物理选修3-1静电场
静电场公式
物理选修3-1 静电场公式及其用法一、库伦定律表达式: F= 【之间的相互作用】F=二、电场力的性质——电场强度(E)(1)定义式:E= 【适用于电场】(2)点电荷:E= 【适用于场强】(3)匀强电场:E= 【适用于电场】(4)电容器中的场强:E= 【电量Q不变,仅改变板间距离d,场强E不变】三、电场能的性质(1)静电力做功与电势能变化的关系:W AB =(2)电势能:Ep=(3)电势公式(电场中某点电势):φ= 【定义式,正负号代入】(4)电势差公式:U AB= 【适用于全部电场】U= 【定义式,适用于任何电场,正负号的代入】AB= 【适用于匀强电场,d—沿电场方向的距离】UAB四、电场力做功(1)W AB = 【适用于匀强电场,d—沿电场方向的距离,正功、负功】(2)W AB = 【适用于任何电场】(3)W AB = 【适用于任何电场,正负号代入】(4)动能定理求解【适用于任何电场】五、电势差与电场强度的关系:E= 【只适用于电场】六、电容(1)定义式:C=_____=__________(2)平行板电容器的决定式:C=___ __平行板电容器应用的两种情况:①电容器始终与电源相连,_____________不变(填Q、U)②电容器充电后与电源断开,_____________不变(填Q、U)用到C=___ __ 、Q= 或U= 、E=【注意】:电量Q不变,仅改变板间距离d,场强E不变静电计指针张角由决定。
七、带电粒子在电场中的运动1.电场的加速【任何电场】:初速度为0时:由 求出: v=初速度不为0时:由 求出: v=【匀强电场】:2.电场的偏转○1加速度:a= 【板间距离为d ,电压为U 】 ○2运动时间:t= 【射出电场,板长为L 】○3粒子离开电场时平行电场方向的分速度 V y =○4粒子离开电场时的偏转距离y= ○5粒子离开电场时的速度偏角tan θ=3.带电粒子偏转后打在后面的屏幕上,求打到屏幕上距离中心线的距离y ’的表达式4.带电粒子先加速后偏转电子枪加速电压为U 1,加速后,电子垂直电场线飞入偏转电场,偏转电压为U 2. 极板长度为l 、板间距离为d. 极板右侧距离荧光屏L.请推导出:(1)电子在经过偏转电场的过程中偏转角正切tan θ的表达式.(2)电子打在荧光屏上的光班偏离荧光屏中心O 的距离Y 的表达式.。
物理选修3-1第一章静电场知识点总结
“静电场”是电学的基础知识,承前启 后,也是历年高考的重点之一.需要我们 在理解基本概念的基础上,掌握电荷守 恒定律、库仑定律、场强叠加、匀强电 场中电场强度与电势差的关系、带电粒 子在电场中的运动等有关规律.学会运用 电场线、等势面等几何方法形象地描述 电场的分布;熟练将运动学和力学的规 律应用到电场中,分析、解决带电粒子 在电场中的运动问题.
2、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到
B点时,电场力做了5×10-6J的功,则( CD )
A.电荷在B处时将具有5×10-6J 的电势能
B.电荷在B处将具有5×10-6J 的动能
C.电荷的电势能减少了5×10-6J
D.电荷的动能增加了5×10-6J
3、如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它 们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动 到b的过程中(a、b相对o对称),下列说法正确的是
(C)
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
b
C.电子的电势能先减少后增加
+
D.电子的电势能先增加后减少
O
+
-a
4、一带电油滴在竖直方向的匀强电场中的运 动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空 气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变
【答案】 C
1.3电场强度 一、电场
1.电场是客观存在的特殊物质。
2.电场的基本性质是对放入其 中的电荷有力的作用(电场力)。
1.3电场强度 二、电场强度
E = F 场强的定义式,适用任何电场 q
Q E = K r2
场强的决定式,适用真空中点电荷
方向性 :正试探电荷的受力方向
唯一性: 电场中某点的场强是确定的
人教版高中物理选修3-1第一章静电场的重要知识点及重要公式,有用我会采纳的!
人教版高中物理选修3-1第一章静电场的重要知识点及重要公式电荷及电荷守恒定律1. 元电荷、点电荷(1) 元电荷:e=1.6×10-19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。
(2) 点电荷:当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。
2. 静电场(1) 定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2) 基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
3. 电荷守恒定律(1) 内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(2) 起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3) 带电实质:物体带电的实质是得失电子。
库仑定律1. 内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比。
作用力的方向在它们的连线上。
2. 表达式:,式中k=9.0×109 N·m2/C2,叫静电力常量。
3. 适用条件:真空中的点电荷。
电场强度、点电荷的场强1. 定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。
2. 定义式:3. 点电荷的电场强度:真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度:4. 方向:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
5. 电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,遵从平行四边形定则。
、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系1. 常见电容器(1) 组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
(2) 带电荷量:一个极板所带电荷量的绝对值。
(3) 电容器的充、放电充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能。
放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能。
高中物理选修3-1笔记 电场
第一章静电场1.1电荷及其守恒定律一、电荷1.物体带电:物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说它带了电或有了电荷。
2.两种电荷(自然界只存在两种电荷)1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷(丝玻正)2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷(毛橡负)3.自由电子和离子金属中原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种电子叫做自由电子,失去这种电子的原子便成为带正电的离子。
(失正得负)4.作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引二、物体带电的三种方式(本质都是自由电子的转移)1.摩擦起电当两个物体相互摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来是电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物质则带正电。
2.静电感应当导体靠近带电体时,导体中的自由电子就会受到带电体对它的排斥或者吸引,使导体两端出现异种电荷,近端与带电体异号,远端与带电体同号,这种方式称为感应起电,这种现象称为静电感应。
验电器的原理:两片金箔带同种电荷,彼此相斥而张开3.接触起电不带电的物体与带电体接触,能使不带电的物体带上电荷,这种方式成为接触起电。
分配规律:A带-Q,B带+5Q,AB接触再分开,电荷相加在平分A=B=+2Q三、电荷守恒定律1.内容:电荷既不会创生,也不会消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分。
在转移的过程中,电荷的总量保持不变。
在一定情况下,带电粒子可以产生和湮灭。
一个高能光子在一定条件下可以产生一对正、负电子;一对正、负电子可以同时湮灭转化为光子。
现代表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
四、元电荷1.电荷量:电荷量又叫电量,它表示了电荷的多少,其单位是“库仑”,简称“库”,用符号C表示2.元电荷:最小电荷量(即科学实验发现的最小电荷量,最早由美国物理学家密里根测定),用e表示。
电荷量不能连续变化1)e=1.6×10-19C2)质子:所带电荷量与元电荷相同,符号与电子相反。
人教版高二物理选修3-1第一章1电荷及其守恒定律(共34张PPT)
1、一般情况下,为什么物体不带电? 2、组成物质的原子的微观结构是怎么样的?
原子的构成
质子(正电)
原子核(正电)
中子(中性)
原子(中性)
电子(负电)
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一、起电的实质:
3、为什么摩擦能使物体带电? 原子的构成
正离子
原子(中性)
负离子
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一、起电的实质:
4、摩擦起电有什么微观规律?
1.2起电的实质---接触带电
带同种电荷
带电物体7/19
电荷的转移
带电过程 带电实质 (宏观) (微观)
接触
转移
带电总量
不变
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使物体带电的方法:
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1.3感应起电
静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使 导体带电的现象,叫做静电感应。
1.1起电的实质---摩擦起电
电子 摩擦
玻璃棒
丝绸
橡胶棒
电子 摩擦
毛皮
带正电
带电方式
摩擦带电
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带负电
带电过程 (宏观)
摩擦
带负电
带电实质 (微观)
转移
带正电
带电总量
不变 8
验电器的作用:
判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少。
验电器的工作原理
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一、起电的实质:
(3)元电荷的数值
e=1.60217733X10-19C
计算中取e=1.60X10-19C
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4、什么是比荷?
3 比荷(荷质比) 测电子荷质比装置
• (1)定义: • 粒子的电荷量和质量之比。 • (2)电子的比荷: • 电子的电荷量e和电子的质量me。 • 电子的比荷为e/me=1.76X1011C/kg • 比荷也是一个常用的物理量 .
