C.将+q从A点移到B点电场力做正功
D.负电荷-q在A点的电势能大于其在B点时的电势能
例4:
关于电势与电势能的说法中,正确的是()
A.在电场中,电势较高的地方,电荷在那一点具有的电势能较大
B.在电场中某一点,放入电荷的电荷量越大,它具有的电势能也越大
C.正点电荷电场中的任一点,正检验电荷具有的电势能一定大于负检验电荷具有的电势能
D.负点电荷电场中的任一点,负检验电荷具有的电势能一定大于正检验电荷具有的电势能
例5:
如图所示,平行板电容器经开关S与电池连接,a处固定有一电荷量非常小的正点电荷,S是闭合的,φa表示a点的电势,F表示电荷受到的电场力,EP表示电荷在a处的电势能,现将电容器的B板向下稍微移动,使两板间的距离增大,则();若充完电S打开呢()
A.φa变小,F变小,EP变小B.φa变大,F变小,EP变大
C.φa不变,F不变,EP不变D.φa变大,F不变,EP变大
2.电势:
概念、定义(与电场强度定义比较)、性质(标量;固有性;相对性)、高低判断(顺着电场线电势降低)
注意一、电势的比值法定义(与电场强度E及磁感应强度B定义的比较,体会这三个物理量定义的相同之处)
注意二、电势的固有性与电势能的系统性(体现在判断方法上:
电势的判据是顺着电场线电势降低,而电势能判据是利用电场力做功与电势能变化的关系(
))
3.电势差:
概念、定义、性质(标量;固有性;唯一性)、与电势的区别、计算(
)
注意一、
是电学标量式,应用时最好带符号运算(与电学矢量式的区别)
例6:
一个带正点荷的质点,电量q=2.0×10–9c,在静电场中由a点移到b点,在这个过程中,除了电场力做功外,其他力做功+6.0×10–5J,质点的动能增加了8.0×10–5J,则ab两点间的电势差为()
A.3.0×104vB.1.0×104vC4.0×104vD7.0×104v
4.等势面:
概念、定义、典型等势面(五种)、特点
注意一、等差等势面疏密可以表示电场的强弱
注意二、在等势面上移动电荷电场力不做功,但电场力不做功并不表示一定在等势面上移动
5.概念辨析:
电场力与电场强度、电势能与电势、电场强度与电势、匀强电场中电势差和电场强度的关系
注意一、电场力与电场强度、电势能与电势最主要是要抓住固有性与系统性的辨析;电场强度与电势都具有固有性,辨析时应抓住他们的大小(高低)的不相关性,如E大φ低;E大φ高;E等φ不等;E不等φ等;E等于零φ不等于零;E不等于零φ等于零。
学生应该会举例。
例7:
关于静电场,下列结论普遍成立的
A.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低
B.将点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零
C.静电场中的电场线一定与等势面垂直
D.将一电子在静电场中由静止释放后,电子一定沿电场线运动
注意二、匀强电场中电势差和电场强度的关系式
中d的含义
例8:
如图中,A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20cm。
把一个电量q=10-5C的正电荷从A移到B,电场力做功为零;从B移到C,电场力做功为-1.73×10-3J。
则该匀强电场的场强大小和方向是()
A.865V/m,垂直AC向左B.865V/m,垂直AC向右
C.865V/m,垂直AB斜向下D.1000V/m,垂直AB斜向下
三、带电粒子在电场中的运动
(一)
1.带电粒子在匀强电场中的加速运动
方法点拨一:
用牛顿第二定律+匀变速运动学公式
方法点拨二:
利用功能关系
例1:
如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子在两板间的运动情况,下列叙述正确的是:
()
A.两板间距越大,加速的时间越长
B.两板间距离越小,加速度就越大,则电子到达Q板时的速度就越大
C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关,仅与加速电压有关
D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关
例2:
在如图所示的装置中,B和A两板间的电压为U,C和D两板间电压为2U从F处释放出一个无初速度的电子,电荷量为e.关于电子的运动,下列描述中哪些是正确的()
A.电子到达B板时的动能是eU
B.电子从B板到达C板时动能不变
C.电子到达D板时动能是3eU
D.电子将在A板和D板之间往复运动
2.带电粒子在交变电场中的运动(控制难度,重在方法指导)
方法点拨:
此种题型关键在于结合轨迹图和v-t图进行运动分析,然后选择力或能量处理
例3:
图中A、B是一对平行的金属板.在两板间加上一周期为T的交变电压U.A板的电势
A=0,B板的电势
B随时间的变化规律如图所示,现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内,设电子的初速度和重力影响均可忽略:
()
A.若电子是在t=0时刻进入的.它将一直向B板运动
B.若是在t=T/8时刻进入,它可能时而向B板,时而向A板运动,最后打在B板上
C.若是在t=T/4时刻进入,它可能时而向B板,时而向A板运动,但一定打不到B板
D.若是在t=3T/8时刻进入,它最后一定从A板上的孔飞出,而不会打到B板上
3.电粒子在非匀强电场中的运动
方法点拨:
非匀强电场若涉及到计算,一般应该从能量角度入手
例4:
如图所示,在绝缘水平面上,相距为L的A、B两点处分别固定着两个等量正电荷,a、b是AB连线上两点,其中Aa=Bb=
,O为AB连线中点,一质量为m电量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E0从a点出发,沿AB直线向b点运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n>1),到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:
①小滑块与水平面间的滑动摩擦因数
。
②Ob两点间的电势差UOb。
③小滑块运动的总路程S。
四、带电粒子在电场中的运动
(二)
1.带电粒子在匀强电场中的偏转运动
方法点拨:
此种问题往往是平抛模型
例1:
如图所示,水平放置的两块平行金属板板长L=5.0cm,两板间距d=1.0cm,两板间电压为91V,且上板为正极,一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s,
从两板中间射入,求:
(电子质量me=9.1×10-31kg)
(1)电子飞离金属板时侧位移是多少?
