高中物理静电场(四)电场的应用学案
静电场（四）电场的应用
应用（一）电容器静电现象的应用
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1. 电容器
⑴任何两个彼此而又相距的导体都可以构成电容器。
⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量异种电荷。这一过程叫电容器的。其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的；用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷将发生，电容器不再带电，这一过程叫做。
2. 电容
⑴电容器跟的比值，叫做电容器的电容，用符号表示。
⑵定义式：C= ,若极板上的电量增加ΔQ时板间电压增加ΔU,则C=。
⑶单位：法拉，符号：F，与其它单位的换算关系为：１F＝F
m＝pF
⑷意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加１V所增加的电量。
3. 平行板电容器
⑴一般说来，构成电容器的两个导体的正对面积S，距离d，这个电容器的电容就越大；两个导体间的性质也会影响电容器的电容。
⑵表达式：板间为真空时：C=，
插入介质后电容变大
e倍：C=，k为静电力常数，r e称为相对（真空）介电常数。
r
4. 静电平衡状态下的导体
⑴处于静电平衡下的导体，内部场强处处为。
⑵处于静电平衡下的导体，表面附近任何一点的场强方向与该点的表面。
⑶处于静电平衡下的导体是个，它的表面是个。
⑷静电平衡时导体内部电荷，电荷只分布于导体的。
导体表面，越尖的位置，电荷密度，凹陷部分几乎没有电荷。
5.尖端放电
导体尖端的电荷密度很大，附近电场很强，能使周围气体分子，与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端，与尖端电荷，这相当于使导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电。如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象，避雷针做成蒲公花形状，高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电。
6. 静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的合场强 ，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽。如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用。
二、静电平衡下的导体
典例3 如图，接地的金属球A 的半径为R ，一点电荷的电量Q ，到球心距离为r ，该点电荷的电场在球心O 处的场强等于：（
）
电容器 静电现象的
应用
名师点睛
一、平行板电容器的动态分析
(1) 确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。
(2) 根据决定式C ＝
εr S
4πkd
分析平行板电容器电容的变化。
(3) 根据定义式C ＝Q
U
分析
电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。
(4) 根据E ＝U d
分析电容器极板间场强的变化。
典例探究
典例1 一平行板电容器的两个极板分别与一电源正、
负极相连，如图所示，在保持开关闭合的情况下，将电容器极板距离增大，则电容器的电容C 、带电荷量Q 、极板间的场强E 的变化( )
A.C 、Q 、E 都逐渐增大
B.C 、Q 、E 都逐渐变小
C.C 、Q 逐渐减小，E 不变
D.C 、E 逐渐减小，Q 不变
典例2 如图所示，平行板电容器与电动势为E 的直流
电源(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于两板中央的P 点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动
B.带电油滴将沿竖直方向向下运动
C.P 点的电势将降低
D.电容器的电容减小，电容器的带电量将减小
典例4 如图，将一不带电的空腔导体A的顶部与一外壳接地的静电计相连，又将另一个带正电的导体B向A移动，最后B与A接触，此过程中（）
A.B与A靠近时验电器指针不张开，接触时张角变大
B.B与A靠近时，验电器指针张开，且张角不断变大
C.B与A靠近过程中空腔A内场强不断变大
D.B与A靠近过程中感应电荷在空腔A内的场强不断变大
应用（二）带电粒子在电场中的运动
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1. 研究对象分类
⑴基本粒子及各种离子：如电子、质子、α粒子等，因为质量很小，所以重力比电场力，重力可忽略不计。
⑵带电颗粒或微粒，如尘埃、液滴、小球等质量较大，其重力一般情况下忽略。
2. 带电粒子在电场中的加速直线运动
⑴若粒子作匀变速运动（图甲），则可采用动力学方法求解，即先求加速度a=，然后由运动学公式求速度。
甲乙
⑵用能量的观点分析：合外力对粒子所作的功等于带电粒子。即：，
此式对于电场、非直线运动均成立。
对于多级加速器（图乙），是利用两个金属筒缝间的电场加速，则W电＝n qU
×
３. 带电粒子在电场中的偏转（垂直于场射入）
⑴运动状态分析：粒子受恒定的电场力，在场中作运动。
⑵处理方法：采用的方法来分析处理——（运动的分解）。
2
1
2
v t
at
t
ì?
??
??
í?
??
??
?