高中物理选修3-1_第一章静电场知识点总结
物理选修3-1 知识总结第一章 第1节 电荷及其守恒定律2.两种电荷:正电荷和负电荷.3.起电的方法使物体起电的方法有三种:摩擦起电、接触起电、感应起电三种起电的方式不同,但实质都是发生电子的转移,使多余电子的物体(部分)带负电,使缺少电子的物体(部分)带正电.在电子转移的过程中,电荷的总量保持不变.二、电荷守恒定律1、电荷量:电荷的多少。
在国际单位制中,它的单位是库仑,符号是C.2、元电荷:电子和质子所带电荷的绝对值1.6×10-19C ,所有带电体的电荷量等于e 或e 的整数倍。
3、比荷:粒子的电荷量与粒子质量的比值。
4、电荷守恒定律表述1:电荷守恒定律:电荷既不能凭空产生,也不能凭空消失,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,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。
表述2:在一个与外界没有电荷交换的系统内,正、负电荷的代数和保持不变。
第一章 第2节 库仑定律一、电荷间的相互作用1、点电荷:当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多,这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况,把它抽象成一个几何点。
这样的带电体就叫做点电荷。
点电荷是一种理想化的物理模型。
(类似于质点)2、带电体看做点电荷的条件:①两带电体间的距离远大于它们大小;②两个电荷均匀分布的绝缘小球。
3、影响电荷间相互作用的因素: ①距离 ②电量 ③带电体的形状和大小二、库仑定律:在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上(吸引力向内,斥力向外)(静电力常量k=9.0×109N ·m 2/C 2(库仑扭秤)) 注意:1.定律成立条件:真空、点电荷3.计算库仑力时,电荷只代入绝对值使用的方法:库仑扭秤实验、控制变量法221q r q k F第一章 第3节 电场强度一、电场——电荷间的相互作用是通过电场发生的电荷(带电体)周围存在着的一种物质。
高二物理(选修3-1)第一章-静电场-全章复习资料
高二物理(选修3-1)第一章 静电场1.1 库仑定律1.电荷:自然界中只存在两种电荷,即正电荷和负电荷.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷为正电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为负电荷.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.2.电荷量:电荷量是指物体所带电荷的多少.单位是库仑,字母为“C”.物体不带电的实质是物体带有等量的异种电荷.3.元电荷:电子所带电荷量e =1.6⨯10-19C ,全部带电体的电荷量都是e 的整数倍,因此电荷量e 称为元电荷.4.点电荷:点电荷是一种志向化的模型,当带电体的尺寸比它们之间的距离小得许多,以致带电体的大小、形态对相互作用力影响不大时,这样的带电体就可以看做点电荷.5.物体带电方法:(1)摩擦起电;(2)感应起电;(3)接触起电.6.电荷守恒定律:电荷既不能创建,也不能歼灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移过程中电荷总量保持不变.7.库仑定律:(1)适用条件:① 真空中,②点电荷(2)公式:221rQ Q k F = 说明:①两个点电荷间的相互作用力是一对作用力与反作用力,不论两个带电体的电量是否相等,甚至相差悬殊,但它们间的作用力肯定大小相等、方向相反,并与它们的质量无关.②匀称带电的圆球、圆板、圆环,等效为电荷都集中在球心、圆心.③微观粒子(如电子、质子)间的万有引力比它们之间的库仑力小得多,万有引力通常忽视不计,电荷在电场中受力分析时,一般状况下物体的重力不计.1.2 电场强度 电场力的性质1.电场:(1)电场:带电体四周存在的一种物质,是电荷间相互作用的媒体.它是一种看不见的客观存在的物质.它具有力的特性和能的特性.(2)电场最基本的性质:对放入电场中的电荷由电场力的作用.(3)电场力:放入电场中的电荷受到电场的力的作用,此力叫电场力.2.电场强度E :描述电场力的性质的物理量(1)定义:放入电场中某点的电荷所受电场力与此电荷所带电荷量的比值,叫电场强度.(2)定义式:q F E /=.(3)物质性:电场是电荷四周客观存在的物质,电荷之间的相互作用力通过电场而发生.(4)客观性:场强是描述电场力的性质的物理量,只由电场本身确定.电场中某点的场强与检验电荷的电性和电量q 无关,与检验电荷所受的电场力F 无关,即使无检验电荷存在,该点的场强依旧是原有的值.(5)矢量性:电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向.与放在该点的负电荷受的电场力的方向相反.(6)场强大小推断:a .依据电场力推断:q F E /=b .依据电场线推断:只与电场线疏密有关,与电场线方向无关.c .依据匀强电场中电势差推断:E=U/d(7)电场强度的计算:q F E /=(定义式,普遍适用)2rQ kE =(用于真空中点电荷形成的电场) U/d E =(用于匀强电场) 3.电场线:在电场中画出一系列从正电荷动身到负电荷终止的曲线,使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强方向一样,这些曲线就叫做电场线.(1)电场线是为了形象地表示电场的方向和强弱引入的假想线,它不是电场中实际存在的线.电场线也不是电荷在电场中运动的轨迹.(2)电场线的疏密表示场强的大小,电场线越密的地方,其场强就越大.(3)电场线上某点的切线方向即该点的场强力向,也就是正电荷在该点所受电场力的方向.(4)静电场的电场线是不闭合的曲线,总是从正电荷(或无穷远处)发出,终止于负电荷(或无穷远处).在没有电荷的地方电场线不会中断,也不会相交.正电荷肯定要发出电场线,负电荷肯定要接收电场线.(5)电场线不会相交或相切.4.电场的叠加:同时存在几个产生电场的场源时,电场中某点的合场强是各场源单独在该点产生场强的矢量和.1.3 电势 电场能的性质1.电势差U AB :(1)定义:电荷在电场中,由一点A 移动到另一点B 时,电场力所做的功与移动电荷电荷量的比值W AB /q ,叫做A 、B 两点间的电势差,用U AB 表示.(2)定义式:U AB =W AB /q .(3)电势差是标量,但有正负,正负表示电势的凹凸.2.电势φ:描述电场能的性质的物理量(1)定义:电势实质上是和标准位置的电势差.即电场中某点的电势,在数值上等于把单位正电荷从某点移到标准位置(零电势点)时电场力所做的功.(2)定义式:φA =U A∞= W A∞/q .(3)电势是标量,但有正负,正负表示该点电势比零电势点高还是低.(4)电势凹凸推断:a .依据移动检验电荷做功推断:移动正电荷电场力做正功(负功)时,电势着陆(上升);移动负电荷电场力做正功(负功)时,电势上升(着陆).b .依据电场线推断:沿着电场线方向,电势越来越低,逆着电场线方向电势越来越高.c .依据场源电荷推断:离正电荷越近,电势越高,离场源负电荷越近,电势越低.d .依据电势差推断:AB U >0,则A 点电势比B 点高;AB U <0,则A 点电势比B 点低.3.电势能E P :(1)电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能量叫电荷的电势能.(2)电势能是标量.(3)电场力做功与电势能的变更的关系:电场力对电荷做正功,电荷的电势能削减,做功量等于电势能的削减量;电场力对电荷做负功,电荷的电势能增加,做功量等于电势能的增加量,即W电=-△E P (类比于W G =-△E P ).4.电场力做功的计算:(1)依据电势能的变更与电场力做功的关系计算:即W 电=-△E P .(2)应用公式W AB =qU AB 计算:①正负号运算法:依据符号规约把电量q 和移动过程的始、终两点的电势差U AB 的值代入公式W AB =qU AB .②肯定值运算法:公式中的q 和U AB 都取肯定值代入计算,功的正负再另推断:当正(或负)电荷从电势较高的点移动到电势较低的点时,是电场力做正功(或电场力做负功);当正(或负)电荷从电势较低的点移动到电势较高的点时,是电场力做负功(或电场力做正功).5.等势面:(1)定义:电场中电势相同的点构成的面叫做等势面.(2)等势面的特点:①等势面是为了形象描述电场中各点电势凹凸分布而引入的假想图,不是电场中实际存在的面.②同一等势面上各点间的电势差为零,电荷在等势面上移动时电场力不做功.③电场线垂直于等势面,并指向电势降低最快的方向.④等势面不相交.⑤电场强度较大的地方,等差的等势面较密.⑥电场线的描绘:利用电场线和等势面的垂直关系,先描绘出电场中的等势面,再画出电场线.6.匀强电场中场强和等势面的关系:在匀强电场中,沿着场强方向的两点间的电势差等于电场强度跟这两点间距离的乘积,即U =Ed ,也可理解为:在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿场强方向上单位长度的电势着陆,即E =U/d .1.4 电容器 带电粒子在电场中的运动1.电容器、电容(1)电容器:两个彼此绝缘又相互靠近的导体可构成一个电容器.(2)电容:描述电容器容纳电荷本事的物理量.①定义:电容器所带的电荷量Q (一个极板所带电荷量的肯定值)与两个极板间电势差U 的比值,叫做电容器的电容. ②定义式:U Q U Q C ∆∆==.电容C 由电容器本身的构造因素确定,与电容器所带电量Q 和充电电压U 无关.③单位:1F=106μF=1012pF④几种电容器(a )平行板电容器:平行板电容器的电容跟介电常数ε成正比,跟正对面积S 成正比,跟两板间的距离d 成反比,即kdS C πε4=. 带电平行板电容器两极板间的电场可认为是匀强电场,板间场强为U/d E =.(b )固定电容器、可变电容器、电解电容器.电解电容器接入电路时应留意其极性.2. 带电体在电场中的运动(1)平衡(静止或匀速):仅在电场力和重力作用下满意mg qE =(2)加速(1)能量:在任何电场中,若只有电场力做功,有21222121mv mv qU -=. (2)动力学:在匀强电场中,若只有电场力作用,带电体做匀变速运动,其加速度为mEq a =. (3)偏转当不计重力的带电粒子以肯定初速垂直电场方向进入匀强电场时,粒子的运动为类平抛运动,其轨迹是抛物线.当带电粒子的质量为m ,电量为q ,两平行金属板板长为l ,距离为d ,板间电压为U ,当带电粒子以初速v 0平行于两板进入电场时,两板间的场强为dU E =. 在垂直于场强方向上,粒子做匀速直线运动:t v x v v 0x ==,0.在平行于场强方向上粒子做初速度为零的匀加速直线运动:m qE a =,221,t mqE y t m qE v y ==. 离开电场时,粒子在板间的运动时间为0v l t =﹔ 沿电场力方向上的位移为;2212022mdv qUl at y == 速度方向上的偏转角为φ,200tan mdv qUl v v y==φ.