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电场.ppt

电场

GomennasaL
2012-01-17 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电场ppt》,可适用于高中教育领域

复习策略:、复习中一定要理解有关电场的下列物理概念:场强、电势、电势差、电功、电势能、电容。了解几种常见电场的电场线的分布。、复习中不要忘了力学知识(力和运动的关系、力学的三大观点)电荷在电场中受到电场力的作用必定会与带电体运动有关会跟平衡问题、动力学问题、功能问题联系起来考查。复习目标、知道起电的实质及电荷守恒定律、理解点电荷、元电荷的概念及电荷量、理解真空中的库仑定律、会运用库仑定律计算库仑力的大小并能解答点电荷在库仑力作用下的平衡问题、动力学问题一、电荷、电荷守恒定律自然界存在着两种电荷正电荷与负电荷.同种电荷互相排斥异种电荷互相吸引.使物体带电的三种方式:摩擦起电接触起电感应起电其本质都是电荷的转移电荷守恒定律:电荷既不能创造也不能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在转移过程中电荷的总量保持不变.元电荷:电子所带的电荷量最小这个最小电荷量叫做元电荷用e表示.电荷的分配:两个同样的金属小球接触将均分其共有电荷量。点电荷:大小和形状可忽略不计的带电体当带电体本身大小和形状对研究的问题影响不大带电体本身大小与研究的距离相差很多时可以视为点电荷。点电荷是一种理想模型二、库仑定律内容:真空中两个点电荷间的相互作用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.公式:适用条件:真空、点电荷、下列说法正确的是()A、元电荷就是质子B、点电荷是很小的带电体C、摩擦起电说明电荷可以创造D、元电荷为一个质子或一个电子所带的电量值、两个半径相等体积不能忽略的金属球相距L它们带有同种电荷+q、+q时相互间的库仑力为F若保持它们间的距离不变使它们带上异种电荷+q、-q时相互间的库仑力为F则两力大小()A.F=FBF<FC.F>FD.无法判断、有三个完全一样的金属小球A、B、CA带电量为QB带电量为QC不带电将A、B两球相隔一定距离固定(距离比小球大很多)然后让C球先跟A接触再跟B接触最后移去C球则A、B球间的作用力变为原来的多少倍()ABCDA【例】如图所示q、q、q分别表示在一条直线上的三个点电荷已知q和q之间的距离为Lq和q之间的距离为L且每个电荷都处于平衡状态。()如q为正电荷则q为电荷,q为电荷()q、q、q三者电量大小之比∶∶。负负结论:两同夹异、两大夹小总结与提高:分析带电体的平衡问题、动力学问题的方法实际上与力学中的分析方法是一样的:()确定研究对象(整体或隔离)()对研究对象进行受力分析(关键抓住库仑力的大小和方向的特点)()运动情况的分析()列平衡方程或动力学方程求解C【例】如图所示光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球它们的质量均为m间距均为rA带电量QA=qB带电量QB=q若小球C上加一个水平向右的恒力欲使A、B、C始终保持r的间距运动求:()C球的电性和电量()水平力F的大小。【变式】如图所示带电量分别为一Q和-Q的两个完全相同的金属球A、B放在光滑绝缘水平面上现让金属球A、B分别自M、N两点以相等的动能相向运动当两球刚好发生接触时二者速度恰好为零所带电荷重新分布之后两球又向相反的方向运动.设两球相向运动的时间为t两球反向回到M、N两点经历的时间分别为t、t则有()A.t>tB.t<tC.t=t<tD.t=t>t拓展:两球回到M、N两点时的动能跟开始时的动能相等吗?【复习目标】、理解电场强度概念、会计算点电荷周围的电场强度、掌握场强叠加的计算、理解电场线的意义熟悉几种常见电场的电场线分布情况。一、电场电场强度一、电场电场强度一、电场电场强度BCDC一、电场电场强度一、电场电场强度一、电场电场强度ACD一、电场电场强度一、电场电场强度(·全国卷II)ab是长为的均匀带电细杆Pl、P是位于ab所在直线上的两点位置如图所示.ab上电荷产生的静电场在P处场强大小为E,在P处的场强大小为E则以下说法正确的是()A两处的电场方向相同El>EB两处的电场方向相反El>EC两处的电场方向相同E<ED两处的电场方向相反El<E二、电场线问题:一静止释放的点电荷(不计重力)在上述哪个电场中能做直线运动?问题:一带电粒子在上述哪个电场中可以做匀速圆周运动?二、电场线二、电场线、如图所示带箭头的直线是某一电场中的一条电场线在这条线上有A、B两点用EA、EB表示A、B两处的场强则 A.A、B两处的场强方向相同 B.因为A、B在一条电场上且电场线是直线所以EA=EB C.电场线从A指向B所以EA>EB D.