高中物理静电场教案讲义文档格式.docx
- 文档编号:19512438
- 上传时间:2023-01-07
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:33.55KB
高中物理静电场教案讲义文档格式.docx
《高中物理静电场教案讲义文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理静电场教案讲义文档格式.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
画在电场中的有方向曲线,曲线上每点的切线方向就是该点的场强方向,电场线是假想的线。
电场线从正电荷或无限远出发,终止于负电荷或无限远。
电场线在电场中不相交不相切。
同一电场中,电场线越密集的地方场强越大。
2.电场能的性质
(1)电势:
φ,描述电场能的性质,由电场本身决定,标量,正负只表示大小,电势为零的地方场强不一定为零。
(2)电势差:
,描述电场做功的本领,由电场本身的两点间差异决定,标量,正负只表示电势的高低,零场强区域两点间电势差一定为零,电势差为零的两点间场强不一定为零。
(3)电势能:
φq,描述电荷在电场中的能量,电荷做功的本领,由电荷量和该点电势二者决定,与参考点选取有关,有相对性,正电荷在正电势位置有正电势能:
正正得正,正负得负,负负得正。
场强为零,电势能不一定为零,电势为零,电势能一定为零。
(4)各物理量关系:
匀强电场中(d为间沿场强方向的距离),电势沿着场强方向降低最快;
φφB,φ,,。
(5)静电力做功:
,,静电力做多少正功,电势能就减少多少,做多少负功,电势能就增加多少。
3.电容器,带点粒子在电场中的运动
(1)电容:
,单位法拉(F),1106μF(微法)=1012(皮法)。
平板电容器的电容
(2)带电粒子在匀强电场中运动:
只有电场力做功、初速度为零,有2-02
二、常规题型
例1.带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的(A)
A.2.4×
10-19C
B.-6.4×
C.-1.6×
10-18C
D.4.0×
10-17C
元电荷1.6×
10-19C,整数倍
练习1.在电场中把元电荷作为电量的单位,下列说法正确的是(D)
A.质子是元电荷
B.电子是元电荷
C.物体所带的电荷量叫做元电荷
D.电子所带的电荷量叫做元电荷
练习2.两金属小球所带电荷量分别为+3Q和,将两小球接触后,它们所带的电荷量一共为(B)
A.+3Q
B.+2Q
C.
D.
练习3.(2012•浙江)用金属做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上.小明同学用绝缘材料做的笔套,将笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5时圆环被吸引到笔套上,对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是()
A.摩擦使笔套带电
B.笔套靠近圆环时,圆环上、下感应出异号电荷
C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力
D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和
例2.不带电的金属球A与带正电的金属球B接触后也带正电,原因解释正确的是(C)
A.B有部分正电荷转移到A球上
B.A有部分正电荷转移到B球上
C.A有部分电子转移到B球上
D.B有部分电子转移到A球上
带正电物体夺得电子的本领大于不带电的金属球,带正电的物体夺得电子,金属球失去电子带正电
练习1.如图所示,将不带电的导体放在带正电的金属球A附近,当导体达到静电平衡后,则下列说法正确的有()
A.用导线连接两端,导线中有瞬时电流通过
B.用手摸一下导体B端可使导体带正电
C.导体C端电势等于B端电势
D.B和C端感应电荷在导体内部产生的场强大小沿方向逐渐减小
导体发生静电感应现象,静电平衡之后,内部场强处处为0,等势体、等势面,A错C对。
B离A较近,导体处于正电荷的电场中,导体的电势为正,高于大地,用手触摸一下,大地的电子会定向移动到导体上,所以应该带负点,B错。
感应电荷的电场电场强度与A电荷的电场强度大小相等方向相反,合场强为零,根据的场强延逐渐减小,所以的感应电荷的电场电场强度也逐渐减小,D对。
