高中物理静电场知识归类

Q与U成正比
V与h成正比 S V h
练习
• 有三个完全相同的金属球，A球带电荷量为 q，B、C均不带电。现要使B球带的电荷量 为3q/8，应该怎么办？
练习
• 如图，真空中有两个点电荷 Q 14.01 08C
和 Q21.01 08C，分别固定在 x 0 和 x6cm的位置上。 • （1） 坐标轴上哪几个位置的电场强度为0？ • （2） 坐标轴上哪些地方的电场强度是沿轴的正方向的？
电 场 中
速 曲线
运 动
变减速直线和 曲线
匀速圆周运动
在 复 合 场 中 的 运 动
加 匀加速直线
速 和曲线
运 动
变加速直线 和曲线
减 匀减速直线
速 和曲线 运
动 变减速直线
往复运动(简谐运动)
和曲线 圆周运动
问题与练习
1.如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行
金属板，质量为m、电量为+q的带电粒子，以极小
为零 先增大后减小
最大 逐渐减小
关于O点对称的 大小相等，方向相反 大小相等，方向相同 两点场强的关系 左至右先减小后增大 左至右先减小后增大
几种典型的等势面
以点电荷为圆心的同心圆
+ɸ 0 -ɸ
平行等间距的直线
连线的中垂线是等势面 若选无穷远处为零电势， 则中垂线上的电势为零。 连线上从左至右电势降低。
实验过程的描述正确的是 （ AB）
• A．只将板M从图示位置稍向左平移，静电计指针张角变大
• B．只将板M从图示位置沿垂直纸面向外的方向稍微平移，静电计指针张角变 大
• C．只将板M从图示位置稍向上平移，静电计指针张角减小Βιβλιοθήκη Baidu
• D．只在M、N之间插入云母板，静电计指针张角变大
MN
静电计
图3
针对练习
• 将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极 板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是
功与重力势能的改变关系
W电=EP1-EP2
W重=EP1-EP2
用类比法学习基本概念
• 电势φ类比高度h， 即φ
h。
• 电势差类比高度差，即UAB
hAB
用类比法学习基本概念
• 电容器 • 电荷量Q • 电势差U • 电容C
水容器 水量V 水位差H 横截面S
+++++++++
---------
CQ U
加速度、时间怎样变化？
问题与练习
2. 一束一价正离子流垂直射入匀强电场区域，已知
它们离开匀强电场时的偏转角相同，可以判定它们
进入电场时 A. 一定具有相同的动能
【A】
B. 一定具有相同的动量
C. 一定具有相同的质量
D. 一定具有相同的速度
tan
qlU mv02d
问题与练习
3.图为示波管示意图，示波管的灵敏度为电子离开
的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，
粒子到达N板的速度为v，如果要使这个带电粒子到 达N板的速度为2v ，则下述方法能满足要求的是
A.使M、N间电压增加为2U 【B】 M N
B.使M、N间电压增加为4U
v
C.使M、N间电压不变，距离减半
D.使M、N间电压不变，距离加倍
U
v 2eU / m
D．场强大小为2kq/r2，方向沿AO
练习
如图所示，ABCD是匀强电场中的一正方形
的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分
别为φA=15v，φB=3v，φC=-3v，由此可得D
点的电势φD=
A
D
B
C
练习
• 如图所示，在足够大的光滑绝缘水平面内有一带正电的点
电荷a(图中未画出)，与a带同种电荷的电荷b仅在a的库仑
练习
• 如图所示，A、B、C、D、E是半径为r的圆周上等 间距的五个点，在这些点上各固定一个点电荷，除 A点处的电荷量为－q外，其余各点处的电荷量均为 ＋q，则圆心O处( )
• A．场强大小为kq/r2，方向沿OA方向 • B．场强大小为kq/r2，方向沿AO方向 • C．场强大小为2kq/r2，方向沿OA方向
• 依据场源电荷的正负： 取无穷远处电势为零，正电荷周
围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电
势高，靠近负电荷处电势低
• 依据电势能的高低： 在正电荷电势能较大处电势高， 在负电荷电势能较小处电势高
电势能大小的判断
• 判断角度
判断方法
• 做功判断法：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，
U0=1000V的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、 B间的中心线射入. 板长l=0.20m,相距d=0.020m,加在
A、B两板间电压u随时间t变化图线如图2所示.设A、
B间的电场可看作是均匀的,且两板外无电场.
