课件30张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引1.两种电荷
自然界中的电荷有两种,即正电荷和负电荷.丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷;用干燥的毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷.同种电荷相斥,异种电荷相吸.
2.电荷量
物体所带电荷一般是不同的,电荷的多少叫电荷量,正电荷的电荷量用正数来表示,负电荷的电荷量用负数来表示.等量的异种电荷完全抵消的现象叫做中和.
3.元电荷
电子和质子带有等量异种电荷,其电荷量为e=1.6×10-19 C.因所有带电体的电荷量等于e或e的整数倍,所以将电荷量e称为元电荷.?目标导航预习导引一个带电小球所带电荷量为q,则q可能是( )
A.3×10-19 C B.1.6×10-17 C
C.0.8×10-19 C D.9×10-19 C
答案：B
解析：由于所有带电体的电荷量等于e或者是e的整数倍,而e=1.6×10-19 C,可知B正确.
4.起电
使物体起电的方式有摩擦起电、感应起电、接触起电等.物体起电的实质是得到电子或失去电子.目标导航预习导引5.电荷守恒定律
电荷既不能创造,也不能消失,它们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.
有同学认为用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,因此玻璃棒没有负电荷,他的观点正确吗?你是怎样认识这个问题的?
答案：不正确.
在丝绸和玻璃棒摩擦过程中,玻璃棒中的一部分负电荷转移到了丝绸上,从而使得玻璃棒上的正电荷多于负电荷.从而使玻璃棒显示带正电,所以该同学的认识是错误的.知识精要思考探究典题例解一二三迁移应用一、三种带电方式的比较 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用怎样使物体带上静电?
答案：摩擦起电,接触起电,还有感应起电.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】(2015浙江理综)如图所示为静电力演示仪,两金属极板分别固定于绝缘支架上,且正对平行放置.工作时两板分别接高压直流电源的正、负极,表面镀铝的乒乓球用绝缘细线悬挂在两金属极板中间,则( )(导学号51120000)
A.乒乓球的左侧感应出负电荷
B.乒乓球受到扰动后,会被吸在左极板上
C.乒乓球共受到电场力、重力和库仑力三个力的作用
D.用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触,放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用解析：乒乓球的左侧感应出正电荷,A项错误;因乒乓球整体不带电,故受重力和绳拉力两个力的作用,C项错误;若乒乓球与右极板接触,会带上正电荷,乒乓球和右极板因带同种电荷而相互排斥,带正电的乒乓球在电场力作用下向左运动而撞到左极板上,从而带上负电荷,再被弹开向右运动撞到右极板,乒乓球再带上正电荷,如此在两极板间来回碰撞,故D项正确,B项错误.
答案：D一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.(多选)如图所示,有一带正电的验电器,当一金属球A靠近验电器的小球B时,验电器金属箔张角减小,则( )
A.金属球可能不带电 B.金属球可能带负电
C.金属球可能带正电 D.金属球一定带负电一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：AB
解析：验电器的金属箔张开,是因为它们都带有正电荷,而同种电荷相排斥,张开角度的大小决定于两金属箔带电荷的多少.若A球带负电,则它靠近B球时,异种电荷相互吸引,使金属箔上的正电荷逐渐“上移”(实质是金属导体内的自由电子下移与金属箔上的正电荷中和,使金属箔带的正电荷减少),从而使两金属箔张角减小,B正确,同时否定C.若A不带电,在靠近B时,发生静电感应使A球电荷发生极性分布,靠近B的一端出现负的感应电荷,而背向B的一端出现正的感应电荷.A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用,从而使张角减小,选项A正确,同时否定D.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.(多选)如图所示,不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔,当枕形导体的A端靠近一带正电导体C时( )
A.A端金箔张开,B端金箔闭合
B.用手触摸枕形导体,A端金箔仍张开,B端金箔闭合
C.用手触摸枕形导体后,将手和C都移走,两对金箔均闭合
D.选项A中两对金箔分别带异种电荷,选项C中两对金箔带同种电荷一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：BD
解析：根据静电感应现象,带正电的导体C放在枕形导体附近,在A端出现了负电,在B端出现了正电,这样的带电并不是导体中有了新的电荷,只是电荷发生了重新分布,金箔上带同种电荷相斥而张开,选项A错误.用手触摸枕形导体后,人是导体,人的脚部与地球相连结,B端不是最远端了,这样B端不再有电荷,金箔闭合,选项B正确.用手触摸导体时,只有A端带负电,将手和C移走后,不再有静电感应,A端所带负电便分布在枕形导体上,A、B端均带有负电,两对金箔均张开.选项C错误.由以上分析看出选项D也正确.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用二、导体接触起电时电荷量的分配与哪些因素有关
1.导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关.形状、大小完全相同的导体接触时,电荷量平均分配;形状、大小不相同的导体接触时电荷量不能平均分配.
2.用完全相同的导体接触带电时电荷量的分配情况:
(1)用所带电荷量是Q的金属球与不带电的金属球接触后,两小球均带 的电荷量,电性与原带电金属球电性相同.
(2)用所带电荷量Q1与所带电荷量Q2的金属球接触,若两球带同种电荷,则每个小球所带的电荷量均为总电荷量的一半,即 ,电性与两球原来所带电荷的电性相同.若两球带异种电荷,接触后先中和等量的异种电荷,剩余电荷量平均分配,电性与接触前所带电荷量大的球的电性相同.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用如何理解“接触带电后电荷量平均分配”?
答案：①只有两金属导体完全相同时接触后电荷量才平均分配.
②若完全相同的两导体带异种电荷时,应先中和,再均分,均分的是中和后剩余的电荷量.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】 半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量,相隔一定的距离,今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开.①若A、B两球带同种电荷,接触后的电荷量之比为 .②若A、B两球带异种电荷,接触后两球的带电荷量之比为 . (导学号51120001)?答案：2∶3 2∶1 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用把两个相同的金属小球接触一下再分开一个很小的距离,发现两球之间相互排斥,则这两个小球原来的带电情况可能是( )
①两球带等量异种电荷 ②两球带等量同种电荷
③两球原来带不等量同种电荷 ④两球原来带不等量异种电荷
A.①②③④
B.①②③
C.②③④
D.①③④
答案：C
解析：两个相同的金属球接触后再分开,电荷量平均分配,由分开后,两球互相排斥知,两球分开后带同种电荷,所以两球原来的带电情况可能为②③④,故选C.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用三、电荷守恒定律的理解
1.电荷守恒定律和能量守恒定律一样,也是自然界中最基本的守恒定律.
2.两种比较典型的摩擦起电现象:一是丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;二是毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负电.玻璃棒和橡胶棒上带的电荷都不是凭空产生的,而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象,符合电荷守恒定律.可以推断出与玻璃棒摩擦的丝绸要带负电,与橡胶棒摩擦的毛皮要带正电.
3.带等量异种电荷的两相同金属球相接触,发生电荷中和,两球都不再带电,这个过程中两球所带电荷的总量并没有变(为零),电荷也是守恒的.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用4.近代物理实验发现,一对正、负电子可同时湮灭,转化为光子.在这种情况下,正、负电子总是成对湮灭,电荷的代数和总是保持不变的,即正、负电子的湮灭与电荷守恒定律并不矛盾.这时电荷守恒定律表述为一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变的.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用前面学习了三种不同的起电方式,其本质都是电子的得失.那么,在一个封闭的系统中,电荷能随便增多或减少吗?
答案：不能.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例3】 下列说法正确的是( )(导学号51120002)
A.摩擦起电和感应起电都是使物体的正负电荷分开,而总电荷量并未变化
B.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷,是摩擦过程中硬橡胶棒上失去了电子
C.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,是摩擦过程中玻璃棒得到了电子
D.物体不带电,表明物体中没有电荷一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用解析：摩擦起电的实质是一个物体失去电子,另一个物体得到电子,总量未改变;感应起电的实质是自由电子从物体的一端运动到另一端,总量未改变,遵守电荷守恒定律,选项A正确.在摩擦起电的过程中,是得失电子的缘故使两个物体带上不同的电荷,失去电子带正电荷,得到电子带负电荷,选项B、C错误.物体不带电,表明物体是电中性的,物体中有等量的异种电荷,D项错误.
答案：A一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用(多选)一带负电绝缘金属小球放在潮湿的空气中,经过一段时间后,发现该小球上净电荷几乎不存在,这说明( ) (导学号51120003)
A.小球上原有的负电荷逐渐消失了
B.在此现象中,电荷不守恒
C.小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了
D.该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷守恒定律
答案：CD
解析：绝缘小球上电荷量减少是由于电子通过空气转移到外界,使小球上电荷量减少,但是这些电子并没消失,故A、B错,C对.就小球和整个外界组成的系统而言,其电荷的总量仍保持不变,故D正确.知识链接案例探究类题试解利用电荷守恒定律分析微观粒子的组成
1.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,或者从物体的一个部分转移到另一个部分.在转移过程中,电荷的代数和不变.
2.元电荷
最小的电荷量叫做元电荷,用e表示,e=1.6×10-19 C.知识链接案例探究类题试解目前普遍认为,质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成.u夸克所带电荷量为 ,e为元电荷.下列论断可能正确的是( ) (导学号51120004)
A.质子由1个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C.质子由1个u夸克和2个d夸克组成,中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D.质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和1个d夸克组成知识链接案例探究类题试解思路分析：我们在分析解答本题时要明确质子的总电荷量为e;中子的总电荷量为0.答案：B 知识链接案例探究类题试解(多选)已知π+和π-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克( )组成的,它们所带电荷量如下表所示.下列说法正确的是( ) (导学号51120005)答案：AD 电场强度与电势差的关系
基础夯实
1.如图所示,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,a、b间的距离等于b、c间的距离.用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度.下列哪个选项正确( )
A.φa>φb>φc B.Ea>Eb>Ec
C.φa-φb=φb-φc D.Ea=Eb=Ec
答案：A
解析：沿电场线方向电势逐渐降低,所以φa>φb>φc,A项正确;只有一条电场线,无法确定周围电场线的分布情况,所以B、C、D项均错.
2.在水平放置的平行金属板之间有一个带电液滴,恰巧静止,液滴所带电荷量为3.2×10-19 C,重力为1.6×10-14 N,若板间距为10 mm,则两板间的电压为( )
A.500 V B.1 000 V
C.1 500 V D.2 000 V
答案：A
解析：由Eq=G,U=Ed得U==500 V,选A.
3.如图所示,两个等量异种电荷在真空中相隔一定的距离,竖直线代表两个点电荷连线的中垂线,在两个点电荷所在的平面内取如图所示的1、2、3三个点,则这三个点间电势的关系是( )(导学号51120132)
A.φ1>φ2>φ3 B.φ2>φ3>φ1
C.φ2>φ1>φ3 D.φ3>φ2>φ1
答案：A
解析：作出等量异种电荷形成电场中的电场线,然后根据等势线与电场线之间的关系作出等势线,依据等势线的分布可确定这三点的电势高低关系.
4.下列关于匀强电场中电场强度和电势差的关系,正确的说法是( )
A.任意两点之间的电势差,等于电场强度和这两点间距离的乘积
B.在任何方向上,若两点间距离相等,则它们之间电势差就相等
C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相等
D.电势降落的方向必定是电场强度的方向
答案：C
解析：公式U=Ed中的d表示匀强电场中沿电场强度方向两点间的距离,而不是电场中任意两点间的距离,因此选项A、B错误,选项C正确.在电场中,沿电场强度方向只是电势降落梯度最大的方向,沿其他方向电势也可能降低,故D选项错误.
5.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
答案：D
解析：零电势的选取是任意的,一般选取大地或无穷远处的电势为零,如一个接地的带电体其电势就为零,选项A错误;处于静电平衡状态的导体,内部电场强度为零,但整个导体为等势体,电势也不一定为零,选项B错误;沿电场线方向电势降低,选项C错误;负电荷沿电场线方向移动时,电场力做负功,电势能增加,选项D正确.
6.如图所示,实线表示电场线,虚线表示等势线,a、b两点的电势分别为φa=-50 V,φb=-20 V,则a、b连线的中点c的电势φc应为( )
A.φc=-35 V B.φc>-35 V
C.φc<-35 V D.无法判断
答案：B
7.三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Ea、Eb,电势分别为φa、φb,则( )
A.Ea>Eb,φa>φb B.Ea
C.Ea>Eb,φa<φb D.Eaφb
答案：C
8.
(多选)如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧.对矿粉分离的过程,下列表述正确的有( )
A.带正电的矿粉落在右侧
B.电场力对矿粉做正功
C.带负电的矿粉电势能变大
D.带正电的矿粉电势能变小
答案：BD
解析：带正电的矿粉受电场力向左,落在左侧,选项A错误;不论带正电还是带负电,电场力对矿粉均做正功,电势能均减少,选项C错误,选项B、D正确.
能力提升
9.(多选)如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的A、B、C三点的电场强度分别为EA、EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有( )(导学号51120133)
A.φA>φB>φC B.EC>EB>EA
C.UAB>UBC D.UAB=UBC
答案：AB
解析：因电场线方向由A点指向C点,根据沿电场线方向电势逐渐降低的规律可知φA>φB>φC,A项对.因电场线的疏密反映电场强度的强弱,由题图可知由A点到C点电场线变密,则有EA10.如图所示,A、B、C三点是匀强电场中的三点.它们的电势分别为φA=-5 V,φB=9 V,φC=2 V.(导学号51120134)
(1)试在图中画出过A、B、C点的三条等势线,并指明该匀强电场的方向.
(2)现将电荷q=3×10-8 C由B移到C,问电场力做多少功?
答案：(1)2.1×10-7 J (2)见解析图
解析：
(1)因φA=-5 V,φB=9 V,φC=2 V,则φA<φC<φB,由以上电势值知UBA=14 V,由此可知AB中点D电势φD=2 V.因为φD=φC=2 V,所以C、D位于同一等势面上,过C、D作直线,此为过C的一条等势线,然后分别过A、B作CD的平行线,此为过A、B的等势线,如图所示.