不知A、B附近电场线的分布情况EA、EB的大小不能确定二、电场线、有一负电荷在电场中A点自由释放只受电场力作用沿电场线运动到B它运动的速度时间图象如图甲所示则A、B所在电场区域的电场线图可能是图乙中的()BCDA二、电场线A二、电场线二、电场线abco【变式题】一带电量为Q的固定正点电荷在真空中形成的电场如图所示现有一质量为m带电量为q的微粒在此点电荷附近做周期为T的匀速圆周运动微粒的重力不能忽略求:()微粒的带电性质()微粒的轨迹所在平面及圆心O的位置一、基本概念伏特一、基本概念电势差()电荷q在电场中由一点A移到另一点B时,电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值,叫做A、B两点间的电势差电场中A、B两点间的电势差在数值上等于单位正电荷从A点移动到B点过程中电场力所做的功即()电势差是标量,有正负,无方向A、B间电势差显然UAB=UBA,电势差的值与零电势的选取无关在匀强电场中,U=Ed(U为电场中某两点间的电势差,d为这两点在场强方向上的距离)单位:V=JC一、基本概念一、基本概念电势()如果在电场中选一个参考点(零电势点),那么电场中某点跟参考点间的电势差,就叫做该点的电势电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点(零电势点)时,电场力所做的功()电势是标量,有正负,无方向()沿着电场线的方向,电势越来越低,逆着电场线的方向,电势越来越高()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()当存在几个“场源”时,某处合电场的电势等于各“场源”的电场在经处的电势的代数和一、基本概念二、电场力做功的特点及计算的方法电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关计算方法()由公式计算,此公式只适用于匀强电场、电势、电势差、电场强度之间的关系()电势和电势差的关系:UAB=()电势差和电场强度的关系:U=Ed或E=Ud()电势与电场强度的关系场强和电势在数值上没有必然关系即场强大的地方电势不一定高(例如:负点电荷形成的电场)场强为零的地方电势不一定为零(如处于静电平衡时的导体内部)场强相同的地方电势不一定相同(如匀强电场中沿电场线上各点)电势相同的地方场强不一定相同(如非匀强电场中同一等势面上各点)场强的方向就是电势降低最快的方向场强的大小反映着电势变化的快慢AC【总结】电势能的变化判断:()用电场力做功来判断()根据初、末位置电势高低判断ADAAADABD题型:电场线、等势面与带电粒子的运动综合BDACADADD【例】B【例】如图所示,带电小球附近有用绝缘支架支撑着的金属导体B,当开关S、S断开时,导体B左端带有负电荷,右端带有正电荷则下列说法中正确的是()A闭合开关S,则导体B左端不再带有负电荷B闭合开关S,则导体B右端不再带有正电荷C闭合开关S,则导体B左端不再带有负电荷D闭合开关S,则导体B右端不再带有正电荷BD一、电容器的构造及电容二、平行板电容器的电容二、平行板电容器的电容三、平行板电容器的题型分析【题型】一平行板电容器两板之间距离d与正对面积s都可以在一定范围内调节电容器两板与电池两极始终保持相连接。以Q表示电容器的电量E表示两极板间的电场强度则()A、当d增大、s不变时Q减小、E减小B、当s增大、d不变时Q增大、E增大C、当d减小、s增大时Q增大、E增大D、当s增大、d减小时Q不变、E不变三、平行板电容器的题型分析该题跟前面题变化在哪里?这一变化综合了哪些知识?你还可以作何改变?【类题演练】电容器充电后与电源断开质量为m电荷量为q的带电粒子静止于该电容器两平行板中间现在两板间贴近下板插入一个厚度为极板间距离的金属板如图所示则关于两板间电势差、带电粒子的运动情况的说法中正确的是()A.两板间电势差U增大带电粒子向上加速B.两板间电势差U不变带电粒子仍静止C.两板间电势差U减小带电粒子仍静止D.两板间电势差U减小带电粒子向下加速三、平行板电容器的题型分析【题型变化】如图所示,水平放置的两平行金属板A、B相距d,电容为C,开始两板均不带电,A板接地且中央有孔现将带电量为q、质量为m的带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速度地滴下,落向B板后电荷全部传给B板求:()第几滴液滴在A、B间做匀速直线运动()能够到达B板的液滴不会超过多少滴三、平行板电容器的题型分析【类题演练】如图所示A、B为平行金属板两板相距为d分别与电源的两极相连两板的中央各有一小孔M和N今有一带电质点自A板上方相距为d的P点自由下落(P、M、N在同一竖直线上)空气阻力忽略不计到达N孔时速度恰好为零然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变则()A、把A板向上平移一小段距离质点自P点自由下落后仍能返回B、把A板向下平移一小段距离质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C、把B板向上平移一小段距离质点自P点自由下落后仍能返回D、把B板向下平移一小段距离质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落三、平行板电容器的题型分析四、课时小结平行板电容器问题是高考中经常出现的问题其题型可综合电容、电场强度与电势差的关系、静力学知识、动力学知识、功能知识以及电路知识等。综合程度较高分析问题时应掌握命题者的意图抓住各知识的联系点:如电容器中的电场和力学知识联系两极板间的电压和电路知识联系等。下节课要复习的带电粒子在匀强电场中的运动也就是主要将电容器与力学知识的综合。