垂直于电场方向匀速运动：x=
沿着电场方向作初速为的匀加速：y=
两个分运动联系的桥梁：时间相等
设粒子带电量为q，质量为m，如图，
两平行金属板间的电压为Ｕ，板长为L，板间距离为d。则场强，加速度，通过偏转极板的时间：侧移量：y=偏转角：
tan
at
v
q==
（U偏、Ｕ加分别表示加速电场电压和偏转电场电压）
带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点。所以侧移
距离也可表示为：tan
2
L
y q
=
4.示波管原理
⑴构造：、，荧光屏（如图）
⑵工作原理
如果在偏转电极XX￠和Y Y￠之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线打在荧光屏中央，在屏上产生一个。YY＇上所加的是待显示的信号电压U，在屏上产生的竖直偏移y＇与U成。XX＇上所加的机内锯齿形电压，叫。当扫描电压和信号电压的周期相同时，荧光屏上将出现稳定的波形。
入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作
用，那么( )
典例5 如图所示，离子发生器发射一束质量为m、电荷量为＋q的离子，从静止经PQ两板间的加速电压加速后，以初速度v0从a点沿ab方向进入一匀强电场区域，abcd所围成的正方形是该匀强电场的边界，已知ab长为L，匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d。
(1) 求加速电压U 0；
(2) 若离子恰从c 点飞离电场，求a 、c 两点间的电势差U ac ；
(3) 若离子从abcd 边界上某点飞出时的动能为mv 2
0，求此时匀强电场的场强大小E 。 三、带电粒子在复合场中的运动
典例6 如图，水平方向的匀强电场中，有质量为m 的带电小球，用长L 的细线悬于O 点。当小球平衡时，细线和竖直方向成θ角,如图所示。现给小球一个冲量，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动。问：小球在轨道上运动的最小速度是多少？
四、带电粒子在交变电场中的运动
典例7 如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处。（不计重力作用）下列说法中正确的是
A.从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上
B.从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间振动
C.从t=T /4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上
D.从t=3T /8时刻释放电子，电子必将打到左极板上
典例8 如图所示，真空中相距d =5 cm 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所示。将一个质量kg m 27
10
0.2-?=，电量C q 19106.1-?+=的
带电粒子从紧临B 板处释放，不计重力。求：
（1）在t =0时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小；
（2）若A 板电势变化周期s T 5100.1-?=，在t =0时将带电粒子从紧临B 板处无初速释放，粒子到达
A 板时动量的大小；
（3）A 板电势变化频率多大时，在4T t =到2
T
t =时间内从紧临B 板处无初速释放该带电粒子，粒子不能到达A 板。
典例9 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U 0。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？
答案与解析
应用（一）电容器 静电现象的应用
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1.（1）绝缘 很近 （2）充电 带电量 中和 放电
2.（1）所带的电量Q 两极板间的电势差
U C （2）
Q U
Q U V V （3）106 1012
3.（1）越大 越小 电介质 （2） 4s kd p 4r s kd e p
4.（1）合
零（2）垂直 （3）等势体 等势面（4）没有 外表面 越大 5. 电离 中和 6. 处处为零
典例探究 1.【答案】 B
【解析】由C ＝εS 4
πkd ，知C 减小，C ＝Q U ，U 不变，Q 减小，E ＝U
d ，E 减小，选项B 正确。
2.【答案】A
3.【答案】D
【解析】由于静电感应，导体A （含大地）中自由电荷，在电荷Q 所形成的外电场下重新分布。当处于静电平衡状态时，在导体内部，电荷Q 所形成的外电场E ＝2
Q k
r 与感应电荷产生的“附加电场E'”同时存
在，且在导体内部任何一点，外电场电场场强E 与附加电场的场强E'大小相等，方向相反2
Q E E k
r
￠=-=-，这两个电场叠加的结果使内部的合场强处处为零。即E 内=0。
4.【答案】BD
【解析】B 与A 靠近过程中由于静电屏蔽，导体空腔内场强处处为０，C 错；但＂感应电荷场强＂随带电＂B 球在空腔内产生的场强＂的变大而变大，但合场强为０，D 正确。随着B 球的靠近，A 与指针构成的整体的近端表面感应出异种电荷，而远端指针处感应出同种电荷，且感应电荷随着B 球的靠近而增加。B 正确。
应用（二）带电粒子在电场中的运动
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1.（1）小得多 （2）不能
2.（1）qE qU
m md
=
（2）动能的增量 22
01122
qU mv mv =
- 非匀强 3.（1）匀变速曲线 （2）类平抛运动 U E d ＝ qE qU a m md == 0L
t v = 22220
1242L U qUL at dU mdv ==
偏加 2
2LU qUL
dU mdv =
偏加
4. 电子枪 偏转电极 亮点 正比 扫描电压 一个
典例探究
1.【答案】(1)dg U 0
(2)1∶3 (3)1∶4
【解析】(1)油滴静止时满足：mg
＝q U 0d 则q m ＝dg U 0
。
(2)设第一个Δt 时间内油滴的位移为x 1，加速度为a 1，第二个Δt 时间内油滴的位移为x 2，加速度为
a 2，则x 1＝12a 1Δt 2，x 2＝v 1Δt －12
a 2Δt 2 且v 1＝a 1Δt ，x 2＝－x 1
解得a 1∶a 2＝1∶3。 (3)油滴向上加速运动时：q
U 0＋ΔU 1d －mg ＝ma 1，即q ΔU 1
d ＝ma 1 油滴向上减速运动时：mg －q
U 0＋ΔU 1－ΔU 2d ＝ma 2，即q ΔU 2－ΔU 1
d
＝ma 2
则ΔU 1ΔU 2－ΔU 1＝13 解得ΔU 1ΔU 2＝1
4。 2.【答案】B
3.【答案】AD
【解析】设加速电场宽度为d ，偏转电场长度为L ，在加速电场中有qE 1d ＝12mv 2
0，在偏转电场中有L ＝
v 0t ，y ＝12qE 2m t 2得y ＝E 2L
2
4E 1d
，与比荷无关，所以三种粒子一定打到 屏上同一位置，故选项D 正确；偏转电场
对粒子做功W ＝qE 2y ＝E 22L 2
q
4E 1d
，与粒子质量无关，所以选项A 正确；三种粒子在加速电场和偏转电场中电场力
做功qE 1d ＋qE 2y ＝12mv 2
，粒子打到屏上的速度v ＝
4E 21d 2＋E 22L 2
2E 1d ·q
m ，与比荷有关，故速度不一样大，B 错
误；粒子运动到屏上的时间t ＝d v 02
＋
L ＋L ′
v 0
＝(
2d
E 1
＋
L ＋L ′
2E 1d
)·m
q
，与比荷有关，故C 错误。 4.【答案】B
【解析】因为两粒子轨迹恰好相切，切点为矩形区域中心，则对其中一个粒子，水平方向s
