高三物理电场复习学案

-1-电荷和电荷守恒定律电场电场力的性质场强E=F/q矢量电场线匀强电场E=U/d真空中点电荷的电场E=KQ/r2电场能的性质电势：φ=ε/q标量等势面电势差：UAB=UA—UB=Δε/q=wAB/q电场力F=E·q（任何电场）F=Kq1q2/r2(真空中点电荷)电势能：ε=QφΔεAB=qUAB电场力的功W=qUAB=ΔεAB做功与路径无关带电粒子在电场中运动平衡直线加速偏转电场中的导体静电感应静电平衡电容器电容：C=Q/U知识网络：一．电荷及电荷守恒定律1．两种电荷：自然界只存在正、负两种电荷，基元电荷电量e=C2．物体的带电方式有三种：（1）摩擦起电（2）接触起电（3）感应起电3．电荷守恒定律：电荷既不能，也不能，它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。4．点电荷：点电荷是一种理想化带电体模型，当带电体间的距离带电体的线度，以致带电体的形状和大小对作用力的影响可以时，此带电体可以看作点电荷。二．库仑定律1．内容：真空中两个点电荷间的作用力跟它们成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在。2．公式：，式中229/109cmNk-2-3．适用条件：（1）（2）4．注意：1）使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同种电荷相斥，异种电荷相吸”的规律定性判定。2）研究微观带电粒子（电子、质子、α粒子、各种离子）相互作用时，万有引力或重力可以忽略不计。三．电场、电场强度1．电场：电场是电荷周围存在的电荷发生相互作用的媒介物质；电场的最基本性质是。2．电场强度①物理意义：描述电场的物理量。②定义式：，此式适用于电场。式中q是，F是。场强的大小和方向与检验电荷，由决定。④场强E是矢量，方向规定为。⑤特例：1）点电荷电场：E=（Q为场源电荷，r为电场中某点到场源电荷间的距离）2）匀强电场：场强大小及方向处处相同E=U/d（d是沿电场方向的距离，不一定等于两点间的距离）。四．电场线1．定义：在电场中画出一系列曲线，使曲线，这些曲线叫电场线。2．作用：形象化地描述电场；电场线上表示场强方向；电场线的表示场强大小。3．特点：1）不闭合（始于或无穷远处，终于或无穷远处）2）不相交（空间任何一点只能有一个确定的场强方向）3）沿电场线的方向，电势降低。-3-4．几种典型电场的电场线分布情况：练习：1．电场强度E的定义式为E=F/q，根据此式，下列说法中正确的是①此式只适用于点电荷产生的电场②式中q是放入电场中的点电荷的电荷量，F是该点电荷在电场中某点受到的电场力，E是该点的电场强度③式中q是产生电场的点电荷的电荷量，F是放在电场中的点电荷受到的电场力，E是电场强度④在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中，可以把kq2/r2看作是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，也可以把kq1/r2看作是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强大小A．只有①②B．只有①③C．只有②④D．只有③④2．一个检验电荷q在电场中某点受到的电场力为F，以及这点的电场强度为E，图中能正确反映q、E、F三者关系的是3．处在如图所示的四种电场中P点的带电粒子，由静止释放后只受电场力作用，其加速度一定变大的是-4-4．有一水平方向的匀强电场，场强大小为9×103N/C，在电场内作一半径为10cm的圆，圆周上取A、B两点，如图所示，连线AO沿E方向，BO⊥AO，另在圆心O处放一电荷量为10-8C的正电荷，则A处的场强大小为______；B处的场强大小为和方向为_______．5．如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况．一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示．若不考虑其他力，则下列判断中正确的是A．若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电B．不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电C．若粒子是从B运动到A，则其加速度减小D．若粒子是从B运动到A，则其速度减小-5-电势能一、判断电荷电势能如何变化的最有效方法：电场力做功是电势能变化的量度：电场力对电荷做，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能；电场力做功的多少和电势能的变化数值相等，二、电势1、相对性：电势是相对的，只有选择零电势的位置才能确定电势的值，通常取无限远或地球的电势为零。2、标量：只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低。3、高低判断：顺着电场线方向电势越来越低。三、等势面：电场中电势相等的点构成的面。1、意义：等势面来表示的高低。2、典型电场的等势面：ⅰ匀强电场；ⅱ点电荷电场；ⅲ等量的异种点电荷电场；ⅳ等量的同种点电荷电场。3、等势面的特点：ⅰ同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力功；ⅱ等势面一定跟电场线；ⅲ电场线总是从电势的等势面指向电势的等势面。四、电势差1．电势差：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量的q的比值。表达式：2．电场力做功：在电场中AB两点间移动电荷时，电场力做功等于电量与两点间电势差的乘积。表达式：注意：①该式适用于一切电场；②电场力做功与路径无关五、电势差与电场强度关系1．定性：是指向电势降低最快的方向。-6-2．匀强电场中，沿场强方向上的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。表达式：注意：①两式只适用于匀强电场。②d是沿场方向上的距离。练习：1.电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8J，在B点的电势能为0.80×10-8J.已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10-9C，那么A.该电荷为负电荷B.该电荷为正电荷C.A、B两点的电势差UAB=4.0VD.