由于沿电场线方向电势下降,同时电场线和等势面处处垂直,所以该电场的电场线和CD垂直,方向如图中实线所示.UBC=φB-φC=7 V
所以WBC=qUBC=3×10-8×7 J=2.1×10-7 J.
11.如图所示,平行的带电金属板A、B间是匀强电场,两板间距离是5 cm,两板间的电压是60 V。试问:(导学号51120135)
(1)两板间的电场强度是多大?
(2)电场中有P1和P2两点,P1点离A板0.5 cm,P2点离B板也是0.5 cm,P1和P2两点间的电势差为多大?
(3)若B板接地,P1和P2两点的电势各是多少伏?
答案：(1)1 200 V/m (2)48 V (3)54 V 6 V
解析：(1)根据公式E=代入数据
E==1 200 V/m.
(2)P1P2沿电场方向的距离为
d12=5 cm-(0.5+0.5) cm=4 cm
根据公式U12=Ed12=1 200×4×10-2 V=48 V.
(3)由公式φ1-φB=Ed1B=1 200×(4.5×10-2) V=54 V 得φ1=54 V.
同理φ2-φB=Ed2B=1 200×0.5×10-2 V=6 V
得φ2=6 V.
12.如图所示,一个质量为m、带有电荷量-q的小物体,可以在水平轨道Ox上运动, O端有一与轨道垂直的固定墙.轨道处于匀强电场中,场强大小为E,方向沿Ox轴正方向,小物体以速度v0从x0点沿Ox轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力f作用,且f答案：
解析：对小物体,从最初到最后静止在墙脚,由动能定理可知qEx0-fs=0-
可得s=
课件28张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、带电粒子的加速 不计重力,在非匀强电场中,带电粒子q在静电力作用下以初速度v0进入该电场, 还成立吗?
答案：成立目标导航预习导引一二三二、带电粒子的偏转
设偏转平行导体板长为l,两板间距为d,两板间电压为U.若质量为m、电荷量为q的带电粒子垂直电场强
度方向以速度v0射入电场,则粒子将做类平抛运动,如图所示.目标导航预习导引一二三三、示波器探秘
1.构造
示波器的核心部件是示波管(如下图)它主要由电子枪(由发射电子的灯丝和加速电极组成)、偏转电极板(一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成.
2.原理
灯丝被电源加热后,出现热电子发射,发射出来的电子经加速电场加速后,以很大的速度进入偏转电场.知识精要思考探究典题例解一二迁移应用一、带电粒子在电场中的加速
1.带电粒子在电场中的加速问题,主要有以下两种处理方法:
(1)力和运动关系——牛顿第二定律:带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力与运动方向在同一直线上,做匀加(减)速直线运动.这种方法适用于匀强电场.
(2)用功能观点分析:粒子只受电场力作用,动能变化量等于电场力做的功.即
这种方法既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场.知识精要思考探究典题例解一二迁移应用2.带电粒子的重力是否忽略的问题
若所讨论的问题中,带电粒子受到的重力远小于电场力,即mg?qE,则可忽略重力的影响.
一般说来:①基本粒子:如电子、质子、α粒子等除有说明或明确暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量).②带电粒子:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确暗示以外,一般都不能忽略重力.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示为一直线加速器,原理为在真空金属管中加上高频交变电场,从而使带电粒子获得极高的能量,你知道它的加速原理吗?
答案：带电粒子在电场力作用下不断被加速.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】 如图所示,两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m,电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点,然后返回, =h,此电子具有的初动能是( ) (导学号51120030)一二知识精要思考探究典题例解迁移应用思路分析：带电粒子在电场力作用下加速运动,加速度可由牛顿第二定律和电场力公式求得,动能可用动能定理求解.答案：D 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子到达Q板时的速度,下列解释正确的是( )(导学号51120031)
A.两板间距离越大,加速的时间就越长,获得的速度就越大
B.两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就越大
C.与两板间距离无关,仅与加速电压U有关
D.以上解释均不正确
答案：C一二知识精要思考探究典题例解迁移应用二、带电粒子在电场中的偏转
1.对粒子偏转角的讨论
如图所示,设带电粒子质量为m、电荷量为q,以速度v0垂直于电场线射入匀强偏转电场,偏转电压为U1.若粒子飞出电场时偏角为θ,则
(1)若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有一二知识精要思考探究典题例解迁移应用由③式可知,粒子的偏角与粒子的q、m无关,仅决定于加速电场和偏转电场.即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场后,它们在电场中的偏转角度总是相同的.
(2)粒子从偏转电场中射出时的偏距
,作粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x,则
由④式可知,粒子从偏转电场中射出时,就好像是从极板间的 处沿直线射出一样.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用2.示波管的原理
(1)下图为示波管的结构图.
1.灯丝 2.阴极 3.控制极 4.第一阳极 5.第二阳极 6.第三阳极 7.竖直偏转系统 8.水平偏转系统 9.荧光屏一二知识精要思考探究典题例解迁移应用(2)原理:灯丝通电后给阴极加热,使阴极发射电子.电子经阳极和阴极间的电场加速聚集形成一个很细的电子束射出,电子打在管底和荧光屏上,形成一个小亮斑.亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节竖直偏转极与水平偏转极上的电压大小来控制.如果加在竖直极板上的电压是随时间正弦变化的信号,并在水平偏转板上加上适当的偏转电压,荧光屏上就会显示出一条正弦曲线.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,汤姆孙当年设计的阴极射线管,在电场作用下由阴极C发出的阴极射线(电子流),通过A和B聚焦,从另一对电极D和E间的电场中穿过……他利用当时最先进的真空技术获得的高真空,终于使阴极射线在电场中发生了稳定的电偏转.你知道带电粒子在DE间做什么性质的运动吗?
答案：类平抛运动一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】 (2015山东理综)(多选)如图甲所示,两水平金属板间距为d,板间电场强度的变化规律如图乙所示.t=0时刻,质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间,0~ 时间内微粒匀速运动,T时刻微粒恰好经金属框边缘飞出.微粒运动过程中未与金属板接触.重力加速度的大小为g.关于微粒在0~T时间内运动的描述,正确的是( ) (导学号51120032)一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：BC 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略不计,在满足电子能射出平行板区域的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是 ( )(导学号51120033)
A.U1变大,U2变大
B.U1变小,U2变大
C.U1变大,U2变小
D.U1变小,U2变小一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：B
解析：设带电粒子经U1加速后速度为v0,经偏转电场U2偏转后射出时侧向速度为vy.知识链接案例探究类题试解用功能的观点解答带电体在电场中运动的问题
带电体在电场中的运动往往要涉及能量的转化问题,功能的关系问题.学会用能量的观点来分析带电体在电场中的运动问题往往会起到事半功倍的效果.知识链接案例探究类题试解(2015安徽理综)如图所示,在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m、带的电荷量为+q的粒子,B和C是粒子运动轨迹上的两点,其中l0为常数,粒子所受重力忽略不计。求: (导学号51120034)
(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功;
(2)粒子从A到C过程所经历的时间;
(3)粒子经过C点时的速率。知识链接案例探究类题试解解析：(1)WAC=qE(yA-yC)=3qEl0
(2)根据抛体运动的特点,粒子在x方向做匀速直线运动。由对称性可知轨迹最高点D在y轴上,可令tAD=tDB=T,则tBC=T知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解1.一个带负电荷q、质量为m的小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动.现在竖直方向上加如图所示的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球,则( ) (导学号51120035)
A.小球不能过B点
B.小球仍恰好能过B点
C.小球能过B点,且在B点与轨道之间压力不为0
D.以上说法都不对知识链接案例探究类题试解答案：B 知识链接案例探究类题试解2.如图所示,不光滑绝缘水平地面上,相隔2L处的A、B两点固定有两个电荷量均为Q的负点电荷,a、O、b是AB连线上的三点,且以O为中心,Oa=Ob= ,一质量为m、电荷量为q的点电荷以初动能E0,从a点出发沿AB向B点运动,当它运动到O点,动能为初动能的n倍(n>1),到b点刚好速度为零,然后返回往复运动直至最后静止,试求: (导学号51120036)
(1)点电荷的电性;
(2)a点与O点的电势差UaO;
(3)电荷在电场中运动的总路程.知识链接案例探究类题试解示波器的奥秘
基础夯实
1.如图所示,空间中有一水平匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,沿图中虚线由A运动至B,其能量变化情况是( )
A.动能减小,重力势能增大,电势能减小
B.动能减小,重力势能增大,电势能增大
C.动能不变,重力势能增大,电势能减小
D.动能增大,重力势能增大,电势能减小
答案：B
解析：带电微粒受重力、电场力的作用,做直线运动,说明电场力、重力的合力方向与运动方向相反或相同.根据力的平行四边形定则,只有电场力水平向左,才能使电场力和重力的合力与运动方向在一条直线上,故电场力和重力都做负功.因此,重力势能和电势能都增大,动能减小,即B正确.
2.如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,当到达B板时速度为v,保持两板间电压不变.则( )
A.当增大两板间距离时,v也增大
B.当减小两板间距离时,v增大
C.当改变两板间距离时,v不变
D.当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间不变
答案：C
解析：由W=qU可知,改变两板间距离,v不变,但运动时间会变化.
3.如图所示,一个质子以速度v垂直电场方向飞入平行板电容器的两极板间的匀强电场中,它飞离匀强电场时的侧移量为d1,如果改换一个α粒子以速度2v垂直电场方向飞入该电场,飞离电场时的侧移量为d2,则d2应为( )(导学号51120137)
A.d1 B. C. D.
答案：D
解析：带电粒子在电场中偏转的侧位移为y=at2=)2=,所以=8,D项正确.
4.下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场加速后,粒子速度最大的是( )
A.质子H) B.氘核H)
C.氦核He) D.钠离子(Na+)
答案：A
解析：由qU=mv2得v=,所以荷质比越大的带电粒子获得的速度越大,故A正确.
5.
如图所示为示波管中电子枪的原理示意图,示波管内被抽成真空,A为发射热电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略.电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是( )(导学号51120138)
A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为2v
B.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度为
C.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为
D.如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度为v
答案：D
解析：由动能定理qU=mv2得v=,带电粒子的速度v与成正比,与A、K间距离无关,故D正确.
6.
如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子射入速度变为原来的两倍,而电子仍从原来位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板间距离应变为原来的( )
A.2倍 B.4倍 C. D.
答案：C
解析：第1次射入时初速度为v0,板间距为d,则有l=v0t,d=t2可得d=,当初速度v=2v0时,d'=,C项正确.
7.两平行金属板间有匀强电场,不同的带电粒子都以垂直于电场线方向飞入该电场,要使这些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角,则它们应具备的条件是(不计重力作用)( )
A.有相同的初动能和相同的荷质比
B.有相同的初动能和相同的质量
C.有相同的初速度和相同的荷质比
D.只要有相同的荷质比就可以
答案：C
解析：
设金属板长为L,两板间电压为U,板间距为d,粒子进入电场时速度为v,在电场中运动时间为t=,在离开电场时沿电场线方向上的速度为vy,则vy=at=.
所以带电粒子离开电场时与原方向v的夹角θ,即偏转角,如图所示.
tan θ=
显然A、B、D项错误,C正确.
能力提升
8.(多选)一带电粒子在电场中只受电场力作用时,它不可能出现的运动状态是( )
A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动
C.匀变速曲线运动 D.静止
答案：AD
解析：只在电场力的作用下,带电粒子受到的合外力为电场力,不为零,所以A、D肯定不对;当带电粒子在匀强电场中由静止释放后,带电粒子做匀加速直线运动,B对;当带电粒子垂直进入匀强电场后,带电粒子做类平抛运动,C对.
9.一个带正电的油滴从如图所示的匀强电场上方A点自由下落,油滴落入匀强电场后,能较准确地描述油滴运动轨迹的是下图中的( )(导学号51120139)
答案：B
解析：油滴从A点自由下落以一竖直速度进入电场,进入电场后受重力和电场力两恒力作用.如图,根据物体做曲线运动的条件,运动轨迹将向右弯曲,故选B.
10.
(多选)如图所示,有三个质量相等的小球,分别带正电、负电和不带电,以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间,它们分别落在下板的A、B、C三处,已知两金属板的上板带负电荷,下板接地,下列判断正确的是( )(导学号51120140)
A.落在A、B、C三处的小球分别是带正电、不带电和带负电的
B.三小球在该电场中的加速度大小关系是aAC.三小球从进入电场至落到下板所用的时间相等
D.三小球到达下板时动能的大小关系是EkC答案：AB
解析：由受力方向可知,带负电的加速度大,运动时间短,水平方向位移小,故A、B正确.电场力对带负电的粒子做正功,其末动能最大,故D错.
11.如图所示,一束电子流在经U=5 000 V 的加速电压加速后,在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场.若两板间距离d=1.0 cm,板长l=5.0 cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最大能加多大电压?(导学号51120141)
答案：400 V
解析：在加速电压一定时,偏转电压U'越大,电子在极板间的偏转距离就越大,当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时,两板间的偏转电压即为题目要求的最大电压.
加速过程中,由动能定理得eU=①
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动l=v0t②
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度a=③
偏距y=at2④
能飞出的条件y≤⑤
解①~⑤式得
U'≤ V=4.0×102 V
即要使电子能飞出,两极板间所加电压最大为400 V.
12.如图所示为真空示波管的示意图.电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L1,板右端到荧光屏的距离为L2,电子质量为m,电荷量为e.求:(导学号51120142)
(1)电子穿过A板时的速度大小;
(2)电子从偏转电场射出时的侧移量;
(3)P点到O点的距离.
答案：(1) (2) (3)(2L2+L1)
解析：(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0,根据动能定理得eU1=,解得v0=.
(2)电子以速度v0进入偏转电场后,垂直于电场线方向做匀速直线运动,沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动.设偏转电场的电场强度为E,电子在偏转电场中运动的时间为t1,电子的加速度为a,离开偏转电场时的侧移量为y1,根据牛顿第二定律和运动学公式得F=eE,E=,F=ma,a=,t1=,y1=,
解得y1=.