2
＝v 0t ，竖直
高中物理电场图像专题
场强图像 1．如图所示，两个带电荷量分别为2q和－q的点电 荷固定在x轴上，相距为2L。下列图象中，两个点电荷连线上场强大小E与x关系的图象可能是( ) 2．一带正电粒子在正点电荷的电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动。取该直线为x轴，起始点 O为坐标原点，则下列关于电场强度E、粒子动能E k、粒子电势能E p、粒子加速度a与位移x的关系图象可能的是( ) 3如图所示x轴上各点的电场强度如图所示，场强方 向与x轴平行，规定沿x轴正方向为正，一负点电荷从坐标原点O以一定的初速度沿x轴正方向运动，点电荷到达x2位置速度第一次为零，在x3位置第二次速度为零，不计粒子的重力。下列说法正确的是( ) A．O点与x2和O点与x3电势差U Ox2＝U Ox3 B．点电荷从O点运动到x2，再运动到x3的过程中， 加速度先减小再增大，然后保持不变 C．点电荷从O点运动到x2，再运动到x3的过程中，速度先均匀减小再均匀增大，然后减小再增大D．点电荷在x2、x3位置的电势能最小 4．如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，在t＝0时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为v0，t＝T时刻粒子刚好沿MN 板右边缘射出电场。则( ) A．该粒子射出电场时的速度方向一定是沿垂直电场方向的 B．在t＝ T 2 时刻，该粒子的速度大小为2v0 C．若该粒子在 T 2 时刻以速度v0进入电场，则粒子会打在板上 D．若该粒子的入射速度变为2v0，则该粒子仍在t＝T 时刻射出电场 5.在x轴上关于原点对称的a、b两点处固定两个电荷量相等的点电荷，如图所示的E－x图象描绘了x轴上部分区域的电场强度(以x轴正方向为电场强度的正方向)。对于该电场中x轴上关于原点对称的c、d两点，下列结论正确的是( ) A.两点场强相同，c点电势更高 B.两点场强相同，d点电势更高 C.两点场强不同，两点电势相 等，均比O点电势高 D.两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势低 6.(多选)静电场在x轴上的 场强E随x的变化关系如图所 示，x轴正方向为场强正方向， 带正电的点电荷沿x轴运动， 则点电荷( )
高考必备：高中物理电场知识点总结大全
高中物理电场知识点总结大全 1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。 （1）库仑定律：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。即： 其中k为静电力常量，k=9.0×10 9 N m2/c2 成立条件：①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。（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，不能再用球心间距代替r）。 （2）电荷守恒定律：系统与外界无电荷交换时，系统的电荷代数和守恒。 2. 深刻理解电场的力的性质。 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。 （1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点 的电场强度，简称场强。这是电场强度的定义式，适用于任何电场。其中的q为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。 （2）点电荷周围的场强公式是：，其中Q是产生该电场的电荷，叫场源电荷。 （3）匀强电场的场强公式是：，其中d是沿电场线方向上的距离。 3. 深刻理解电场的能的性质。 （1）电势φ：是描述电场能的性质的物理量。 ①电势定义为φ=，是一个没有方向意义的物理量，电势有高低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高。 ②电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。
人教版高中物理选修3-1第一章《电场》教案
选修3-1第一章电场 本章概述 本章是高中物理电磁学的起始章节，可以说本章将学生引入另一个新的学习领域；本章教学是整个电磁学教学的基础，对后续的电磁学的教学将产生深远的影响。 本章知识内容共有9节，大致分为三个单元。 第一单元包括第1，2节，既“电荷及其守恒定律”和“库仑定律”，是本章的基础。 第一单元包括第3、4、5、6节，分别是“电场强度”“电势能和电势”“电势差”“电势差与电场强度的关系”，是本章的核心内容。 第一单元包括第7、8、9节，既“静电现象的应用”“电容器的电容”“带电粒子在电场中的用”,是本章的综合应用。 本章的核心内容是电场的概念及描述电场性质的物理量。教材中从电荷在电场中受力入手，引入电场强度的概念，用来表示电场的强弱。通过静电力做功与重力做功类比法，得出电荷在电场中具有的物理量----电势能。 本章的知识特点：(1)新概念多且抽象不易直接感知；(2)综合性强、跨度大；(3)包含有丰富的物理思维方法。 本章的重点、难点：重点是基本概念、基本原理的理解。难点是本章知识的跨度与力学的综合应用。 本章的课标要求： 1．了解静电现象及其在生活和生产中的应用。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。 2．知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。 3．了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。 4．知道电势能、电势，理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。 5．观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。 6.带电粒子在匀强电场中的运动。 本章的知识版块及知识结构 静电基本现象→电场力的性质和能的性质→电场对电场中的物质的作用(电场对电荷的作用、电场对导体的作用、电场对电介质的作用) 本章知识结构图 学情分析 学生对电场知识类了解不多，初中教学中实验不全；回忆总结初中静电学知识参差不齐；学生正处在形象思维向抽象思维转变的关键时期，部分学生存在抽象思维障碍，尤其是空间思维障碍；物理学中的一些研究方法不了解；部分学生对电学知识不感兴趣，存恐惧感。 教学要求 1．加强演示实验和生活经验在教学中的形象思维支撑，促进学生获得正确的知识表象；
高中物理 静电场 知识点归纳
