1、复习专题三,静电场复习课,静电场知识链,一、静电场特性的研究,研究方法(一)用电场强度E(矢量),注：区别公式E=F/q(定义式)、E=kQ/r2(点电荷电场)、E=U/d(匀强电场)的物理意义和适用范围。问题：E既然是矢量，那么如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢？,从力的角度研究电场，电场强度E是电场本身的一种特性，与检验电荷存在与否无关，E是矢量,1、判断电场强度大小的方法 根据定义式E=F/q； 点电荷电场，E=kQ/r2； 匀强电场，场强处处相等，且满足E=U/d； 电场线密(疏)处场强大(小),2、判断电场强度方向的方法 正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向； 电场线上每一点
2、的切线方向即是该点的场强方向； 电势降低最快的方向就是场强的方向,判断：是非题(简要说明理由)：,(A)若将放在电场中某点的电荷q改为-q，则该点的电场强度大小不变，方向与原来相反( ),x,(B)若取走放在电场中某点的电荷，则该点的电场强度变为零( ),x,(C)无论什么电场，场强的方向总是由高电势面指向低电势面( ),(D)已知 A、B为某一电场线(直线)上的两点，由此可知，A、B两点的电场强度方向相同，但EA和EB的大小无法比较( ),(E)沿电场线方向，场强一定越来越小( ),(F)若电荷q在A处受到的电场力比在B点时大，则A点电场强度比B点的大( ),(G)电场中某点电场线的方向，就
3、是放在该点的电荷所受电场力的方向( ),研究方法(二)：用电势(标量),注1. 的相对性.从能的角度研究电场，电势是电场本身的一种特性，与检验电荷存在与否无关， 是标量。电势的正负和大小是相对的，电势差的值是绝对的。通常规定：无限远处的电势为零，实例：在+Q(-Q)的电场中， 0(0),注2. EP的相对性：电势能是电荷和电场所组成的系统共有的，电势能的正负和大小是相对的，电势能的差值是绝对的。通常规定：无限远处的电势能为零，实例：+q在+Q(-Q)的电场中，EP0(0)；-q在+Q(-Q)的电场中，EP0(0),问题1、如何判断电势的高低？,根据电势的定义式U=W/q，将+q从无穷远处移至+
4、Q电场中的某点，外力克服电场力做功越多，则该点的电势越高；,将q、EP带符号代入 = EP/q计算，若 0(0)，则电势变高(低)；,根据电势差，若UAB0(O)，则A B( A B)；,根据场强方向，场强方向即为电势降低最快的方向,问题2、怎样比较电势能的多少？,可根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正(负)功，则电势能减少(增加)；,将q、 带符号代入EP=q 计算，若EP0(0)，则电势能增加(减少),选择题,1、现将一个正电荷从无穷远处移入电场中M点，电场力做功为6.010-7J将另一个等量的负电荷从无穷远处移入电场中N点，电场力做功为-810-7J，则正确的结果是 ,正确答
5、案为C,2、以下说法中至少有一个是正确的 A.将一电荷匀速地从电场中的A点移至B点，外力所做的功等于该电荷电势能的变化量 B.电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小，但电荷的动能不一定减小 C.把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大 D.若电场中A、B两点间的电势差为零，则同一点电荷在A、B两点所具有的电势能必定相同,答案：A、B、D,3、如图1所示，在点电荷+Q形成的电场中有一个带电粒子通过，其运动轨迹如图中实线所示，虚线表示电场的两个等势面，则 ,A.等势面电势UAUB，粒子动能EKAEKB B.等势面电势UAUB，粒子动能EKAEKB C.等势面电势UAUB，粒子动
6、能EKAEKB D.等势面电势UAUB，粒子动能EKAEKB,答案:A,课后复习参考内容：点拨选修3-1（P16-P38),静电场的应用举例,(1)带电粒子在电场中的平衡问题； (2)带电粒子在电场中的非平衡问题；,(3)电容器,一、平衡问题：注意：共点力平衡条件；,例题：用两根轻质细线把两个质量未知的带电小球悬挂起来，a球带电+q，b球带电-2q，且两球间的库仑力小于b球受的重力，即两根线都处于竖直绷紧状态若突然增加一个如图2中所示的水平向左的匀强电场，待最后平衡时，表示平衡状态的图可能是 ,正确答案D,二、非平衡问题,把一个带正电荷q的小球用细线悬挂在两块面积很大的竖直平行板间的O点小球质
7、量m=2g，悬线长L=6cm，两板间距离d=8cm当两板间加上U=2103V的电压时，小球自悬线水平的A点由静止开始向下运动到达O点正下方的B点时的速度刚好为零如图4所示以后一直在A、B 间来回摆动(取g=10m/s2),求：小球所带的电量 思考与讨论摆动过程中小球的最大速度,当=/4；v最大,v0.7m/s,一场强E大小未知的水平匀强电场，场强E随时间t变化的情况如图6所示t=0时，一正离子在未知电场中由静止开始运动，经2t1时间，正离子刚好回到最初t=0时的位置，此时它的动能为E，求在0-t1和t1-2t1两段时间内，电场力对正离子做的功各是多少？,答案,课后思考题,三、平行板电容器,在单