练习2.如图所示,A、B为两个带等量异号电荷的金属球,将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间,则下列叙述错误的是()
A.若将B球接地,B所带的负电荷还将保留一部分
B.若将B球接地,B所带的负电荷全部流入大地
C.由于C、D不带电,所以C棒的电势一定等于D棒的电势
D.若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间,将有电子流从y流向x
若将B球接地,B所带的负电荷一部分流入大地,由于静电感应,B所带的负电荷还将保留一部分,A对B错。
金属球A、B间的电场从A指向B,因为沿着电场线电势降低,故C棒的电势高于D棒的电势,C错。
由于C棒处在电场中,其x端感应出负电荷,D棒的y端感应出正电荷,若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间,将有从y流向x的电子流,D对。
练习3.如图所示,将带电棒移近两个不带电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下述几种方法中能使两球都带电的是(A)
A.先把两球分开,再移走棒
B.先移走棒,再把两球分开
C.棒的带电荷量不变,两导体球不能带电
D.以上说法都不对
棒接近两球时,两球的异种电荷向两端移动,把两球分开,再移走棒,两球由于感应起电带上异种电荷对。
先移走棒,两球的电荷就中和了,不会带电,B错。
棒电荷量不变,两球的电荷可以移动,C错。
D错。
例3.一根套有细环的粗糙杆水平放置,带正电的小球A通过绝缘细线系在细环上,另一带正电的小球B固定在绝缘支架上,A球处于平衡状态,如图所示.现将B球稍向右移动,当A小球再次平衡(该过程A、B两球一直在相同的水平面上)时,细环仍静止在原位置,下列说法正确的是()
A.细线对带电小球A的拉力变大
B.细线对细环的拉力保持不变
C.细环所受的摩擦力变大
D.粗糙杆对细环的支持力变大
练习1.有三个完全一样的金属小球A、B、C,A带电荷量+7Q、B带电荷量、C不带电,将A、B分别固定起来,然后让C球反复很它次与A、B球接触,最后移去C球,则A、B球间的库仑力变为原来的(B)
倍倍倍D.无法确定
练习2.如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q>0)的相同小球,小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接.当3个小球处在静止状态时,每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为(C)
A.1+B.1-C.1-D.1-
对外侧小球受力分析,设压缩量为x,k0+,解得,此时弹簧是伸长状态,所以原长
练习3.如图,悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A.在两次实验中,均缓慢移动另一带同种电荷的小球B.当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上,A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为θ,若两次实验中B的电量分别为q1和q2,θ分别为30°
和45°
.则
为(C)
A.2B.3C.2D.3
设A电量q0,质量m,受力分析,两种情况都受三个力而平衡
库伦力=θ,θ,整理得θ2θ
所以=2
例4.在静电场中,将一电子从A点移到B点,电场力做了正功,则(C)
A.电场强度的方向一定是由A点指向B点
B.电场强度的方向一定是由B点指向A点
C.电子在A点的电势能一定比在B点高
D.电子在B点的电势能一定比在A点高
练习1、B、C三点在同一直线上,:
1:
2,B点位于A、C之间,在B处固定一电荷量为Q的点电荷.当在A处放一电荷量为的点电荷时,它所受到的电场力为F;
移去A处电荷,在C处放一电荷量为-2q的点电荷,其所受电场力为(B)
无论B处点电荷是正还是负,A处的正电荷和C处的负电荷受力方向相同,C受力应该为正,A处,C处F′==
练习2.一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)(D)
A.B.C.D.
