2019-2020年高考物理專題復習講義 專題十 電場 新人教版.doc

2019-2020年高考物理專題復習講義 專題十 電場 新人教版知識網(wǎng)絡(luò)：電荷和電荷守恒定律電場電場力的性質(zhì)場強E=F/q 矢量 電場線勻強電場E=U/d 真空中點電荷的電場E=KQ/r2電場能的性質(zhì)電勢： =/q 標量 等勢面電勢差：UAB=UAUB=/q =wAB /q電場力F=Eq（任何電場）F=Kq1q2/r2(真空中點電荷)電勢能：=Q AB=qUAB電場力的功 W=qUAB=AB 做功與路徑無關(guān)帶電粒子在電場中運動平衡 直線加速 偏轉(zhuǎn)電場中的導體 靜電感應 靜電平衡電容器 電容：C=Q/U單元切塊：按照考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成三部分，即：電場的力的性質(zhì)；電場的能的性質(zhì)；帶電粒子在電場中的運動。其中重點是對電場基本性質(zhì)的理解、熟練運用電場的基本概念和基本規(guī)律分析解決實際問題。難點是帶電粒子在電場中的運動。 電場的力的性質(zhì)教學目標：1兩種電荷，電荷守恒，真空中的庫侖定律，電荷量。2電場，電場強度，電場線，點電荷的場強，勻強電場，電場強度的迭加。教學重點：庫侖定律，電場強度教學難點：對電場強度的理解教學方法：講練結(jié)合，計算機輔助教學教學過程：一、庫侖定律真空中兩個點電荷之間相互作用的電力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。即： 其中k為靜電力常量， k=9010 9 Nm2/c21成立條件真空中（空氣中也近似成立），點電荷。即帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計。（這一點與萬有引力很相似，但又有不同：對質(zhì)量均勻分布的球，無論兩球相距多近，r都等于球心距；而對帶電導體球，距離近了以后，電荷會重新分布，不能再用球心距代替r）。2同一條直線上的三個點電荷的計算問題【例1】+4QA B C -Q 在真空中同一條直線上的A、B兩點固定有電荷量分別為+4Q和-Q的點電荷。將另一個點電荷放在該直線上的哪個位置，可以使它在電場力作用下保持靜止？若要求這三個點電荷都只在電場力作用下保持靜止，那么引入的這個點電荷應是正電荷還是負電荷？電荷量是多大？OABmBgFNLd【例2】已知如圖，帶電小球A、B的電荷分別為QA、QB，OA=OB，都用長L的絲線懸掛在O點。靜止時A、B相距為d。為使平衡時AB間距離減為d/2，可采用以下哪些方法A將小球A、B的質(zhì)量都增加到原來的2倍B 將小球B的質(zhì)量增加到原來的8倍C將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半D 將小球A、B的電荷量都減小到原來的一半，同時將小球B的質(zhì)量增加到原來的2倍3與力學綜合的問題?！纠?】 已知如圖，光滑絕緣水平面上有兩只完全相同的金屬球A、B，帶電量分別為-2Q與-Q。現(xiàn)在使它們以相同的初動能E0（對應的動量大小為p0）開始相向運動且剛好能發(fā)生接觸。接觸后兩小球又各自反向運動。當它們剛好回到各自的出發(fā)點時的動能分別為E1和E2，動量大小分別為p1和p2。有下列說法：AB-Q-2QE1=E2> E0，p1=p2> p0E1=E2= E0，p1=p2= p0 接觸點一定在兩球初位置連線的中點右側(cè)某點 兩球必將同時返回各自的出發(fā)點。其中正確的是ABCFABFBFCBFA B C D【例4】 已知如圖，在光滑絕緣水平面上有三個質(zhì)量都是m的相同小球，彼此間的距離都是l，A、B電荷量都是+q。給C一個外力F，使三個小球保持相對靜止共同加速運動。求：C球的帶電性和電荷量；外力F的大小。二、電場的力的性質(zhì)電場的最基本的性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用，電荷放入電場后就具有電勢能。1電場強度電場強度E是描述電場的力的性質(zhì)的物理量。（1）定義：放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點的電場強度，簡稱場強。這是電場強度的定義式，適用于任何電場。其中的q為試探電荷（以前稱為檢驗電荷），是電荷量很小的點電荷（可正可負）。電場強度是矢量，規(guī)定其方向與正電荷在該點受的電場力方向相同。（2）點電荷周圍的場強公式是：，其中Q是產(chǎn)生該電場的電荷，叫場電荷。ABCOEBEAEC（3）勻強電場的場強公式是：，其中d是沿電場線方向上的距離?！纠?】 圖中邊長為a的正三角形ABC的三點頂點分別固定三個點電荷+q、+q、-q，求該三角形中心O點處的場強大小和方向。-5 -3 -1 1-4Q +9Q【例6】 如圖，在x軸上的x = -1和x =1兩點分別固定電荷量為- 4Q和+9Q的點電荷。求：x軸上合場強為零的點的坐標。并求在x = -3點處的合場強方向。勻強電場等量異種點電荷的電場等量同種點電荷的電場點電荷與帶電平板+孤立點電荷周圍的電場2電場線要牢記以下6種常見的電場的電場線注意電場線的特點和電場線與等勢面間的關(guān)系：電場線的方向為該點的場強方向，電場線的疏密表示場強的大小。電場線互不相交。+a Oc【例7】 如圖所示，在等量異種點電荷的電場中，將一個正的試探電荷由A 點沿直線移到O點，再沿直線由O點移到c點。在該過程中，檢驗電荷所受的電場力大小和方向如何改變？其電勢能又如何改變？