静电场 第一讲 电场力的性质 一、 二、电荷及电荷守恒定律 1、 2、 自然界中只存在两种电荷，一种是正电，例如用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用 毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电。 3、 4、 电荷间存在着相互作用的引力或斥力（同性相吸，异性相斥）。 5、 6、 电荷在它的周围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。 元电荷ｅ＝×10－19 C ，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。点电荷 7、 8、 使物体带电叫做起电。使物体带电的方法有三种：(1)摩擦起电；(2)接触带电；(3)感应起电。 9、 10、 电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移的过程中，电荷的总量不变。这叫做电荷守恒定律。 【重点理解】（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电 当两个物体互相摩擦时,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,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电. 当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷,这就是感应起电,也叫静电感应. 接触起电指让不带电的物体接触带电的物体，则不带电的物体也带上了与带电物体相同的电荷，如把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触，验电器就带上了负电，且金属箔片会张开；带正电的物体接触不带电的物体，则是不带电物体上的电子在库仑力的作用下转移到带正电的物体上，使原来不带电的物体由于失去电子而带正电。 实质：电子的得失或转移 二、库仑定律 １、内容：在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，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 ２、公式：2 2 1r Q Q k F ，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中各量均取国际单位制单位时，Ｋ＝×109 N ·m 2 /C 2
高三物理电场专题复习
电场复习指导意见 20XX 年课标版考试大纲本章特点 概念多、抽象、容易混淆。电场强度、电场力、电势、电势差、电势能、 电场力做功。 公式多。在帮助学生理解公式的来龙去脉、物理意义、适用条件的同时，可将其归类。 正负号含义多。在静电场中，物理量的正负号含义不同，要帮助学生正确理解物理量的正负值的含义。 知识综合性强。要把力学的所有知识、规律、解决问题的方法和能力应用 内 容要求说明 54．两种电荷．电荷守恒 55．真空中的库仑定律．电荷量 56．电场．电场强度．电场线．点电荷的场 强．匀强电场．电场强度的叠加 57．电势能．电势差．电势．等势面 58．匀强电场中电势差跟电场强度的关系 59．静电屏蔽 60．带电粒子在匀强电场中的运动 61．示波管．示波器及其应用 62．电容器的电容 63．平行板电容器的电容，常用的电容器 Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ 带电粒子在匀强 电场中运动的计算，只 限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况
到电场当中 具体复习建议 一．两种电荷，电荷守恒，电荷量（Ⅰ） 1．两种电荷的定义方式。（丝绸摩擦玻璃棒，定义玻璃棒带正点；毛皮 摩擦橡胶棒，定义橡胶棒带负电） 2．从物质的微观结构及物体带电方法 接触带电（所带电性与原带电体相同） 摩擦起电（两物体带等量异性电荷） 感应带电（两导体带等量异性电荷） 3．由于物体的带电过程就是电子的转移过程，所以带电过程中遵循电荷守恒。每个物体所带电量应为电子电量（基本电量）的整数倍。 4．知道相同的两金属球绝缘接触后将平分两球原来所带净电荷量。（注意电性）
二．真空中的库仑定律（Ⅱ）1．r r q kq F 2 2112 或 2 2121 12r q kq F F 方向在两点电荷连线上，满足同性相斥，异性相吸。2．规律在以下情况下可使用：（1）规定为点电荷；（2）可视为点电荷； （3）均匀带电球体可用点电荷等效处理，绝缘均匀带电球体间的库仑力可用库仑定律 2 21r q kq F 等效处理，但r 表示 两球心之间的距离。（其它形状的带电体不可用电荷中心等效） （4）用点电荷库仑定律定性分析绝缘带电金属球相互作用力的情况 两球带同性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 两球带异性电荷时：2 21r q kq F r 表示两球心间距，方向在球心连线上 3．点电荷库仑力参与下的平衡模型（两质量相同的带电通草球模型） 4．两相同的绝缘带电体相互接触后再放回原处 （1）相互作用力是斥力或为零（带等量异性电荷时为零） L mg F T α mgtg l q kq 2 2 1) sin 2(3 2 21sin 4cos l q kq mg T
人教版高中物理选修1-1《电场》教案1
第二节电场强度电场线 教学目标： （一）知识目标 1．知道电荷间的作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊的物质形态。2．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义及其变形公式的进行简单的计算， 3．知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。 4、知道什么是匀强电场中电场线的分布 5、知道两块互相靠近，带等量异种电荷的平行金属板之间的电场是匀强电场 （二）能力目标 通过观察演示实验，理解建立电场线的思想过程，并通过概括出典型电场的电场线特点的过程，培养学生的观察能力和概括能力； （三）德育目标 通过对有关问题的生生讨论学习，培养学生的批判性思维和发散性思维； 重点：电场强度 难点：电场强度概念的建立 教具： 教学过程： 〔复习引入〕 问：库仑定律的内容、表达式、适用条件？ 电荷之间存在相互作用力，这种相互作用是怎么发生的呢？人们对这个问题的认识在历史上曾有过两种不同的观点。在法拉第之前，人们认为两个电荷之间的相互作用力是一种超距作用，也就是一个电荷对另一个电荷的作用是隔着一定空间直接给予的，不需要中 电荷? 间有什么媒介做传递，这种方式可表示为：电荷 在19世纪30年代法拉第提出一种观点，认为电荷的周围存在着由它产生的电场，另外一个电荷受到这个电荷的作用力就是通过这个电场给予的，这种作用方式可以表示为：? 电荷? 电场 电荷 近代物理学的理论和实践已经完全证明了场的观点的正确性。电场以及将要学习的磁场已被证明是一种客观存在的物质形态，电视台和无线广播电台就是靠激发电磁场的方式发送各种节目信号的。虽然电磁场“看不见”、“摸不着”，但是我们却可以在远离发射塔的地方，用电视机和收音机接受它们发送的节目信号，这就是电磁场客观存在的很好的例证。这节课我们就来学习描述电场的重要概念。 〔新课教学〕 一、电场 1.存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用力的一种特殊物质。 2.基本性质： 力的性质：对放入其中的电荷有力的作用，这种电场对电荷的静电力称为电场力。 能的性质：使放入其中的电荷具有能。 质疑：同一电荷q在电场中不同点受到电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？因为电场具有方向性，而且各个点强弱不同，所以同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱和方向。 二、电场强度（E） 指出：虽然可以用同一电荷q在电场各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱。实验表明：在电场中同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由
高中物理 静电场及其应用精选测试卷专题练习(word版