(4)圆周运动带电粒子在点电荷形成的径向辐射状分布的静电场中,可做匀速圆周运动.如氢原子核外电子的绕核运动.此时有rv m r Qqk 22=. 3.示波器:(1)构造:示波器的核心部件是示波管,它由电子枪、偏转电极、荧光屏组成.(2)示波管的基本工作原理:利用两组正交的偏转极板,可以限制电子打在荧光屏上的位置.示意图如右:两组偏转电极分别限制电子在水平、竖直方向的偏转.一般在水平偏转电极上加扫描电压(从左向右周期性扫描),在竖直偏转电极上加须要探讨的信号.(3)示波器面板开关与旋钮的作用:如图2-1-1所示为J2459型示波器的面板.①是辉度调整旋钮,标以“☼”符号,用来调整光点和图像的亮度. 顺时针旋转旋钮时,亮度增加.②是聚焦调整旋钮“⊙”,③是协助聚焦调整旋钮“○”,这两个旋钮协作着运用,能使电子射线会聚,在荧光屏上产生一个小的亮斑,得到清楚的图像.往下是电源开关和指示灯,用后盖板上的电源插座接通电源后,把开关扳向“开”的位置,指示灯亮,经过一两分钟的预热,示波器就可以运用了.荧光屏下边第一行中,④是竖直位移旋钮,⑤是水平位移旋钮,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的位置. 它们中间的两个旋钮是“Y 增益”和“X 增益”旋钮,分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的幅度,顺时针旋转时,幅度增大.中间一行左边的大旋钮是衰减调整旋钮,它有1、10、100、1000四挡,最左边的“1”挡不衰减,其余各挡分别可使输入的电压衰减为原来的1/10、1/100、1/1000.运用它可以使图像在竖直方向的幅度减小为前一挡的1/10,最右边的正弦符号“~”挡不是衰减,而是由示波器内部供应竖直方向的沟通信号电压,可用来视察正弦波形或检查示波器是否正常工作.中间一行右边的大旋钮是扫描范围旋钮,也有四挡,可以变更加在水平方向的扫描电压的频率范围,左边第一挡是10~100Hz,向右旋转每上升一挡,扫描频率都增大10倍,最右边的是“外X”挡,运用这一挡时,机内没有加扫描电压,水平方向的电压可以从外部输入.中间的小旋钮是扫描微调旋钮,它可以在初定的频率范围内,进行连续微调,得到一确定的频率.顺时针转动时频率连续增加.底下一行中间的旋钮“Y输入”、“X输入”和“地”分别是竖直方向、水平方向和公共接地的输入接线柱.左边的“DC、AC”是竖直方向输入信号的直流、沟通选择开关,置于“DC”位置时,所加的信号电压是干脆输入的;置于“AC”位置时,所加信号电压是通过一个电容器输入的,它可以让沟通信号通过而隔断直流成分.右边的“同步”也是一个选择开关,置于“+”位置时,扫描由被测信号正半周起同步,置于“-”位置时,扫描由负半周起同步.这个开关主要在测量较窄的脉冲信号时起作用,对于正弦波、方波等,无论扳到“+”或“-”,都能很好地同步.对测量没有影响.。
物理选修3-1
选修3-1第一章静电场电学的基础,主要内容与原来的教材相仿。
第1节电荷及其守恒定律P2中间:“人们没有发现对上述两种电荷都排斥或都吸引的电荷。
这表明……”怎见得没有第三种电荷?理性思维,或批判性思维P2最后一段,认为学生对原子结构已经有些初步了解(强相互作用)本书强调守恒的思想――追寻守恒量能量守恒的引入研究碰撞过程中的不变量(动量的引入)电荷守恒定律P5第3题3. 有三个完全一样的绝缘金属球,A球带的电荷量为q,B、C均不带电。
现要使B 球带的电荷量为83q,应该怎么办? 物理学中一个常用的处理方法:利用情境的对称性。
也为P7“库仑的实验”做准备。
过程与方法第2节 库仑定律P6演示实验的下面:“这隐约使我们猜想……”猜想静电相互作用的形式是否与万有引力相似。
科学方法的教育。
P8上部221rq q k F“公式中各物理量的单位都已确定……”在国际单位制中,“库仑”是怎样确定的?P11第1题1.A 为带正电的小球,B 为原来不带电的导体。
试分析以下情况中A 、B 之间是吸引力还是排斥力。
(1)把B 放在A 附近;(2)把B 放在A 附近并将B 靠近A 的那端接地。
相似的问题:带电体为什么能够吸引纸屑?P11第3题,又一次用到对称性:3. 真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A 和B (均可看做点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F ,现用一个不带电的同样金属小球C 先与A 接触,再与B 接触,然后移开C ,此时A 、B 球间的静电力变为多大?……第3节 电场强度P12最下我们不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱,因为对于电荷量不同的试探电荷,即使在电场的同一点,所受的静电力也不相同。
然而,人们会很自然地想到,如果把一个尺寸很小的电荷我用做试探电荷,它在电场中的某个位置受到的静电力是F 1,另一个同样的点电荷在同一位置受到的静电力一定也是F 1。
现在把两个这样的电荷一同放在这里,它们总的电荷量是2q 1,它们所受的合力很可能就是2F 1。
物理选修3-1-知识点归纳(全)
第一章 《静电场》一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C ,是一个电子(或质子)所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
荷质比(比荷):电荷量q 与质量m 之比,(q/m)叫电荷的比荷 3、起电方式有三种 ①摩擦起电②接触起电 注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
③感应起电——切割B ,或磁通量发生变化。
④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子 4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,系统的电荷总数是不变的. 二、库仑定律1. 内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
方向由电性决定(同性相斥、异性相吸) 2. 公式:221rQ Q kF = k =9.0×109N ·m 2/C 2 极大值问题:在r 和两带电体电量和一定的情况下,当Q 1=Q 2时,有F 最大值。
3.适用条件:(1)真空中; (2)点电荷.点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r )。
点电荷很相似于我们力学中的质点.注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律②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“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。
高二物理选修3-1静电场
P3.4(单选)
对于摩擦起电现象,下列说法中正确的( ) A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷 B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的质子转移到 另一个物体 C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一个带 有等量异种电荷 D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带 有同种电荷
P3.5(单选)
2.方向:在两电荷的连线上
4.适用条件: ①真空中(空气中近似成立) ②点电荷
二、点电荷 (有电量,没大小的点) 当带电体间的距离比它们自身的大小大得 多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况 对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样 的带电体就可以看做带电的点,叫做点电荷。
※点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象,是为了 简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型。 ※点电荷本身的线度不一定很小,它所带的电量也可以 很大。点电荷这个概念与力学中的“质点”类似。
等量的异种电荷
(3)、两个等量的正电荷
电羽带同种电荷
等量的正电荷
1.电场线是假想的,不是真实存在的; 2.电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无穷 远或负电荷; 3.电场的疏密程度表示场强的大小,越密的地 方越强,越疏的地方越弱; 4.电场线不相交、不闭合;
(1)连线中点O处的场强为零。 (2)从中点O沿中垂面(线) 到无限远,电场线先变密后 变疏,即场强先变大后变小
P7.4(单选)
使两个带正电的小球相距一定距离,放在光 滑的水平绝缘板上,若同时释放两球,则它们的加 速度大小之比将( ) A.不断增大 B.先增大后减小 C.始终保持不变 D.不断减小
P7.6(单选) 如图所示,用两根细绳,把两个质量相等的 小球悬挂在同一点上,两球带同种电荷,但甲球 的电荷量大于乙球的电荷量且两球处于同一水平 线,则α和β的关系是( ) A. α> β
高中物理选修3-1知识点
高中物理选修3-1知识点总结:第一章静电场(人教版)新知归纳:一、电荷间的相互作用:●电荷间有相互作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷相互吸引,两电荷间的相互作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
●库仑定律:在真空中两个点电荷间的作用力大小为F=kQ1Q2/r2静电力常量k=9.0×109N・m2/C2。
二、电场强度:●定义式:E=F/q,该式适用于任何电场,E与F、q无关只取决于电场本身,E的方向规定为正点电荷受到电场力的方向。
①场强ε与电场线的关系:电场线越密的地方表示场强越大,电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向,电场线的方向与场强ε的大小无直接关系。
②场强的合成:场强ε是矢量,求合场强时应遵守矢量合成的平行四边形法则。
③电场力:F=qE,F与q、E都有关。
●决定式:①E=kQ/r2,仅适用于在真空中点电荷Q形成的电场,E的大小与Q成正比,与r2成反比。
②E=U/d,仅适用于匀强电场。
三、电势能:●电场力做功的特点:电场力对移动电荷做功与路径无关,只与始末位的电势差有关,Wab=qUab●判断电势能变化的方法:①根据电场力做功的正负来判断,不管正负电荷,电场力对电荷做正功,该电荷的电势能一定减少;电场力对电荷做负功,该电荷的电势能一定增加。
②根据电势的定义式U=ε/q来确定。
③利用W=q(Ua-Ub)来确定电势的高低。
