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第一章 静电场
一、系统整理所学知识
1.电场做功
2.电势能
(1)做功特点:与路径无关,与始末位置有关
(1)意义:与静电力做功相对应的一种能量形式
(2)定义:电荷在电场中具有的与电荷位置有关
的能,叫电势能,大小等于把电荷从
该点移到零势面时静电力做的功
(4)量性:标量、相对量
(3)单位:焦(J)
(6)比较:重力势能
(2)功能关系:电场力做功等于势能的减少
(5)有正负,正负表示电势能的大小
3.电势
(1)意义:反映电场能性质的物理量
(2)定义:电荷在电场中具有的电势能与电荷的
电荷量的比值定义为电势
(4)量性:标量、相对量
(3)单位:伏(V)
(5)有正负,正负表示电势的高低
(6)比较:电场强度E
4.等势面
(1)意义:形象描述电场中的电势高低
(2)定义:由电场中电势相等的点构成的面
(4)特点:
(3)典型分布:(6种)
(5)比较:电场线
①等势面上电场力不做功
②等势面越密的场强越强
③线面相互垂直顺势而降
④等势面不相交且假想的
电势能大小的判断
电场力做正功,电势能减小
电场力做负功,电势能增加
正电荷在电势高的地方电势能大
负电荷在电势低的地方电势能大
电势高低的判断
沿着电场线的方向电势降低
正电荷在电势高的地方电势能大
负电荷在电势低的地方电势能大
正电荷做正功,电势降低
负电荷做正功,电势升高
A
B
电子在一条电场线上从A点运动到B点,电势能增加,试判断A、B两点电势高低?
正电荷在电势高的地方电势能大
负电荷在电势低的地方电势能大
5、知识结构
常见电场线分布
常见等势面分布
静电场
等势面上场强大小不一定相等
常见问题
1.电场线分布展示电场强度
1、一电荷在电场中只在电场力作用下从静止开始运动,则它一定( )
A.向场强小的地方运动
B.向电势低的地方运动
C.向其电势能小的地方运动
D.沿某条电场线运动
答案:C
精题精析
2、在静电场中(
)
A.电场强度处处为零的区域内,电势一定也处处为零
B.电场强度处处相同的区域内,电势一定也处处相同
C.电场强度的方向总是跟等势面垂直
D.电势降低的方向就是电场强度的方向
答案:C
3、如下图所示,两个等量异号的点电荷在真空中相隔一定的距离,竖直线代表两点电荷连线的中垂面,在此中垂面上各点的电场线处处与该平面垂直,在两点电荷所存在的某平面取如图所示的A、B、C、D三点,则这四点的电势大小关系是( )
技巧:充分利用电场线与等势面之间的关系“相互垂直,顺势而降”的关系,由电场线画出等势面或同等势面画出电场线以形象直观的方便解决问题。
D
4、虚线为等势线,各等势线上的电势已在图上标出。一正电荷在 上时,具有的动能为20J,在仅受电场力作用的情况下,它运动到等势线 上时,速度为零。那么该电荷的零势能面上的动能的大小为( )
A、16J
B、10J
C、6J
D、4J
10V
0V
-10V
B
A.从A到B做功最大 B.从A到C做功最大
C.从A到E做功最大 D.做功一样大
+
A
B
C
D
5、如图所示为点电荷产生的电场,一检验电荷从A点分别移到B、C、D、E各点,B、C、D、E在以Q为圆心的圆周上,则电场力做功( )
D
6、如下图所示,甲是某电场中的一条电场线,A、B是这条电场线上的两点, 若将一负电荷从A点自由释放,负电荷沿电场线从A到B运动过程中的速度图线如图乙所示,比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小,可得( )
A.φA>φB B.φA<φB
C.EA>EB D.EA=EB
BC
7、如图所示,虚线表示电场的一族等势面且相邻等势面电势差相等,一个带正电的粒子以一定的初速度进入电场后,只在电场力作用下沿实线轨迹运动,粒子先后通过M点和N点.在这一过程中,电场力做负功,由此可判断出( )
A.N点的电势高于M点的电势
B.粒子在N点的电势能比在M点的电势能大
C.粒子在M点的速率小于在N点的速率
D.粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力大
AB
8、如图所示,在同一条电场线上有A、B、C 三点,将 的点电荷由A点移动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?在将该电荷由B点移到C点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?
9、如图,在场强为E=104N/C的电场中,有一根长L=15cm的细线一端固定在O点,另一端系一个质量为m=3g,带电量q=2×10-6C的小球,当细线处于水平位置时,小球从静止开始释放,求:
(1)小球到达最低点B时的速度是多大?
(2)此时绳子的拉力多大?
(1)1m/s;(2)5×10-2N;
10、如图所示,a、b、c为一匀强电场中的三个点,其中a点电 势为6V,b点电势为4V,c点电势为-2V。试画出a、b、c三点所在的等势面和该匀强电场电场线的分布。
11、有两个完全相同的金属球A、B,如图1—4—16,B球固定在绝缘地板上,A球在离B球为H的正上方由静止释放下落,与B球发生对心碰后回跳的高为h.设碰撞中无动能损失,空气阻力不计 ( )
A.若A、B球带等量同种电荷,则h>H
B.若A、B球带等量同种电荷,则h=H
C.若A、B球带等量异种电荷,则h>H
D.若A、B球带等量异种电荷,则h=H
BC