三、針對練習1電場強度E的定義式為E=F/q，根據(jù)此式，下列說法中正確的是此式只適用于點電荷產(chǎn)生的電場 式中q是放入電場中的點電荷的電荷量，F(xiàn)是該點電荷在電場中某點受到的電場力，E是該點的電場強度 式中q是產(chǎn)生電場的點電荷的電荷量，F(xiàn)是放在電場中的點電荷受到的電場力，E是電場強度 在庫侖定律的表達式F=kq1q2/r2中，可以把kq2/r2看作是點電荷q2產(chǎn)生的電場在點電荷q1處的場強大小，也可以把kq1/r2看作是點電荷q1產(chǎn)生的電場在點電荷q2處的場強大小A只有B只有 C只有D只有2一個檢驗電荷q在電場中某點受到的電場力為F，以及這點的電場強度為E，圖中能正確反映q、E、F三者關(guān)系的是3處在如圖所示的四種電場中P點的帶電粒子，由靜止釋放后只受電場力作用，其加速度一定變大的是4如圖所示，一電子沿等量異種電荷的中垂線由AOB勻速飛過，電子重力不計，則電子所受另一個力的大小和方向變化情況是A先變大后變小，方向水平向左B先變大后變小，方向水平向右C先變小后變大，方向水平向左D先變小后變大，方向水平向右5如圖所示，帶箭頭的線段表示某一電場中的電場線的分布情況一帶電粒子在電場中運動的軌跡如圖中虛線所示若不考慮其他力，則下列判斷中正確的是A若粒子是從A運動到B，則粒子帶正電；若粒子是從B運動到A，則粒子帶負電B不論粒子是從A運動到B，還是從B運動到A，粒子必帶負電C若粒子是從B運動到A，則其加速度減小D若粒子是從B運動到A，則其速度減小6如圖所示，一根長為2 m的絕緣細管AB被置于勻強電場E中，其A、B兩端正好處于電場的左右邊界上，傾角=37,電場強度E=103 V/m，方向豎直向下，管內(nèi)有一個帶負電的小球，重G=10-3 N,電荷量q=210-6 C，從A點由靜止開始運動，已知小球與管壁的動摩擦因數(shù)為05，則小球從B點射出時的速度是（取g=10 m/s2；sin37=0.6，cos37=0.8）A2 m/sB3 m/sC2m/sD2m/s7在圖所示的豎直向下的勻強電場中，用絕緣的細線拴住的帶電小球在豎直平面內(nèi)繞懸點O做圓周運動，下列說法正確的是 帶電小球有可能做勻速率圓周運動 帶電小球有可能做變速率圓周運動 帶電小球通過最高點時，細線拉力一定最小帶電小球通過最低點時，細線拉力有可能最小A B CD8質(zhì)量為m的帶正電小球A懸掛在絕緣細線上，且處在場強為E的勻強電場中，當小球A靜止時，細線與豎直方向成30角，已知此電場方向恰使小球受到的電場力最小，則小球所帶的電量應為AB CD 9帶負電的兩個點電荷A、B固定在相距10 cm的地方，如果將第三個點電荷C放在AB連線間距A為2 cm的地方，C恰好靜止不動，則A、B兩個點電荷的電荷量之比為_AB之間距A為2 cm處的電場強度E=_10有一水平方向的勻強電場，場強大小為9103 N/C，在電場內(nèi)作一半徑為10 cm的圓，圓周上取A、B兩點，如圖所示，連線AO沿E方向，BOAO，另在圓心O處放一電荷量為10-8 C的正電荷，則A處的場強大小為_；B處的場強大小和方向為_11在場強為E，方向豎直向下的勻強電場中，有兩個質(zhì)量均為m的帶電小球，電荷量分別為+2q和-q，兩小球用長為L的絕緣細線相連，另用絕緣細線系住帶正電的小球懸掛于O點處于平衡狀態(tài)，如圖所示，重力加速度為g，則細繩對懸點O的作用力大小為_12長為L的平行金屬板，板間形成勻強電場，一個帶電為+q，質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0緊貼上板垂直于電場線方向射入該電場，剛好從下板邊緣射出，末速度恰與下板成30角，如圖所示，則：（1）粒子末速度的大小為_；（2）勻強電場的場強為_；（3）兩板間的距離d為_13如圖所示，在正點電荷Q的電場中，A點處的電場強度為81 N/C，C點處的電場強度為16 N/C，B點是在A、C連線上距離A點為五分之一AC長度處，且A、B、C在一條直線上，則B點處的電場強度為多大?14在一高為h的絕緣光滑水平桌面上，有一個帶電量為+q、質(zhì)量為m的帶電小球靜止，小球到桌子右邊緣的距離為s，突然在空間中施加一個水平向右的勻強電場E，且qE= 2 mg，如圖所示，求：（1）小球經(jīng)多長時間落地？（2）小球落地時的速度15如圖所示，一半徑為R的絕緣圓形軌道豎直放置，圓軌道最低點與一條水平軌道相連，軌道都是光滑的軌道所在空間存在水平向右的勻強電場，場強為E從水平軌道上的A點由靜止釋放一質(zhì)量為m的帶正電的小球，為使小球剛好在圓軌道內(nèi)做圓周運動，求釋放點A距圓軌道最低點B的距離s已知小球受到的電場力大小等于小球重力的倍參考答案1C 2D 3D4B 根據(jù)電場線分布和平衡條件判斷5BC6C 利用等效場處理7D8D 依題意做出帶正電小球A的受力圖，電場力最小時，電場力方向應與絕緣細線垂直，qE=mgsin30，從而得出結(jié)論9116；0100；9103 N/C；方向與E成45角斜向右下方112mg+Eq 先以兩球整體作為研究對象，根據(jù)平衡條件求出懸線O對整體的拉力，再由牛頓第三定律即可求出細線對O點的拉力大小12（1）v0 （2） （3）L13約為52 N/C14（1）小球在桌面上做勻加速運動，t1=,小球在豎直方向做自由落體運動，t2=,小球從靜止出發(fā)到落地所經(jīng)過的時間：t=t1+t2=(2)小球落地時vy=gt2=,vx=at=t=2gt=2落地速度v=15R 將電場和重力場等效為一個新的重力場，小球剛好沿圓軌道做圓周運動可視為小球到達等效重力場“最高點”時剛好由等效重力提供向心力求出等效重力加速度g及其方向角，再對全過程運用動能定理即可求解附：課前預習，知識梳理提綱一電荷及電荷守恒定律1兩種電荷：自然界只存在正、負兩種電荷，基元電荷電量e= C2物體的帶電方式有三種：（1）摩擦起電 （2）接觸起電 （3）感應起電3電荷守恒定律：電荷既不能 ，也不能 ，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。