四、静电平衡:把金属导体放入电场中时,导体中的电荷重新分布,当感应电荷产生的附加电场E¢与原场强E0叠加后合场强E为零时,即E=E0+E¢=0,金属中的自由电子停止定向移动,导体处于静电平衡状态。
孤立的带电导体和处于电场中的感应导体,处于静电平衡时,主要特点是:①导体内部的合场强处处为零(即感应电荷的场强与原场强大小相等方向相反)没有电场线。
②整个导体是等势体,导体表面是等势面。
③导体外部电场线与导体表面垂直。
④孤立导体上净电荷分布在外表面。
高中物理人教版选修3-1 第一章静电场-电荷守恒定律,库仑定律
高中物理学习讲义k nq r 2,三个金属小=nq2,球接触后,球1的带电量q =q +nq 22=+4,此时1、2间的作用力F′=k nq2·+4r2=k +28r 2,由题意知F′=F ,即n =+,解得n =6.故D 正确.G mL2,kQL2B.F引≠Gm2L2,≠kQL2≠G mL2,kQL2D.F引=Gm2L2,≠kQL2一侧电荷分布较密集,又L=3r,不满足的要求,故不能将带电球壳看成点电荷,所以不能≠k QL2.kQL2.万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然不满足,但因为其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看作B.tan2α=Q2 Q1D.tan3α=Q2 Q1、F BP为库仑力,B.l-kq2 k0l2D.l-5kq2 2k0l2处且与AB在一条直线上-9 4Q应带负电,放在A的左边且和为研究对象,由平衡条件:k qQ Ax2=kQ A Q Br2①以C为研究对象,则k qQ Ax2=k+2②球带电荷量较大球带电荷量较小球带电荷量较大球带电荷量较小】一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能很好,管内部有两个完全一样的弹性金属小Q.两球从图中位置由静止释放,问两球再次经过图中位球的瞬时加速度为释放时的几倍?3kq2m系统为研究对象,为研究对象,画出其受力图如右图所示,后,要产生水平向右的加速度,故C.4/7倍D.无法确定答案C解析C与A、B反复接触后,最终结果是A、B原先所带的总和,最后在三个小球间均分,最后A、B两球的电荷量为7Q+-3=2Q.A、B原先有引力:F=kq1q2r2=k7Q·Qr2=7kQ2r2;A、B最后的斥力F′=k 2Q·2Qr2=4kQ2r2,所以F′=47F,A、B间的库仑力减小到原来的47.5.(多选)如图所示,带电小球A、B的电荷量分别为Q A、Q B,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点.静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为d2,可采用以下哪些方法()A.将小球A、B的质量都增加到原来的2倍B.将小球B的质量增加到原来的8倍C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍答案BD解析对B球,根据共点力平衡可知,Fm B g=dL,而F=kQ A Q Bd2,可知d=3kQAQ B Lm B g,故选B、D.§同步练习§1.关于点电荷的概念,下列说法正确的是()A.当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时,这两个带电体就可以看做点电荷B.只有体积很小的带电体才能看做点电荷C.体积很大的带电体一定不能看做点电荷D.对于任何带电球体,总可以把它看做电荷全部集中在球心的点电荷答案 A2.(多选)M和N是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电1.6×10-10 C,下列判断正确的有()如图所示,把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上,欲使球a能静止在斜面上,需在b应(a、b两小球均可看成点电荷)()点点点点与+Q分别固定在A、BC点开始以某一初速度向右运动,不计试探电荷的重力.则之间的运动,下列说法中可能正确的是().一直做减速运动,且加速度逐渐变小.一直做加速运动,且加速度逐渐变小三球所受静电力大小一定相等,方向水平向左进行受力分析,如图所示,由平衡条件得FN=0②受力分析如图所示,由平衡条件得,由牛顿第三定律,墙所受A球压力大小,方向水平向左.如图所示,绝缘水平面上静止着两个质量均为m,电荷量均为+,与水平面间的动摩擦因数均为则两物体将开始运动.当它们的加速度第一次为零时,或指向B)(2) kQ2μmg-r2的加速度第一次为零时,A、B间的距离为r′-r 2=kQ2μmg-r2如图所示,一光滑绝缘导轨,与水平方向成45°角,两个质量均为两个小球间距离为何值时,两球速度达到最大值?受力对称,对B受力分析,开始时Fcos 45°=mgsin 45°时,增大,两球做减速运动,当速度减为零后又沿斜面向上加速运动.k Qr2.Qkmg.Qkmg的两点为平衡位置各自沿导轨往返运动,即振动.(1)70kqL2403q球受到B球的库仑力向左,要使对A球,有k2-k L2=ma5.两个半径为R的带电球所带电荷量分别为q1和q2,当两球心相距3R时,相互作用的静电力大小为()A.F=k q1q2R2B.F>kq1q2R2C.F<k q1q2R2D.无法确定答案 D解析因为两球心距离不比球的半径大很多,所以两带电球不能看做点电荷,必须考虑电荷在球上的实际分布.当q1、q2是同种电荷时,相互排斥,电荷分布于最远的两侧,电荷中心距离大于3R;当q1、q2是异种电荷时,相互吸引,电荷分布于最近的一侧,电荷中心距离小于3R,如图所示.所以静电力可能小于k q1q2R2,也可能大于kq1q2R2,D正确.6.如图所示,三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上,q2与q3间距离为q1与q2间距离的2倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比为()A.(-9)∶4∶(-36) B.9∶4∶36C.(-3)∶2∶(-6) D.3∶2∶6答案 A解析本题可运用排除法解答.分别取三个电荷为研究对象,由于三个电荷只在静电力作用下保持平衡,所以这三个电荷不可能是同种电荷,这样可立即排除B、D选项,故正确选项只可能在A、C中.若选q2为研究对象,由库仑定律知:kq2q1r2=kq2q3r2,因而得:q1=14q3,即q3=4q1.选项A恰好满足此关系,显然正确选项为A.7.有两个带电小球,电荷量分别为+Q和+9Q.在真空中相距0.4 m.如果引入第三个带电小球,正好使三个小球都处于平衡状态.求:(1)第三个小球带的是哪种电荷?(2)应放在什么地方?(3)电荷量是Q的多少倍?答案(1)带负电(2)放在+Q和+9Q两个小球连线之间,距离+Q 0.1 m处(3)9 16倍解析根据受力平衡分析,引入的第三个小球必须带负电,放在+Q和+9Q两个小球的连线之间.设第三个小球带电量为q,放在距离+Q为x处,由平衡条件和库仑定律有:以第三个带电小球为研究对象:kQ·qx2=k9Q·q-x2解得x=0.1 m以+Q为研究对象:kQ·q2=k·9Q·Q2,得q=9Q168.如图所示,大小可以不计的带有同种电荷的小球A和B互相排斥,静止时两球位于同一水平面上,绝缘细线与竖直方向的夹角分别为α和β,且α<β,由此可知()A.B球带的电荷量较多B.B球质量较大C.B球受的拉力较大D.两球接触后,再静止下来,两绝缘细线与竖直方向的夹角变为α′、β′,则仍有α′<β′答案 D解析两小球处于平衡状态,以小球A为研究对象受力分析如图所示,受三个力(m A g、F、F A)作用,以水平和竖直方向建立坐标系;利用平衡条件得F A·cos α=m A g,F A·sin α=F整理得:m A g=Ftan α,F A=Fsin α同理对B受力分析也可得:m B g=Ftan β,F B=Fsin β由于α<β,所以m A>m B,F A>F B,故B、C错.不管q A、q B如何,A、B所受的库仑力是作用力、反作用力关系,大小总相等.两球接触后,虽然电荷量发生了变化,库仑力发生了变化,但大小总相等,静止后仍有α′<β′(因为m A>m B),故A错,D对.9.如图所示,把一带正电的小球a放在光滑绝缘斜面上,欲使球a能静止在斜面上,需在MN间放一带电小球b,则b应()将增大的带电小球A用丝线吊起,若将带电荷量为3 cm时,丝线与竖直方向夹角为的大小为多少?所以q A =2×10-3-229.0×109×4×10-8C =5×10-9 C.小球B 受到的库仑力与小球A 受到的库仑力为作用力和反作用力,所以小球B 受到的库仑力大小为2×10-3 N .小球A 与小球B 相互吸引,小球B 带正电,故小球A 带负电.13.如图所示,一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B ,静止在图示位置,若固定的带正电小球A 的电荷量为Q ,B 球的质量为m ,带电荷量为q ,θ=30°,A 和B 在同一条水平线上,整个装置处于真空中,求A 、B 两球间的距离.答案3kQq mg解析 如图所示,小球B 受竖直向下的重力mg 、沿绝缘细线的拉力F T 、A 对它的库仑力F C . 由力的平衡条件, 可知F C =mg tan θ 根据库仑定律得 F C =k Qq r 2 解得r =kQqmg tan θ=3kQq mg14.如图所示,在光滑绝缘的水平面上沿一直线等距离排列三个小球A 、B 、C ,三球质量均为m ,A 与B 、B 与C 相距均为L (L 比球半径r 大得多).若小球均带电,且q A =+10q ,q B =+q ,为保证三球间距不发生变化,将一水平向右的恒力F 作用于C 球,使三者一起向右匀加速运动.求:(1)F 的大小;(2)C 球的电性和电荷量.答案 (1)70kq 2L 2 (2)带负电,电荷量为403q解析 因A 、B 为同种电荷,A 球受到B 球的库仑力向左,要使A 向右匀加速运动,则A 球必须受到C 球施加的向右的库仑力.故C 球带负电.设加速度为a ,由牛顿第二定律有: 对A 、B 、C 三球组成的整体, 有F =3ma对A 球,有k ·10q ·q C L 2-k q ·10qL 2=ma 对B 球,有k 10q ·q L 2+k q ·q CL 2=ma解得:F =70kq 2L 2 q C =403q。
选修3-1 第六章 静电场