(3)设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy,根据运动学公式得vy=at1,电子离开偏转电场后做匀速直线运动,设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t2,电子打到荧光屏上的侧移量为y2,如图所示.
由t2=,y2=vyt2,
解得y2=
P到O点的距离为y=y1+y2=(2L2+L1).
课件21张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、电容器
1.定义
两个彼此靠近而又相互绝缘的导体就可以组成一个电容器.如两块平行金属板正对、靠近且两板间充满绝缘物质(电介质),这两板就组成了平行板电容器.
2.电容器的充放电
(1)充放电:电容器的主要作用是能够储存电荷.使两极板带上等量异种电荷的过程叫充电;使电容器两极板上电荷中和的过程叫放电.当电容器两极板上带上等量异种电荷时,极板间存在电场,因而极板间具有电场能,因此电容器也具有储存电场能的作用.
(2)电荷量:充电后,电容器两极板上带等量异种电荷,每一极板所带电荷量的绝对值称为电容器所带的电荷量.目标导航预习导引一二三如图所示,单刀双掷开关接触哪端时,电容器充电?单刀双掷开关接在哪端时电容器放电?
答案：a端 b端目标导航预习导引一二三二、电容
1.定义:电容器所带电荷量Q与两极板间电势差U的比值叫电容.
3.单位:法拉(F)
1 F=106 μF=1012 pF目标导航预习导引一二三三、平行板电容器
1.平行板电容器的电容的决定因素
平行板电容器的电容与正对面积成正比,与板间距离成反比,与电介质有关.
平行板电容器的电容与哪些因素有关呢?
答案：电介质、正对面积、两板间距离.知识精要思考探究典题例解迁移应用电容器和电容
1.电容器是一个仪器,而电容是一个物理量,它表征了电容器容纳电荷的本领.
2.电容器的电荷量是指任一极板上所带电荷量的绝对值.
3.对电容器电容的两个公式的理解
(1)公式: 是电容的定义式,对任何电容器都适用,对一个确定的电容器,其电容已确定,即电容不会随其所带电荷量的改变而改变.
(2)公式C= 是平行板电容器的决定式,只对平行板电容器适用.知识精要思考探究典题例解迁移应用4.通过Q-U图象理解电容
如图所示,Q-U图象是一条过原点的直线,其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值,U为两板间的电势差.可以看出,电容器的电容也可以表示为C= ,即电容的大小在数值上等于两极间的电压增加(或减少)1 V所增加(或减少)的电荷量.
5.加在电容器上的电压不能超过某一限度,超过这一限度电介质将被击穿,电容器损坏,这个限度叫击穿电压,电容器的工作电压要低于击穿电压.知识精要思考探究典题例解迁移应用知识精要思考探究典题例解迁移应用【例题】 电容器是一种常用的电子元件,对电容器认识正确的是( ) (导学号51120037)
A.电容器的电容表示其储存电荷的能力
B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比
C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比
D.电容的常用单位有μF和pF,1 μF=103 pF
解析：电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量,A正确;电容是电容器本身的性质,只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关,与电容器所带的电荷量和两极板间的电压无关,B、C不正确;电容器的常用单位的换算关系是1 μF=106 pF,D不正确.
答案：A知识精要思考探究典题例解迁移应用知识精要思考探究典题例解迁移应用下列说法正确的是( )
A.任何两个靠得很近的导体都构成了电容器,与是否带电无关
B.电容器是储存电荷和电能的仪器,只有带电的容器才能称为电容器
C.电容器所带电荷量为2 C,说明每个极板所带电荷量为1 C
D.电容器所带电荷量为2 C,说明每个极板所带电荷量的绝对值为2 C
答案：D
解析：两导体靠得很近,且相互绝缘才构成电容器,A错;是否是电容器与是否带有电荷无关,B错;电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值,C错,D对.知识链接案例探究类题试解平行板电容器的动态分析
1.平行板电容器连接在电源两端时,电容器的d、S、εr发生变化,将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?
由于电容器始终接在电源上,因此两板间电势差U保持不变.知识链接案例探究类题试解2.平行板电容器充电后,切断与电源的连接,电容器的d、εr、S变化,将引起电容器的C、Q、U、E怎么变化?知识链接案例探究类题试解另外,还可以形象地分析:认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线,若电荷量不变,则电场线数目不变,当两板间距变化时,场强不变;当两板正对面积变化时,引起电场线的疏密程度发生了改变,如图所示,电容器的电荷量不变,正对面积减小时,电场强度增大.知识链接案例探究类题试解平行板电容器的电容C,两极板间电压U,两板间电场强度E和所带电荷量Q,在下列情况下怎样变化?
(1)保持两板与电源相连,只增大两板间距离,则C ,U ,Q ,E .?
(2)给电容器充电后与电源断开,再减小电容器极板间距离,则C ,U ,Q ,E . (导学号51120038)?
思路分析：与电源相连时,电压U不变,与电源断开时,电荷量Q不变.知识链接案例探究类题试解 答案：(1)减小 不变 减少 减小 (2)增大 减小 不变 不变知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解1.(多选)如图所示,两板间距为d的平行板电容器与一电源连接,开关闭合,电容器两板间有一质量为m、电荷量为q的粒子静止不动.下列叙述正确的是( ) (导学号51120039)
A.粒子带正电
B.断开开关,粒子将向下加速运动
C.保持开关闭合,将电容器两极板间的距离拉大,粒子将向下加速运动
D.保持开关闭合,将电容器两极板错开,使正对面积减小,粒子仍静止知识链接案例探究类题试解答案：CD
解析：粒子处于静止状态,说明粒子所受到的电场力与重力方向相反,而电容器内部场强方向向下,故该粒子带负电;若断开开关而不调节电容器,则电容器内部电场强度不变,故此时粒子仍静止;若保持开关闭合,则电容器极板间电压不变;当将电容器极板间距拉大时,极板间场强大小减小,故此时粒子将向下加速运动;当保持开关闭合,仅减小两极板的正对面积时,则板间场强不变,此时粒子仍静止.知识链接案例探究类题试解2.一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是( )
A.C和U均增大
B.C增大,U减小
C.C减小,U增大
D.C和U均减小
答案：B了解电容器
基础夯实
1.关于电容器的说法中正确的是( )
A.由C=可知,电容器的电容与它的带电荷量和两极间的电压有关
B.电容器带电荷量多说明它容纳电荷的本领大
C.由Q=CU可知,当U增大时,Q可以无限增大
D.两个相互靠近彼此绝缘的人,虽然不带电,但他们构成了电容器
答案：D
解析：电容器的电容由电容自身的结构决定,与Q、U均无关,故A错;电容器容纳电荷的本领由其电容决定,电容越大,表明电容器容纳电荷的本领大,所以B错;每个电容器都有一个允许加在它两端的最大电压,电压过大将击穿电容器,所以C错.
2.某电容器上标有“1.5 μF 9 V”的字样,则该电容器( )
A.所带电荷量不能超过1.5×10-6 C
B.所加电压不能超过9 V
C.该电容器击穿电压为6 V
D.当给该电容器加4.5 V的电压时,它的电容值变为0.75 μF
答案：B
解析：“1.5 μF 9 V”为电容器电容和能允许加的最大电压.加在该电容器上电压超过9 V就击穿它.能够给它充的最大电荷量为Q=CUm=1.5×10-6×9.0 C=1.35×10-5 C.电容器电容与所加电压无关,因此当给电容器加4.5 V的电压时,其电容值仍为1.5 μF.
3.21世纪,智能机器人将走进千家万户,各种各样的传感器是智能机器人的核心部分之一.传感器是一种将感受的物理量(如光、热、力、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量).如图所示,一种测定压力的电容式传感器,当待测压力(F)作用于可动膜片电极上时,可对膜片产生压力使膜片发生形变,引起电容的变化.将电容器、灵敏电流计和直流电源串联,接成闭合电路.
①当F向上压膜片电极时,电容将减小 ②当F向上压膜片电极时,电容将增大 ③若电流计有示数,则压力F发生变化 ④若电流计有示数,则压力F不发生变化,以上各项中正确的是( )(导学号51120143)
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
答案：B
解析：F向上压膜片电极时,膜片发生形变,板间距离减小,故电容增大,②对.当F发生变化,可动膜片形状改变,板间距离改变,电容改变,由Q=CU知电荷量要变化,就有充电或放电电流,电流计有示数,③对.
4.根据电容的定义式C=知( )
A.电容器的电容越大,则电容器所带电荷量就越多
B.电容器两极间电压越大,电容越小
C.电容器的电容与电荷量成正比,与电势差成反比
D.电容器的电容不随电荷量及两极板间电势差的变化而变化
答案：D
解析：一个电容器的电容是由电容器本身的因素决定的,与电容器是否带电、带电荷量的多少以及两极板间的电势差无关,所以D正确,A、B、C错误.
5.(多选)对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是( )
A.将两极板的间距加大,电容将增大
B.将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小
C.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板,电容将增大
D.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板,电容将减小
答案：BC
解析：影响平行板电容器电容大小的因素有:①随正对面积的增大而增大;②随两极板间距离的增大而减小;③在两极板间放入电介质,电容增大.据上面叙述可直接看出B、C选项正确;对于D选项,实际上是减小了平行板的间距,电容将增大,D错.
6.(多选)电容器A的电容比电容器B的电容大,这表明( )
A.A所带的电荷量比B多
B.A比B能容纳更多的电荷量
C.A的体积比B大
D.两电容器的电压都改变1 V时,A的电荷量改变比B的大
答案：BD
解析：因为电容表征了电容器容纳电荷量的本领,电容越大,容纳电荷的本领越大,所以B正确,A错误.由C=可知,当电压改变量相同时,即ΔU相同,电容大的,电荷量变化多,所以D正确;电容大小与体积无关,C错误.
7.(多选)平行板电容器总与电池相连,当两极板间距离减小后,两板间的电压U、电场强度E、电容C及电荷量Q的变化情况是( )
A.U不变 B.Q变小
C.E变小 D.C变大
答案：AD
解析：电容器总与电池相连,所以U不变.由C=知当d减小时C增大.而Q=CU,所以Q变大,而E=,所以E变大.
8.(多选)如图所示,有关固定电容器的电荷量(Q)、电压(U)、电容(C)的关系曲线正确的是( )
答案：BC
能力提升
9.(多选)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( )(导学号51120144)
A.增大两极板之间的距离,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
答案：AB
解析：电容器上所带电荷量一定,由公式C=,当d变大时,C变小.再由C=得U变大;当A板上移时,正对面积S变小,C也变小,U变大;当插入玻璃板时,C变大,U变小;当将A板拿走时,相当于使d变得更大,C更小,故U应更大,故选A、B.
10.(多选)如图所示,一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路.在增大电容器两极板间距离的过程中( )(导学号51120145)
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变小
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
答案：BC
解析：增大距离,电容C变小,U不变,则其电荷量Q变小,电容器将放电,故有电流经R从a到b流过,故答案为B、C.
11.如图所示,在与直流电源相接的平行板电容器内部,有一个小带电体P正好处于受力平衡状态.问:(导学号51120146)
(1) 在S'闭合时,将A板略为向B板靠拢一些时,P如何运动?
(2) 断开开关S'后,重复以上动作,P又如何运动?
答案：见解析：
解析：(1)S'闭合,电容器上的电压U不变,A板下移,d变小,E将变大,带电体受力qE将变大,故其将向上运动.
(2)断开S',电容器两板上的Q不变,E不变,qE不变,则P仍然保持静止.
12.一个平行板电容器,使它每板电荷量从Q1=3×10-5 C增加到Q2=3.6×10-5 C时,两板间的电势差从U1=10 V增加到U2=12 V,这个电容器的电容多大?若要使两极板电势差从U1=10 V降为U2'=6 V,则每板需减少多少电荷量?只把电容器极板间的距离减半,它的电容变为多大?(导学号51120147)
答案：3 μF 1.2×10-5 C 6 μF
解析：电荷量的增加量和电势差的增加量分别为ΔQ=Q2-Q1=3.6×10-5 C-3×10-5 C=6×10-6 C,
ΔU=U2-U1=12 V-10 V=2 V.
根据电容的定义,它等于每增加1 V电势差所需增加的电荷量,即C= F=3×10-6 F=3 μF
要求两极板间电势差降为6 V,则每板应减少的电荷量为
ΔQ'=CΔU'=3×10-6×(10-6) C=1.2×10-5 C.
据决定式C=可知,只有电容器极板间距离减半时,电容加倍,故此时电容大小C'=2C=6 μF.
课件12张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、静电的应用
1.静电有很多应用,如激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等.
2.静电除尘
在静电应用技术中,有一种较常见的装置,那就是静电除尘装置.在此装置中,通过金属圆筒与金属丝之间的高电压的正极和负极,在两者之间产生很强的电场.而且靠近金属丝附近电场更强,金属丝附近强电场将周围空气电离成电子和正离子.筒里面的灰尘很容易吸附在金属圆筒上,从而达到静电除尘的目的.目标导航预习导引一二二、静电的防止
1.形成静电危害的必要条件是积累足够多的静电荷.
2.防止静电危害的基本原则:控制静电的产生、把产生的静电迅速导走.
3.在静电防止措施中,有一种很常见的措施,那就是把静电导走.如油罐车拖一铁链搭在地面上;飞机的轮胎用导电橡胶制造.
家用电视机荧光屏表面经常有许多灰尘,其主要原因是什么?
答案：电视荧光屏上积累了过多的静电荷,静电荷对微小灰尘有吸引作用.知识精要思考探究典题例解迁移应用静电的应用、危害和防止
1.静电的应用
从原理上可将应用问题分两种类型:
(1)利用静电力控制带电粒子的运动或分布.如:静电除尘、静电摄影(复印、制版、照相)、静电喷涂(静电喷漆、静电植绒、静电喷洒、油墨喷射印刷).