4點電荷：點電荷是一種理想化帶電體模型，當帶電體間的距離 帶電體的線度，以致帶電體的形狀和大小對作用力的影響可以 時，此帶電體可以看作點電荷。二庫侖定律1內(nèi)容：真空中兩個點電荷間的作用力跟它們 成正比，跟它們的 成反比，作用力的方向在 。2公式： ，式中，稱為靜電力常量，數(shù)值上等于 。3適用條件：（1） （2） 4注意：1）使用庫侖定律計算時，電量用絕對值代入，作用力的方向根據(jù)“同種電荷相斥，異種電荷相吸”的規(guī)律定性判定。2）研究微觀帶電粒子（電子、質(zhì)子、粒子、各種離子）相互作用時，萬有引力或重力可以忽略不計。3）庫侖分取電量的方法：兩個大小、形狀完全相同的帶電金屬球相碰后，帶電量一定相等。三電場、電場強度1電場：電場是電荷周圍存在的電荷發(fā)生相互作用的媒介物質(zhì)；電場的最基本性質(zhì)是 。 2電場強度物理意義：描述電場 的物理量。定義： 。定義式： ，此式適用于 電場。式中q是 ，F(xiàn)是 。場強的大小和方向與檢驗電荷 ，由 決定。場強E是矢量，方向規(guī)定為 。疊加：E=E1+E2+（矢量和），空間同時存在多個電場時，合場強可用平行四邊形定則計算特例：1）點電荷電場 ：E= （Q為場源電荷，r為電場中某點到場源電荷間的距離）2）勻強電場：場強大小及方向處處相同 E=U/d（d是沿電場方向的距離，不一定等于兩點間的距離）。四電場線1定義：在電場中畫出一系列曲線，使曲線 ，這些曲線叫電場線。2作用：形象化地描述電場；電場線上 表示場強方向；電場線的 表示場強大小。3特點：1）不閉合（始于正電荷或無窮遠處，終于負電荷或無窮遠處） 2）不相交（空間任何一點只能有一個確定的場強方向） 3）沿電場線的方向，電勢降低。4注意：在一般情況下，電場線不是電荷的運動軌跡。僅當電場線是直線，不計電荷重力，電荷無初速或初速方向沿電場線方向時，電荷才會沿電場線運動。5幾種典型電場的電場線分布情況：五電場力： F=qE 該式適用于 電場， 在勻強電場中電場力是恒力。教學隨感：近幾年高考中對本章知識的考查命題頻率較高且有相當難度要求的知識點集中在電場力做功與電勢能變化，帶電粒子在電場中運動這兩個知識點上。尤其在與力學知識的結(jié)合中巧妙地把電場概念，牛頓定律，功能原理等相聯(lián)系命題，對學生能力有較好的測試作用。另外平行板電容器也是一個命題頻率較高的知識點，且常以小綜合題型出現(xiàn)。其它如庫侖定律，場強迭加等雖命題頻率不高，但往往出現(xiàn)需深刻理解的迭加問題 電場的能的性質(zhì)教學目標：1.電勢能，電勢差，電勢，等勢面。2.勻強電場中電勢差跟電場強度的關(guān)系。3.靜電場中的導體，靜電感應現(xiàn)象，導體內(nèi)部的電場強度等于零，導體是一個等勢體。教學重點：電勢、電勢差、電場力的功教學難點：對基本概念的理解及應用教學方法：講練結(jié)合，計算機輔助教學教學過程：一、電勢能1定義：因電場對電荷有作用力而產(chǎn)生的由電荷相對位置決定的能量叫電勢能。2電勢能具有相對性，通常取無窮遠處或大地為電勢能的零點。3電勢能大小：電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功4電場力做功是電勢能變化的量度：電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減少；電荷克服電場力做功，電荷的電勢能增加；電場力做功的多少和電勢能的變化數(shù)值相等，這是判斷電荷電勢能如何變化的最有效方法。二、電勢1電勢：電場中某點的電勢，等于單位正電荷由該點移動到參考點（零電勢點）時電場力所做的功。電勢用字母表示。表達式： 單位：伏特（V），且有1V=1J/C。意義：電場中某一點的電勢在數(shù)值等于單位電荷在那一點所具有的電勢能。相對性：電勢是相對的，只有選擇零電勢的位置才能確定電勢的值，通常取無限遠或地球的電勢為零。標量：只有大小，沒有方向，但有正、負之分，這里正負只表示比零電勢高還是低。高低判斷：順著電場線方向電勢越來越低。三、等勢面：電場中電勢相等的點構(gòu)成的面。意義：等勢面來表示電勢的高低。 典型電場的等勢面：勻強電場；點電荷電場； 等量的異種點電荷電場； 等量的同種點電荷電場。 等勢面的特點： 同一等勢面上的任意兩點間移動電荷電場力不做功； 等勢面一定跟電場線垂直； 電場線總是從電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。四、電勢差1電勢差：電荷q在電場中由一點A移動到另一點B時，電場力所做的功WAB與電荷量的q的比值。UAB = 注意：電勢差這個物理量與場中的試探電荷無關(guān)，它是一個只屬于電場的量。電勢差是從能量角度表征電場的一個重要物理量。電勢差也等于電場中兩點電勢之差 電勢差由電場的性質(zhì)決定，與零電勢點選擇無關(guān)。2電場力做功：在電場中AB兩點間移動電荷時，電場力做功等于電量與兩點間電勢差的乘積。 WAB = qUAB 注意： 該式適用于一切電場； 電場力做功與路徑無關(guān)利用上述結(jié)論計算時，均用絕對值代入，而功的正負，借助于力與移動方向間關(guān)系確定。