第六章静电场第一部分电场的力的性质,物质的电结构、点电荷、电荷守恒Ⅰ(考纲要求)1.物质的电结构(1)原子是由带的原子核和带的电子构成,原子核的正电荷数与电子的负电荷数相等.(2)金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种电子叫做.2.点电荷、元电荷(1)元电荷:e=,所有带电体的电荷量都是元电荷的,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同.电子的电荷量q=.(2)点电荷:①本身的线度比相互之间的距离的带电体.②点电荷是理想化模型.3.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不能创生,也不能消失,只能从物体的一部分到另一部分,或者从一个物体到另一个物体,在的过程中电荷的总量保持不变.(2)起电方法:摩擦起电、、接触起电.(3)带电实质:物体带电的实质是.,库仑定律Ⅱ(考纲要求)1.内容:中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们的成正比,与它们的成反比.作用力的方向在.2.表达式:F=,式中k= N·m2/C2,叫静电力常量.3.适用条件:中的.,静电场Ⅰ、电场强度、点电荷的电场强度Ⅱ(考纲要求)1.静电场(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间的一种特殊物质.(2)基本性质:对放入其中的电荷有.2.电场强度(1)定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量的.(2)定义式:E=.单位:N/C或V/m(3)点电荷形成电场中某点的电场强度真空中点电荷形成的电场:E=.(4)方向:规定在电场中某点所受的方向为该点的电场强度方向.(5)电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的 .电场线Ⅰ(考纲要求)1.定义为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向,在电场中画出一些曲线,曲线上每一点的都跟该点的电场强度方向一致,曲线的表示电场的强弱.2.电场线的特点3.几种典型电场的电场线(如图所示).一、基础自测1.M和N是两个不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电1.6×10-10 C,下列判断正确的有().A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷B.摩擦的过程中电子从M转移到NC.N在摩擦后一定带负电1.6×10-10 CD.M在摩擦过程中失去1.6×10-10个电子2.关于点电荷,以下说法正确的是().A.足够小的电荷,就是点电荷B.一个电子,不论在何种情况下均可视为点电荷C.在实际中点电荷并不存在D.一个带电体能否看成点电荷,不是看它尺寸的大小,而是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计3.(2012·广东模拟)当在电场中某点放入电荷量为q的正试探电荷时,测得该点的电场强度为E,若在同一点放入电荷量为q′=2q的负试探电荷时,测得该点的电场强度().A.大小为2E,方向与E相同B.大小为2E,方向与E相反C.大小为E,方向与E相同D.大小为E,方向与E相反4.在真空中有甲、乙两个点电荷,其相互作用力为F.要使它们之间的相互作用力为2F,下列方法可行的是().A.使甲、乙电荷量都变为原来的2倍B.使甲、乙电荷量都变为原来的1 2C.使甲、乙之间距离变为原来的2倍D.使甲、乙之间距离变为原来的1 2 .5.某电场的电场线的分布如图所示.一个带电粒子只在电场力作用下由M点沿图中虚线所示的路径运动通过N 点.则下列判断正确的是().A.粒子带负电B.粒子在M点的加速度大C.粒子在N点的速度大D.电场力对粒子做正功二、高考体验(一)库仑定律的应用(中频考查)1.(2010·海南卷,4)如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,∠MOP =60°.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移到P点,则O点的电场强度大小变为E2.E1与E2之比为().A.1∶2 B.2∶1C.2∶ 3 D.4∶ 32.(2011·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=5 D.n=6(二)对电场强度的理解及叠加(中频考查)3.(2009·上海)两带电荷量分别为q和-q的点电荷放在x轴上,相距为L,能正确反映两电荷连线上电场强度大小E与x关系的是图().4.(2011·重庆卷,19)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(三)对电场线的理解及应用(高频考查) 5.(2010·上海高考)三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a 、b 两点处的电场强度大小分别为E a 、E b ,电势分别为φa 、φb ,则( ).A .E a >E b ,φa >φbB .E a <E b ,φa <φbC .E a >E b ,φa <φbD .E a <E b ,φa >φb 6.(2010·课标全国)静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器.某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板,下图中直线ab 为该收尘板的横截面.工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在电场力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上.若用粗黑曲线表示原来静止于P 点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)( ).7.(2011·上海单科,1)电场线分布如图所示,电场中a 、b 两点的电场强度大小分别为E a 和E b ,电势分别为φa 和φb ,则( ).A .E a >E b ,φa >φbB .E a >E b ,φa <φbC .E a <E b ,φa >φbD .E a <E b ,φa <φb第二部分 电场的电的性质,电势能、电势 Ⅰ(考纲要求)1.电势能(1)电场力做功①特点:电场力做功与 无关,只与 有关. ②计算方法a .W = ,只适用于匀强电场,其中d 为沿 的距离.b .W AB =qU AB ,适用于 . (2)电势能①定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到 位置时电场力所做的功. ②电场力做功与电势能变化的关系:电场力做的功等于 ,即W AB =E p A -E p B =-ΔE p . 2.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,用φ表示.在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势时 ,电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负.(2)公式:φ=E p q(与试探电荷无关) (3)单位:伏特(V)(4)电势与电场线的关系:沿电场线方向电势降低.(电场线指向电势降低最快的方向)(5)零电势位置的规定:电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择.(大地或无穷远默认为零)3.等势面(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面.(2)等势面的特点①等势面一定和电场线垂直.②等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷时电场力不做功.③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.④电场线越密的地方,等差等势面越密.,电势差Ⅱ(考纲要求)1.定义:电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,与移动电荷的的比值.2.定义式:U AB=.3.电势差与电势的关系:U AB=,U AB=-U BA.4.影响因素:电势差U AB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及电场力做的功W AB,与零电势点的选取.,匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ(考纲要求)1.电势差与电场强度的关系式:U AB=Ed,其中d为电场中两点间的距离.(如右上图所示)2.电场强度的方向和大小:电场中,电场强度方向是指最快的方向.在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿方向每单位距离上降低的电势.特别提醒:(1)U=Ed只适于匀强电场的定量计算.(2)在非匀强电场中也可用U=Ed定性判断电势差的大小.静电现象的解释Ⅰ(考纲要求)1.静电感应、静电平衡:把金属导体放在外电场中,导体内的自由电子受电场力作用而,使导体的两面出现等量的电荷,这种现象叫静电感应;当导体内自由电子的定向移动时,导体处于静电平衡状态.2.静电屏蔽金属壳或金属网罩所包围的区域,不受电场的影响,这种现象叫做静电屏蔽.一、基础测试1.下列关于电荷在电场中电势能的说法正确的是().A.电荷在电场强度大的地方,电势能一定大B.电荷在电场强度为零的地方,电势能一定为零C.电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点,电荷的电势能一定减少D.电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点,电荷的电势能可能增加,也可能减少2.下列说法正确的是().A.A、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时电场力所做的功B.电势差是一个标量,但是有正值或负值之分C.由于电场力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关D.A、B两点的电势差是恒定的,不随零电势面的不同而改变,所以U AB=U BA3.(2012·重庆模拟)如下图左所示,正点电荷Q产生的电场中,已知A、B间的电势差为U,现将电荷量为q的正点电荷从B移到A,则().A.外力克服电场力做功QU,电势能增加qUB.外力克服电场力做功qU,电势能增加QUC.外力克服电场力做功qU,电势能增加qUD.外力克服电场力做功QU,电势能减少QU4.(2012·湖北宜昌高三检测)如上图右所示是一个匀强电场的等势面,每两个相邻等势面相距2 cm,由此可以确定电场强度的方向和数值是().A.竖直向下,E=100 V/mB.水平向左,E=100 V/mC.水平向左,E=200 V/mD.水平向右,E=200 V/m5.(2012·江苏盐城、泰州联考)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即U ab=U bc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点.据此可知().A.三个等势面中,c的电势最高B.带电质点通过P点时的电势能较Q点大.带电质点通过P点时的动能较Q点大D.带电质点通过P点时的加速度较Q点大二、高考体验(一)电场的能的性质(高频考查)1.