高中物理 静电场及其应用精选测试卷专题练习（word 版 一、第九章 静电场及其应用选择题易错题培优（难） 1．如图，真空中x 轴上关于O 点对称的M 、N 两点分别固定两异种点电荷，其电荷量分别为1Q +、2Q -，且12Q Q >。取无穷远处电势为零，则（ ） A ．只有MN 区间的电场方向向右 B ．在N 点右侧附近存在电场强度为零的点 C ．在ON 之间存在电势为零的点 D ．MO 之间的电势差小于ON 之间的电势差 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】 AB ．1Q +在N 点右侧产生的场强水平向右，2Q -在N 点右侧产生的场强水平向左，又因为 12Q Q >，根据2Q E k r =在N 点右侧附近存在电场强度为零的点，该点左右两侧场强方向相反，所以不仅只有MN 区间的电场方向向右，选项A 错误，B 正确； C ．1Q +、2Q -为两异种点电荷，在ON 之间存在电势为零的点，选项C 正确； D ．因为12Q Q >，MO 之间的电场强度大，所以MO 之间的电势差大于ON 之间的电势差，选项D 错误。 故选BC 。 2．如图所示，竖直平面内有半径为R 的半圆形光滑绝缘轨道ABC ，A 、C 两点为轨道的最高点，B 点为最低点，圆心处固定一电荷量为+q 1的点电荷．将另一质量为m 、电荷量为+q 2的带电小球从轨道A 处无初速度释放，已知重力加速度为g ，则（） A ．小球运动到 B 2gR B ．小球运动到B 点时的加速度大小为3g C ．小球从A 点运动到B 点过程中电势能减少mgR D ．小球运动到B 点时对轨道的压力大小为3mg ＋k 12 2 q q R 【答案】AD 【解析】
高中物理静电场经典习题30道 带答案
一．选择题（共30小题） 1．（2014?山东模拟）如图，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a 、b 和c 分别位于边长为l 的正三角形的三个顶点上；a 、b 带正电，电荷量均为q ，c 带负电．整个系统置于方向水平的匀强电场中．已知静电力常量为k ．若 三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为（ ） D c 的轴线上有a 、b 、 d 三个点，a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ，在a 点处有一电荷量为q （q ＞0）的固定点电荷．已知b 点处的场强为零，则d 点处场强的大小为（k 为静电力常量）（ ） D 系数均为k 0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l ．已知静电力常量为k ，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为（ ） ﹣ 个小球，在力F 的作用下匀加速直线运动，则甲、乙两球之间的距离r 为（ ） D
7．（2015?山东模拟）如图甲所示，Q1、Q2为两个被固定的点电荷，其中Q1带负电，a、b两点在它们连线的延长线上．现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动（粒子只受电场力作用），粒子经过a、b两点时的速度分别为v a、v b，其速度图象如图乙所示．以下说法中正确的是（） 8．（2015?上海二模）下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间 D 12 变化的关系图线如图所示，其中P点电势最低，且AP＞BP，则（） 以下各量大小判断正确的是（）
11．（2015?丰台区模拟）如图所示，将一个电荷量为1.0×10C的点电荷从A点移到B点，电场力做功为2.4×10﹣6J．则下列说法中正确的是（） 时速度恰好为零，不计空气阻力，则下列说法正确的是（） 带电粒子经过A点飞向B点，径迹如图中虚线所示，以下判断正确的是（） 实线所示），则下列说法正确的是（）
2020_2021学年新教材高中物理第九章静电场及其应用3电场电场强度教案新人教版必修3
电场电场强度 【教学目标】 一、知识与技能 1.粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。 2.知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的。 3.理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。 4.能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。 5.知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。 6.知道常见几种的电场线的特点。 二、过程与方法 1.经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。 2.领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。 三、情感态度与价值观 1.体验探究物理规律的艰辛与喜悦。 2.学习科学家严谨科学的态度。 【教学重点】 1.探究描述电场强弱的物理量。 2.理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。
【教学难点】 探究描述电场强弱的物理量。 【教学过程】 一、复习提问、新课导入 教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容是什么？ 学生回答：略 教师：我们不免会产生这样的疑问： 投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离，又没有直接接触，这种相互作用是如何产生的呢？能不能通过离开地面的物体仍受到重力得到启示？ 投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”。 教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，说明了什么？ 学生回答：库仑力的大小与距离有关。 教师：其本质原因又是什么呢？ 教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《电场电场强度》。（板书课题）二、新课教学 （一）电场
高二物理教案《电场 电场强度》
高二物理教案《电场电场强度》 一、教学目标 1．了解电场的概念。 2．理解电场强度的概念。 3．掌握电场强度的计算方法。 二、重点、难点分析 1．重点是使学生理解电场强度的概念及掌握电场强度的计算方法。 2．电场强度是描述电场性质的物理量之一，这是难点。初学者容易把电场强度跟电场力混同起来。 三、主要教学过程 1．复习库仑定律 在真空中两个点电荷的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。 2．新课引入 任何力的作用都离不开物质，脚踢球，脚对球的力直接作用在球上；狗拉雪橇，狗对雪橇的拉力是通过绳子作用的；地球对地表附近物质的作用力是通过重力场——物质，作用的；地球与月亮间有万有引力作用力也是因有万有引力场——物质；两电荷间相互作用时不直接接触，它们之间的相互作用也是通过别的物质作用的，这就是电场。 3．教学过程设计 （1）电场 a．电荷周围存在一种特殊物质 提问：既然场是物质，为什么我们看不到呢？ 为转移的客观存在。 例如可见光波长由7000～4000，但还有很多波长的光线我们看不到，但不等于它们不存在。不能以人 类感官为标准判定存在与否。场客观存在的证明是它有力、能的特性。例如重力场对有质量的物体有力的作用，且可对物体做功，说明其能量。电场对放入其中的电荷Q也有力的作用，可对Q做功，说明其有能量。 b．电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用，此力称电场力。 c．静电场：静止电荷的电场。 场有能和力的特性，我们先看电场中力的性质，它是本章的重要内容，先以点电荷为例。 如图1所示，在+Q电场中A点分别放入电荷q 1、q 2 、q 3 则它们分别受电场力为： 看看上式，我们可发现场电荷Q对不同的检验电荷q有不同的电场力，但只要A点位置不变，F与q的比值就不变。 从上面分析看出：Q固定则电场的空间分布固定，对于场中某固定
