8 星期日3一、两个定律:一、两个定律:1、电荷守恒定律:、电荷守恒定律:2、库仑定律:、库仑定律:适用条件:适用条件:k=9.010 9 N m2/c2真空中真空中带电本质:带电本质:e=1.6010-19 C元电荷元电荷点电荷点电荷Q用绝对值用绝对值电荷的转移电荷的转移2021/8/8 星期日4例:真空中
4、有相隔距离为例:真空中有相隔距离为r的两个点电荷,它们的两个点电荷,它们分别带分别带4q和和3q的电量,其间的静电力为的电量,其间的静电力为F,如果保持它们之间的距离如果保持它们之间的距离r不变,而将它们所不变,而将它们所带电量分别改变为带电量分别改变为2q和和6q,那么它们之间的,那么它们之间的静电力的大小应为静电力的大小应为()A.F/2 B.2F C.4F D.FD2021/8/8 星期日5AA产生的电场产生的电场BB受到的力是受到的力是A产生产生的电场对的电场对B的作用力的作用力BFFB产生的电场产生的电场A受到的力是受到的力是B产生产生的电场对的电场对A的作用力的作用力A考点二:电场
5、强度考点二:电场强度一、电场:一、电场:电荷周围客观存在的一种特殊物质电荷周围客观存在的一种特殊物质电场的基本性质:电场的基本性质:对放入其中的电荷有力的作用对放入其中的电荷有力的作用电荷在电场中具有电势能电荷在电场中具有电势能电荷间的相互作用是通过电场来实现的电荷间的相互作用是通过电场来实现的2021/8/8 星期日6二、电场强度二、电场强度(描述电场的力的性质的物理量)(描述电场的力的性质的物理量)1 1、定义定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力放入电场中某点的电荷所受的电场力F F跟它的电荷量跟它的电荷量q q的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。的比值,叫做该点的电场强度,简称场强。
6、表达式:表达式:(普适公式)(普适公式)矢量:方向为正电荷在电场中受到的电场力方向矢量:方向为正电荷在电场中受到的电场力方向表达式中表达式中q q为试探电荷可正可负为试探电荷可正可负注意:注意:E 与与F、q无关无关,取决于电场本身,取决于电场本身2021/8/8 星期日74.4.电场的叠加:电场的叠加:如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加,形成合电场这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生合电场这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和这叫做电场的叠加原理的场强的矢量和这叫做电场的叠加原理3.3.匀强电场的
7、场强:匀强电场的场强:电场中两点电场中两点沿电场线方沿电场线方向或两等势向或两等势面间距面间距2 2点电荷电场的场强:点电荷电场的场强:场源电荷场源电荷2021/8/8 星期日8 4.电场的叠加电场的叠加+Q+Q-Q-QE1E1E2E2E E+Q+Q+Q+QE1E1E1E1E2E2E2E2E E2021/8/8 星期日9电场强度:电场强度:1、定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力、定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它跟它 的电量的比值叫该点的电场强度,简称的电量的比值叫该点的电场强度,简称场强。场强。2、定义式:、定义式:E电场强度电场强度 国际单位:牛国际单位:牛/库(库(N/C
8、)二、电场强度二、电场强度电场:电场:2、电场的基本性质:、电场的基本性质:1、定义:、定义:3、电场强度是矢量,、电场强度是矢量,规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向。规定场强方向为正电荷在该点所受电场力方向。带电体周围存在电场带电体周围存在电场2021/8/8 星期日10电场强度电场强度E定定 义义 点电荷周点电荷周围的场强围的场强 匀强电场匀强电场的场强的场强 AB2021/8/8 星期日11例:检验电荷例:检验电荷q放在点电荷放在点电荷Q所形成的电场中的所形成的电场中的A点,点,若检验电荷带负电,它的电量为若检验电荷带负电,它的电量为q=2.010-8C,它所受的电场力它所受的电场