(2009·上海)位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示,图中实线表示等势线,则().A.a点和b点的电场强度相同B.正电荷从c点移到d点,电场力做正功C.负电荷从a点移到c点,电场力做正功D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大2.(2010·天津理综,5)在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则().A.b点的电场强度一定比a点大B.电场线方向一定从b指向aC.b点的电势一定比a点高D.该电荷的动能一定减小3.(2010·山东理综,20)某电场的电场线分布如图,以下说法正确的是().A.c点电场强度大于b点电场强度B.a点电势高于b点电势C.若将一试探电荷+q由a点释放,它将沿电场线运动到b点D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小4.(2011·江苏卷,8)一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示,图中左侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力.下列说法正确的有().A.粒子带负电荷B.粒子的加速度先不变,后变小C.粒子的速度不断增大D.粒子的电势能先减小,后增大(二)电势、电势差、与电场强度的关系(中频考查)5.(2010·江苏单科,5)空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图示.下列说法中正确的是().A.O点的电势最低B.x2点的电势最高C.x1和-x1两点的电势相等D.x1和x3两点的电势相等6.(2010·安徽理综)如图所示,在xOy平面内有一个以O为圆心、半径R=0.1 m的圆,P为圆周上的一点,O、P两点连线与x轴正方向的夹角为θ.若空间存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小E=100 V/m,则O、P两点的电势差可表示为().A.U OP=-10sin θ(V)B.U OP=10sin θ(V)C.U OP=-10cos θ(V)D.U OP=10cos θ(V)7.(2011·海南卷,1)关于静电场,下列说法正确的是().A.电势等于零的物体一定不带电B.电场强度为零的点,电势一定为零C.同一电场线上的各点,电势一定相等D.负电荷沿电场线方向移动时,电势能一定增加第三部分 电容器 带电粒子在电场中的运动,常见电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系 Ⅰ(考纲要求)1.常见电容器(1)组成:由两个彼此 又相互 的导体组成. (2)带电荷量:一个极板所带电荷量的 . (3)电容器的充、放电充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量的 ,电容器中储存 . 放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中 转化为其他形式的能. 2.电容(1)定义:电容器所带的 与电容器两极板间的电势差U 的比值.(2)定义式:C = .(3)物理意义:表示电容器 本领大小的物理量. (4)单位:法拉(F)1 F = μF =1012pF 3.平行板电容器(1)影响因素:平行板电容器的电容与 成正比,与介质的介电常数成正比,与两板间的距离成反比. (2)决定式:C = ,k 为静电力常量.,带电粒子在匀强电场中的运动 Ⅱ(考纲要求)1.带电粒子在电场中的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场,带电粒子将做 运动.有两种分析法: (1)用动力学观点分析:a =qE m ,E =U d,v 2-v 20=2ad . (2)用功能观点分析:粒子只受电场力作用,电场力做的功等于物体动能的变化.qU =12mv 2-12mv 202.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)研究条件:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场. (2)处理方法:类似于平抛运动,应用运动的 的方法.①沿初速度方向做 运动,运动时间t =l v 0②沿电场力方向,做 运动⎩⎪⎨⎪⎧加速度:a =F m =qE m =Uq md离开电场时的偏移量:y =12at 2=Uql 22mdv2离开电场时的偏转角:tan θ=v yv 0=Uql mdv20示波管 Ⅰ(考纲要求)1.构造:(1) ,(2) ,(3)2.工作原理(如右上图所示)(1)如果在偏转电极XX ′和YY ′之间都没有加电压,则电子枪射出的电子沿直线运动,打在荧光屏 ,在那里产生一个亮斑.(2)YY′上加的是待显示的,XX ′上是机器自身产生的锯齿形电压,叫做扫描电压,若所加扫描电压和信号电压的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象. 一图二结论(如右下图)结论:(1)粒子以一定速度v 0垂直射入偏转电场.粒子从偏转电场中射出时,就像是从极板间的l/2处沿直线射出的.(2)经过相同电场加速,又经过相同电场偏转的带电粒子,其运动轨迹重合,与粒子的带电荷量和质量无关. 一、基础自测1.下列关于电容的说法正确的是( ). A.电容器简称电容B.电容器A 的电容比B 的大,说明A 的带电荷量比B 多C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V 时电容器需要带的电荷量D.由公式C =QU知,电容器的电容与电容器两极板间的电势差成反比,与电容器所带的电荷量成正比2.(2012·徐州高三检测)如图所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U ,现使B 板带正电,则下列判断正确的是( ). A.增大两极板之间的距离,静电计指针张角变大 B.将A 板稍微上移,静电计指针张角将变大C.若将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角变大D.若将A 板拿走,则静电计指针张角变为零3.一个带电小球,用细绳悬挂在水平方向的匀强电场中,当小球静止后把悬绳烧断,小球将做( ). A.自由落体运动 B.匀变速曲线运动方向 C.沿悬绳的延长线方向做匀加速直线运动 D.变加速直线运动4.电子以初速度v 0沿垂直电场强度方向射入两平行金属板间的匀强电场中,现增大两极板间的电压,但仍使电子能够穿过平行金属板,则电子穿过平行金属板所需要的时间( ). A.随电压的增大而减小 B.随电压的增大而增大 C.加大两板间距离,时间将减小 D.与电压及两板间距离均无关5.(2011·长春调研)如图所示,静止的电子在加速电压为U 1的电场作用下从O 经P 板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压为U 2的电场作用下偏转一段距离.现使U 1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该( ).A.使U 2加倍B.使U 2变为原来的4倍C.使U 2变为原来的2倍D.使U 2变为原来的12倍二、高考体验(一)平行电容器的动态分析问题(高频考查)1.(2009·海南)一平行板电容器两极板间距离为d 、极板面积为S ,电容为ε0Sd ,其中ε0是常量.对此电容器充电后断开电源.当增加两板间距时,电容器极板间( ).A .电场强度不变,电势差变大B .电场强度不变,电势差不变C .电场强度减小,电势差不变D .电场强度减小,电势差减小 2.(2010·北京理综)用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图所示).设两极板正对面积为S ,极板间的距离为d ,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若( ).A .保持S 不变,增大d ,则θ变大B .保持S 不变,增大d ,则θ变小C .保持d 不变,减小S ,则θ变小D .保持d 不变,减小S ,则θ不变3.(2011·天津卷,5)板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时,两极板间电势差为U 1,板间电场强度为E 1.现将电容器所带电荷量变为2Q ,板间距变为12d ,其他条件不变,这时两极板间电势差为U 2,板间电场强度为E 2,下列说法正确的是( ).A .U 2=U 1,E 2=E 1B .U 2=2U 1,E 2=4E 1C .U 2=U 1,E 2=2E 1D .U 2=2U 1,E 2=2E 1 (二)带电粒子在电场中的运动(高频考查) 4.(2011·安徽卷,20)如图(a)所示,两平行正对的金属板A 、B 间加有如图(b)所示的交变电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P 处.若在t 0时刻释放该粒子,粒子会时而向A 板运动,时而向B 板运动,并最终打在A 板上.则t0可能属于的时间段是( ).A .0<t 0<T 4 B.T 2<t 0<3T4C.3T 4<t 0<T D .T <t 0<9T85.(2011·安徽卷,18)图(a)所示为示波管的原理图.如果在电极YY ′之间所加的电压按图(b)所示的规律变化,在电极XX ′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是( ).6.(2011·福建卷,20)反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似.如图所示,在虚线MN 两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场,一带电微粒从A 点由静止开始,在电场力作用下沿直线在A 、B 两点间往返运动.已知电场强度的大小分别是E 1=2.0×103 N/C和E 2=4.0×103 N/C ,方向如图所示,带电微粒质量m =1.0×10-20 kg ,带电荷量q =-1.0×10-9C ,A 点距虚线MN 的距离d 1=1.0 cm ,不计带电微粒的重力,忽略相对论效应.求: (1)B 点距虚线MN 的距离d 2;(2)带电微粒从A 点运动到B 点所经历的时间t .。
人教版高中物理选修3-1 第一章 静电场
元电荷不是电荷,而是物体所带的最小电量, e=1.6×10-19C。
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2. 起电的方式? 正负电荷的代数和不为零。
①摩擦起电:对电荷的束缚力不同。
②接触带电:
③感应起电: 电荷间的相互作用。
本质:自由电荷的转移。
接地:①接地点的电势为0;②提供电荷转移通道。
3. 库仑定律
kq1q2 F 2 r
1 2 eU 1 mv 0 2
2、带电粒子的偏转:类平抛运动
水平:匀速v0,L,t=L/v0 竖直:匀加速a=eU2/md,vy=at