在每个电子通过电场区域的
极短时间内,电场可视作恒定 的.光屏与极板右端距离 b=0.15m. 求电子打在荧
• 2、两个点电荷间的作用力方向在它们的连 线上，且同种排斥异种相吸。
• 3、根据带电粒子的轨迹判断，若只受静电 力，静电力指向轨迹凹的一侧。
场强的叠加
• 三步骤
• 1、先判断每个点电荷单独存在时在该点产
生的场强方向。
•
2、用
E
k
Q r2
定性或定量判断每个点电荷单
独存在时在该点产生的场强大小。
• 3、用平行四边形定则合成。
力作用下，以初速度v0(沿MP方向)由M点运动到N点，到
N点时速度大小为v，且v<v0，则下列说法不正确的是
•(
)
速度大 动能大 电势能小 电势低 离点电荷远 场强小
• A．a电荷一定在虚线MP下方
• B．b电荷在M点、N点的加速度大小可能相等
• C．b电荷在M点的电势能小于在N点的电势能
• D．b电荷从M点到N点的过程中，a电荷对其做的总功为 负值
电势能增加
• 电荷电势法：在正电荷电势高的地方电势能大，在负电荷电 势低的地方电势能大
• 公式法：由Ep＝qφ将q、φ的大小、正负号一起代入公式， Ep越大，电势能越大
• 能量守恒法：在电场中，当只有电场力做功时，电荷的动能 和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能 增加
两个图象
φ E
偏转极时的侧向偏移y跟偏转极所加的电压U2之比 (y/U2).为了提高示波管的灵敏度，可采取的措施是
A.增大偏转极电压U2
【C】
B.使偏转极的极板长度l变短
C.使偏转极的极板间距离d变小 D.增大加速极电压U1
+ U2 y
y
ql 2U 2 2m v0 2 d
U2l 2 4dU1
U1
-
问题与练习
4.真空室中电极K发出的电子(初速不计),经过
由电容器本身决定
正负电荷在同一场中相反的情况
• 1、同一场中正负电荷受静电力的方向相反
V
F
-q +q
F
E
• 2、同一电场中正负电荷向同一方向移动时 静电力的功相反，电势能的增减相反。
正负电荷在同一场中相反的情况
• 3、同一电场中，正电荷电势能越大的点， 电势越高，负电荷电势能越大的点，电势 越低；正电荷电势能为负的点的电势为负， 负电荷电势能为负的点的电势为正。
高中物理静电场知识归类
知识结构
电荷 电场 电荷
电场力
电场力的功
电势能
电场强度 场强与电势差的关系 电势与电势差
静电现象的应用与防治 电容器的电容 示波器原理及其应用
两个静电力公式
F=Eq 任何场中电荷受的静电力
q
E
F
k
q1q2 r2
真空中两静止的点电荷之间 的静电力
q1
q2
静电力方向的判定
• 1、电荷（q）的电性、电荷受的静电力（F） 方向、该点的场强（E）方向，三个因素中 知道两个能确定第三个，只知道一个因素 另两个不能确定,只能假设，不同假设下结 果不同。
( A)
• A．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半 • B．保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍 • C．保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半 • D．保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的两倍
针对练习
• 如图所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与 电源正、负极相连，当开关闭合时，一带电液滴恰好静止 在两板间的M点，则( BD )
• （是一个在X轴上的点。）
• 如果在电极XX'之间加不变的电压，在电极YY'之间也加不 变的电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电子将 打在荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？
x
斜率的意义：电场强度
x
面积的意义：电势差
三个场强公式
E F 适用于任何电场 q
EkQ r2
只适用于真空中的点电荷
E U 只适用于匀强电场 d
四个用比值定义的物理量
EF q
U AB
W AB q
由场本身和位置决定
由场本身、位置和零电势点 选择决定
EP
q
CQ U
由场本身和两点位置决定与 零电势点的选择无关
连线的中垂线上从中点至 无穷远电势降低，中点电势 最高（正），连线上从左至 右电势先减小后增大（正）， 对称点的电势相等。