高二物理静电场知识点
高二物理静电场知识点 1.电荷电荷守恒定律点电荷 自然界中只存在正、负两中电荷，电荷在它的同围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。电荷的多少叫电量。基本电荷e = 1.6*10^-19C。带电体电荷量等于元电荷的整数倍Q=ne 使物体带电也叫起电。使物体带电的方法有三种：①摩擦起电②接触带电③感应起电。 电荷既不能创造，也不能被消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从的体的这一部分转移到另一个部分，这叫做电荷守恒定律。 带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷。 2.库仑定律 公式F = KQ1Q2/r^2真空中静止的两个点电荷 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，其中比例常数K叫静电力常量，K = 9.0*10^9Nm^2/C^2。F:点电荷间的作用力N， Q1、Q2:两点电荷的电量C，r:两点电荷间的距离m，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引 库仑定律的适用条件是1真空，2点电荷。点电荷是物理中的理想模型。当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否则不能使用。 3.静电场电场线 为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向，在电场中画出一系列曲线，曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向，曲线的疏密表示电场的弱度。 电场线的特点： 1始于正电荷或无穷远，终止负电荷或无穷远; 2任意两条电场线都不相交。 电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。
高中物理_带电粒子在电场中的运动教学设计学情分析教材分析课后反思
《带电粒子在电场中的运动》教学设计 一、教材分析 本节内容选自人教版物理选修3-1 第一章第九节。是对电场知识的重要应用，也是力学知识与电学知识的综合应用，通过对本节课的学习，学生能够把电场知识和牛顿运动定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机的结合起来，加深对力学、电学知识的理解，有利于培养学生用物理知识解决实际问题的能力。另外，这节课与现代科学技术结合紧密，通过这节课的学习有利于培养学生对科学和技术应有的正确态度和责任感。 根据教材的具体内容以及新课程标准的要求，确定本节课的教学目标如下： （1）知识与技能 ①学会运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动的加速度、速度和位移等物理量的变化。 ②了解示波管的工作原理。、 （2）过程与方法 通过对“类平抛运动”的学习，提升学生对知识的迁移能力；在对示波管原理的分析过程中，提高学生独立观察、分析、推理及应用物理知识解决实际问题的能力。 （3）情感态度与价值观 通过带电粒子在电场中的实际应用，提高学生对物理的学习兴趣，同时，使学生体会静电场知识对科学技术的影响，提高学生对科学技术的责任感。 本节课的重点：带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题。 本节课的难点：示波管的原理。 二、学情分析 通过学生对必修一以及电场基本知识的学习，学生已经具备的知识和能力是： 1. 平抛运动的条件、性质以及处理方法； 2. 力学和电场的基本知识，初步具备了应用力学知识分析电场问题的能力。 此时学生还欠缺的知识和能力是： 1.逻辑思维和抽象思维能力还有待提高； 2.公式的熟练应用上存在有问题。 三、教学方法设计 根据本节课的教学目标、教学重、难点及学生特点，整节课采用情景式教学，直观演示
高中物理选修3-1静电场重点题型专题练习
静电场重点题型复习 题型一、利用电场线判断带电粒子运动情况 1.某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N， 以下说法正确的是（） A.粒子必定带正电荷 B.粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能 C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度 D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能 2.如图所示，a、b带等量异种电荷，MN为a、b连线的中垂线，现有一个带电粒子从M点以一定的初速度v射出，开始时一段轨迹如图中实线所示，不考虑粒子的重力，则在飞越该电场的过程中（） A．该粒子带正电 B．该粒子的动能先增大，后减小 C．该粒子的电势能先减小，后增大 D．该粒子运动到无穷远处后，速率大小一定仍为v 3.某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是( ) A．c点场强大于b点场强 B．c点电势高于b点电势 C．若将一试电荷+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.如图所示，在竖直平面内，带等量同种电荷的小球A、B，带电荷量为-q（q＞0），质量都为m，小球可当作质点处理．现固定B球，在B球正上方足够高的地方释放A球，则从释放A球开始到A球运动到最低点 的过程中（） A小球的动能不断增加 B．小球的加速度不断减小 C．小球的机械能不断减小 D．小球的电势能不断减小 5.如图所示，平行的实线代表电场线，方向未知，电荷量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用，该电荷由A点运动到B点，动能损失了0.1J，若A点电势为10V，则（） A．B点电势为零 B．电场线方向向左 C．电荷运动的轨迹可能是图中曲线① D．电荷运动的轨迹可能是图中曲线②
高中物理静电场题经典例题
高中物理静电场练习题 1、如图所示，中央有正对小孔的水平放置的平行板电容器与电源连接，电源电压为U 。将一带电小球从两小孔的正上方P 点处由静止释放，小球恰好能够达到B 板的小孔b 点处，然后又按原路返回。那 么，为了使小球能从B 板 的小孔b 处出射，下列可行的办法是（ ） A.将A 板上移一段距离 B.将A 板下移一段距离 C.将B 板上移一段距离 D.将B 板下移一段距离 2、如图所示，A 、B 、C 、D 、E 、F 为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，已知A 、B 、C 三点的电势 分别为1V 、6V 和9V 。则D 、E 、F 三 点的电势分别为（ ） A 、+7V 、+2V 和+1V B 、+7V 、+2V 和1V ￥ C 、-7V 、-2V 和+1V D 、+7V 、-2V 和1V 3、质量为m 、带电量为-q 的粒子（不计重力），在匀强电场中的A 点以初速度υ0沿垂直与场强E 的方向射入到电场中，已知粒子到达B 点时的速度大小为2υ0，A 、B 间距为d ，如图所示。 则（1）A 、B 两点间的电势差为（ ） A 、q m U AB 232υ-= B 、q m U AB 232 υ= C 、q m U AB 22υ-= D 、q m U AB 22 υ= （2）匀强电场的场强大小和方向（ ） A 、qd m E 2 21υ= 方向水平向左 B 、qd m E 2 21υ= 方向水平向右 C 、qd m E 2212 υ= 方向水平向左 D 、qd m E 2212 υ= 方向水平向右 4、一个点电荷从竟电场中的A 点移到电场中的B 点，其电势能变化为零，则（ ） A 、A 、B 两点处的场强一定相等 B 、该电荷一定能够沿着某一等势面移动 C 、A 、B 两点的电势一定相等 D 、作用于该电荷上的电场力始终与其运动方向垂直 5、在静电场中（ ） A.电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零 . B.电场强度处处相等的区域内，电势也一定处处相等 C.电场强度的方向总是跟等势面垂直 D.沿着电场线的方向电势是不断降低的 6、一个初动能为E K 的带电粒子，沿着与电场线垂直的方向射入两平行金属板间的匀强电场中，飞出时该粒子的动能为2E K ，如果粒子射入时的初速度变为原来的2倍，那么当它飞出电场时动能为（ ） A B a P · m 、q 。 >U + - ~ A E B 。