五、電勢差與電場強度關(guān)系1電場方向是指向電勢降低最快的方向。在勻強電場中，電勢降低是均勻的。2勻強電場中，沿場強方向上的兩點間的電勢差等于場強和這兩點間距離的乘積。 U=Ed在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位距離上降低的電勢。 注意：兩式只適用于勻強電場；d是沿場方向上的距離。3電場線和等勢面要牢記以下6種常見的電場的電場線和等勢面：勻強電場等量異種點電荷的電場等量同種點電荷的電場點電荷與帶電平板+孤立點電荷周圍的電場注意電場線、等勢面的特點和電場線與等勢面間的關(guān)系：電場線的方向為該點的場強方向，電場線的疏密表示場強的大小。電場線互不相交，等勢面也互不相交。電場線和等勢面在相交處互相垂直。電場線的方向是電勢降低的方向，而且是降低最快的方向。電場線密的地方等差等勢面密；等差等勢面密的地方電場線也密。+ABC【例1】 如圖所示，三個同心圓是同一個點電荷周圍的三個等勢面，已知這三個圓的半徑成等差數(shù)列。A、B、C分別是這三個等勢面上的點，且這三點在同一條電場線上。A、C兩點的電勢依次為A=10V和C=2V，則B點的電勢是A.一定等于6V B .一定低于6V C.一定高于6V D.無法確定六、電荷引入電場1將電荷引入電場將電荷引入電場后，它一定受電場力Eq，且一定具有電勢能q。2在電場中移動電荷電場力做的功在電場中移動電荷電場力做的功W=qU，只與始末位置的電勢差有關(guān)。在只有電場力做功的情況下，電場力做功的過程是電勢能和動能相互轉(zhuǎn)化的過程。W= -E=EK。 無論對正電荷還是負電荷，只要電場力做功，電勢能就減小；克服電場力做功，電勢能就增大。 正電荷在電勢高處電勢能大；負電荷在電勢高處電勢能小。 利用公式W=qU進行計算時，各量都取絕對值，功的正負由電荷的正負和移動的方向判定。+a oc 每道題都應該畫出示意圖，抓住電場線這個關(guān)鍵。（電場線能表示電場強度的大小和方向，能表示電勢降低的方向。有了這個直觀的示意圖，可以很方便地判定點電荷在電場中受力、做功、電勢能變化等情況。）【例2】 如圖所示，在等量異種點電荷的電場中，將一個正的試探電荷由a 點沿直線移到O點，再沿直線由O點移到c點。在該過程中，檢驗電荷所受的電勢能如何改變？+ABFv【例3】 如圖所示，將一個電荷量為q = +310-10C的點電荷從電場中的A點移到B點的過程中，克服電場力做功610-9J。已知A點的電勢為A= - 4V，求B點的電勢。ABCD【例4】粒子從無窮遠處以等于光速十分之一的速度正對著靜止的金核射去（沒有撞到金核上）。已知離點電荷Q距離為r處的電勢的計算式為 =，那么粒子的最大電勢能是多大？由此估算金原子核的半徑是多大？【例5】 已知ABC處于勻強電場中。將一個帶電量q= -210-6C的點電荷從A移到B的過程中，電場力做功W1= -1.210-5J；再將該點電荷從B移到C，電場力做功W2= 610-6J。已知A點的電勢A=5V，則B、C兩點的電勢分別為_V和_V。試在右圖中畫出通過A點的電場線。abcPQ【例6】 如圖所示，虛線a、b、c是電場中的三個等勢面，相鄰等勢面間的電勢差相同，實線為一個帶正電的質(zhì)點僅在電場力作用下，通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q是軌跡上的兩點。下列說法中正確的是 A.三個等勢面中，等勢面a的電勢最高B.帶電質(zhì)點一定是從P點向Q點運動C.帶電質(zhì)點通過P點時的加速度比通過Q點時小D .帶電質(zhì)點通過P點時的動能比通過Q點時小七、高考題選編：1如圖所示，Q是帶正電的點電荷，P1和P為其電場中的兩點。若E1、E2為P1、P2兩點的電場強度的大小，1、2為P1、P2兩點的電勢，則（ ）（92年高考題）A.E1>E2，1>2B.E1>E2，1<2C.E1<E2，1>2D.E1<E2，1<22A、B兩帶電小球，A固定不動，B的質(zhì)量為m。在庫侖力作用下，B由靜止開始運動。已知初始時，A、B間的距離為d，B的加速度為a。經(jīng)過一段時間后，B的加速度變?yōu)閍/4，此時A、B間的距離應為_。已知此時B的速度為v，則在此過程中電勢能的減少量為_。（98年高考題）3圖中A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的電勢分別為A15V、B3V、C3V，由此可得D點電勢D_V（99年高考題）4如圖a，b，c是一條電場線上的三個點，電場線的方向由a到c，a、b間的距離等于b、c間的距離。用a、b、c和Ea、Eb、Ec分別表示a、b、c三點的電勢和電場強度，可以斷定（ ）。（96年高考題） Aa>b>cBEa>Eb>EcCabbcDEaEbEc5若帶正電荷的小球只受到電場力作用，則它在任意一段時間內(nèi)（ ）。（94年高考題）A.一定沿電力線由高電勢處向低電勢處運動；B.一定沿電力線由低電勢處向高電勢處運動；C.不一定沿電力線運動，但一定由高電勢處向低電勢處運動；D.不一定沿電力線運動，也不一定由高電勢處向低電勢處運動。6一個帶正電的質(zhì)點，電量q=2.010-9庫，在靜電場中由a點移到b點，在這過程中，除電場力外，其他力作的功為6.010-5焦，質(zhì)點的動能增加了8.010-5焦，則a、b兩點間的電勢差Ua-Ub為（ ）。（94年高考題）A.3104伏；B.1104伏；C.4104伏；D.7104伏。7在靜電場中（ ）（95年高考題）A.電場強度處處為零的區(qū)域內(nèi)，電勢也一定處處為零；B.