(2)从能量转化的角度将静电现象进行应用.以静电场作媒介来实现电能和其他能之间的转化.如:在范德格拉夫起电机及航天器发动机中,由于离子或带电胶体粒子在真空中被高电压加速,以极大的速度喷出而产生强大的推动力,制成离子推进器.知识精要思考探究典题例解迁移应用2.静电的危害和防止
(1)静电的危害主要是静电干扰、静电放电和静电作用.如印刷中纸张由于摩擦起电而吸附在滚筒上影响印刷质量;汽车在运行中,轮胎与路面摩擦起电而产生干扰,使汽车中的收音机无法正常接收信号;静电放电会造成火灾、爆炸,危害人身安全.
(2)在静电防止措施中,尽量抗静电、控制静电不产生或少产生,防止静电聚集.如:对于易产生静电的机械零件,尽量使用导体材料.知识精要思考探究典题例解迁移应用静电喷涂的原理是什么?
答案：静电喷涂的原理是使精细的油漆液滴飞离喷嘴时带上同种电荷,彼此排斥,并在电场力的作用下飞向作为电极的工件,这样就能比较均匀地沉积于工件表面.知识精要思考探究典题例解迁移应用【例题】 在印染车间,为了保证花布的印染质量,通常是使车间内的湿度大一些,为什么? (导学号51120040)
解析：在印染车间,由于在印染过程中布与机械间的相对运动,造成摩擦,摩擦产生的静电会吸引轻小的物体,就会使空气中的一些漂浮物吸附在印制好的花布上,使印染的效果大打折扣,因此要消除静电对印染质量造成的影响,就必须将因摩擦而产生的静电荷导走,在车间里最好的方法就是使空气潮湿,摩擦产生的静电直接对空气放电,就可以消除静电的影响.
答案：见解析知识精要思考探究典题例解迁移应用知识精要思考探究典题例解迁移应用1.如图所示是静电除尘的原理示意图.关于静电除尘的原理,下列说法错误的是( ) (导学号51120041)
A.中间金属线A与金属管B分别接高压电源的电极
B.金属线和金属管带电后具有吸引轻小物体的作用
C.烟尘通过该空间时被A、B两个电极的电荷吸引
而吸附到A、B上,能起到除尘的作用
D.烟筒本身就有除尘作用,没有必要加高压电源
答案：D
解析：烟筒内的两个金属电极必须接在高压电源上,使两个电极被充电而带上等量异种电荷,而电荷又有吸引轻小物体的作用,所以从下而上的烟尘被吸附在电极上,从上面的排烟口排出的气体就清洁了,从而起到除尘的作用,所以前三项正确,最后一项错误.知识精要思考探究典题例解迁移应用2.下列说法不正确的是( )
A.静电除尘的原理是让灰尘带上电荷,然后在电场力的作用下,奔向并吸附到异性电极上
B.静电复印的原理是让油墨带上电荷,然后在电场力的作用下,奔向并吸附到带异种电荷的白纸上
C.静电喷涂的原理是让油漆带上电荷,然后在电场力的作用下,奔向并吸附到吸引油漆的工件上
D.静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：D
解析：灰尘很容易吸附电子,这时吸附负电荷的灰尘在电场力作用下,被吸附到带正电荷的圆筒上;静电复印和静电喷涂是分别使油墨和油漆带电,在电场力作用下吸附到带异种电荷的预期部位;静电复印曝光时,在光学系统作用下,将原稿图像投射到感光板上,并使其形成静电潜像的过程,曝光时,感光板亮区光导体导通,表面电荷迅速消失(亮衰),暗区光导体绝缘表面电荷基本保持(暗衰).静电与新技术
基础夯实
1.地毯中夹入少量的金属纤维是为了( )
A.避免人走动时产生静电
B.将人走动时产生的静电及时导走
C.增大地毯的强度和韧性
D.对地毯起装饰作用
答案：B
解析：人在地毯上面走动时,鞋底与地毯之间会摩擦起电,静电会带来许多不便和危害.消除静电的产生不可能,但是可以采取措施使静电予以导流.在地毯中夹入少量的金属纤维是为了及时将摩擦起电而产生的静电通过金属纤维导向地面,以减少静电带来的不便和危害.
2.如图所示为静电除尘装置示意图,它由金属管A和管中金属丝B组成.有关静电除尘的原理,以下说法正确的是( )
A.A接高压电源负极,B接高压电源正极
B.煤粉等烟尘吸附电子后被吸在B上
C.靠近B处电场强度大,B附近空气被电离成阳离子和电子
D.煤粉等烟尘在强大电场作用下电离成阴、阳离子,分别吸附在B和A上
答案：C
解析：在静电除尘器中,通过除尘器中的金属丝与金属管间直流高压,在金属丝附近产生极强的电场,该强电场附近将空气电离成正离子及电子,煤粉吸收电子后,在电场力的作用下被吸附到金属管的内壁上.根据金属丝与金属管间电场线的分布可分析出靠近金属丝处场强比靠近金属管处的电场强度大.
3.静电在各种产业和日常生活中有着重要的应用,如静电除尘、静电复印等,所依据的基本原理几乎都是让带电的物质微粒在电场作用下奔向并吸附到电极上.现有三个粒子a、b、c从P点向下射入由正、负电极产生的电场中,它们的运动轨迹如图所示,则( )(导学号51120148)
A.a带负电荷,b带正电荷,c不带电荷
B.a带正电荷,b不带电荷,c带负电荷
C.a带负电荷,b不带电荷,c带负电荷
D.a带正电荷,b带负电荷,c不带电荷
答案：B
4.下列关于静电的说法中错误的是( )
A.静电植绒是利用异种电荷相互吸引而使绒毛吸附在底料上
B.复印机是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上
C.电疗针灸是静电在医学上的应用
D.飞机轮胎用导电橡胶制成,是为了避免静电对飞机造成的危害
答案：C
解析：静电植绒和复印机是利用异种电荷间的吸引力来工作的,属于静电的利用;飞机在起飞和降落时与地面有摩擦,利用导电橡胶制成轮胎可以把静电导走;电疗针灸是利用经络学原理,生物电效应对人体进行保健和辅助治疗,故应选C.
5.人造纤维比棉纤维容易沾上灰尘,这是因为( )
A.人造纤维的导电性好,容易吸灰尘
B.人造纤维的导电性好,容易导走静电,留下灰尘
C.人造纤维的绝缘性好,不易除掉灰尘
D.人造纤维的绝缘性好,容易积累静电荷,吸引灰尘
答案：D
解析：人造纤维比棉纤维容易沾上灰尘的原因是其绝缘性好,不易导走静电而积累电荷,从而吸引灰尘.
6.下列哪些措施是利用了静电( )
A.精密仪器外包有一层金属外壳
B.家用电器如洗衣机接有地线
C.手机一般装有一根天线
D.以上都不是
答案：D
解析：精密仪器外包有一层金属外壳是防止外界静电或其他电信号的干扰;家用电器如洗衣机接有地线是通过地线及时导走静电,保护人身安全;手机一般装有一根天线是为了有效地接收信号.
7.下列哪些做法属于静电利用( )
A.印刷厂要保持适当的湿度
B.油罐车运油时要安装一条拖地的金属链
C.空气静电净化器
D.做静电实验时,实验室要通气,以避免空气中有过多的二氧化碳、水蒸气或各种离子
答案：C
解析：静电放电的措施是多样的.可以控制静电不产生或少产生,若不可回避地产生了静电还可以采取导电的方式防止静电集聚.
8.人们在晚上脱衣服时,有时会看到火花四溅,并伴有“噼啪”声,这是因为( )
A.衣服由于摩擦而产生了静电
B.人体本身是带电体
C.空气带电,在衣服上放电所致
D.以上说法均不正确
答案：A
解析：若我们身穿含有化纤成分的衣服,且始终在运动,使衣服与衣服之间、衣服和皮肤之间不停地摩擦,在摩擦中会使衣服上带有异种电荷.在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象,于是我们听到“噼啪”的放电声音,若是晚上还可以看见火花四溅的现象.
9.当物体间相互摩擦时,物体上会不断 电荷,这是一种 现象.防止静电危害的基本方法是 ,避免电荷越积越多.其措施多种多样,可以使空气潮湿,可以加导线将静电导入大地.?
答案：积累 静电 把产生的静电尽快导走
能力提升
10.(多选)在下列措施中,哪些能将产生的静电尽快导走( )(导学号51120149)
A.飞机轮子上搭地线
B.印染车间保持湿度
C.复印图片
D.电工钳柄装有绝缘套
答案：AB
解析：飞机在飞行中与空气摩擦时,飞机外表面聚集了大量静电荷,降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患.因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电,采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎;在印染工作车间也同样容易产生静电,静电给车间带来火灾隐患,为防止火灾发生,其中安全措施之一就是车间保持湿度,从而通过湿润的空气及时导走静电;在复印图片环节中,刚好需要应用静电;电工钳柄装有绝缘套是防止导电,保护电工的安全.
11.(多选)如图所示为静电除尘示意图,在M、N两点间接高压电源,金属管内空气电离,电离的离子在电场力的作用下运动,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,因而煤粉被吸附到管上,排出的烟就清洁了.就此示意图,下列说法正确的是( )(导学号51120150)
A.N接电源的正极
B.M接电源的正极
C.电场强度Em>En
D.电场强度Em答案：AC
解析：
电子附在煤粉上,使煤粉带上负电荷,煤粉若能吸附在管壁上,说明管壁带正电,N接电源正极,将金属棒与金属管壁看做电容器,则其内电场线分布情况如图所示.由图可知金属棒附近的m点处电场线较密,而靠近金属管壁的n点处电场线较疏,故m处场强比n处场强大.
12.在气候干燥的季节,小明脱掉外衣后去拉金属门把手时,被电击得吓了一跳.他赶紧缩回了手,觉得奇怪.他决定再试一下,用手小心地去摸金属把手,然后又一切都正常.这是什么原因?
答案：在干燥的天气脱去外衣时,由于摩擦,身体上会积累大量电荷,此时用手拉金属门把手时,会产生放电现象,人会感到被电击.在此过程中,人身上的电荷被中和,因此缩回手后再去摸门把手时就不会再被电击了.
电场
课时训练1 认识静电
基础夯实
1.关于摩擦起电和感应起电,以下说法正确的是( )
A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生了新电荷
B.摩擦起电是因为产生了新电荷,感应起电是因为电荷的转移
C.不论摩擦起电还是感应起电都是电荷的转移
D.以上说法均不正确
答案：C
解析：不论哪种起电方式,都是实现了电荷的转移.感应起电中,会在导体上靠近和远离施加感应的电荷的两端产生等量的异种电荷,但是不会创造电荷.
2.下列叙述正确的是( )
A.摩擦起电是创造电荷的过程
B.接触起电是电荷转移的过程
C.玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电
D.带等量异种电荷的两个导体接触后,电荷会消失,这种现象叫电荷的湮没
答案：B
解析：电荷是不能创造的,摩擦起电实质是电子转移的过程,但摩擦起电时电子应从对电子束缚力弱的物体转移到束缚力强的物体上,所以玻璃棒并不是和什么物体摩擦都带正电.带等量异种电荷的两个物体接触后,电荷会消失,这种现象叫中和.一对正、负电子转化为光子,才是湮灭.故只有B正确.
3.有关物体带电的下列说法,其中正确的是( )
A.若物体带正电,则说明该带电体内只存在质子
B.若物体带负电,则说明该带电体内只存在电子
C.若物体不带电,则说明该物体内不存在质子和电子
D.若物体带负电,则带电体内既存在质子又存在电子,且电子数比质子数多
答案：D
解析：物体内总是同时存在质子和电子,物体对外显示带电,实质是其内部电子数与质子数不相等.即使物体对外不显示带电,其内部也存在电子和质子,只是电子数和质子数相等.
4.关于电荷量,下列说法错误的是( )
A.物体所带的电荷量可以是任意值
B.物体所带的电荷量只能是某些值
C.物体所带的电荷量最小值为1.6×10-19 C
D.一个物体带1.6×10-9 C的正电荷,这是它失去了1.0×1010个电子的缘故
答案：A
解析：电荷量的最小值为元电荷,即1.6×10-19 C,物体实际所带的电荷量只能是元电荷的整数倍.一个物体失去1.0×1010个电子,则其带的正电荷量为1.0×1010×1.6×10-19 C=1.6×10-9 C,故B、C、D的说法都对,所以错误的说法为A.
5.
如图所示,原来不带电的绝缘金属导体MN在其下面都悬挂着金属验电箔.若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端,可能看到的现象是( )
A.只有M端验电箔张开
B.只有N端验电箔张开
C.两端的验电箔都张开
D.两端的验电箔都不张开
答案：C
解析：当带负电A球靠近M端时,由于静电感应,在M端有正电荷,负电荷移动到N端,而且M、N两端电荷量相等,所以两端验电器箔片都张开.
6.(多选)关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法中正确的是( )
A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能,也说明通过做功可以创造电荷
B.摩擦起电现象说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体
C.感应起电现象说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分
D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了
答案：BC
解析：摩擦起电是电子在不同物体上的转移,感应起电是电子在同一物体上的移动.
7.(多选)将一根用毛皮摩擦过的硬橡胶棒去靠近用丝线悬挂的泡沫塑料小球,若泡沫小球( )(导学号51120116)
A.被吸引,则它原来一定带正电
B.被吸引,则它原来可能带正电,也可能不带电
C.被排斥,则它原来可能带正电,也可能带负电
D.被排斥,则它原来一定带负电
答案：BD
解析：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,若被吸引,则泡沫小球带正电或不带电,若被排斥,则它一定带负电.
8.
(多选)如图所示,a、b、c、d为四个带电小球,两球之间的作用分别为a吸引d,c排斥a,b排斥c,d吸引b,则( )
A.仅有两个小球带同种电荷
B.仅有三个小球带同种电荷
C.c、d小球带同种电荷
D.c、d小球带异种电荷
答案：BD
解析：由a吸引d,d吸引b可知,a与b带同种电荷,且与d带异种电荷;由c排斥b可知,c与a、b带同种电荷,c与d带异种电荷,B、D项正确.