把电荷从A移到B，电场力做功为W=4.0J2.AB连线是某电场中的一条电场线，一正电荷从A点处自由释放，电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如图所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小，下列说法中正确的是A.φA＞φB，EA＞EBB.φA＞φB，EA＜EBC.φA＜φB，EA＞EBD.φA＜φB，EA＜EB3．在一高为h的绝缘光滑水平桌面上，有一个带电量为+q、质量为m的带电小球静止，小球到桌子右边缘的距离为s，突然在空间中施加一个水平向右的匀强电场E，且qE=2mg，如图所示，求：（1）小球经多长时间落地？（2）小球落地时的速度．-7-电容器1.电容器两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。2.电容器的电容电容是表示物理量，是由电容器本身的性质（导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的。定义式：3.平行板电容器的电容平行板电容器的电容的决定式是：课本实验：．如图所示，用静电计测量电容器两板间的电势差，不改变两板的带电量，把A板向右移，静电计指针偏角将_______；把A板竖直向下移，静电计指针偏角将______；把AB板间插入一块电介质，静电计指针偏角将__________。4．两种不同变化电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化。这里一定要分清两种常见的变化：（1）电键K保持闭合，则电容器两端的恒定（等于电源电动势），讨论这种情况下其它变化量：（2）充电后断开K，保持电容器恒定，讨论这种情况下其它量的变化：KBA-8-例．一平行板电容器的两个极板分别与电源的正、负极相连，如果使两板间距离逐渐增大，则（）A．电容器电容将增大B．两板间场强将减小C．每个极板的电量将减小D．两板间电势差将增大练习题：1：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①保持K闭合；②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MB.上移下极板NC.左移上极板MD.把下极板N接地2.在图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，极板B接地.若极板B稍向上移动一点，由观察到静电计指针的变化，作出电容器电容变小的依据是A.两极间的电压不变，极板上电荷量变小B.两极间的电压不变，极板上电荷量变大C.极板上的电荷量几乎不变，两极间的电压变小D.极板上的电荷量几乎不变，两极间的电压变大3．真空中有一对平行板，两板的电势差U＝60V，两板间的电场强度E＝1.0×104N/C。一个电量为q＝1.6×10-18C的点电荷（不计重力）从正极板的小孔进入到电场，到达负极板，如图4所示。求：（1）点电荷在电场中受到的电场力是多大？（2）点电荷由正极板运动到负极板的过程中，电场力对点电荷做的功是多少？图4KMN-9-1．如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是()A．场强BAEE，电势BAB．场强BAEE，电势BAC．场强BAEE，电势BAD．场强BAEE，电势BA2．如图所示，A、B、C、D表示的是四种不同电场线，一正电荷在电场中由P向Q做加速运动，其中加速度越来越大的是（）ABCD3．如图用30cm的细线将质量为4×10-3㎏的带电小球P悬挂在Ｏ点下，当空中有方向为水平向右，大小为1×104N/C的匀强电场时，小球偏转37°后处在静止状态。试求：（1）分析小球的带电性质；（2）求小球的带电量；（3）求细线的拉力。4．空中有竖直向下的电场,电场强度的大小处处相等。一个质量为m=2.0×10-7kg的带电微粒，其带电量是6.0×10-8C，它在空中下落的加速度为0.1g。设微粒的带电量不变，空气阻力不计，取g=10m/s2，求空中电场强度的大小。5．氢原子内有一个氢原子核和一个核外电子，电子带负电，所带电荷量为e，质子带正电，所带电荷量为e。假设电子绕原子核做匀速圆周运动，其轨道半径为r，电子质量为m。求：（1）电子的运动周期；（2）电子的动能。ABPQPPQPQPQ-10-12．如图1-5-7，两平行金属板A、B间为一匀强电场，A、B相距6cm，C、D为电场中的两点，且CD＝4cm，CD连线和场强方向成60°角。已知电子从D点移到C点电场力做功为3.2×10-17J。求：（1）匀强电场的场强；（2）A、B两点间的电势差；（3）若A板接地，D点电势为多少？6．固定不动的正点电荷A，带电量为Q＝1.0×10－6C，点电荷B从距A无穷远的电势为零处移到距A为2cm、电势为3000V的P点，电场力做负功为1.8×10－3J。若把B电荷从P点由静止开始释放，释放瞬间加速度大小为9×109m／s2，求B电荷能达到的最大速度。电场复习题1、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.以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W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()A.U变小,E不变.B.E变大,W变大.C.U变小,W不变.D.U不变,W不变.2、如图所示。一电场的电场线分布关于y轴（沿竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN，P点在y轴的右侧，MP⊥ON，则A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动A图1-5-7600DBC-11-2007年北京理综22、（16分）两个半径均为R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是均匀的。一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达到极板是恰好落在极板中心。已知质子电荷为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：（1）极板间的电场强度E；（2）粒子在极板间运动的加速度a；（3）粒子的初速度v0。（2006年北京理综）3．如图1所示，真空中相距5cmd的两块平行金属板A、B与电源连接(图中未画出)，其中B板接地（电势为零），A板电势变化的规律如图2所示。将一个质量232.010mkg，电量191.610qC的带