三、平行板电容器的题型分析【类题演练】两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置构成一平行板电容器与它相连接的电路如图所示接通开关电源即给电容器充电则()A、保持K接通减小两板间的距离则板间场强减小B、保持K接通在两板间插入一块介质则极板上的带电量增大C、断开K减小两板间的距离则两板间的电势差减小D、断开K在两板间插入一块介质则两板间的电势差减小【例】两个不同的带电粒子(不计重力)从同一点以垂直电场方向的速度进入同一平行板电容器的电场中在下列情况下若使两粒子出电场时的偏转位移相同两粒子应具备什么条件?()若以相同的速度射入()若以相同的动能射入()若以相同的动量射入()若经相同电压U加速后射入一、带电粒子在匀强电场中的偏转分析带电粒子在电场中的受力何时考虑重力特点、基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明外一般不考虑重力(但不忽略质量)、带电颗粒:如液滴、油滴、小球等除有特殊说明外一般不能忽略重力。根据题目进行分析有些题目隐含着要忽略重力否则无法解题而有的题目隐含着要计重力否则与题意相矛盾一、带电粒子在匀强电场中的加速F已知:两极板间电势差为U间距d。带电粒子质量为m,带正点荷电量为q,若由静止靠近正极板释放求:粒子到达负极板的速度?m讨论:、以上两种解法有和区别?①两种解法所用的原理不同解法一用的是动能定理解法二用的是牛顿运动定律直线运动规律②解法一适用范围更广适用于所有电场解法二只适用于匀强电场③解法一更简捷、若粒子初速度不为零如何解?P例题二、带电粒子在匀强电场中的偏转y已知:匀强电场两板间电势差为U间距为d板长L。一质量为m电量为q的带正电的粒子以v沿两板中线垂直场强方向进入电场。求:该粒子飞出电场时的①偏移距离②偏转角讨论:、如何控制粒子的偏转距离y和偏转角φ?、偏转角和偏移距离的关系L偏转角和偏移距离的关系荧光屏oLvLdy例:如图一束电子(已知m、q)以速度v垂直场强方向射入偏转电场两极板长L间距为d,两板间电势差为时电子沿直线飞过电场打到荧光屏上O点形成闪光。求:当两板间电势差为U时荧光屏上发光点到中心O的距离?三、示波管的原理【例】a、b、c三个α粒子同时由同一点垂直进入偏转电场,其轨迹如图所示,其中b恰好飞出电场由此可以肯定()               A在b飞离电场的同时a刚好打在负极板上Bb和c同时飞离电场C进入电场时c的速度最大a的速度最小D动能的增量相比c的最小a和b一样大四、知识的理解和应用变式题P例题小结:、带电粒子在匀强电场中的加速和偏转运动的规律、解决粒子运动的两个方法:利用功能关系运动学公式牛顿运动定律【例】质量为×-kg的带电微粒以V=ms的速度从水平放置的平行金属板A、B的中央水平飞入板间已知板长L=cm板间距离d=cm当UAB=V时带电微粒恰好沿直线穿过板间。问:AB间所加电压在什么范围内带电微粒能从板间飞出?(g=ms)三、知识的理解和应用【例】一个电子以×m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场并且从另一端B点沿与场强方向成角方向飞出那么A、B两点间的电势差为多少伏?(电子的质量为×-kg)三、知识的理解和应用【例】带电粒子射入两块平行极板间的匀强电场中入射方向跟极板平行重力忽略若初动能为Ek则离开电场时的动能为Ek如果初速度增为原来的倍则离开电场时的动能为()AEkBEkCEkDEk三、知识的理解和应用【例】滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、F和放电针G等部件组成。及分别接于直流高压电源的正、负极并令C接地如图--所示。电源电压很高,足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A下落。沿导板B到达转动着的滚筒C粉粒a具有良好的导电性粉粒b具有良好的绝缘性。()试说明分选器的主要工作原理即它是如何实现对不同粉粒a、b进行分选的()粉粒经a、b分选后分别掉在哪个料槽中?()刮板D的作用是什么?.电场强度的定义式为E=F/q下列说法正确的是()A.该定义式只适用于点电荷产生的电场 B.F是检验电荷所受到的力q是产生电场的电荷电量 C.场强的方向与F的方向相同 D.由该定义式可知场中某点电荷所受的电场力大小与该点场强的大小成正比一、电场电场强度一、电场电场强度.如图所示有一水平方向的匀强电场场强大小为N/C在电场内一水平面上作半径为cm的圆圆上取A、B两点AO沿E方向BO⊥OA另在圆心处放一电量为-C的正点电荷则A处场强大小EA=N/CB处的场强大小EB=N/C【例】如图是一个说明示波管工作的部分原理图电子经过加速后以速度v垂直进入偏转电场离开偏转电场时偏移量为h两平行板间距为d电压为U板长为L每单位电压引起的偏移量(hU)叫做示波管的灵敏度为了提高灵敏度可采用的办法是()A增加两极板间的电势差UB尽可能缩短板长LC尽可能减小板间距dD使电子的入射速度v大些二、示波管的原理【变式】(江苏)如图所示带电量分别为q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上相距为d。若杆上套一带电小环C带电体A、B和C均可视为点电荷。()求小环C的平衡位置。B一、电场电场强度一、电场电场强度

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