9.(多选)下面关于电现象的叙述中,正确的是( )
A.玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电,橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
B.摩擦可以起电,是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带等量的异种电荷
C.带电现象的本质是电子的转移,呈中性的物体得到电子就一定显负电性,失去电子就一定显正电性
D.摩擦起电的过程,是通过摩擦创造了等量异种电荷的过程
答案：BC
解析：两物体摩擦时,谁带正电荷,谁带负电荷取决于两物体的性质,而不是由单一某个物体决定的,A错.摩擦起电并不是创造了电荷,而是电荷发生了转移,D错.
10.10-7 C的负电荷含有多少个电子?
答案：6.25×1011
解析：因为e=1.6×10-19 C
所以n==6.25×1011.
能力提升
11.如图所示,绝缘细线上端固定,下端悬挂一轻质小球a,a的表面镀有铝膜,在a的旁边有一放在绝缘支架上的金属球b.开始时,a、b都不带电,现使b带电,则( )(导学号51120117)
A.a、b之间不发生相互作用
B.b吸引a,吸住后不放开
C.b立即把a排斥开
D.b先吸引a,接触后又把a排斥开
答案：D
解析：金属球b带电后,会使a球左端带上与b球异种的电荷,右端带上与b球同种的电荷,由于异种电荷相互吸引,a、b接触后,就会带上与b球同种的电荷,同种电荷相互排斥.
12.两个相同的金属小球,A带2×10-6 C正电荷,B带6×10-6 C 负电荷,当两个小球接触后,再分开,它们各带多少电荷,带什么电荷?(导学号51120118)
答案：见解析
解析：A、B两球发生接触,正负电荷发生中和,剩余的电荷A、B两球平分,QA'=QB'==2×10-6 C,为负电荷.
课件22张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、点电荷
本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体,它是一个理想化的模型.
现有一个半径为20 cm的带电圆盘,能否把它看做点电荷?
答案：能否把带电圆盘看做点电荷,不能只看大小,要视具体情况而定.例如,若考虑它与10 m 远处的一个电子的作用力时,完全可以把它看做点电荷;若电子距圆盘只有1 mm时,这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面,而不能看做点电荷.目标导航预习导引一二二、库仑定律
1.探究方法:控制变量法
(1)探究电荷间的作用力的大小跟距离的关系
电荷量不变时,电荷间的距离增大,作用力减小;距离减小时,作用力增大.
(2)探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系
电荷间距离不变时,电荷量增大,作用力增大;电荷量减小,作用力减小.目标导航预习导引一二2.库仑定律
(1)内容:在真空中两个点电荷之间的作用力,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.同种电荷相斥,异种电荷相吸.
(3)静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2.?
(4)点电荷之间的作用力称为静电力,又叫做库仑力.目标导航预习导引一二有同学认为,公式 中,当r→0时,两者的库仑力F趋向无穷大,你认为可能吗?为什么?
答案：不可能.
因为库仑定律仅适用于真空中的点电荷,当两带电体无限靠近,即r→0时,带电体不能看成点电荷,当然就不能应用库仑定律来计算.应用库仑定律前切记其适用范围.知识精要思考探究典题例解迁移应用1.在中学物理中,库仑定律的表达式只适用于真空中的点电荷.
2.两个点电荷之间的静电力作用是相互的,它们遵循牛顿第三定律.
3.两个点电荷之间的相互作用力都独立地满足库仑定律的表达式,不因其他电荷的存在而受影响;任何一个电荷所受的静电力等于周围其他各个点电荷对它的作用力的合力.
4.两个带电球体间的库仑力知识精要思考探究典题例解迁移应用应用库仑定律时,电荷的“正、负号”有无必要代入公式?
答案：计算库仑力的大小与判断库仑力的方向两者分别进行.用公式计算库仑力大小时,不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中,只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小;力的方向再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引判断.知识精要思考探究典题例解迁移应用【例题】 (2015安徽理综)由库仑定律可知,真空中两个静止的点电荷,带的电荷量分别为q1和q2,其间距离为r时,它们之间相互作用力的大小为 ,式中k为静电力常量.若用国际单位制的基本单位表示,k的单位应为( ) (导学号51120006)
A.kg·A2·m3
B.kg·A-2·m3·s-4
C.kg·m2·C-2
D.N·m2·A-2答案：B 知识精要思考探究典题例解迁移应用知识精要思考探究典题例解迁移应用知识精要思考探究典题例解迁移应用1.如图所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a和b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离l是球半径的3倍.若使它们带上等量异种电荷,使其电荷量的绝对值均为Q,那么关于a、b两球之间的万有引力F引和库仑力F库的表达式正确的是( ) (导学号51120007)知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：D
解析：由于a、b两球所带异种电荷相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布较密集,又l=3r,不满足l?r的要求,故不能将带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律,故 .万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,两球壳虽然不满足l?r,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看做质量集中于球心的质点,可以应用万有引力定律,故知识精要思考探究典题例解迁移应用2.真空中有两个点电荷q1、q2,相距18 cm,已知q1是正电荷,其电荷量为1.8×10-12 C,它们之间的引力大小为F=1.0×10-12 N,求q2的电荷量及带电性质.
答案：2.0×10-12 C,负电
解析：由于是真空中两个点电荷,符合运用库仑定律解题的条件.根据库仑定律 得:
因为电荷间表现为引力,可见q2是负电荷.知识链接案例探究类题试解库仑力作用下的平衡问题
遇到这类问题,一般的处理方法:
1.受力分析,分清受什么力;
2.状态分析,平衡状态还是其他状态;
3.根据规律列方程求解.知识链接案例探究类题试解(2015浙江理综)(多选)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6 C 的正电荷.两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2.A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度g取10 m/s2;静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则( ) (导学号51120008)
A.支架对地面的压力大小为2.0 N
B.两线上的拉力大小F1=F2=1.9 N
C.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,
此时两线上的拉力大小F1=1.225 N,F2=1.0 N
D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小
F1=F2=0.866 N知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解1.在真空中有两个相距为r的点电荷A和B,所带电荷量分别为q1=-q和q2=4q,现要将第三个带电荷量为q3的点电荷C放入,要求放入C后三个电荷均处于平衡状态,对C的电荷量及电性有何要求? (导学号51120009)
答案：A、B固定时,对C的电性和电荷量没有要求;A、B不固定时,q3=4q.C距离A的距离均为r.知识链接案例探究类题试解解析：(1)若A、B固定,要让C平衡,只要使C所受的A、B对它的静电力大小相等,方向相反即可.C受力平衡,必须和A、B在同一直线上,因为A、B带异种电荷,所以C不可能在它们之间.再根据库仑定律,静电力和距离的二次方成反比可推知C应该在A、B的连线上A的左侧(离小电荷量的电荷近一点的地方),如图所示.设C离A的距离是x,根据库仑定律和平衡条件列式
将q1、q2的已知量代入得x=r,对C的电性和电荷量没有要求.知识链接案例探究类题试解(2)若A、B不固定,要同时使三个电荷受的静电力的合力都等于零,需要同时分析三个电荷的受力情况.要使三个电荷都处于平衡状态,就对C的电性有要求.C不能带负电.若C带负电,则A、B都不能平衡;同时C也不能处于A、B的中间或B的外侧,只能在A的左侧如图所示.根据库仑定律和平衡条件,对C,知识链接案例探究类题试解2.(2014浙江理综)(多选)如图所示,水平地面上固定一个光滑绝缘斜面,斜面与水平面的夹角为θ.一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端,另一端系有一个带电小球A,细线与斜面平行.小球A的质量为m、电荷量为q.小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B,两球心的高度相同、间距为d.静电力常量为k,重力加速度为g,两带电小球可视为点电荷.小球A静止在斜面上,则( ) (导学号51120010)知识链接案例探究类题试解探究静电力
基础夯实
1.关于点电荷和元电荷的说法中,不正确的是( )
A.只有体积很小的带电体才可以看做点电荷
B.带电体之间的距离比它们本身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对它们间相互作用力的影响可忽略不计时,带电体就可视为点电荷
C.把1.6×10-19 C的电荷量叫元电荷
D.任何带电体所带电荷量的多少都是元电荷的整数倍
答案：A
2.真空中有两个点电荷Q和q,它们之间的库仑力为F,下面可以使它们之间的库仑力变为1.5F的是( )(导学号51120119)
A.使Q的电荷量变为2Q,q的电荷量变为3q,同时使它们的距离变为原来的2倍
B.使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍,距离也变为原来的1.5倍
C.使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍,距离变为原来的1.5倍
D.保持电荷量不变,使距离变为原来的倍
答案：A
解析：由库仑定律F=得
A项中,A正确;
B项中,B错误;
C项中,C错误;
D项中,D错误.
3.两个带电金属球,当它们带同种电荷时,它们之间的作用力的大小为F1;当它们带异种电荷时,电荷量与前者相同,距离与前者相同,它们之间的作用力大小为F2,则( )
A.F1=F2 B.F1C.F1>F2 D.不能确定
答案：B
解析：本题中两个金属球不能视为点电荷.当它们带同种电荷时,同种电荷相互排斥,电荷分布在相对较远的球面;当它们带异种电荷时,电荷之间相互吸引,电荷分布在相对较近的球面上,所以前者电荷间平均距离大于后者,所以前者的库仑力小于后者,故选B.
4.如图所示,有半径均为r的两个金属球,彼此相距距离为L,其中L远远大于球的半径r.它们带的电荷量分别为Q1、Q2.则它们之间的静电力为( )
A. B.
C. D.
答案：B
解析：由于两球之间距离远大于球的半径,故可以将两球看成点电荷.两点电荷之间距离为L+2r,根据库仑定律可解之.
5.两个点电荷相距为d,相互作用力大小为F,保持两点电荷的电荷量不变,改变它们之间的距离,使之相互作用力大小为4F,则两点之间的距离应是( )(导学号51120120)
A.4d B.2d C. D.
答案：C
6.所带电荷量分别为4q和-6q的两个相同的金属小球保持一定的距离(比小球的直径大得多),相互作用的静电力为F;若将它们接触后分开,并再放回原处,它们的相互作用力为( )
A.24F B.25F
C. D.
答案：C
解析：两球接触后,正负电荷部分发生中和,其净电荷为-2q.两球分配得到的电荷量均为-q.
根据库仑定律可得,两球接触前F=k
两球接触后F'=k
可知接触后再放回原位置时,它们间静电力为原来的.
7.(多选)关于点电荷的说法中正确的是( )
A.只有体积很小的带电体才能看做点电荷
B.当两个带电体的大小及形状对它们的相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看做点电荷
C.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
D.均匀带电的绝缘球体在计算库仑力时可视为点电荷
答案：BD
解析：带电体能否被视为点电荷的关键是带电体的形状和大小对它们之间库仑力是否有影响.若影响可以忽略,则可视为点电荷;否则,不能.带电体能否视为点电荷不是看其本身的实际具体大小,电子和质子尽管比较小,但是如果它们的形状对它们之间的库仑力有显著影响时,就不能视为点电荷.
8.(多选)对于库仑定律,下列说法正确的是( )
A.凡计算真空中两个静止的点电荷间的相互作用力时,就可以使用公式F=k
B.两个带电小球即使相距非常近,也能用库仑定律
C.相互作用的两个点电荷,不论它们所带的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等
D.当两个半径为r的带电金属球中心相距为4r时,它们之间的静电作用力大小,只取决于它们各自所带的电荷量
答案：AC
解析：库仑定律适用于真空中的点电荷,当两小球相距非常近时,不能当成点电荷.库仑定律不再适用,A对,B错;库仑力遵循牛顿第三定律,C对;球心距离l=4r,不满足l?r,两金属球不满足库仑定律适用条件,二者之间的库仑力除与电荷量有关外,还与所带电荷的电性有关,D错.
能力提升
9.(多选)两个点电荷相距r时相互作用力为F,则( )
A.电荷量不变距离加倍时,作用力变为
B.其中一个电荷的电荷量和两电荷间距都减半时,作用力为4F
C.每个电荷的电荷量和两电荷间距减半时,作用力为4F
D.每个电荷的电荷量和两电荷间距都增加相同倍数时,作用力不变
答案：AD
解析：由F=k,若q1、q2不变而r变为原来的两倍,则F要变为原来的,A正确.若其中一个电荷电荷量和两电荷间距减半,则作用力变为原来的2倍,B错误.若每个电荷的电荷量和电荷间距减半(或增加相同倍数),则作用力不变.C错误,D正确.
10.(多选)三个点电荷a、b、c在同一直线上,其中c位于a、b连线中点并可以自由移动,现在电荷c处于静止状态,以下说法中正确的是( )(导学号51120121)
A.点电荷c可以是正电荷也可以是负电荷
B.点电荷a、b一定带等量异种电荷
C.当点电荷a、b以相同的速率匀速靠近c时,c仍处于静止
D.如果由静止释放电荷a、b,它们一定向背离点电荷c的方向运动
答案：AC
解析：因为点电荷c位于a、b连线中点并处于静止状态,说明a、b电荷对c的作用力方向相反,大小相等,a、b带同种电荷,由F=可知a、b带的电荷量也相等,A对,B错.当点电荷a、b以相同的速率匀速靠近c时,a、b到c的距离仍相等,库仑力仍相等,所以c仍处于静止,C对.如果释放电荷a、b,当a、b与c带异种电荷时,a、b均受引力,a、b将靠近c运动;当a、b与c带同种电荷时,a、b均受斥力,a、b将远离c运动,D错.
11.如图所示,在真空中一条直线上固定有三个点电荷,qA=8×10-9 C,qB=5×10-9 C,qC=4×10-9 C,AB=8 cm,BC=4 cm.求qB受到的库仑力的大小和方向.(导学号51120122)
答案：5.625×10-5 N,方向水平向左
解析：A、B、C都是正电荷,它们之间的作用力为斥力,所以A对B的作用力方向水平向右,大小为:
F1= N= N
C对B的作用力方向水平向左,大小为:
F2= N= N
所以,qB受到的库仑力的大小为F=F2-F1=5.625×10-5 N,方向水平向左.