人教版高中物理选修3-1静电场专题练习
高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 静电场专题练习 1．电子伏（eV）是电学中的一个重要单位，1eV=__________________J。 2．将一个电量为1×10-5C的正电荷从从无穷远处移到电场中的A点，需克服电场力做功6×10-3J，则A点的电势为φA＝_________V；如果此电荷从无穷远处移到电场里的另一点B时，电场力做功0.02J，则A、B两点电势差为U AB＝_________V；如果另一个电量是-0.2C的负电荷从A移到B，则电场做功为_____________J。 3．规定无穷远处电势为零，则负点电荷周围空间的电势为__________值；一正电荷位于某负点电荷产生的电场内，它的电势能为___________值；一负电荷位于某负点电荷产生的电场内，它的电势能为___________值。 4．在电场中A、B两点的电势分别为φA=300V，φB=200V，则A、B间的电势差U AB=___________，一个质子从A点运动到B点，电场力做功_____________，质子动能的增量为______________。 5．将一个电量-2×10-8C的点电荷，从零电势点O移到M点需克服电场力做功4×10-8J，则M点电势φM=___________；若将该电荷从M点再移至N点，电场力做功1.4×10-7J，则N 点电势φN=__________，M、N两点间的电势差U MN =_____________。 6．电场中A点电势φA=80V，B点电势φB= -20V，C点电势φC=80V，把q= -3×10-6C的电荷从B点移到C点的过程中电场力做功W BC=______________，从C点移到A点，电场力做功W CA=______________。 7．在电场中，A点的电势高于B点的电势，则 A．把负电荷从A点移到B点，电场力做负功 B．把负电荷从A点移到B点，电场力做正功 C．把正电荷从A点移到B点，电场力做负功 D．把正电荷从A点移到B点，电场力做正功 8．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是 A．电场强度大的地方电势一定高 B．电势为零的地方场强也一定为零 C．场强为零的地方电势也一定为零 D．场强大小相同的点电势不一定相同 9．关于电势差和电场力做功的说法中，正确的是 A．电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定 B．电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电量决定 C．电势差是矢量，电场力做功是标量 D．在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点间的电势差均为零
人教版高中物理选修3-1高二静电场练习题
人教版高中物理选修3-1高二静电场练习题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 高二物理静电场练习题 1.如图所示，MN是负点电荷电场中的一条电场线，一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．下列结论正确的是AD
b M N a
B ．带电粒子在a 点时的电势能大于在b 点时的电势能 C ．负点电荷一定位于N 点右侧 D ．带电粒子在a 点时的加速度大于在b 点时的加速度 2（通州市2010届第六次调研）如图所示，三个同心圆是点电荷Q 周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列，A 、B 、C 分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上．将电量为61.610C q -=+?的电荷从A 点移到C 点，电势能减少51.9210J -?，若取C 点为电势零点（0=c ?V ），则B 点的电势是 B A ．一定等于6V B ．一定低于6V C ．一定高于6V D ．无法确定 3.如图所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB 运动，从B 点穿出电场，a 、b 、c 、d 为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则D
a b c d
B ．此电场不一定是匀强电场 C ．该电场的电场线方向一定水平向左 D ．粒子在电场中运动过程动能不断减少 4.一正点电荷仅在电场力作用下，从A 点运动到B 点，其速度大小随市时间变化的图像如图所示，下列关于A 、B 两点电场强度E 的大小和电势的高低的判断，正确的是（ ）B A ．B A B A E E ??>>， B ．B A B A E E ??==， C ．B A B A E E ??><， D ．B A B A E E ??=<， 5..如图所示，P 、Q 是电量相等的两个正电荷，它们的连线中点是O ，A 、B 是PQ 连线的中垂线上的两点，OA ＜OB ，用E A 、E B 、φA 、φB 分别表示A 、B 两点的场强和电势，则（ ）B A .E A 一定大于E B ，φA 一定大于φB B .E A 不一定大于E B ，φA 一定大于φB C .E A 一定大于E B ，φA 不一定大于φB D . E A 不一定大于E B ，φA 不一定大于φB 6..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 BD ( A ）三个等势面中， a 的电势最高 ( B ）带电质点通过P 点时的电势能较大 ( C ）带电质点通过P 点时的动能较人
高中物理第一章静电场第4节电势能和电势教学案人教版11