電場強度處處相同的區(qū)域內(nèi)，電勢也一定處處相同；C.電場強度的方向總是跟等勢面垂直的；D.沿著電場強度的方向，電勢總是不斷降低的.參考答案：1. A 2. 2d， 3. 9 4. A 5. D 6.B 7.CD八、針對訓練1.電場中有A、B兩點，一個點電荷在A點的電勢能為1.210-8 J，在B點的電勢能為0.8010-8 J.已知A、B兩點在同一條電場線上，如圖所示，該點電荷的電荷量為1.010-9C，那么A.該電荷為負電荷 B.該電荷為正電荷C.A、B兩點的電勢差UAB=4.0 V D.把電荷從A移到B，電場力做功為W=4.0 J2.某電場中等勢面分布如圖所示，圖中虛線表示等勢面，過a、b兩點的等勢面電勢分別為40 V和10 V，則a、b連線的中點c處的電勢應A.肯定等于25 V B.大于25 VC.小于25 V D.可能等于25 V3.（xx年上海高考試題）如圖所示，在粗糙水平面上固定一點電荷Q，在M點無初速釋放一帶有恒定電荷量的小物塊，小物塊在Q的電場中運動到N點靜止，則從M點運動到N點的過程中A.小物塊所受電場力逐漸減小 B.小物塊具有的電勢能逐漸減小C.M點的電勢一定高于N點的電勢D.小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功4.如圖所示，M、N兩點分別放置兩個等量種異電荷，A為它們連線的中點，B為連線上靠近N的一點，C為連線中垂線上處于A點上方的一點，在A、B、C三點中A.場強最小的點是A點，電勢最高的點是B點B.場強最小的點是A點，電勢最高的點是C點C.場強最小的點是C點，電勢最高的點是B點D.場強最小的點是C點，電勢最高的點是A點5.AB連線是某電場中的一條電場線，一正電荷從A點處自由釋放，電荷僅在電場力作用下沿電場線從A點到B點運動過程中的速度圖象如圖所示，比較A、B兩點電勢的高低和場強E的大小，下列說法中正確的是A.AB，EAEBB.AB，EAEBC.AB，EAEBD.AB，EAEB6.如圖所示，平行的實線代表電場線，方向未知，電荷量為110-2C的正電荷在電場中只受電場力作用，該電荷由A點移到B點，動能損失了0.1 J，若A點電勢為-10 V，則B點電勢為零電場線方向向左電荷運動的軌跡可能是圖中曲線電荷運動的軌跡可能是圖中曲線A.B.C.D.7.如圖所示，光滑絕緣的水平面上M、N兩點各放一電荷量分別為+q和+2q，完全相同的金屬球A和B，給A和B以大小相等的初動能E0（此時動量大小均為p0）使其相向運動剛好能發(fā)生碰撞，碰后返回M、N兩點時的動能分別為E1和E2，動量大小分別為p1和p2，則A.E1=E2=E0 p1=p2=p0B.E1=E2E0 p1=p2p0C.碰撞發(fā)生在M、N中點的左側(cè) D.兩球不同時返回M、N兩點8.已知空氣的擊穿電場強度為2106 V/m，測得某次閃電火花長為600 m，則發(fā)生這次閃電時放電路徑兩端的電勢差U=_.若這次閃電通過的電荷量為20 C，則釋放的能量為_.（設(shè)閃電的火花路徑為直線）9.如圖所示，在勻強電場中分布著A、B、C三點，且BC=20 cm.當把一個電荷量q=10-5 C的正電荷從A點沿AB線移到B點時，電場力做功為零.從B點移到C點時，電場力做功為-1.7310-3J，則電場的方向為_，場強的大小為_.10.如圖12510所示中，A、B、C、D是勻強電場中一正方形的四個頂點，已知A、B、C三點的電勢分別為A=15 V，B =3 V，C=-3 V，由此可得D點的電勢D=_ V.11.質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)點，在靜電力作用下以恒定速率v沿圓弧從A點運動到B點，其速度方向改變的角度為（rad），AB弧長為s，則A、B兩點間的電勢差A-B=_，AB弧中點的場強大小E=_.12.（12分）有兩個帶電小球m1與m2，分別帶電+Q1和+Q2，在絕緣光滑水平面上，沿同一直線相向運動，當它們相距r時，速率分別為v1與v2，電勢能為E，在整個運動過程中（不相碰）電勢能的最大值為多少?13.（12分）傾角為30的直角三角形底邊長為2 L，底邊處在水平位置，斜邊為光滑絕緣導軌，現(xiàn)在底邊中點O處固定一正電荷Q，讓一個質(zhì)量為m的帶正電質(zhì)點q從斜面頂端A沿斜邊滑下（不脫離斜面），如圖所示，已測得它滑到B在斜面上的垂足D處時速度為v，加速度為a，方向沿斜面向下，問該質(zhì)點滑到斜邊底端C點時的速度和加速度各為多大?14.（12分）如圖所示，板車B靜止在光滑水平面上，一可以忽略大小的小物塊A靜止在小車B的左端，已知物塊A的質(zhì)量為m，電荷量為+Q；小車B的質(zhì)量為M，電荷量為-Q，上表面絕緣，長度足夠長；A、B間的動摩擦因數(shù)為，A、B間的庫侖力不計，A、B始終都處在場強大小為E、方向水平向左的勻強電場中.在t=0時刻物塊A受到一大小為I，方向水平向右的沖量作用開始向小車B的右端滑行.求： （1）物塊A的最終速度大??；（2）物塊A距小車B左端的最大距離.參考答案1.A 2.C 3.ABD 4.C 5.A 6.C 正電荷從A點移到B點，動能減少，電場力做負功，電勢能增加，電勢升高，UBA=V=10 V=B-A.得B=0.電荷所受電場力方向向左，軌跡為曲線.7.B 完全相同的兩金屬球初動能、動量大小相同，則初速度大小相同，于M、N中點相碰時速度均減為零，之后由于庫侖斥力變大，同時返回M、N兩點時速度大小同時變大但彼此相等，方向相反.8.1.2109 V；2.41010 J9.