12.如图所示,把质量为2 g的带电小球A用细绳吊起来,若将带电小球B靠近A,当B球带电荷量QB=4×10-6 C 时,两个带电体恰好在同一高度,且相距l=30 cm,绳与竖直方向的夹角为30°,g取10 m/s2,试求:(导学号51120123)
(1)A球所受的静电力大小;
(2)A球所带的电荷量.
答案：(1)×10-2 N (2)×10-7 C
解析：(1)如图所示进行受力分析,A受重力G、绳的拉力T和B对A的库仑引力F,处于平衡状态,由力的平衡条件可得
Tcos 30°=mg
Tsin 30°=F
解得F=mgtan 30°=2×10-2× N=×10-2 N.
(2)由库仑定律F=得:QA=
求得QA=×10-7 C.
课件39张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二三四一、电场
电场是电荷周围存在的一种看不见、摸不着、无法称量的物质,电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用,电荷间的相互作用是通过电场实现的.电场强度的定义式为 ,由公式可知电场中某点的电场强度E与F成正比,与q成反比,你认为这种说法正确吗?
答案：这种说法错误.因为电场中某点的电场强度大小由电场本身决定,与该点是否有试探电荷无关.公式 只是计算电场中某点电场强度的一种方法.目标导航预习导引一二三四二、电场强度
电场强度是描述电场力的性质的物理量.
1.定义:放入电场中某一点的试探电荷受到的电场力与它的电荷
量的比值,叫做这一点的电场强度.定义式: ,单位:N/C.
2.方向:规定放在电场中某一点的正电荷所受到的电场力的方向为该点的电场强度方向.目标导航预习导引一二三四三、电场线
为描绘电场,在电场中画出一些曲线,使曲线上每一点的切线方向都与该点的电场强度方向一致,这样的曲线称为电场线.电场是客观存在的物质,但电场线只是人们为了形象地描绘电场而人为地绘出的曲线.在电场中,电场线分布越密,则该区域电场强度越大,电场线分布越稀疏,则电场强度越小,电场线上某点的切线方向表示该处电场方向.目标导航预习导引一二三四四、电场强度的计算
如果有几个点电荷同时存在,它们的电场就互相叠加.合电场中某点的电场强度等于各个电荷单独作用时在该点产生的电场强度的矢量和.
各个电荷单独存在时在该点产生的电场强度称为分电场强度,该点真实存在的电场强度为合电场强度,合电场强度与分电场强度之间遵循平行四边形定则.
如图所示,带箭头的直线是在某一电场中的一条电场线,试比较这条电场线上的A、B两点的电场强度的大小.
答案：题图中仅画出一条电场线,不知道A、B附近电场线的分布情况,无法确定EA和EB的大小情况.知识精要思考探究典题例解一二三迁移应用一、电场及电场强度
1.对电场强度的理解电场存在于带电体周围,是一种物质.电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用.电场中不同的地方,对电荷的作用力一般是不同的.为了描述电场的这一特性,引入了电场强度这一物理量.
(1)电场强度是用比值定义法定义的,即 ,q为放入电场中某点的试探电荷的电荷量,F为电场对试探电荷的电场力.
(2)电场强度的定义给出了一种测量电场中某点的电场强度的方法,但电场中某点的电场强度与试探电荷的电荷量无关,与该点有没有试探电荷无关,是由电场本身的性质决定的,对于电场中的同一点,比值 是一定的.
(3)电场强度描述了电场的强弱,是矢量,其方向跟在该点的正电荷受电场力的方向相同.知识精要思考探究典题例解一二三迁移应用2.电场力与电场强度的区别与联系 知识精要思考探究典题例解一二三迁移应用电场强度描述的对象是电场,而电场力的受力对象是放在电场中的电荷.如果知道了电荷所在位置的电场强度,就能很方便地求出电荷在该处受到的电场力,因而,要解决电场力的问题,往往要首先明确电场强度.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用打开自来水龙头,然后将水流变细,再用带电的橡胶棒去靠近水流.发现水流偏向带电棒一侧.请你探究分析:为什么带电棒与水流没有接触,水流的方向却发生了弯曲?
答案：因为带电棒周围产生了电场,带电棒通过电场与水流发生相互作用,吸引水流.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】场源电荷Q=2×10-4 C,是正点电荷.试探电荷q=-2×10-5 C,它们相距r=2 m而静止,且都在真空中,如图所示.求:(导学号51120011)
(1)q受的电场力.
(2)q所在的B点的电场强度EB.
(3)只将q换为q'=4×10-5 C的正点电荷,再求q'受力及B点的电场强度.
(4)将试探电荷拿去后再求B点电场强度.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用(4)因E与q无关,q=0也不会影响E的大小与方向,所以拿走试探电荷后电场强度不变.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：见解析 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用电场中有一点P,下列哪种说法是正确的( )
A.若放在P点的电荷的电荷量减半,则P点的电场强度减半
B.若P点没有试探电荷,则P点电场强度为零
C.P点电场强度越大,则同一电荷在P点所受电场力越大
D.P点的电场强度方向为试探电荷在该点的受力方向
答案：C
解析：为了知道电场中某点的电场强度,可以把一个试探电荷放入该点,其受到的电场力F与自身的电荷量q的比值 可反映该点电场强度的大小,但该点的电场强度由电场本身决定,与试探电荷的电荷量多少、电性无关,所以A、B错;由 得F=Eq,当q一定时,E越大,F越大,所以C正确;电场中某点的电场强度方向规定为正电荷在该点时受到的电场力方向,与负电荷受力的方向相反,D错.一二三知识精要典题例解迁移应用二、点电荷的电场和电场强度的叠加
1.对电场强度的两个公式的理解
(1) 是电场强度的定义式,适用于任何电场.电场中某点的电场强度是确定值,其大小和方向与试探电荷q无关,试探电荷q只是充当“测量工具”的作用.
(2) 是真空中点电荷所形成的电场的决定式.E由场源电荷Q和场源电荷到某点的距离r决定.
2.电场强度的叠加与力的合成类似,同样遵循平行四边形定则,力的合成的一些方法(如矢量三角形法)对电场强度的叠加也同样适用.一二三知识精要典题例解迁移应用【例2】(2015山东理综)直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图.M、N两点各固定一负点电荷,一电荷量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零.静电力常量用k表示.若将该正点电荷移到G点,则H点处电场强度的大小和方向分别为( ) (导学号51120012)一二三知识精要典题例解迁移应用答案：B 一二三知识精要典题例解迁移应用一二三知识精要典题例解迁移应用一二三知识精要典题例解迁移应用1.如图所示,已知QA=+1.0×10-10 C,A、B两小球相距3 cm,均用细绝缘线悬挂,在水平方向匀强电场中保持静止,悬线呈竖直方向,则匀强电场的电场强度大小为 ,方向 . (导学号51120013)?
答案：103 N/C 向左一二三知识精要典题例解迁移应用解析：小球A带正电,小球B带电未知,两小球均处于平衡状态,每个小球在水平方向所受合外力为零.如果两球均带正电,两球之间的库仑力方向相反,而所受电场的作用力方向相同,有一个小球不能停在图中所示的位置.由此可知小球B一定带负电.
B球所受匀强电场的作用力方向一定向右,而电场强度的方向一定向左.一二三知识精要典题例解迁移应用2.如图所示,用绝缘细线拴一个质量为m的小球,小球在竖直向下的电场强度为E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动,则小球带 电荷,所带电荷量为 . (导学号51120014)?解析：对小球受力分析,可知,小球受的重力与电场力平衡方可在竖直平面内做匀速圆周运动,故小球带负电,且mg=qE,一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用三、电场线与匀强电场
1.用电场线可以表示电场的方向,电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向,并且这些电场线都是空间分布的.
2.电场线是从正电荷(无限远)出发,终止于无限远(负电荷).
3.在同一电场中电场线不可能相交,表示了电场中电场强度方向的唯一性.
4.在同一图中,可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小.
5.电场中实际上并不存在电场线,但电场线是形象描述电场的有效工具.
6.电场线绝不能等同于带电粒子在电场中的运动轨迹.二者重合的条件是电场线是直线,带电粒子受力沿电场线方向,带电粒子的初速度为零或沿电场线所在直线.
7.匀强电场的电场线是间距相等且相互平行的直线.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用电场中任何两条电场线能相交吗?能闭合吗?为什么?电场线的疏密表示什么?实际存在电场线吗?
答案：(1)电场中任何两条电场线都不能相交.
(2)电场线也不闭合.
(3)因为电场中任一点的电场强度的大小和方向都是唯一确定的.如果两条电场线相交,就不能唯一地确定出电场强度的方向.同时在相交点处电场线密不可分,因而也不可能反映出电场强度的大小.
(4)电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线越密的地方,电场强度越大;电场线越稀疏的地方,电场强度越小.
(5)电场线是为描述电场而引入的一种假想曲线,实际上电场中并不存在电场线.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例3】如图所示,静电场的一部分电场线分布,下列说法正确的是( )(导学号51120015)
A.这个电场可能是负点电荷的电场
B.点电荷q在A点受到的电场力比在B点受到的电场力大
C.点电荷q在A点的瞬时加速度比在B点的瞬时加速度小(不计重力)
D.负电荷在B点受到的静电力的方向沿B点E的方向一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用思路分析：了解各种常见的电场线分布情况,知道电场线疏密代表大小,切线方向代表电场方向.能判断正、负电荷受力方向.
解析：负电荷的电场线是自四周无穷远处不同方向指向负电荷的直线,故A项错.电场线越密的地方电场强度越大,由图知EA>EB,又因F=qE,所以FA>FB,故B项正确.由 知,a∝F,而F∝E,EA>EB,所以aA>aB,故C项错.B点E的方向即为正电荷在B点的受力方向,而负电荷所受电场力的方向与其相反,故D项错.
答案：B一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.(多选)如图所示,两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出).图中C点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,D为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对称.则下列说法中正确的是( ) (导学号51120016)
A.这两点电荷一定是等量异种电荷
B.这两点电荷一定是等量同种电荷
C.D、C两点的电场强度方向一定相同
D.C点的电场强度比D点的电场强度小一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：AC
解析：由电场线分布的特征可知,产生电场的电荷一定是等量异种电荷,A正确;D、C两点电场线的密度不同,D、C两点的电场强度大小不同,但方向相同,故C正确;C、D两点电场线疏密相比C点电场线的密集,电场强度大,D不正确.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.c点的电场强度大于b点的电场强度
B.若将一试探电荷+q由a点释放,
它将沿电场线运动到b点
C.b点的电场强度大于d点的电场强度
D.a点和b点的电场强度的方向相同
答案：C
解析：电场线的疏密表征了电场强度的大小,由题图可知EaEc,Eb>Ed,Ea>Ec,故选项C正确,选项A错误.由于电场线是曲线,由a点释放的正电荷不可能沿电场线运动,故选项B错误.电场线的切线方向为该点电场强度的方向,a点和b点的切线不在同一条直线上,故选项D错误.知识链接案例探究类题试解复合场问题分析
电场和重力场可以同时占据同一空间从而形成叠加,这类问题我们可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果,可用正交分解法处理;也可以同时研究电场和重力场共同作用的效果,将叠加场等效为一个简单场,与重力场中的力学问题进行类比,利用力学规律和方法进行分析和解答.知识链接案例探究类题试解半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m、带正电的小球,空间存在水平向右的匀强电场.如图所示,小球所受静电力是其重力的 .将小球从环上最低位置A点由静止释放,则: (导学号51120017)
(1)小球所能获得的最大动能是多少?
(2)小球对环的最大压力是多大?知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解(2)设小球在B点受圆环弹力为FN,小球在等效重力和环的支持力作用下做圆周运动,在等效重力场的最低点处小球对环的压力最大知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解如图所示,水平放置的平行金属板间有匀强电场.一根长为l的绝缘细绳一端固定在O点,另一端系有质量为m并带有一定电荷的小球.小球原来静止在C点.当给小球一个水平速度后,它能在竖直面内绕O点做匀速圆周运动.若将两板间的电场强度为原来的3倍,求:要使小球从C点开始在竖直面内绕O点做圆周运动,至少要给小球多大的水平速度?在这种情况下,在小球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大? (导学号51120018)知识链接案例探究类题试解 电场强度
基础夯实
1.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大小为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,方向与原电场强度相同
B.大小为2E,方向与原电场强度相反
C.大小为E,方向与原电场强度相同
D.大小为E,方向与原电场强度相反
答案：C
解析：电场中某点的电场强度由电场本身性质决定,与试探电荷无关.
2.如图所示,P、Q为两个点电荷,P带正电、Q带负电.它们所带电荷量相等,设电荷量为q.二者相距为L,O为P、Q连线的中心,那么在P、Q连线上的各点( )(导学号51120124)
A.O点的电场强度最大,大小为
B.O点的电场强度最大,大小为
C.O点的电场强度最小,大小为
D.O点的电场强度最小,大小为0
答案：C
解析：根据等量异种电荷电场的电场线分布特点可知,在P、Q连线上O点所在区域电场线分布最疏,故O点电场强度最小.电场强度是矢量,点O处电场强度应是由两个等量异种电荷独立地在O处产生电场强度的矢量和.等量异种电荷在其中点处产生的电场强度具有对称性,两点电荷在O处产生的场强大小均为,方向均由O指向Q点.故在O点的合电场强度大小为,方向由O指向Q点.
3.如图所示,在一个等边三角形ABC顶点B、C处各放一个点电荷时,测得A处的电场强度大小为E,方向与BC边平行沿B指向C.拿走C处的点电荷后,A处电场强度的情况将是( )
A.大小仍为E,方向由A指向B
B.大小变为,方向不变
C.大小仍为E,方向沿BA向外
D.无法确定
答案：C
解析：根据矢量合成法则可推理知,在B、C两处同时存在场电荷时,合电场电场强度方向沿平行BC的方向,说明B、C两处电荷在A处独立产生的电场强度大小相等,方向均与合电场强度成60°,根据矢量三角形可求出B、C在A处的电场强度大小均为E.当撤去C处场电荷时,只剩下B处场电荷,此时A处电场强度大小为E,方向沿BA方向.