第4节电势能和电势 一、静电力做功的特点┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W＝qE·l cos θ。其中θ为静电力与位移之间的夹角。 2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。以上结论适用于匀强电场和非匀强电场。 [说明] (1)静电力做功的特点与重力做功相似。 (2)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，电场力做功的特点不变。 ①[判一判] 1．在电场中两点之间移动任何电荷时，静电力做功相同(×) 2．电荷在电场中移动时，静电力对电荷一定做功(×) 3．电场中初、末位置间距越大，静电力做功越多(×) 二、电势能┄┄┄┄┄┄┄┄② 1．概念：电荷在电场中的势能，可用E p表示。 2．大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。 3．与静电力做功的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，用公式表示W AB＝E p A－E p B。 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。 4．电势能的数值大小与零势能点的选取有关，通常把无限远处或大地表面上的电势能规定为零。 [注意] 电势能的特点 (1)系统性：电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的。 (2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定零势能点的位置，但电荷在某两点之间的电势能之差与零势能点的选取无关。 (3)标量性：电势能是标量，有正负、无方向。电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能。 ②[判一判] 1．电势能的数值与零势能点的选取有关，但电势能的变化量与零势能点的选取无关(√) 2．正电荷的电势能一定大于零，负电荷的电势能一定小于零(×)
高中物理专题：电场磁场与复合场
电场、磁场及复合场 【典型例题】 1．空间存在相互垂直的匀强电场E 和匀强磁场B ，其方向如图所示．一带电粒子+q 以初速度v 0垂直 于电场和磁场射入，则粒子在场中的运动情况可能是 （ ） A ．沿初速度方向做匀速运动 B ．在纸平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动 C ．在纸平面内做轨迹向下弯曲的匀变速曲线运动 D ．初始一段在纸平面内做轨迹向下（向上）弯曲的非匀变速曲线运动 2．如图所示空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A 沿曲线ACB 运动到B 点时，速度为零，C 是轨迹的最低点，以下说法中正确的是 （ ） A ．液滴带负电 B ．滴在C 点动能最大 C ．若液滴所受空气阻力不计，则机械能守恒 D ．液滴在C 点机械能最大 3．如图所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙绝缘杆上，整个装置处在与杆垂直的水平方向的匀强磁场中，现给滑环以水平向右的瞬时冲量，使滑环获得向右的初速，滑环在杆上的运动情况可能是 （ ） A ．始终作匀速运动 B ．先作加速运动，后作匀速运动 C ．先作减速运动，后作匀速运动 D ．先作减速运动，最后静止在杆上 4．如图所示，质量为m 、带电量为+q 的带电粒子，以初速度v 0垂直进入相互正交的匀强电场E 和匀 强磁场B 中，从P 点离开该区域，此时侧向位移为s （重力不计），则 （ ） A ．粒子在P 点所受的磁场力可能比电场力大 B ．粒子的加速度为(qE – qv 0B )/m C ．粒子在P 点的速率为m qsE v 220 D ．粒子在P 点的动能为mv 02 /2 – qsE 5．如图所示，质量为m ，电量为q 的正电物体，在磁感强度为B 、方向垂 直纸面向里的匀强磁场中，沿动摩擦因数为μ的水平面向左运动，物体运动初速度为v ，则 （ ） A ．物体的运动由v 减小到零所用的时间等于mv /μ（mg+qvB ） B ．物体的运动由v 减小到零所用的时间小于mv /μ（mg+qvB ） C ．若另加一个电场强度为μ（mg+qvB ）/q 、方向水平向左的匀强电场，物体做匀速运动 D ．若另加一个电场强度为（mg+qvB ）/q 、方向竖直向上的匀强电场，物体做匀速运动 6．如图所示，磁感强度为B 的匀强磁场，在竖直平面内匀速平移时，质量为m ，带电– q 的小球，用线悬挂着，静止在悬线与竖直方向成30°角的位置，则磁场的最小移动速度为 ． 7．如图所示，质量为1g 的小环带4×10-4 C 正电，套在长直的绝缘杆上，两者间的动摩擦 因数μ = 0.2，将杆放入都是水平的互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，杆所在的竖 直平面与磁场垂直，杆与电场夹角为37°，若E = 10N/C ，B = 0.5T ，小环从静止释放，求： ⑴ 当小环加速度最大时，环的速度和加速度； ⑵ 当小环速度最大时，环的速度和加速度． 8．如图所示，半径为R 的光滑绝缘竖直环上，套有一电量为q 的带正电的小球，在水平正交的匀强电场和匀强磁场中，已知小球所受的电场力与重力的大小相等．磁场的磁感强度为B ，求： ⑴ 在环顶端处无初速释放小球，小球运动过程中所受的最大磁场力； ⑵ 若要小球能在竖直圆环上做完整的圆周运动，在顶端释放时初速必须满足什么条件？ 9．如图所示，匀强磁场沿水平方向，垂直纸面向里，磁感强度B =1T ，匀强电场方向水平向右，场强E = 103N/C ．一带正电的微粒质量m = 2×10-6kg ，电量q = 2×10-6 C ，在此空间恰好作直线运动，问： ⑴ 带电微粒运动速度的大小和方向怎样？ ⑵ 若微粒运动到P 点的时刻，突然将磁场撤去，那么经多少时间微粒到达Q 点？（设PQ 连线与电场方向平行） 10．如图所示，两块平行放置的金属板，上板带正电，下板带等量负电．在两板间有一垂直纸面向里 的匀强磁场．一电子从两板左侧以速度v 0沿金属板方向射入，当两板间磁场的磁感强度为B 1时，电子从a 点射出两板，射出时的速度为2v 0．当两板间磁场的磁感强度为B 2时，电子从b 点射出时的侧移量仅为从a 点射出时侧移量的1/4，求电子从b 点射出的速率． 11．如图所示，在一个同时存在匀强磁场和匀强电场的空间，有一个质量为m 的带电微粒，系于长为 l 的细丝线的一端，细丝线另一端固定于O 点．带电微粒以角速度ω在水平面内作匀速圆周运动，此时细线与竖直方向成30°角，且细线中张力为零，电场强度为E ，方向竖直向上． ⑴ 求微粒所带电荷的种类和电量； ⑵ 问空间的磁场方向和磁感强度B 的大小多大？ ⑶ 如突然撤去磁场，则带电粒子将作怎样的运动？线中的张力是多大？
高中物理静电场经典复习题及答案
高中物理静电场经典复习题 1.（2013安徽无为四校联考）如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意 图．当动极板和定极板之间的距离d 变化时，电容C 便发生变化，通过测量电容C 的变化就 可知道两极板之间距离d 的变化的情况．在下列图中能正确反映C 与d 之间变化规律的图象 是( A ) 2．（2013江苏二校联考）真空中有一半径为r 0的带电金属球壳，通过其球心的一直线上各点 的电势φ分布如图，r 表示该直线上某点到球心的距离，r 1、r 2分别是该直 线上A 、B 两点离球心的距离。下列说法中正确的是 （ BC ） A ．A 点的电势低于 B 点的电势 B ．A 点的电场强度方向由A 指向B C ．A 点的电场强度大于B 点的电场强度 D ．正电荷沿直线从A 移到B 的过程中，电场力做负功 3.（2013辽宁铁岭市期中检测）如图所示的同心圆是电场中的一簇等势线，一个电子只在电 场力作用下沿着直线由A→C 运动时的速度越来越小，B 为线段AC 的中点，则下列说法正确的 是( B ) A ．电子沿AC 方向运动时受到的电场力越来越小 B ．电子沿A C 方向运动时它具有的电势能越来越大 C. 电势差U AB = U BC D ．电势φA < φB < φC 4．（2012年5月南京、盐城三模）两个等量正点电荷位于x 轴上，关于原点O 呈对称分布， 下列能正确描述电场强度E 随位置x 变化规律的图是( A) 5. （ 2012年5月6日河南六市联考理综物理）如图所示，四个点电荷A 、B 、C 、D 分别位于 正方形的四个顶点上，A 、B 所带电荷量均为+q ，C 、D 所带电荷量均为-q 。e 、f 、g 、h 分别位 r O φ φ0 r 0 r 1 r 2 A B C D