9、力F=4.010-3N,方向指向,方向指向Q,A点距离点距离Q的距离为的距离为r=0.3m。试求:。试求:(1)A点的电场强度。点的电场强度。(2)点电荷)点电荷Q的电量和电性。的电量和电性。(3)若把检验电荷)若把检验电荷q取走,取走,A点的电场强度又是多少点的电场强度又是多少?例:图例:图1是电场中某区域的电场线分布图,是电场中某区域的电场线分布图,P点是电场中的一点,则点是电场中的一点,则 ()A.P点的电场强度方向向左点的电场强度方向向左 B.P点的电场强度方向向右点的电场强度方向向右 C.正点电荷在正点电荷在P点所受的电场力的方向向点所受的电场力的方向向左左 D.正点电荷在正点电荷在
10、P点所受的电场力的方向向点所受的电场力的方向向右右PE图图1BD2021/8/8 星期日12例例1:A为已知电场中的一固定点,在为已知电场中的一固定点,在A点放一点放一电量为电量为q 的电荷,所受电场力为的电荷,所受电场力为F,A点的场强点的场强为为E,则,则 A若在若在A点换上点换上q,A点场强方向发生变化点场强方向发生变化B若在若在A点换上电量为点换上电量为2q 的电荷,的电荷,A点的场强点的场强 将变为将变为 2EC若在若在A点移去电荷点移去电荷q,A点的场强变为零点的场强变为零DA点场强的大小、方向与点场强的大小、方向与q 的大小、正负、的大小、正负、有无均无关有无均无关D2021/8
11、/8 星期日13 例例3:电场强度的定义式为:电场强度的定义式为EFq A该定义式只适用于点电荷产生的电场该定义式只适用于点电荷产生的电场BF是检验电荷所受到的力,是检验电荷所受到的力,q是产生电是产生电 场的场的 电荷电量电荷电量C场强的方向与场强的方向与F的方向相同的方向相同D由该定义式可知,电场中某点电荷所受的电由该定义式可知,电场中某点电荷所受的电 场力大小与该点场强的大小成正比场力大小与该点场强的大小成正比D2021/8/8 星期日14例例4.对公式对公式 E=kQ/r2 的几种不同理解,的几种不同理解,错误的是错误的是 ()A当当r0时,时,E B当当r时,时,E0 C某点的场强与
12、点电荷某点的场强与点电荷Q的大小无关的大小无关 D在以点电荷在以点电荷Q为中心,为中心,r为半径的球为半径的球 面上,各处的电场强度都相同面上,各处的电场强度都相同A C D2021/8/8 星期日15三、电场线:三、电场线:1、电场线用来形象的描述电场:、电场线用来形象的描述电场:2、几种常见电场的电场线:、几种常见电场的电场线:电场方向:切线方向电场方向:切线方向电场强弱:电场线疏密。电场强弱:电场线疏密。匀强电场:各点场强大小和方向都相同匀强电场:各点场强大小和方向都相同3、电场线的性质:、电场线的性质:2021/8/8 星期日16(1)、从正电荷出发,终止于负电荷。)、从正电荷出发,终
13、止于负电荷。(2)、电场上某点的切线方向表示该点的场)、电场上某点的切线方向表示该点的场强方向。强方向。(3)、电场线某点的疏密表示该处场强的强弱。)、电场线某点的疏密表示该处场强的强弱。(4)、电场线是不相交)、电场线是不相交,不闭合的曲线。不闭合的曲线。2021/8/8 星期日17例题:图例题:图7-3是电场中某区域的电场线分图,是电场中某区域的电场线分图,a、b是电场中的两点。这两点相比有是电场中的两点。这两点相比有()A.b点的场强较大点的场强较大B.a点的场强较大点的场强较大C.同一个检验点电荷放在同一个检验点电荷放在a点所受的电场力点所受的电场力 比放在比放在b点时所受电场力大点时
14、所受电场力大D.同一个检验点电荷放在同一个检验点电荷放在b点所受的电场力点所受的电场力 比放在比放在a点时所受电场力大点时所受电场力大ab图7-3AD2021/8/8 星期日18四、电势差与电势:四、电势差与电势:1、电势差:、电势差:UABUAB=A-BAB2、电势:、电势:UAB=WAB/qWAB=qUABAB电场力做正功电势能减小电场力做正功电势能减小沿电场线方向电势降低最快沿电场线方向电势降低最快电场力做负功电势能增加电场力做负功电势能增加电场力做功与路径无关,电场力做功与路径无关,与初末位置的电势差有关与初末位置的电势差有关注意:注意:W、U、Q的正负。的正负。电场力的电场力的做功特