4.下列关于电场强度的说法中,正确的是( )
A.公式E=只适用于真空中点电荷产生的电场
B.由公式E=可知,电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比
C.在公式F=k中,k是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处的电场强度大小,而不是点电荷q1产生的电场在点电荷q2处电场强度的大小
D.由公式E=可知,在离点电荷非常近的地方(r→0),电场强度E可达到无穷大
答案：C
解析：公式E=,适用于任何电场,A错;电场强度由电场本身决定,B错;E=是点电荷产生的电场中某点电场强度的计算式,当r→0时,该公式不适用,C对,D错.
5.真空中,A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r,则A、B两点的电场强度大小之比为( )
A.3∶1 B.1∶3
C.9∶1 D.1∶9
答案：C
解析：根据E=可得:,选项C正确.
6.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场.如图所示为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图,以下说法正确的是( )(导学号51120125)
A.a、b为异种电荷,a所带电荷量大于b所带电荷量
B.a、b为异种电荷,a所带电荷量小于b所带电荷量
C.a、b为同种电荷,a所带电荷量大于b所带电荷量
D.a、b为同种电荷,a所带电荷量小于b所带电荷量
答案：A
解析：由题图看出,电场线由一个点电荷发出到另一个点电荷终止,由此可知,a、b必为异种电荷,C、D选项错.由题图可知,电荷b处电场线比电荷a处电场线稀疏,所以Qa7.(多选)关于点电荷Q产生电场的电场强度,以下说法正确的有( )
A.在以点电荷Q为圆心的同一圆弧上两点电场强度一定相同
B.在点电荷Q周围同一电场线上两点电场强度一定相同
C.凡是与电荷Q的距离相等的位置处电场强度大小一定相等
D.若同一电荷在某点的电场力大,则该点处的电场强度一定大
答案：CD
解析：电场强度是描述电场力的性质的物理量,它是矢量.在以点电荷为圆心的同一圆弧上各点电场强度大小相等但方向不同,故不能说电场强度相同.在同一电场线上有两点电场强度方向相同但其大小不同,故电场强度也不同.
8.如图所示,质量m=2.0×10-3 kg的带电小球用绝缘细线竖直地悬挂于电场中,当小球的电荷量为q1=1.0×10-4 C时,悬线中的张力为T1=1.5×10-2 N,g取10 N/kg,则小球所在处的电场强度为多大?当小球带的电荷量为q2=-1.0×10-4 C时,悬线中的张力T2为多大?
答案：50 N/C 2.5×10-2 N
解析：小球的重力G=mg=2.0×10-2 N
由题意知,悬线处于竖直方向上,悬线拉力T1=1.5×10-2 N则F+T1=G,得F=G-T1=5×10-3 N
小球所在处的电场强度
E= N/C=50 N/C.
当q2=-1.0×10-4 C时,电场力F'=Eq2=5×10-3 N,方向竖直向下,此时悬线中的张力为T2=G+F'=2.5×10-2 N.
能力提升
9.如图所示,用长为L的细线将质量为m的带电小球P悬挂在O点.当空中有方向为水平向右,电场强度大小为E的匀强电场时,小球偏转θ后处在静止状态.则下列说法正确的是( )
A.小球带负电
B.剪断绳子后小球做匀速直线运动
C.电场强度E=
D.绳子的拉力F=
答案：C
10.如图所示,正电荷q在电场中由P向Q做加速运动,而且加速度越来越大,由此可以判定,它所在的电场是图中的( )(导学号51120126)
答案：D
解析：由P向Q做加速运动,故该正电荷所受电场力应向右;加速度越来越大,说明所受电场力越来越大,即从P向Q电场线应越来越密.所以只有D项正确.
11.(多选)在正电荷Q的电场中的P点放一试探电荷,其电荷量为+q,P与Q的距离为r,+q所受的电场力为F,则P点的电场强度为( )
A. B.
C. D.
答案：BD
解析：电场强度的定义式E=,其中q为试探电荷的电荷量,由此可判定选项B正确;根据点电荷的电场强度公式,即可得知选项D正确.
12.
如图所示,竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,其电场强度为E,在该匀强电场中,用绝缘丝线悬挂质量为m的带电小球,丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,距离右
侧金属板距离为b,问:(导学号51120127)
(1)小球所带电荷量是多少?
(2)若剪断丝线,小球碰到金属板需多长时间?
答案：(1) (2)
解析：(1)由于小球处于平衡状态,对小球受力分析,如图所示.
Tsin θ=qE①
Tcos θ=mg②
由得tan θ=,
故q=.
(2)由第(1)问中的方程②,知T=,而剪断丝线后小球所受电场力和重力的合力与未剪断丝线时丝线的拉力大小相等,故剪断丝线后小球所受重力、电场力的合力等于.小球的加速度a=,小球由静止开始沿着丝线拉力的反方向做匀加速直线运动,当碰到金属板时,它运动的位移为x=,又由x=at2,得t=.
课件32张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、电势差
1.电场力做功的特点
静电力做功与电荷移动的路径无关,只与电荷的初、末位置有关,可见电场力做功与重力做功相似.
2.电场力做功与电势能的关系
电场力做的功等于电势能的改变,用公式表示WAB=EpA-EpB.
3.电势差
(1)定义:电荷在电场中A、B两点间移动时电场力对电荷做的功与电荷所带电荷量的比值.
(3)单位:国际单位制中,电势差的单位是伏特,简称伏,符号是V.
(4)电势差可以是正值,也可以是负值,电势差也叫电压.目标导航预习导引一二三请思考若A、B两点间的电势差记为UAB,则B、A两点间的电势差记为什么?A、B两点间的电势差与B、A两点间的电势差存在什么关系?
答案：(1)B、A两点间的电势差记为UBA.
(2)A、B两点与B、A两点间的电势差存在的关系是UBA=φB-φA=-(φA-φB)=-UAB.目标导航预习导引一二三二、电势
1.定义:单位正电荷从电场中的某点A移到参考点P时电场力做的功,就表示A点的电势,符号为φA,则
2.单位:单位是伏特,符号是V.
3.相对性:电场中某点的电势与参考点有关,常取离场源电荷无限远处电势为零,大地的电势为零,电场线指向电势低的方向,电势是标量,可以是正值,也可以是负值,只有大小,没有方向.
4.电势和电势差的关系:UAB=φA-φB.目标导航预习导引一二三三、等势面
1.定义:电场中电势相等的点构成的曲面.
2.等势面与电场强弱的关系:等势面密的地方电场强,等势面疏的地方电场弱.知识精要思考探究典题例解一二三迁移应用一、电场做功与电势能的关系
1.电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关,这是场力(重力、电场力)做功的一大特点.
2.电场力做功伴随着电势能的变化.电势能的变化只有通过电场力做功才能实现,其他力做功不会引起电势能的变化,并且电场力做正功,电势能一定减少;电场力做负功,电势能一定增加.电场力做了多少正功,电势能就减少多少,电场力做了多少负功,电势能就增加多少.也就是说,静电力做的功是电势能与其他形式的能转化的量度.
3.电荷在电场中某点的电势能的大小和零电势能点的选取有关,但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关.
4.静电力做的功只能决定电势能的变化量,而不能决定电荷的电势能数值.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用电荷只在静电力的作用下运动,电势能一定降低吗?为什么?
答案：不一定.如果静电力对电荷做正功,则电势能减小;若静电力对电荷做负功,则电势能增加.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】(2015广东理综)(多选)如图所示的水平匀强电场中,将两个带电小球M和N分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置,释放后,M、N保持静止,不计重力,则( ) (导学号51120019)
A.M的带电量比N的大
B.M带负电荷,N带正电荷
C.静止时M受到的合力比N的大
D.移动过程中匀强电场对M做负功一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用A错误;由于M、N两球在彼此间库仑力和匀强电场给予的电场力作用下处于平衡状态,只能M带负电荷,N带正电荷,若两个都带正电,N不能受力平衡,若两个都带负电,M不能受力平衡,若M带正电,N带负电,两个都不能受力平衡,故选项B正确;静止时M、N两球所受合力均为0,故选项C错误;移动M过程中匀强电场给的水平向左的电场力与速度方向成钝角θ,由W=Flcos θ,cos θ<0,所以移动过程中匀强电场对M做负功,故选项D正确.
答案：BD一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用(多选)下列说法中正确的是( )
A.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越多,电荷在该点的电势能越大
B.无论是正电荷还是负电荷,从电场中某点移到无穷远处时,电场力做的正功越少,电荷在该点的电势能越大
C.无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,克服电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大
D.无论是正电荷还是负电荷,从无穷远处移到电场中某点时,电场力做功越多,电荷在该点的电势能越大一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：AC
解析：选无穷远处的电势能为零,电荷从电场中某处移到无穷远处时,若电场力做正功,则电荷的电势能减小,到无穷远处时电势能减为零,电荷在电场中该点的电势能为正值,且等于移动过程中电荷电势能的变化,也就等于电场力做的功,因此电场力做的正功越多,电荷在该点电势能越大,A正确,B错误.电荷从无穷远处移到电场中某点时,若克服电场力做功,则电势能由零增大到某值,此值就是电荷在该点的电势能值,因此,电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时克服电场力所做的功,故C正确,D错误.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用二、电势与电势差
1.电场强度和电势的对比一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.电势与电势差的对比 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用我们知道,一个物体所处的高度与测量的起点有关,但两个物体间的高度差却与测量的起点无关.想一想,某点电势的高低与零电势点的选取是否有关?电场中两个点间电势的差值与零电势点的选取是否有关?
答案：有关 无关一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】(2015全国理综Ⅰ)如图所示,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则( ) (导学号51120020)
A.直线a位于某一等势面内,φM>φQ
B.直线c位于某一等势面内,φM>φN
C.若电子由M点运动到Q点,电场力做正功
D.若电子由P点运动到Q点,电场力做负功
解析：根据题意知φN=φP,且φM>φN,故直线c、d分别位于两不同的等势面上,电场方向由M→N,选项A错误,B正确;由上述分析知φM=φQ,电子由M点运动到Q点,电场力不做功,选项C错误;电子从P点运动到Q点,电场力做正功,选项D错误.
答案：B一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用在电场中,若取M点电势为零,则A点电势φA=-5 V,B点电势φB=2 V,若取N点电势为零电势,A点电势为φA'=2 V,则此时B点电势φB'= V.?
答案：9
解析：A、B两点的电势差与零电势点的选取无关.
UAB=φA-φB=-5 V-2 V=-7 V,
则φA'-φB'=-7 V
所以φB'=φA'+7 V=2 V+7 V=9 V.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用三、等势面
1.等势面就是在电场中电势相等的点所构成的面,我们可以用每隔相等的电势画等势面,也就是我们通常所说的等差等势面,来比较形象、完整地描述电场了.
2.等势面的特点:
(1)在同一等势面上移动电荷时,电场力不做功.
(2)两个不同的等势面不相交、不相切.
(3)等势面的分布与零电势点的选取无关.
3.等势面的应用
(1)知道等势面的分布就知道电场中各点电势的高低差别.
(2)能求出电荷在不同等势面间移动时电场力做的功,即WAB=qUAB=q(φA-φB).一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用学生讨论:电势是从能量角度描述电场的一个重要物理量,电场中的不同位置的电势有的相同,有的不同,那么我们能否用更直观的方法来表示各点电势的分布情况呢?
答案：可以,用等势面.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例3】如图所示,某电场的等势面用实线表示,各等势面的电势分别为10 V、6 V和-2 V,则UAB= ,UBC= ,UCA= . (导学号51120021)?
解析：由电势差的基本定义可知:
因A、B两点在图中同一等势面上,
故有φA=φB,
所以UAB=φA-φB=10 V-10 V=0.
B、C间的电势差为
UBC=φB-φC=10 V-(-2 V)=12 V.
C、A间的电势差为
UCA=-2 V-10 V=-12 V.
答案：0 12 V -12 V一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.(多选)关于等势面的说法,正确的是( )
A.电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不做功
B.等势面上各点的电场强度相等
C.点电荷在真空中形成的电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面
D.匀强电场中的等势面是相互平行的垂直电场线的一簇平面
答案：CD
解析：在等势面上移动电荷,电场力不做功并不是电荷不受电场力的作用,而是电场力和电荷的移动方向垂直,电场力做功为零,因此A项错误.等势面上各点的电势相等,但是电场强度是否相等则不一定,如在点电荷形成的电场中,等势面上各点的电场强度的大小相等,但是方向却不同,因此B项错误.根据所学各种等势面的分布情况可知,C、D两项是正确的.一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.(多选)一带电粒子只在电场力的作用下沿图中曲线JK穿过一匀强电场,a、b、c、d为该电场的等势面,其中有φa<φb<φc<φd.若不计粒子的重力,可以确定( )(导学号51120022)
A.粒子带正电
B.从J到K粒子的电势能减少
C.该粒子带负电
D.粒子从J到K运动过程中的
动能与电势能之和可能增加一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：BC
解析：由题意可知,带电粒子从J移动到K点,电势逐渐升高,该粒子只受电场力作用,由带电粒子的运动曲线可知,电场力向右,所以该粒子必定带负电,从J到K,电场力做正功,所以电势能减少,整个过程能量变化情况是:电势能转化为动能.根据能量守恒定律,动能和电势能的总和是不变的,所以B、C对,A、D错.知识链接案例探究类题试解力电综合问题
处理静电力做功、电势能的变化及与力学知识综合问题的过程中,要注意在受力分析的基础上,正确判断物体的运动过程,然后根据相关的力学规律求解.知识链接案例探究类题试解【例题】(2015全国理综Ⅱ)如图所示,一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向的夹角为60°;它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求A、B两点间的电势差。 (导学号51120023)知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将一带电小球从A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为零.若此电荷在A点处的加速度大小为 g,试求: (导学号51120024)
(1)此电荷在B点处的加速度;
(2)A、B两点间的电势差(用Q和h表示).知识链接案例探究类题试解电势和电势差
基础夯实
1.一个带正电的质点,电荷量q=2.0×10-9 C,在静电场中由a点移到b点过程中,除电场力外,其他力做的功为6.0×10-5 J,质点的动能增加了8.0×10-5 J,则a、b两点间电势差Uab为( )
A.3.0×104 V B.1.0×104 V
C.4.0×104 V D.7.0×104 V
答案：B
解析：由动能定理可得W+qUab=ΔEk,代入数值解得Uab=1.0×104 V.