垂直于A、B線斜向下；1000 V/m 10.911.0； A、B位于同一條等勢圓弧線上，圓弧線上每一點場強大小相同，由牛頓運動定律及圓的有關(guān)知識即可求解.12.Em=E+ 由動量守恒定律可得兩球最接近，即電勢能最大時二者的共同速度，再由能量守恒定律可求得電勢能的最大值.13.vC=，aC=g-a 在D點：mgsin30-FDsin30=ma，在C點：mgsin30+FDcos30=maC，D和C在同一等勢面上，F(xiàn)D=FC，得aC=2gsin30-a=g-a.質(zhì)點從D到C的過程中運用動能定理可得：mgLsin60=m（vC2-v2），從而得出結(jié)論.14.（1） （2），由動量守恒定律和能的轉(zhuǎn)化和守恒定律求解.教學后記電場能在近年高考中是經(jīng)常和動能定理，功能關(guān)系結(jié)合命題，電場力做功和電勢能的改變可以類比重力做功來分析，教會學生應用類比法這一重要思維方法。 帶電粒子在電場中的運動教學目標：1. 熟練應所學電場知識分析解決帶電粒子在勻強電場中的運動問題。2. 理解電容器的電容，掌握平行板電容器的電容的決定因素3. 掌握示波管，示波器及其應用。教學重點：帶電粒子在勻強電場中的運動教學難點：帶電粒子在勻強電場中的運動教學方法：講練結(jié)合，計算機輔助教學教學過程：一、帶電粒子在電場中的運動1.帶電粒子在勻強電場中的加速一般情況下帶電粒子所受的電場力遠大于重力，所以可以認為只有電場力做功。由動能定理W=qU=EK，此式與電場是否勻強無關(guān)，與帶電粒子的運動性質(zhì)、軌跡形狀也無關(guān)。tU0-U0oT/2 T 3T/2 2T【例1】 如圖所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔。右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖所示。電子原來靜止在左極板小孔處。（不計重力作用）下列說法中正確的是A .從t=0時刻釋放電子，電子將始終向右運動，直到打到右極板上U L dv0m，qyvtB.從t=0時刻釋放電子，電子可能在兩板間振動C .從t=T/4時刻釋放電子，電子可能在兩板間振動，也可能打到右極板上D.從t=3T/8時刻釋放電子，電子必將打到左極板上2.帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子以平行于極板的初速度v0射入長L板間距離為d的平行板電容器間，兩板間電壓為U，求射出時的側(cè)移、偏轉(zhuǎn)角和動能增量。（1）側(cè)移：千萬不要死記公式，要清楚物理過程。根據(jù)不同的已知條件，結(jié)論改用不同的表達形式（已知初速度、初動能、初動量或加速電壓等）。（2）偏角：，注意到，說明穿出時刻的末速度的反向延長線與初速度延長線交點恰好在水平位移的中點。這一點和平拋運動的結(jié)論相同。穿越電場過程的動能增量：EK=Eqy （注意，一般來說不等于qU）o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 3U0u0.06LL LU0yOt【例2】如圖所示，熱電子由陰極飛出時的初速忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0。電容器板長和板間距離均為L=10cm，下極板接地。電容器右端到熒光屏的距離也是L=10cm。在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢隨時間變化的圖象如左圖。（每個電子穿過平行板的時間極短，可以認為電壓是不變的）求：在t=0.06s時刻，電子打在熒光屏上的何處？熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長？屏上的亮點如何移動？3.帶電物體在電場力和重力共同作用下的運動。當帶電體的重力和電場力大小可以相比時，不能再將重力忽略不計。這時研究對象經(jīng)常被稱為“帶電微?！薄ⅰ皫щ妷m?！?、“帶電小球”等等。這時的問題實際上變成一個力學問題，只是在考慮能量守恒的時候需要考慮到電勢能的變化。-+OC【例3】 已知如圖，水平放置的平行金屬板間有勻強電場。一根長l的絕緣細繩一端固定在O點，另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的小球。小球原來靜止在C點。當給小球一個水平?jīng)_量后，它可以在豎直面內(nèi)繞O點做勻速圓周運動。若將兩板間的電壓增大為原來的3倍，求：要使小球從C點開始在豎直面內(nèi)繞O點做圓周運動，至少要給小球多大的水平?jīng)_量？在這種情況下，在小球運動過程中細繩所受的最大拉力是多大？【例4】 已知如圖，勻強電場方向水平向右，場強E=1.5106V/m，絲線長l=40cm，上端系于O點，下端系質(zhì)量為m=1.0104kg，帶電量為q=+4.910-10C的小球，將小球從最低點A由靜止釋放，求：（1）小球擺到最高點時絲線與豎直方向的夾角多大？（2）擺動過程中小球的最大速度是多大？二、電容器1.電容器兩個彼此絕緣又相隔很近的導體都可以看成一個電容器。2.電容器的電容電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電容器本身的性質(zhì)（導體大小、形狀、相對位置及電介質(zhì)）決定的。3.平行板電容器的電容平行板電容器的電容的決定式是： 4.兩種不同變化電容器和電源連接如圖，改變板間距離、改變正對面積或改變板間電解質(zhì)材料，都會改變其電容，從而可能引起電K容器兩板間電場的變化。