做曲线运动,受力方向应该指向轨迹弯曲内侧,错,速率是递减的,电场力应该做负功,B错D对。
练习3.(2013,安徽)如图所示,平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空.将电荷为q的点电荷置于z轴上处,则在平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上处的场强大小为(k为静电力常量)(D)
由于导体远端在无限远处,对-处影响可以忽略不计,所以导体在处和-处产生的场强可看作是近端感应电荷产生的场强,在z轴-处,合场强为0,q在-处产生的场强为E1,故感应电荷在-处产生的场强为E2,所以感应电荷在处产生的场强为,q在处产生的场强为,所以处的合场强为+=。
D对。
例5.如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且.P点在y轴右侧,⊥.则()
A.M点的电势比P点高
B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功
C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势
D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动
电场线应与等势线垂直,过P点做等势线,应该是一条曲线经过之间,M电势比P高,A对。
负电荷沿电场力方向移动,电场力做负功,B错。
比的电场线密度大,电势差应该小,C错。
O点电场力方向沿Y轴向上,D对。
练习1.(2010,广东)如图是某一点电荷的电场线分布图,下列表述正确的是()
A.a点的电势高于b点的电势
B.该点电荷带负电
C.a点和b点电场强度的方向相同
D.a点的电场强度大于b点的电场强度
练习2.(2009,北京)某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为和,电势分别为φP和φQ,则(A)
A.>,φP>φQ
B.>,φP<φQ
C.<,φP>φQ
D.<,φP<φQ
练习3.(2008,四川)如图,在真空中一条竖直向下的电场线上有两点a和b.一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动,到达b点时速度恰好为零.则下面说法正确的是()
A.a点的电场强度大于b点的电场强度
B.质点在b点所受到的合力一定为零
C.带电质点在a点的电势能大于在b点的电势能
D.a点的电势高于b点的电势
由于质点运动过程中初末速度均为零,因此质点所受电场力向上,而且先加速后减速,故在a点电场力大于重力,所以a点电场强度更大,A对。
b点电场力小于重力,合力不为0,B错。
电场力做正功,电势能减小,C对。
沿电场线方向电势降低,D错。
例6.一带电粒子在如图所示的点电荷的电场中,在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点,电荷的加速度、动能、电势能的变化情况是(C)
A.加速度的大小增大,动能、电势能都增加
B.加速度的大小减小,动能、电势能都减少
C.加速度增大,动能增加,电势能减少
D.加速度增大,动能减少,电势能增加
B点电场线密集,受电场力大,加速度大,电场力做正功,动能增加、电势能减少
练习1.如果把q=1.0×
10-8C的正电荷,从无穷远移至电场中的A点,需要克服电场力做功1.2×
10-4J,那么:
(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少?
(2)q未移入电场前A点的电势是多少?
(1)克服电场力做功,电势能增加,1.2×
10-4J,电势φ=1.2×
104V
(2)电势是由电场本身决定的,与电荷无关,所以移入q前电势仍然是1.2×
练习2.如图所示,一个带负电的油滴以初速从P点倾斜向上进入水平方向的匀强电场中,若油滴到达最高点时速度大小仍为,则油滴最高点的位置是(A)
A.P点的左上方 B.P点的右上方
C.P点的正上方 D.上述情况都可能
最高点位置根据电势来判断,变高在左上,不变在正上,变低在右上
根据动能定理0,电场力做正功,电势能降低,因为油滴带负电,在电势越高的地方电势能越低,所以在左上
练习3.如图所示,将一质量为m,电荷量为的小球固定在绝缘体的一端,杆的另一端可绕通过O点的固定轴移动.杆长为L,杆的质量忽略不计,杆和小球置于场强为E的匀强电场中,电场的方向如图所示,将杆拉至水平位置,在此处将小球自由释放,求杆运动到竖直位置时小球的动能及小球电势能的变化量
根据动能定理:
电势能减少
练习4.如图所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作出正确判断的是 ()
A.带电粒子所带电荷的符号
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒于在a、b两点的速度何处较大
D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
受力方向只想轨迹内侧,电场线密集的地方受力大,根据受力方向,电场力做正功电势能降低
练习5.如图所示,匀强电场方向水平向右,一带电微粒沿直虚线在电场中斜向上运动,则该微粒在从A运动到B的过程中,其能量变化为()
A.动能增大,电势能减小
B.动能减小,重力势能增大
C.动能减小,电势能增大
D.动能增大,电势能增大
受力分析可知受到电场力水平向左,电场力重力的合力方向与速度方向正好相反,电场力重力都做负功,动能减小,电势能重力势能增大。
例7.电场中有a、b两点,a点电势为4V,若把电量为2×
10-8C的负电荷,从a移到b的过程中,电场力做正功4×
10-8J,则(D)
A.a、b两点中,a点电势较高。
点电势是2V
C.b点电势是-2V点电势是6V
2φφb,所以φ6V
练习1.如图所示,实线为电场线,虚线为等势面,且相邻两等势面的电势差相等,一正电荷在等势面φ3上具有动能为20J,当它运动到等势面φ1上时速度恰好为零,令φ2=0,那么当电荷的电势能为4J时,其动能大小为(C)
A.16JB.10JC.6JD.4J
根据动能和势能的总和是守恒的,因为在等势面2上电势为0,电势能也是0,
而其动能是等势面1和等势面3两个动能之和的一半,即为10焦耳,所以在每个
等势面上,动能和势能总和为10焦耳,所以当电势能为4,动能就是6焦耳
练习2.如图所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的某一圆交于B、C两点,质量为m,带电量为的有孔小球从杆上A点无初速下滑,已知q远小于Q,,小球滑到B点时速度大小为,求:
⑴小球由A到B过程中电场力做的功⑵A、C两点的电势差.