1 2 eU2 L U2L 偏移量: y at 2 2 2mv0 d 4U1d eU 2 L U 2 L 偏转角: tan 2 v0 m v0 d 2U1d vy
2
2
姚桂元,男,山东省巨野县人。2010年毕业于北京 师范大学物理学系,获得硕士学历。山东省烟台第 二中学高中物理教师,从事全国物理奥赛和自主招 生辅导工作。
7. 电势
①φ是描述电场性质的物理量, φ是标量; ②φ的定义式: EP (q为电荷,考虑正负)
q 决定式: EP q
③电势差的定义式: U AB A B
U AB U BA
注意:电势差的正负既不表式方向,也不表示大 小,只表示哪一点的电势高。
④电势差与电场力做功的关系:
9. 电容器
1、电容器是一种储存电荷的电学元件。 2、电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。
Q Q 3、电容的计算式: C U U S 4、平行板电容器的电容: C 4kd
U 一定
Q 一定
+
-
10. 带电粒子在电场中的运动
人教版物理选修3-1《静电场》
b d p
U
静电场知识结构
电场力的性质
场强 E
F q
匀强电场 E 电 电荷 守 恒 荷定 律 电 场
矢量 电场线 疏→E小 密→E大 U
d Q r2
电场力
E Eq(任何电 ) q1q2 F k 2 (真空中的点电荷) r
电场中的导体: 静电感应 静电平衡 电容器: Q 电 容 C
• • • • • • 判断场强的大小与方向 判断电荷在电场的受力方向 判断电势的高低 判断在电场中移动电荷做功的正负 判断电荷电势能的大小 解释静电感应现象
• 2、将一个-7.0μC的电荷从无限远处 移到图示电场中的A点时,电荷的电势 能为-140μJ,问此过程中静电力做功 是多少?
• 3、甲是等量异号电荷的电场线分布图,乙是等量 同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连 线的垂直平分线,O是连线中点。
U
真空中点电荷的电场 E k
平行板电容器 C
电势能
EP WA q
A
rS 4kd
电场能的性质
电势 A
Ep q
电场力做功 疏→E小 密→E大
标量 等势面
电势差 U AB
W AB A B Ed q
WAB qU AB q( A B ) EPA EPB
(1)在甲图中,把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限 远处,静电力是否做功?电势能是否变化?怎样变化? (2)在乙图中,把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限 远处,静电力是否做功?电势能是否变化?怎样变化?
如何比较电场中任两点的场强大小和 方向呢? 判断电场强度大小的几种方法:
方法一: 由定义式E=F/q决定; 方法二: 在点电荷电场中,E=kQ/r2;
选修3-1第一章
2、感应起电
感应起电.swf
(1)静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使 导体带电的现象,叫做静电感应. (2)感应起电:利用静电感应使物体带电, 叫做感应起电.
(3)静电感应的原因:把带电球C移近金属导 体A和B时,导体上的自由电子被吸引过来,因 此导体A和B带上了等量的异种电荷.感应起电 没有创造电荷,而是使物体中的正负电荷分开, 将电荷从物体的一部分转移到另一部分.
e 1.60 10 19 C 电子的比荷为: 30 m 0 . 91 10 kg e 电荷量的国际单位是: C 1.76 1011 C / kg
例1:科学家在研究原子、原子核及基本粒子时, 为了方便,常常用元电荷作为电量的单位,关 于元电荷,下列论述正确的是: A、把质子或电子叫元电荷. B、1.60×10-19C的电量叫元电荷. C、电子带有最小的负电荷,其电量的绝对 值叫元电荷. D、质子带有最小的正电荷,其电量的绝对 值叫元电荷. 答案:B、C、D.
三、元电荷
1、 元 电 荷 : 电 荷 量e 1.60 10 19 C 称 为 元 电 荷.
电荷的多少叫电荷量.电荷量是指物体带电 2 、元电荷是电荷量的单 位( 1.60 10 19 C 的多少,常常简称电量.电量是电荷的定量 是一个电荷量单位), 不是指某电荷. 基度.带电体是指处于带电状态的物体. 19 3、元电荷的值: e 1 . 60 10 C 迄今为止,科学实验发现的最小电荷量就 4 、电子和质子的电荷量 均为 e,所有带电体 是电子所带的电量 .质子 .正电子所带的电量与 的电荷量或者等于 e,或者是 e的整数倍. 它相同,但符号相反 .人们把这个最小的电荷量 5、比荷:带电体的电荷 量与其质量的比值, 叫做元电荷 . 叫做比荷(q / m )
人教版高二物理选修3-1第一章《静电场》知识点考点总结(详细)
物理选修3-1第一章《静电场》知识点、考点总结(详细)一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子(或质子)所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
荷质比(比荷):电荷量q与质量m之比,(q/m)叫电荷的比荷3、起电方式有三种①摩擦起电②接触起电注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
③感应起电:带电体靠近不带电的物体,使不带电的物体带上电的现象。
④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,系统的电荷总数是不变的.二、库仑定律1.内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
方向由电性决定(同性相斥、异性相吸)2.公式:221 r QQkF k=9.0×109N·m2/C2极大值问题:在r和两带电体电量和一定的情况下,当Q1=Q2时,有F最大值。
3.适用条件:(1)真空中;(2)点电荷.点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r)。
点电荷很相似于我们力学中的质点.注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律②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“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。
第一章静电场 知识总结(人教版高中物理选修3-1 )
第一章静电场知识总结一、静电场的的基本原理和规律:1. 电荷守恒定律:(1)两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电;用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电(2)电荷守恒定律:电荷不能创造也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体上,或从物体部分转到另一部分。
2. 库仑定律:(1)内容:在真空或空气中两个点电荷间的相互作用力跟它们所带电量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:(K=9×109N.m2/c2)理解说明:A.条件:真空或空气中;点电荷B.两个小球相互接触先中和电荷再等分电量.C.库仑不是基本单位;满足牛三定律. D.K叫静电引力恒量,是通过库仑扭秤测出来的2. 场的叠加原理:(1)场强的叠加:多电荷共同激发的电场某点的场强等于每个电荷各在该点激发电场场强的矢量和.(2)电势的叠加:多电荷共同激发的电场某点的电势等于每个电荷各在该点激发电场电势的代数和.二、描述静电场的物理量:1.场强:(1)定义:场中某点场强的大小定义为检验电荷q在该点所受的电场力F与电量q的比值;电场强度的方向与正电荷的受力方向相同.(2)理解说明:E是描述电场强弱和方向的物理量,它的大小和方向只由场本身的性质所决定,与检验电荷的性质及是否存在无关;电荷所受电场力的性质由场的性质与电荷的性质共同决定.(3).电场强度的计算公式:(a)定义式: E=F/q (适用于任何电场)(b) 点电荷场强公式:E=2rQ k (Q 是场源电荷的电量;r 是场点到源点间的距离.) (c) 匀强电场的场强公式: E=U/d (d 是两点的连线在电场线方向的投影)2.电势:(1)场力做功的特点: 重力、 分子力 、电场力做功与路径无关; 由功是能量转化的量度可知力做了多少正功,物体的势能就减少多少;力做了多少负功,物体的势能就增加多少。
(2)电荷q 在电场中A 点的电势能:电荷在场A 点的电势能定义:把电荷从A 点移到零势能点电场力所做的功Ao PA W E =;PA A E q ϕ=。
人教版高中物理选修3-1目录
人教版高中物理选修3-1目录第一章静电场1.电荷及其守恒定律电荷电荷守恒定律元电荷2.库仑定律库仑定律库仑的实验3.电场强度电场电场强度点电荷的电场电场强度的叠加电场线匀强电场4.电势能和电势静电力做功的特点电势能电势等势面5.电势差6.电势差与电场强度的关系7.静电现象的应用静电平衡状态下导体的电场导体上电荷的分布尖端放电静电屏蔽8.电容器的电容电容器电容平行板电容器的电容常用电容器9.带电粒子在电场中的运动带电粒子的加速带电粒子的偏转示波器的管理第二章恒定电流1.电源和电流电源恒定电流3.欧姆定律欧姆定律导体的伏安特性曲线4.串联电路和并联电路串联电路和并联电路的电流串联电路和并联电路的电压串联电路和并联电路的电阻电压表和电流表5.焦耳定律电功和电功率焦耳定律6.导体的电阻影响导体电阻的因素导体的电阻7.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律路端电压与负载的关系8.多用电表的原理欧姆表多用电表实验: 练习使用多用电表测量小灯泡的电压测量通过小灯泡的电流测量定制电阻测量二极管的正反向电阻实验: 测定电池的电动势和内阻实验原理实验方法数据处理9.简单的逻辑电路“与”门“或”门“非”门第三章磁场1.磁现象和磁场磁现象电流的磁效应磁场地球的磁场2.磁感应强度磁感应强度的方向磁感应强度的大小3.几种常见的磁场几种常见的磁场安培分子电流假说匀强磁场磁通量4.通电导线在磁场中受到的力安培力的方向安培力的大小磁电式电流表5.运动电荷在磁场中受到的力洛仑兹力的方向和大小电视显像管的工作原理6.带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动回旋加速器。
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自我小测
夯基达标
1.下列叙述中,产生电流的条件是()
A.有自由电子
B.导体两端存在电势差
C.任何物体两端存在电压
D.导体两端有恒定电压
1解析:要产生电流,需要有自由电荷,故A选项说法不准确,而且要有能驱使电荷做定向移动的作用力——电场力,即有电场,满足上述条件的是选项B.导体两端有恒定电压,可产生持续的恒定的电流,根据题意,可产生瞬时电流也符合,故不选D项.