15、点:做功特点:2021/8/8 星期日19会根据给出的一条电场线,分析推断电势和会根据给出的一条电场线,分析推断电势和场强的变化情况。场强的变化情况。abc例、如例、如图图所示,所示,a、b、c是一条是一条电场线电场线上上的三个点,的三个点,电场线电场线的方向由的方向由a到到c,a、b间间距距离等于离等于b、c间间距离。用距离。用Ua、Ub、Uc和和Ea、Eb、Ec分分别别表示表示a、b、c三点的三点的电势电势和和电场电场强强度,可以判定:度,可以判定:A UaUbUc。B UaUbUbUcC EaEbEc D Ea=Eb=EcA2021/8/8 星期日203、等势面的特点、等势面的特点(4)
16、两个等势面不可能相交。两个等势面不可能相交。(3)沿等势面移动电荷,电场力不做功沿等势面移动电荷,电场力不做功(2)等势面越密处,场强越大。等势面越密处,场强越大。(1)等势面一定与电场线垂直,且沿电场线方向等势面一定与电场线垂直,且沿电场线方向电势一定是降低的。电势一定是降低的。2021/8/8 星期日21电场力做功的计算电场力做功的计算设电荷设电荷q 在电场中由在电场中由AB,电场力做功为,电场力做功为 WAB=EK WAB=A B W=qUAB=q(AB)W=Fscosa=qEd适用于恒定电场力做功适用于恒定电场力做功由电势差计算由电势差计算由电势能的变化计算由电势能的变化计算用动能定理
17、计算用动能定理计算2021/8/8 星期日22例题:如果在某电场中将例题:如果在某电场中将5.010-8C的电荷由的电荷由A点移点移到到B点,电场力做点,电场力做6.010-3J的功,那么的功,那么()A.A、B两点间的电势差是两点间的电势差是1.2105VB.A、B两点间的电势差是两点间的电势差是3.010-10VC.若在若在A、B两点间移动两点间移动2.510-8C的电的电 荷,电场力将做荷,电场力将做3.010-3J的功的功D.若在若在A、B两点间移动两点间移动2.510-8C的电的电 荷,电场力将做荷,电场力将做3.010-17J的功的功例题:如果在电场中某两点间移动电荷量为例题:如果
18、在电场中某两点间移动电荷量为510-8C的点的点电荷,电场力做功电荷,电场力做功610-3J,这两点间的电势差为多少?,这两点间的电势差为多少?AC2021/8/8 星期日23五、电容器五、电容器 电容电容2、电容器与电容概念区分、电容器与电容概念区分1、电容器的充电和放电、电容器的充电和放电3、单位:、单位:1F=1C/V=1106F=11012pF其它单位:微法(其它单位:微法(F)、皮法()、皮法(pF)国际单位:法拉(国际单位:法拉(F)4、电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小、电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小 的物理量,与电容器是否带电无关。的物理量,与电容器是否带电无关。C与与
19、Q、U无关无关例题:一个电容器所带电量为例题:一个电容器所带电量为610-11C,其两极板间的电压为其两极板间的电压为60V,求:,求:1它的电容是多少?它的电容是多少?2若使它的电量减少一半,它的电容是多若使它的电量减少一半,它的电容是多少?少?2021/8/8 星期日243 3、关于平行板电容器的两类问题、关于平行板电容器的两类问题电容器与电源相连电容器与电源相连两极板间电压不变两极板间电压不变电容器充电后与电源断开电容器充电后与电源断开电容器所带电量不变电容器所带电量不变4 4、电容式传感器、电容式传感器测定角度测定角度的电容式传的电容式传感器感器测定液面高测定液面高度度h h的电容的电