(1)设电场力做功,由动能定理得2,代入得
(2)C点电势与B点相等,∴
练习3.如图所示,在范围很大的水平向右的匀强电场中,一个带电量为的油滴,从A点以速度v竖直向上射入电场。
已知油滴质量为m,重力加速度为g。
当油滴到达运动轨迹的最高点时,测得它的速度大小恰为2,则:
(1)电场强度E为多大?
(2)A点与最高点的电势差为多少?
(1)竖直方向上,水平方向上,,2,三式联立得
(2)设最高点为B,高为h,根据动能定理,m()2-2
,得
例8.关于匀强电场中场强和电势差的关系,正确的是(C)
A.电场强度越大,则任意两点间的电势差也越大
B.任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积
C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降低必定相等
D.电势降低的方向必定是电场强度的方向
关键字,匀强电场。
练习1.如图所示,两带电小球,电量分别为+q和-q,固定在一长为L的绝缘细杆的两端,置于电场强度为E的电场中,杆与场强方向平行,其位置如图所示。
若此杆绕O点垂直于杆的轴转1800角,则过程中电场力做功为(C)
A.0C.2D.4
练习2.如图所示,电荷量为-5×
10-3C的点电荷在匀强电场中沿半径为10㎝的半圆弧由A点运动到B点,已知电场强度E=1.0×
103,则此过程中电荷的电势能将如何变化?
变化多大?
电荷带负电,电场力向左,做正功,,带入数据得0.25J
所以电势能增大0.25J
练习3.如图所示为一组未知方向的匀强电场的电场线,将1×
10-6C的负电荷由A点沿水平线移至B点,电场力做了2×
10-6J的功,A、B间的距离为2。
问:
(1)A、B两点间的电势差多大?
(2)匀强电场场强多大?
方向如何?
(1)2V
(2)电场力做正功,说明A点电势能高,电荷为正,所以A点电势高
所以场强方向由上指向下,200
例9.如图所示,平行直线表示电场线,但未标方向,带电量为10-2C的微粒在电场中只受电场力作用,由A点移到B点,动能损失0.1J,若A点电势为-10V,则 ()
A.B点的电势为0V
B.电场线方向从右向左
C.微粒的运动轨迹可能是轨迹1
D.微粒的运动轨迹可能是轨迹2
正电荷动能损失,克服电场力,所以电场力方向向左,B正确。
10,所以A点电势比B点低10V,B点电势为0V,A正确。
受力方向指向轨迹内侧,C对,D错。
练习1.在匀强电场中,如图所示分布着A、B、C三点,当把一个电量10-5C的正电荷从A点沿连线移到B点时,电场力做功为零,从B移到C点时电场力做功为-1.73×
10-3J,试判断该电场的方向,并求出场强的大小
A到B做功为零,电场线垂直与,正电荷B到C电场力做负功,所以电场方向
垂直向右下。
-1.73×
10-3,×
30°
,解得1000
练习2.在方向水平的匀强电场中,一个不可伸长的不导电细绳的一端连着一个质量为m电荷量为q的带电小球,另一端固定于O点,把小球拉起直到细绳与场强方向平行,然后无初速度释放,已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ,如图所示,求:
(1)匀强电场的场强;
(2)小球经过最低点时细线对小球的拉力。
(1)根据动能定理θ(1θ)=0
所以
(2)运动到最低点时,根据动能定理
2,受力分析,,解得3
练习3.如图所示,水平方向的匀强电场场强为E,有一带电物体P自O点竖直向上射入,它的初动能0=4J,当P上升至最高点M时,其动能6J,那么当它折回通过与O在同一水平线上的O′时,其动能为?