這里一定要分清兩種常見的變化： （1）電鍵K保持閉合，則電容器兩端的電壓恒定（等于電源電動勢），這種情況下帶電量而（2）充電后斷開K，保持電容器帶電量Q恒定，這種情況下KMN【例5】 如圖所示，在平行板電容器正中有一個帶電微粒。K閉合時，該微粒恰好能保持靜止。在保持K閉合；充電后將K斷開；兩種情況下，各用什么方法能使該帶電微粒向上運動打到上極板？A.上移上極板M B .上移下極板N C .左移上極板M D.把下極板N接地 A【例6】 計算機鍵盤上的每一個按鍵下面都有一個電容傳感器。電容的計算公式是，其中常量=9.010-12Fm-1，S表示兩金屬片的正對面積，d表示兩金屬片間的距離。當某一鍵被按下時，d發(fā)生改變，引起電容器的電容發(fā)生改變，從而給電子線路發(fā)出相應的信號。已知兩金屬片的正對面積為50mm2，鍵未被按下時，兩金屬片間的距離為0.60mm。只要電容變化達0.25pF，電子線路就能發(fā)出相應的信號。那么為使按鍵得到反應，至少需要按下多大距離？P【例7】一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷（電量很?。┕潭ㄔ赑點，如圖所示，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能。若保持負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則（）A .U變小，E不變 B.E變大，W變大C .U變小，W不變 D.U不變，W不變5. 電容器與恒定電流相聯(lián)系在直流電路中，電容器的充電過程非常短暫，除充電瞬間以外，電容器都可以視為斷路。應該理解的是：電容器與哪部分電路并聯(lián)，電容器兩端的電壓就必然與那部分電路兩端電壓相等?！纠?】如圖所示電路中，忽略電源電阻，下列說法中正確的是（）EC2R2R1KC1開關(guān)K處于斷開狀態(tài)，電容的電量大于的電量；開關(guān)處于斷開狀態(tài)，電容的電量大于的電量；開關(guān)處于接通狀態(tài)，電容的電量大于的電量；開關(guān)處于接通狀態(tài)，電容的電量大于的電量。A . B. C. D.6、電容器力學綜合電容器通過電學與力學知識聯(lián)系起來時，解答這一類題目的關(guān)鍵還是在力學上，只要在對物體進行受力分析時，注意對帶電體所受的電場力分析，再應用力學相關(guān)知識即可求解。必須注意的是：當帶電體運動過程中與其它導體有接觸時，有可能所帶電量要發(fā)生變化。ER1R2CR4R3CKOCC【例9】如圖所示，四個定值電阻的阻值相同都為R，開關(guān)K閉合時，有一質(zhì)量為m帶電量為q的小球靜止于平行板電容器板間的中點O?，F(xiàn)在把開關(guān)K斷開，此小球向一個極板運動，并與此極板相碰，碰撞時無機械能損失，碰撞后小球恰能運動到另一極板處，設(shè)兩極板間的距離為d，電源內(nèi)阻不計，試計算：電源電動勢。小球和電容器一個極板碰撞后所帶的電量。三、針對訓練金屬芯線導電液體電介質(zhì)h1.1999年7月12日日本原子能公司所屬敦賀灣核電站由于水管破裂導致高輻射冷卻劑外流，在檢測此次重大事故中應用了非電量變化（冷卻劑 外泄使管中液面變化）轉(zhuǎn)移為電信號的自動化測量技術(shù).圖是一種通過檢測電容器電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖，容器中裝有導電液體，是電容器的一個電極，中間的芯柱是電容器的另一個電極，芯柱外面套有絕緣管（塑料或橡皮）作為電介質(zhì)，電容器的兩個電極分別用導線接在指示器上，指示器上顯示的是電容的大小，但從電容的大小就可知容器中液面位置的高低，為此，以下說法中正確的是A.如果指示器顯示出電容增大了，則兩電極正對面積增大，必液面升高B.如果指示器顯示電容減小了，則兩電極正對面積增大，必液面升高C.如果指示器顯示出電容增大了，則兩電極正對面積減小，液面必降低D.如果指示器顯示出電容減小了，則兩電極正對面積增大，液面必降低2.如圖所示，平行板電容器經(jīng)開關(guān)S與電池連接，a處有一電荷量非常小的點電荷，S是閉合的，a表示a點的電勢，F(xiàn)表示點電荷受到的電場力.現(xiàn)將電容器的B板向下稍微移動，使兩板間的距離增大，則A.a變大，F(xiàn)變大B.a變大，F(xiàn)變小C.a不變，F(xiàn)不變D.a不變，F(xiàn)變小3.（xx年全國高考試題）如圖所示，虛線a、b和c 是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為a、b和c，abc，一帶正電的粒子射入電場中，其運動軌跡如實線KLMN所示，由圖可知A.粒子從K到L的過程中，電場力做負功B.粒子從L到M的過程中，電場力做負功C.粒子從K到L的過程中，靜電勢能增加D.粒子從L到M的過程中，動能減小4.離子發(fā)動機飛船，其原理是用電壓U加速一價惰性氣體離子，將它高速噴出后，飛船得到加速，在氦、氖、氬、氪、氙中選用了氙，理由是用同樣電壓加速，它噴出時A.速度大B.動量大 C.動能大D.質(zhì)量大5.如圖所示，從F處釋放一個無初速的電子向B極方向運動，指出下列對電子運動的描述中哪句是錯誤的（設(shè)電源電動勢為U）A.電子到達B板時的動能是UeVB.電子從B板到達C板動能變化量為零 C.電子到達D板時動能是3 eVD.電子在A板和D板之間做往復運動6.a、b、c三個粒子由同一點垂直場強方向進入偏轉(zhuǎn)電場，其軌跡如圖所示，其中b恰好飛出電場，由此可以肯定在b飛離電場的同時，a剛好打在負極板上b和c同時飛離電場進入電場時，c的速度最大，a的速度最小動能的增量相比，c的最小，a和b的一樣大A.B.C.D. 7.