.
(2)电子飞出电场时的速度是多少?
(3)电子离开电场后,打在屏上的P点,若s=10cm,则OP的长为多少?
2.带电粒子在非匀强电场中的运动(重在方法指导)
方法点拨:
此种问题往往出现在选择题,考查的是力学基础知识
例2:
如图所示中虚线代表电场中的a、b、c三个等势面,相邻等势面间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知()
A.三个等势面中,a面电势较高
B.带电质点通过P点时的电势能较大
C.带电质点通过P点时的动能较大
D.带电质点通过P点时的加速度较大
五、电容、电容器
1.电容器:
概念、构造、电容器的充放电
注意一、电容器充放电时存在电流,但在电路稳定时,含容支路无电流,所以电容器在电路中是通交流、隔直流或者说是通高频、阻低频
2.电容:
概念、定义、性质(固有性)、单位、平板电容器的变量讨论(两种类型)
注意二、电容是描述电容器储存电荷本领的物理量,属于电容器本身,与充电否无关(电容的固有性)
例1:
如图所示,描述对给定的电容器充电时,电量Q、电压U,电容C之间的相互关系图象,其中错误的是()
注意二、平板电容器的讨论(电压不变或电量不变)
例2:
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的内部,闭合开关S,电容器充电,这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ,如图所示,则正确的是()
A.保持开关S闭合,带正电的A板向B板靠近则θ角增大
B.保持开关S闭合,带正电的A板向B板靠近则θ角不变
C.开并S断开,带正电的A板向B板靠近,则θ变大
D.开关S断开带正电的A板向B板靠近则θ不变
3.含容电路
方法点拨:
关键是要紧紧抓住电容器上的电量变化来分析
例3:
如图所示电路,E=10V,R1=4Ω,R2=6Ω;电池内阻不计,C1=C2=30μF,先闭合开关S,待电路稳定后再断开S,求断开S后通过电阻R1的电荷量.
第三部分静电场课时达标练习
一、电场力的性质
一、单项选择题
1.(2011·高考海南卷)三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的带电荷量为q,球2的带电荷量为nq,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此时球1、2之间作用力的大小仍为F,方向不变.由此可知( )
A.n=3 B.n=4
C.n=5D.n=6
2.如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场线中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子,运动轨迹如图中虚线所示,则( )
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a的速度将减小,b的速度将增加
C.a的加速度将减小,b的加速度将增加
D.两个带电粒子的动能,一个增大一个减小
3.如图所示,电荷量为Q1、Q2的两个正点电荷分别置于A点和B点,两点相距L.在以AB为直径的光滑绝缘半圆上,穿着一个带电小球+q(可视为点电荷),在P点平衡.不计小球的重力,那么,PA与AB的夹角α与Q1、Q2的关系应满足( )
A.tan3α=
B.tan2α=
C.tan3α=
D.tan2α=
4.(2013·开封模拟)光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电小球,质量为m,带电量为q.为使小球静止在杆上,可加一匀强电场.若使小球在杆上保持静止,所加电场的方向和大小可能为( )
A.垂直于杆斜向上,场强大小为
B.竖直向上,场强大小为
C.垂直于杆斜向上,场强大小为
D.水平向右,场强大小为
5.(2011·高考重庆卷)如图所示,电荷量为+q和-q的点电荷分别位于正方体的顶点,正方体范围内电场强度为零的点有( )
A.体中心、各面中心和各边中点
B.体中心和各边中点
C.各面中心和各边中点
D.体中心和各面中心
6.如图所示,有一带电荷量为+q的点电荷与均匀带电圆形薄板相距为2d,此时电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心.若图中a点处的电场强度为零,则图中b点处的电场强度大小是( )
A.k
+k
B.k
-k
C.0D.k
二、多项选择题
7.(2012·高考浙江卷)用金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上.小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示.对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是( )
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下都感应出异号电荷
C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力
D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
8.(2011·高考广东卷)如图为静电除尘器除尘机理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的.下列表述正确的是( )
A.到达集尘极的尘埃带正电荷
B.电场方向由集尘极指向放电极
C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同
D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大
三、非选择题
9.(2013·深圳模拟)一根长为l的丝线吊着一质量为m,带电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,如图所示,丝线与竖直方向成37°角,现突然将该电场方向变为向下且大小不变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响(重力加速度为g),求:
(1)匀强电场的电场强度的大小;
(2)小球经过最低点时受到的拉力大小.
11.如图所示,光滑竖直圆环轨道,O为圆心,半径为R=0.5m,B点与O点等高,在最低点固定一点电荷A,B点恰能静止一质量为m=0.1kg、电荷量为q=
×10-6C的带电小球,现将点电荷A的