20、容式传感器式传感器测定压力测定压力F F的电容式传的电容式传感器感器测定位移测定位移x x的电容式传的电容式传感器感器2021/8/8 星期日25例例1.如图所示是描述对给定的电容器充电时电量如图所示是描述对给定的电容器充电时电量Q、电压电压U、电容、电容C之间相互关系的图象,其中错误的之间相互关系的图象,其中错误的是(是()A2021/8/8 星期日26例例例例3 3 3 3、如图所示,平行板电容器经开、如图所示,平行板电容器经开、如图所示,平行板电容器经开、如图所示,平行板电容器经开关关关关S S S S与电池连接,与电池连接,与电池连接,与电池连接,a a a a处有一电荷量非常处有一电
21、荷量非常处有一电荷量非常处有一电荷量非常小的点电荷,小的点电荷,小的点电荷,小的点电荷,S S S S是闭合的,是闭合的,是闭合的,是闭合的,aaaa表示表示表示表示a a a a点的电势,点的电势,点的电势,点的电势,F F F F表示点电荷受到的电场表示点电荷受到的电场表示点电荷受到的电场表示点电荷受到的电场力力力力.现将电容器的现将电容器的现将电容器的现将电容器的B B B B板向下稍微移动,板向下稍微移动,板向下稍微移动,板向下稍微移动,使两板间的距离增大,则(使两板间的距离增大,则(使两板间的距离增大,则(使两板间的距离增大,则()A A A Aaaaa变大,变大,变大,变大,F F
22、 F F变大变大变大变大 B B B Baaaa变大,变大,变大,变大,F F F F变小变小变小变小C C C Caaaa不变,不变,不变,不变,F F F F不变不变不变不变 D D D Daaaa不变,不变,不变,不变,F F F F变小变小变小变小 B B2021/8/8 星期日27一、基本理论:一、基本理论:带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问题,研究方法与力学中相同题,研究方法与力学中相同.只是要注意以下几点:只是要注意以下几点:1.带电粒子受力特点:带电粒子受力特点:(1)重力:重力:重力、电场力重力、电场力有些粒子有些粒子(如
23、电子、质子、如电子、质子、粒子、正负离子粒子、正负离子),在电场中运动时均不考虑重力;在电场中运动时均不考虑重力;宏观带电体,如液滴、小球等一般要考虑重力;宏观带电体,如液滴、小球等一般要考虑重力;未明确说明未明确说明“带电粒子带电粒子”的重力是否考虑时,可用两的重力是否考虑时,可用两种种方法进行判断:方法进行判断:一是比较电场力一是比较电场力qE与重力与重力mg,若,若qE mg则忽略则忽略重力,反之要考虑重力;重力,反之要考虑重力;二是题中是否有暗示二是题中是否有暗示(如涉及竖直方向如涉及竖直方向)或结合粒子的运或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断动过程、运动性质进行判断.考点六:带电粒
24、子在电场中的运动考点六:带电粒子在电场中的运动2021/8/8 星期日28(2)(2)电场力:一切带电粒子在电场中都要受到电场力电场力:一切带电粒子在电场中都要受到电场力F=qEF=qE,与粒子的运动状态无关;电场力的大小、方向取决于电,与粒子的运动状态无关;电场力的大小、方向取决于电场场(E(E的大小、方向的大小、方向)和电荷的正负,匀强电场中电场和电荷的正负,匀强电场中电场力为恒力,非匀强电场中电场力为变力力为恒力,非匀强电场中电场力为变力.2.带电粒子的运动过程分析方法带电粒子的运动过程分析方法(1)运动)运动 性质性质从状态角度从状态角度从轨迹角度从轨迹角度平衡状态平衡状态变速运动变速
25、运动直线运动直线运动曲线曲线(偏转偏转).2021/8/8 星期日29带电粒子所受电场力为变力,做非匀变速运动。带电粒子所受电场力为变力,做非匀变速运动。(2)运动类型的决定因素:)运动类型的决定因素:带电粒子在电场中的运动由粒子的初状带电粒子在电场中的运动由粒子的初状态和受力情况决定。态和受力情况决定。在匀强在匀强电场中电场中带电粒子初速为零或初速度方向平行于带电粒子初速为零或初速度方向平行于场强方向,带电粒子做匀变速直线运动场强方向,带电粒子做匀变速直线运动带电粒子初速方向垂直于电场方向,带电粒子初速方向垂直于电场方向,则带电粒子做类平抛运动。则带电粒子做类平抛运动。在非匀强电场中,在非匀
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