8、个平行板电容器的问题中，有一些不仅是涉及电容定义式和决定式综合运用的内容，而且还要涉及对两板间电场中的场强、电势、电荷的电势能分析比较的内容，分析处理这类电容器问题的思路要点是：,先分析电容器的不变量，这里所说的不变量是指：若电容器的两板始终接在电源的正负极上，加在电容器两板间的电压U则是不变的；若电容器充电后与电源分离，电容器所带的电量Q则是不变的,由电容器决定式,分析电容C的变化，,再由电容定义式,分析电容器所带电量Q的变化,（当U不变时）或分析电容器两板间电压U的变化(当Q不变时),例1：平行板电容器充电后与电源分离，上板带负电，下板带正电且与大地相接，在两板间固定着一个负电荷(电量很小
9、)，现将电容器两板水平错开一段距离(两板间距保持不变)，则 ,A电容器两板间电压变大 B电容器两板间的场强变大 C负电荷所在处的电势升高 D负电荷的电势能变大,答案：A、B、D,分析两板间电场中的场强或某点P的电势时，由E=U/d分析场强E的变化，分析P点电势时，先分析P点与接地极板间电势差UPO=Ed(d为P点到接地极板的距离)的变化，若P点电势高于零电势，再由UPO=UP-UO分析P点电势UP的变化；若P点电势低于零电势，则由UOp=UO-UP分析P点电势UP的变化,例2.当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A、B两极板带的电量而减少两极板间的距离，同时在两极板间插入电介
10、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,思考:静电计指针偏转一定角度； 不改变A、B板带电量； 减少两板间距离； 在两板间插入电介质 以上内容，各表达了哪些物理量的变化情况？它们之间是如何影响的？,答案A,例3.把电容为C的电容器接在电压为U的电路中，讨论在下列情况下，电容器的电容、带电量和电势差的变化,(1)接通S，使电容器的两极板间距离减为原来的一半 (2)S接通后再断开，使电容器两极板的正对面积减为原来的一半,(1)U不变由C1/d，且d=d/2，故C=2C由CQ知，Q=2Q (2)Q不变由CS，且S=S/2，故C=C/2由C1/U知，U=
11、2U,讨论归纳,实例探究,点电荷的场强、电场强度的叠加,【例1】图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。,解：每个点电荷在O点处的场强大小都是,由图可得O点处的合场强为,，方向由O指向C 。,静电力做功、电势、电势能、电势差,【例2】 如图所示，将一个电荷量为q = +310-10C的点电荷从电场中的A点移到B点的过程中，克服电场力做功610-9J。已知A点的电势为,A = - 4V，求B点的电势和电荷在B点的电势能。,解：先由W=qU，得AB间的电压为20V，再由已知分析：向右移动正电荷做负功，说明电场力向左，因此电场线
12、方向向左，得出B点电势高。因此,B=16V。,电荷在B点的电势能,J,电场线、等势面,【例3】 如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是 A.三个等势面中，等势面a的电势最高 B.带电质点一定是从P点向Q点运动 C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小 D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小,解：先画出电场线，再根据速度、合力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向左下方。由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场线向左下方。答案仅有D,电容器,
13、【例4】 如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时，该微粒恰好能保持静止。在保持K闭合；充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？ A.上移上极板M B.上移下极板N C.左移上极板M D.把下极板N接地,（1）电键K保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势），这种情况下带电量,而,（2）充电后断开K，保持电容器带电量Q恒定，这种情况下,所以，由上面的分析可知选B，选C。,带电粒子在电场中的运动,【例6】如图所示，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0。电容器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。电容器右端到荧光
14、屏的距离也是L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。（每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：,（1）在t=0.06s时刻，电子打在荧光屏上的何处？ （2）荧光屏上有电子打到的区间有多长？ （3）屏上的亮点如何移动？,解：（1）由图知t=0.06s时刻偏转电压为 U=1.8U0 电子在电场中加速,电子在电场中加速,解得：y = 0.45L= 4.5cm，打在屏上的点距O点13.5cm。,（2）电子的最大侧移为0.5L由两式可得偏转电压最大为Um=2.0U0， 所以荧光屏上电子的最大侧移为,能打到的区间长为 2Y=3L=30cm。,（3）屏上的亮点由下而上匀速上升，间歇一段时间后又重复出现。,