电场线与等势面垂直，等势面密的地方电场线也密。
电场线与等势面的关联点
• 1、沿电场线方向电势降低，即电 场线由高等势面指向低等势面。
• 2、电场线与等势面垂直，沿等势 面移动电荷电场力不做功。
• A．当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止 • B．当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降 • C．开关再断开后，若减小两板间距，液滴将上升 • D．开关再断开后，若增大两板间距，液滴仍静止
带电粒子在电场中的运动形式
加 匀加速直线
静止
速 和曲线
只
运 动
变加速直线和 曲线
在 减 匀减速直线和
• 3、电场线密的地方等差等势面也 密。
• 4、场强的大小看电场线的疏密， 电势的高低看电场线的方向
电容器的动态分析
• 1、电容器充电后与电源断开，电容器极
板上的电荷量Q不变。
• C=Q/U • C=εS/4πKd • E=U/d
E=4πKQ/εS
• E与d无关
• 2、电容器与电源相连，极板间的电势差U不变。
计算功的两个公式
• W=Eqd 已知E、d优先选择此式 （注意s的取法） • W=qU 已知U优先选择此式
计算电荷电势能的两个公式
• 1、电荷在某点的电势能等于把电荷从 这点移到零电势能点的过程中电场力 做的功，即EPA=WA0
• 2、EPA=qφ
电场力做功与电势能的变化关系
• 1、静电力对电荷做的功等于电荷电势能的 变化量，即WAB=EPA-EPB
• 2、静电力做了多少的正功，电荷的电势能 减少多少，静电力做了多少的负功，电荷 的电势能增加多少。
计算电势差的三个公式
• UAB=φA-φB • UAB=WAB/q
电势差：标量，与场 本身和两点位置有关。
• UAB=Ed（适用于匀强电场，若非匀 强电场可用它定性讨论问题）
计算电势的四个公式
• UAB=φA-φB
• C=Q/U
• C=εS/4πKd
• E=U/d
• E与S无关
针对练习
• （09海淀）图3所示为研究决定平行板电容器电容大小因素的实验装置。两块 相互靠近的等大正对平行金属板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并与 静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都接地，板M上装有绝缘手柄，可 以执手柄控制板M的位置。在两板相距一定距离时，给电容器充电，静电计 指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器所带电荷量不变，对此
l A
KS
b d
B U1
U2 (1)
光屏上的最大偏移量.
u/V
【2.5cm 】
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
t/s
(2)
用类比法学习基本概念
• 电场强度类比重力场强度
EF q
gG m
用类比法学习基本概念
静电力做功类比重力做功 W=Eqs(s和静电力在一条直线上）
W=mgh（h和重力在一条直线上） 电场力做功与电势能的改变关系类比重力做
• φA=KQ/r • φA-φB=UAB=WAB/q
电势：标量，正负代表大小。 与场本身和零电势的选择有关。
• φA-φB=UAB=Ed
• φA=EA/q
电势高低的判断
• 判断角度
判断方法
• 依据电场线方向：
沿电场线方向电势逐渐降低
• 依据电场力做功：
根据UAB＝WAB/q，将WAB、q的
正负号代入，由UAB的正负判断φA、φB的高低
思考与讨论
• 思考与讨论： • 1．如果在电极XX'之间不加电压，但在电极YY'之间加不
变的电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电子将 打在荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？ • （是一个在Y轴上的点。）
• 如果在电极XX'之间加不变的电压，但在电极YY'之间不加 电压，电子束运动过程中受到哪个方向的力？电子将打在 荧光屏的什么位置？是一个点还是一条线？
EP
q
• 4、规定无穷远处为零电势，则正电荷产 生的电场中各点的电势为正，负电荷产生 的电场中各点的电势为负。
几种典型的电场线
由一条电场线不能确定是何种电场的电场线
等量同种电荷和等量异种电荷的中垂线上场强比较 （连线上呢？）
比较项目
等量同种电荷
等量异种电荷
电场线图示
中垂线上交点O 处的场强
由O沿中垂线向 外场强的变化