在圖所示的實驗裝置中，充電后的平行板電容器的A極板與靈敏的靜電計相接，極板B接地.若極板B稍向上移動一點，由觀察到靜電計指針的變化，作出電容器電容變小的依據(jù)是A.兩極間的電壓不變，極板上電荷量變小B.兩極間的電壓不變，極板上電荷量變大C.極板上的電荷量幾乎不變，兩極間的電壓變小D.極板上的電荷量幾乎不變，兩極間的電壓變大8.如圖所示，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中，射入方向跟極板平行，整個裝置處在真空中，重力可忽略，在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是A. U1變大、U2變大 B.U1變小、U2變大C.U1變大、U2變小D.U1變小、U2變小9.密立根油滴實驗進一步證實了電子的存在，揭示了電荷的非連續(xù)性.如圖所示是密立根實驗的原理示意圖，設(shè)小油滴質(zhì)量為m，調(diào)節(jié)兩板間電勢差為U，當小油滴懸浮不動時，測出兩板間距離為d.可求出小油滴的電荷量q=_.10.水平放置的平行板電容器的電容為C，板間距離為d，極板足夠長，當其帶電荷量為Q時，沿兩板中央水平射入的帶電荷量為q的微粒恰好做勻速直線運動.若使電容器電荷量增大一倍，則該帶電微粒落到某一極板上所需的時間_.11.來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速，形成電流強度為1 mA的細柱形質(zhì)子流，已知質(zhì)子電荷量e=1.6010-19 C，這束質(zhì)子流每秒打在靶上的質(zhì)子數(shù)為_，假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距l(xiāng)和4l的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1/n2=_.12.如圖所示，一絕緣細圓環(huán)半徑為r，其環(huán)面固定在水平面上，場強為E的勻強電場與圓環(huán)平面平行，環(huán)上穿有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球，可沿圓環(huán)做無摩擦的圓周運動，若小球經(jīng)A點時速度vA的方向恰與電場垂直，且圓環(huán)與小球間沿水平方向無力的作用，則速度vA=_.當小球運動到與A點對稱的B點時，小球?qū)A環(huán)在水平方向的作用力NB=_.13.證明：在帶電的平行金屬板電容器中，只要帶電粒子垂直電場方向射入（不一定在正中間），且能從電場中射出如圖所示，則粒子射入速度v0的方向與射出速度vt的方向的交點O必定在板長L的中點.14.如圖所示，一對豎直放置的平行金屬板A、B構(gòu)成電容器，電容為C.電容器的A板接地，且中間有一個小孔S.一個被加熱的燈絲K與S位于同一水平線，從燈絲上可以不斷地發(fā)射出電子，電子經(jīng)過電壓U0加速后通過小孔S沿水平方向射入A、B兩極板間.設(shè)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，電子從燈絲發(fā)射時的初速度不計.如果到達B板的電子都被B板吸收，且單位時間內(nèi)射入電容器的電子數(shù)為n，隨著電子的射入，兩極板間的電勢差逐漸增加，最終使電子無法到達B板.求：（1）當B板吸收了N個電子時，A、B兩板間的電勢差.（2）A、B兩板間可達到的最大電勢差.（3）從電子射入小孔S開始到A、B兩板間的電勢差達到最大值所經(jīng)歷的時間.15.（12分）在光滑水平面上有一質(zhì)量m=1.010-3 kg、電荷量q=1.010-10 C的帶正電小球，靜止在O點，以O(shè)點為原點，在該水平面內(nèi)建立直角坐標系Oxy，現(xiàn)突然加一沿x軸正方向、場強大小E=2.0106 V/m的勻強電場，使小球開始運動，經(jīng)過1.0 s，所加電場突然變?yōu)檠貀軸正方向、場強大小仍為E=2.0106 V/m的勻強電場，再經(jīng)過1.0 s，所加電場又突然變?yōu)榱硪粋€勻強電場，使小球在此電場作用下經(jīng)1.0 s速度變?yōu)榱悖蟠穗妶龅姆较蚣八俣茸優(yōu)榱銜r小球的位置.參考答案1.A 該儀器類似于平行板電容器，且芯柱進入液體深度h越大，相當于兩平行板的正對面積越大，電容越大.2.B 3.AC 4.B5.C 電子從A到B做加速運動，從B到C做勻速運動，從C到D做減速運動，在D板時速度減為零之后返回，在A、D板間做往復運動.6.D7.D 靜電計是用來測帶電體和大地之間電勢差的，指針偏角大小反映了電容器A、B兩極板間電勢差大小，由Q幾乎不變，Q=CU即可得出結(jié)論.8.B9. 10.11.6.251015個，2/1，n=I/e=6.251015個，設(shè)質(zhì)子在與質(zhì)子源相距l(xiāng)和4l的兩處的速度分別為v1、v2，則v1/v2=1/2，極短的相等長度質(zhì)子流中質(zhì)子數(shù)之比為.12.，6Eq13.從偏移量y與偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系即可得到證明.14.（1） （2）U0 （3）15.第3 s內(nèi)所加電場方向指向第三象限，與x軸與225角；小球速度變?yōu)榱愕奈恢?（