A.10JB.12JC.24JD.28J
竖直方向动能不变,为4J,由O到M,水平方向动能增加了6J,初速度
为0的匀加速运动在相同时间内的位移比为1:
3:
5。
。
所以由M到O′,水平方向动能又增加18J,所以最后动能为4+6+18=28J
例10.如图所示,在原来不带电的金属细杆附近P处,放置一个正点电荷.达到静电平衡后(B)
A.a端的电势比b端的高等势体处处电势相等
B.b端的电势比d点的低
C.a端的电势不一定比d点的低
D.杆内c处场强的方向由a指向b内部场强为零
练习1.在两块带等量异性电荷的平行金属板M、N之间,垂直于金属板放置一个原来不带电的金属棒,如图所示.当达到静电平衡后,以下说法中正确的是()
A.金属棒上A端电势高于B端电势等势体处处电势相等
B.金属棒上A、B两端电势相等
C.由于静电感应,金属棒的A端带正电荷
D.由于静电感应,金属棒的A端带负电荷
练习2.工人在高压作业时穿的工作服中间夹有一层细金属丝编织的网,关于这层细金属网的作用,以下说法正确的是(B)
A.使人体所在空间保持电势为零
B.使人体所在空间保持场强为零
C.使人体所在空间保持电势差恒定但不为零
D.使人体所在空间为一匀强电场
练习3.如图所示,在两个固定电荷和之间放入两个原来不带电的导体,1、2、3、4为导体上的四个点,在达到静电平衡后,各点的电势分别是φ1、φ2、φ3、φ4,则(B)
A.φ4>φ3>φ2>φ1
B.φ4=φ3>φ2=φ1
C.φ4<φ3<φ2<φ1
D.φ4=φ3<φ2=φ1
例11.下列选项描述的是对给定的电容器充电时电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像,其中正确的是()
练习1.平行板电容器充电后断开电源,现将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离.下图表示此过程中电容器两极板间电场强度E随两极板间距离d的变化关系,正确的是(C)
由于平行板电容器充电后断开电源,电容器所带电荷量保持不变,两极板间电场强度E===,E随两极板间距离d的增大保持不变,C正确,A、B、D错误.
练习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(B)
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
由平行板电容器电容决定式C=知,当插入电介质后,εr变大,则在S、d不变的情况下C增大;
由电容定义式C=得U=,又电荷量Q不变,故两极板间的电势差U减小,选项B正确.
练习3.如图所示,把一个平行板电容器接在电压U=10V的电源上.现进行下列四步操作:
(1)合上K;
(2)在两板中央插入厚为的金属板;
(3)断开K;
(4)抽出金属板.则此时电容器两板间的电势差为(D)
A.0B.10V
C.5VD.20V
根据C=分析每一步操作造成的影响如下:
(1)合上K,电源对电容器充电,电容器两端电压为U,设电容为C,
则带电荷量Q1=,板间形成一个匀强电场,电场强度为E1=.
(2)插入金属板,板的两侧出现等量异号的感应电荷,上、下形成两个匀强电场区域,其宽度均为.由于整个金属板为等势体,则M板与金属板之间、金属板与N板之间的电势差均为,因此,其电场强度增为原来的2倍,即E2=2E1.显然,在插入过程中,电源必须对M、N两板继续充电,使板上电荷量增为原来的2倍,即Q2=2Q1.
(3)断开K,M、N两板的电荷量保持不变,即Q3=Q2=2Q1.
(4)抽出金属板,电容器的电容仍为C,而电荷量为2Q1,所以两板间电势差变为=2U=20V.
练习4.如图所示,平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60V的恒压电源上,两极板间距为3cm,电容器带电荷量为6×
10-8C,A极板接地.求:
(1)平行板电容器的电容;
(2)平行板电容器两板之间的电场强度;
(3)距B板2cm的M点处的电势.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中物理 静电场 教案 讲义