2.a、b为电场中的两个点,如果把q=-2×10-8 C的负电荷从a点移到b点,电场力对该电荷做了4×10-7 J的正功,该电荷的电势能( )
A.增加了4×10-7 J B.增加了2×10-8 J
C.减少了4×10-7 J D.减少了2×10-8 J
答案：C
解析：电场力做的功对应电势能的变化,电场力做正功,说明电势能减少了.
3.关于电势差的说法中,正确的是( )
A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时,电场力所做的功
B.电荷量为1 C的电荷从电场中一点移动到另一点,若电场力做了1 J的功,这两点间的电势差就是1 V
C.在两点间移动电荷时,电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D.两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电荷量成反比
答案：B
解析：根据电势差的定义式UAB=可知B正确,A、C错误;电场中两点间的电势差与放入的电荷无关,D项错误.
4.
如图所示,在点电荷Q产生的电场中,将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点,虚线为等势线.取无穷远处为零电势点,若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是( )
A.A点电势大于B点电势
B.A、B两点的电场强度相等
C.q1的电荷量小于q2的电荷量
D.q1在A点的电势能小于q2在B点的电势能
答案：C
解析：根据题意可知电场力做负功,点电荷Q带负电,电场线指向Q,根据沿着电场线电势逐渐降低可知B点的电势高于A点的电势,选项A错误;根据电场强度E=可知,距离Q较近的A点的电场强度较大,选项B错误;根据电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零电势能点的过程中电场力做的功可知,两个电荷在A、B两点的电势能相等,选项D错误;根据电势φ=,φB>φA可知,q1的电荷量小于q2的电荷量,选项C正确.
5.如图所示,是一个点电荷电场的电场线(箭头线)和等势面(虚线),两等势面之间的电势差大小为2 V,有一个电荷量为q=-1.0×108 C的电荷,从A点沿不规则曲线路径移到B点,电场力做功为( )
A.2.0×108 J B.-2.0×108 J
C.1.6×107 J D.-4.0×108 J
答案：B
解析：由WAB=qUAB得WAB=-1.0×108×2 J=-2.0×108 J,故选项B正确.
6.(多选)下面说法中正确的是( )
A.正电荷由电势高的点移到电势低的点,电势能减少
B.负电荷由电势高的点移到电势低的点,电势能减少
C.电场力对正电荷做正功,正电荷的电势能减少
D.电场力对负电荷做正功,负电荷的电势能增加
答案：AC
解析：电荷电势能的变化(无论正电荷还是负电荷)就看电场力做功,只要电场力做正功,无论正电荷还是负电荷,电势能都减少,所以C项正确,D项错误;电荷由电势高的A点移到电势低的B点,则UAB=φA-φB>0,对于正电荷,电势能的变化ΔEp=EpA-EpB=qUAB>0,说明电势能减少,对于负电荷ΔEp=EpA-EpB=-qUAB<0,说明电势能增加,A项正确,B项错误.
7.(多选)一负电荷仅受电场力的作用,从电场中的A点运动到B点.在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动,则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能EpA、EpB之间的关系为( )
A.EA=EB B.EAC.EpA=EpB D.EpA>EpB
答案：AD
解析：关键信息“……负电荷仅受电场力……做初速度为零的匀加速直线运动……”所以,由牛顿第二定律a=,可知EA=EB.电场力做正功,依据电场力做功与电势能的关系,则EpA>EpB.
能力提升
8.如图所示,虚线表示等势面,相邻两等势面间的电势差相等,有一带电的小球在该电场中运动,不计小球所受的重力和空气阻力,实线表示该带正电的小球的运动轨迹,小球在a点的动能等于20 eV,运动到b点时的动能等于2 eV,若取c点为零电势点,则这个带电小球的电势能等于-6 eV时,它的动能等于( )(导学号51120128)
A.16 eV B.14 eV C.6 eV D.4 eV
答案：B
解析：设相邻两等势面间的电势差为U,小球的电荷量为q,小球从a到b和从b到c分别根据动能定理得-q·3U=Ekb-Eka, qU=Ekc-Ekb
解得Ekc=(Eka+2Ekb)=(20+2×2) eV=8 eV.
因为c点为零电势点,所以小球在c点时的电势能Epc=qφc=0,小球在电场中运动时,只有电场力做功,因此有W电=ΔEk.同时,W电=-ΔEp,所以ΔEk+ΔEp=0,即只有电场力做功时,小球的动能与电势能的总和保持不变.
设小球电势能为-6 eV时,在电场中的P点位置,由于小球的动能与电势能的总和保持8 eV不变,所以Ek+Ep=8 eV,解得Ek=8 eV-Ep=8 eV-(-6 eV)=14 eV.
9.如图所示,匀强电场的方向水平向右,一个质量为m、电荷量为+q的小球,以初速度v0从a点竖直向上射入电场中,小球通过电场中的b点时速度为2v0,方向恰好水平向右.由此可以判定a、b两点间的电势差是( )(导学号51120129)
A. B.
C. D.
答案：D
解析：电荷上升到b点时竖直速度变为0,则竖直方向有=2gh,从a到b过程电场力做功Wab=qUab,重力做功WG=-mgh,从a到b过程由动能定理Wab+WG=m(2v0)2-可得Uab=,D正确.
10.(多选)如图所示,在两等量异种点电荷的电场中,MN为两电荷连线的中垂线,a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线,且a和c关于MN对称、b点位于MN上,d点位于两电荷的连线上.以下判断正确的是( )(导学号51120130)
A.b点电场强度大于d点电场强度
B.b点电场强度小于d点电场强度
C.a、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差
D.试探电荷+q在a点的电势能小于在c点的电势能
答案：BC
解析：根据电场线分布规律可知,d点电场强度大于两电荷连线的中点O的电场强度,而O点的电场强度大于b点的电场强度,所以b点的电场强度小于d点的电场强度,选项B正确,选项A错误;由于a、c两点关于MN对称,所以a、b两点的电势差等于b、c两点的电势差,选项C正确;从a到c移动试探正电荷,电场力做正功,电势能减少,选项D错误.
11.在电场中把一个电荷量为-6×10-8 C的点电荷从A点移动到B点,电场力做功为-3×10-5 J,将此电荷从B移动到C点,电场力做功4.5×10-5 J,求A、C两点间的电势差.
答案：-250 V
解析：利用电场力的功和电势差的关系知
UAB= V=500 V
UBC= V=-750 V
则UAC=UAB+UBC=500 V-750 V=-250 V.
12.如图所示,质量为m、电荷量为-q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑.已知q?Q,AB=h,小球滑到B点时速度大小为.求:(导学号51120131)
(1)小球由A到B的过程中电场力做的功;
(2)A、C两点的电势差.
答案：(1)mgh (2)-
解析：(1)对于小球由A→B的过程,重力对其做正功,又由正点电荷的电场分布及规律可知,电场力对其做正功.小球由静止下滑,则由动能定理,有
mgh+W电=-0
W电=m·3gh-mgh=mgh.
(2)由题图可知,B、C在同一等势面上,所以A、C两点的电势差等于A、B两点的电势差,由A到B的过程中,电场力对小球做功W电=-qUAB
所以UAC=UAB=-=-=-.
课件24张PPT。目标导航预习导引目标导航预习导引一二一、探究电场强度与电势差的关系
如图所示,在匀强电场中,电荷q从A点移动到B点.
1.静电力做功WAB与UAB的关系为WAB=qUAB.
2.由F=qE,WAB=Fd=qEd .
3.对比两种计算结果,得UAB=Ed .
4.公式UAB=Ed的适用条件:E是匀强电场电场强度,d是沿电场方向的距离.
5.由公式E= 可以看出,电场强度E还有一个单位是伏/米,符号V/m.目标导航预习导引一二两块平行金属板相距10 cm,两板之间电势差为9.0×103 V,试求两板间匀强电场的电场强度.目标导航预习导引一二二、电场线与等势面的关系
1.由WAB=qUAB可知,在同一等势面上移动电荷时因UAB=0,所以电场力不做功.电场力的方向与电荷移动方向垂直.
2.电场线与等势面的关系
(1)电场线与等势面垂直.
(2)沿电场线方向各等势面上的电势减小.
(3)电场线密的区域等差等势面密,电场线疏的区域等差等势面疏.
为什么在等差等势面中等势面越密的地方电场强度越大?
答案：根据公式E= 定性分析,在等差等势面中,对于相等的电势差U,等势面越密d就越小,因此电场强度E就越大.知识精要典题例解迁移应用一二一、对电场强度三个公式的理解 一二知识精要典题例解迁移应用【例1】图中A、B、C三点都在匀强电场中,已知AC⊥BC,∠ABC=60°,BC=20 cm.把一个电荷量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-1.73×10-3 J,则该匀强电场的电场强度大小和方向是( ) (导学号51120025)
A.865 V/m,垂直AC向左
B.865 V/m,垂直AC向右
C.1 000 V/m,垂直AB斜向上
D.1 000 V/m,垂直AB斜向下 一二知识精要典题例解迁移应用解析：把电荷q从A移到B电场力不做功,说明A、B两点在同一等势面上.因该电场为匀强电场,等势面应为平面,故图中直线AB即为等势线,电场强度方向应垂直于等势面,可见,选项A、B错误.答案：D 一二知识精要典题例解迁移应用一二知识精要典题例解迁移应用(多选)下列说法中正确的是( ) 答案：BC 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用二、电场线与等势面的关系
1.在同一等势面内任意两点间移动电荷时,电场力不做功.
2.在空间没有电荷的地方两等势面不相交.
3.等势面和电场线的关系:①电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面;②在电场线密集的地方,等差等势面也密集,在电场线稀疏的地方,等差等势面也稀疏;③电场线方向是电势降低最快的方向.
4.等势面和电场线一样,也是人们虚拟出来的,用来形象描述电场.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用5.几种常见电场的等势面. 注:图中带箭头实线为电场线,不带箭头实线为等势面. 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,A、B是同一个等势面的两点,把一个电荷+q从A点移到B点,电场力做功多少?这一现象说明了什么问题?
答案：因为φA=φB,所以UAB=0,因此,WAB=qUAB=0,即在等势面上移动电荷时电场力不做功.它说明电场力的方向始终与电荷运动方向垂直,即电场线总与等势面垂直.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】(多选)如图所示,虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线,且相邻等势面之间的电势差相等.实线为一带正电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,M、N是这条轨迹上的两点,则下面说法中正确的是( ) (导学号51120026)
A.三个等势面中,a的电势最高
B.对于M、N两点,带电粒子通过
M点时电势能较大
C.对于M、N两点,带电粒子通过
M点时动能较大
D.带电粒子由M运动到N时,加速度增大
思路分析：熟悉等势面的特点:等势面一定与电场线垂直;电场线总由电势高的等势面指向电势低的等势面;同一等势面上移动电荷电场力不做功.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用解析：由于带电粒子做曲线运动,所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧,且和等势面垂直,所以电场线方向是由c指向b再指向a.根据电场线的方向是指电势降低的方向,故φc>φb>φa,选项A错.
带正电粒子若从N点运动到M点,场强方向与运动方向成锐角,电场力做正功,即电势能减少;若从M点运动到N点,电场强度方向与运动方向成钝角,电场力做负功,电势能增加.故选项B错.
根据能量守恒定律,粒子的动能和电势能之和不变,故粒子在M点的动能较大,选项C正确.
由于相邻等势面之间电势差相等,因N点等势面较密,则EN>EM,即FN>FM,进一步可知aN>aM.带电粒子从M点运动到N点时,加速度增大,选项D正确.
答案：CD一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如图所示,图中虚线表示某一电场的等势面,cd为过O点的等势面的切线.现用非静电力将负点电荷q从a点沿着直线aOb匀速移到b,当电荷通过O点时,关于外力的方向,下列说法正确的是(不计重力)( ) (导学号51120027)
A.Od方向 B.Oc方向
C.Oa方向 D.以上说法都不对一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：D
解析：由等势面的性质知,该电场在O点的电场强度方向应与过O点的切线cd垂直且指向电势降低的方向,即垂直于cd向右,则负电荷在O点受静电力方向应为垂直于cd向左,由于q匀速运动所以负电荷q受非静电力的外力方向应垂直于cd向右,故A、B、C三种说法均不对,应选D.知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解如图所示的电场,等势面是一簇互相平行的竖直平面,间距均为d,各面电势已在图中标出,现有一质量为m的带电小球以速度v0与水平方向成45°角斜向上射入电场,要使小球做直线运动,求: (导学号51120028)
(1)小球应带何种电荷?电荷量是多少?
(2)在入射方向上小球最大位移量是多少?(电场足够大)
思路分析：解答本题时应把握以下两点:
(1)先对小球受力分析,确定出小球带电性质和电荷量.
(2)利用动能定理求小球在入射方向上的最大位移.知识链接案例探究类题试解解析：(1)作电场线如图甲所示,由题意可知,只有当F与v0在一条直线上时才可能使小球做直线运动.只有小球受到向左的电场力,电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上,如图乙所示,所以小球带正电,小球沿v0方向做匀减速运动,由图乙知qE=mg.相邻等势面间的电势差用U表示,知识链接案例探究类题试解知识链接案例探究类题试解如图所示,匀强电场中有A、B、C三点构成等边三角形,边长均为4 cm,将一所带电荷量q=1.0×10-10 C的正电荷(不计重力),从A点移到C点,电场力做功为- ×10-9 J,若把同一电荷从A点移到B点,电场力做功也为- ×10-9 J,那么该电场的电场强度是多大? (导学号51120029)知识链接案例探究类题试解答案：5×102 V/m
解析：如题图所示,把正电荷从电场中的A点分别移到C点或B点,电场力做的功相同,根据W=qU可知,B、C两点电势相同,在同一等势面上,由于电场中的等势面与电场线垂直,可见A点与BC等势面在场强方向的距离