答案:B
2.下列说法中正确的有()
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.电流的单位是安培
C.电流有方向,它是一个矢量
D.对于导体,只要其两端电势差为零,则电流就为零
2解析:导体中电荷定向移动形成电流,A选项错;电流有方向,但是它是标量,C选项错;对于导体,其两端电势差为零时,导体内无电场,电子不能发生定向移动,故电流为零,D 选项正确.
答案:BD
3.对电流概念的正确理解是()
A.通过导体的横截面的电荷量越多,电流越大
B.导体的横截面越大,电流越大
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,电流越大
D.导体中的自由电荷越多,电流越大
3解析:根据电流的定义I=q/t可以判断只有C选项正确.
答案:C
4.下列关于电流的说法中,正确的是()
A.金属导体中,电流的传播速率就是自由电子定向移动的速率
B.温度升高时,金属导体中自由电子热运动加快,电流也就加大
C.电路接通后,电子就由电源出发,只要经过一个极短的时间就能达到用电器
D.通电的金属导体中,自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动,电流的传播速率等于光速
4解析:电流的传播速率等于光速,远远大于自由电子定向移动的速率,A选项错;温度升高时,金属导体中自由电子热运动加快,但是自由电子定向移动的速率并不一定加快,因碰撞更频繁受到的阻碍作用更大,电流有时反而减小,B选项错;电路接通后,电子定向移动的速率很小,电路中很快就有电流,是因为电流的传播速率等于光速,C选项错;通电的金属导体中,自由电子既参与热运动,也参与定向移动,故D选项正确.
答案:D
5.以下对导体中的电场理解正确的是()
A.导体内的电场在稳定时是和导线平行的
B.导体内的电场由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成
C.导体中电场始终随时间而变化
D.导体内的电场是一种动态的稳定
5解析:因电流沿着导线,说明导体内的电场稳定时和导线平行,A选项正确;导体内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷形成的电场叠加的合电场,B选项正确;导体内的电场是恒定电场,有电荷离开接着有另外的电荷补充,是动态的稳定,C项错,D项正确. 答案:ABD
6.下列说法中正确的是()
A.电流的方向就是电荷移动的方向
B.在某一直流电源的外电路上,电流的方向是从电源正极流向负极
C.电流都是由电子的移动形成的
D.电子的运动速率越大,电流就越大
6解析:电流的方向是正电荷定向移动的方向,A选项错;在直流的外电路,电流的方向是从电源正极流向负极,B项正确;电流的形成是由自由电荷定向移动形成的,但自由电荷不止是电子,如电解液中的正负离子,C选项错;电流的大小与电子定向移动的速率有关,即使是定向移动速率大,电流也不一定大,因为还与单位体积的电荷数、导体的横截面积有关,D选项错.
答案:B
7.某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极,有2n 个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为( )
A.0
B.2ne /t
C.3ne /t
D.4ne/t 7解析:根据I =q /t 得t ne t
e ne e n I /422=⋅+⋅=
. 答案:D
8.关于电流的说法正确的是( )
A.根据I =q /t 可知,I 与q 成正比
B.如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流
C.电流是一个标量,其方向是没有意义的
D.在电路中电流的方向总是沿着高电势到低电势的方向
8解析:电流可以根据I =q /t 计算,但是电流与q 不成正比,与时间也不成反比,A 选项错;根据电流的定义可知B 选项正确;电流是标量,因为正、负电荷定向移动都可形成电流,所以规定好电流的方向以便于分析研究有关问题,电流的方向有意义,C 项错;在电路中电流的方向应该是沿着正电荷受力方向,也就是电场方向,是从高电势指向低电势,D 选项正确. 答案:BD
9.一根长为2m ,横截面积为1.6×10–3m 2的铜棒,两端电势差为5.0×10–2V ,铜棒的电阻为
2.19×10–5Ω,铜内自由电子密度为8.5×1029m –
3.求:
(1)通过铜棒的电流;
(2)铜棒内的电场强度;
(3)自由电子定向移动的速率.
9解析:(1)根据欧姆定律 A 102.72A 10
19.2109.5352
⨯=⨯⨯==--R U I . (2)据E =U /d 得
m /V 102.5m /V 2
100.522
--⨯=⨯=E . (3)根据I =nqSv 可得:
m/s 101.1m/s 106.1106.110105
.872.2/5319293---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==nqS I v .
答案:(1)2.72×103A (2)2.5×10–2V/m
(3)1.1×10–5 m/s
10. 右图是静电除尘器示意图,A 接高压电源正极,B 接高压电源的负极,AB 之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A 的过程中,遇到烟气的煤粉,使煤粉带负电吸附到正极A 上,排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附m mol 电子,每昼夜能排出n kg 烟气,计算高压电源的电流I .已知电子电荷量设为e ,阿伏加德罗常数为N A ,一昼夜时间为t .
11.来自质子源的质子(初速为0),经一加速电压为800kV 的直线加速器加速,形成电流为1mA 的细柱形质子流.已知质子的电荷量为e =1.6×10–19C ,这束质子流每秒钟打到靶上的质子数是多少?假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,质子束中与质子源相距L 和4L 的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中质子数分别为n 1和n 2,求n 1和n 2的比值.
因为m ,q ,E 为常量,所以L m
qEL v ∝=
2 拓展探究
12.李明同学学习本节后认为电路接通后自由电子从电源出发,以很大(可能接近光速)的定向移动速率,在金属导体中运动,很短时间到达用电器,所以不会看到开灯好长时间才见灯亮的现象,请利用下面有关资料探究李明说法的正确性.
横截面积S =1mm 2的铜导线,可允许通过的最大电流为1A ,铜在单位体积内自由电子数为
8.5×1028个/m 3.
参考答案
10解析:流过电源的电荷量Q 跟煤粉吸附的电荷量Q ′并不相等,由于电离出的气体中电子和正离子同时导电,煤粉吸附的电荷量Q ′=12Q ,因为Q ′=mnN Ae ,Q =It 所以It e mnN A 2
1=,I =2mnN A e/t . 答案:2mnN A e/t
11解析:设每秒打到靶上的质子数为n ,则
151931025.610
6.1101/⨯=⨯⨯===--e I t e Q n . 在一段极短的质子流(Δl )中,质子的运动可以等效为匀速运动.根据电流的定义式,有 l
nev v l ne t Q I ∆=∆=∆∆=/ 因为I ,Δl ,e 为常量,所以,v
ev l I n 1∝∆=
设电场强度为E ,根据动能定理,有qEL mv =221 所以,在相距质子源L 和4L 处,质子的线密度之比为241221===L
L v v n n . 另解:任何位置I 相同,而在加速电场中,由动能定理得v 1∶v 2=1∶2
再由I =nevS 得结论.
答案:6.25×1015 n 1∶n 2=2∶1
12解析:由电流的微观表达式I =neSv 可知,自由电子定向移动的速率
m/s 10
106.1105.8161928--⨯⨯⨯⨯==neS I v =7.4×10-15m/s
可见v<<光速(c =3×108m/s),以这样的速度传播1m 长导线需用时h 8.3s 10
4.715=⨯=-t ,显然与实际不符.其实在恒定电场作用下,电路中的自由电子几乎同时定向移动,即整个电路几乎同时形成了电流.
答案:李明的说法不正确.。