高二物理下學期電場復習新人教版.ppt

電 場,2006、06,廣水一中:朱澤世,版權(quán)所有 復制必究 聯(lián)系QQ 82723780,一、電荷、電荷守恒定律,1、兩種電荷：用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷。,2、元電荷：一個元電荷的電量為1.61019C，是一個電子所帶的電量,說明：任何帶電體的帶電量皆為元電荷電量的整數(shù)倍。,3、起電：使物體帶電叫起電，使物體帶電的方式有三種,摩擦起電，接觸起電，感應起電。,4、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，系統(tǒng)的電荷總數(shù)是不變的,注意：電荷的變化是電子的轉(zhuǎn)移引起的；完全相同的帶電金屬球相接觸，同種電荷總電荷量平均分配，異種電荷先中和后再平分。,二、庫侖定律,內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間相互作用的力，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。,2.公式：F=kQ1Q2r2 k9.0109Nm2C2,3適用條件：（1）真空中； （2）點電荷,點電荷是一個理想化的模型,在實際中,當帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時,就可以把帶電體視為點電荷.(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).點電荷很相似于我們力學中的質(zhì)點,【例1】在光滑水平面上,有兩個帶相同電性的點電荷,質(zhì)量m12m2,電量q1=2q2,當它們從靜止開始運動,m1的速度為v時,m2的速度為 ;m1的加速度為a時,m2的加速度為 ，當q1、q2相距為r時,m1的加速度為a，則當相距2r時，m1的加速度為多少？,解析：,由動量守恒知，當m1的速度為v時，則m2的速度為2v，由牛頓第二定律與第三定律知：當m1的加速度為 a時，m2的加速度為2a,由庫侖定律知：,由以上兩式得a/=a/4,三、電場：,1、存在于帶電體周圍的傳遞電荷之間相互作用的特殊媒介物質(zhì)電荷間的作用總是通過電場進行的,2、電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷有力的作用,3、電場可以由存在的電荷產(chǎn)生,也可以由變化的磁場產(chǎn)生.,四、電場強度,1定義:放入電場中某一點的電荷受到的電場力F跟它的電量q的比值叫做該點的電場強度,表示該處電場的強弱,2表達式：EF/q 單位是：N/C或V/m；,E=kQ/r2（導出式，真空中的點電荷，其中Q是產(chǎn)生該電場的電荷）,EU/d（導出式，僅適用于勻強電場，其中d是沿電場線方向上的距離）,3方向：與該點正電荷受力方向相同，與負電荷的受力方向相反；電場線的切線方向是該點場強的方向；場強的方向與該處等勢面的方向垂直,4在電場中某一點確定了，則該點場強的大小與方向就是一個定值，與放入的檢驗電荷無關(guān)，即使不放入檢驗電荷，該處的場強大小方向仍不變，這一點很相似于重力場中的重力加速度，點定則重力加速度定，與放入該處物體的質(zhì)量無關(guān)，即使不放入物體，該處的重力加速度仍為一個定值,5、電場強度是矢量，電場強度的合成按照矢量的合成法則（平行四邊形法則和三角形法則）,6、電場強度和電場力是兩個概念，電場強度的大小與方向跟放入的檢驗電荷無關(guān)，而電場力的大小與方向則跟放入的檢驗電荷有關(guān)，,五、電場線：,是人們?yōu)榱诵蜗蟮拿枥L電場而想象出一些線,客觀并不存在,1.切線方向表示該點場強的方向,也是正電荷的受力方向,2從正電荷出發(fā)到負電荷終止，或從正電荷出發(fā)到無窮遠處終止，或者從無窮遠處出發(fā)到負電荷終止,3疏密表示該處電場的強弱，也表示該處場強的大小,4勻強電場的電場線平行且距離相等,5沒有畫出電場線的地方不一定沒有電場,6順著電場線方向，電勢越來越低,7電場線的方向是電勢降落陡度最大的方向，電場線跟等勢面垂直,8電場線永不相交也不閉合.,9電場線不是電荷運動的軌跡,正點電荷的電場分布,負點電荷的電場分布,勻強電場的電場分布,等量異種點電荷的電場,等量同種點電荷的電場,【例2】在勻強電場中，將質(zhì)量為m，帶電量為q的小球由靜止釋放，帶電小球的運動軌跡為一直線，該直線與豎直方向的夾角為，如圖所示，則電場強度的大小為（ ） A.有唯一值mgtan/q; B.最小值是mgsin/q； C最大值mgtanq； D.mg/q,解析:如附圖所示，利用三角形法則，很容易判斷出AB跟速度方向垂直,答案B,1、庫侖定律的理解和應用,【例3】如圖所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上a和c帶正電，b帶負電，a所帶電量的大小比b的小已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應是 AF1 BF2 CF3 DF4,解析:,a對c為斥力，方向沿ac連線背離a；b對c為引力，方向沿bc連線指向b由此可知，二力的合力可能為F3或F4,又已知b的電量比a的大，由此又排除掉F3，只有F4是可能的,例1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？,三點一線, 兩大夾小 兩同夾異, 近小遠大,C ab=bc,2.電場強度的理解和應用,【例8】長木板AB放在水平面上如圖所示,它的下表面光滑而上表面粗糙,一個質(zhì)量為m、電量為q的小物塊C從A端以某一初速起動向右滑行.當存在向下的勻強電場時,C恰能滑到B端,當此電場改為向上時,C只能滑到AB的中點,求此電場的場強。,解析:,當電場方向向上時，物塊c只能滑 到AB中點，說明此時電場力方向向下， 可知物塊C所帶電荷的電性為負。,電場方向向下時有:(mgqE)L=mv021/2(mM)v12 mv0=(mM)v1,電場方向向上時有:(mgqE)L/2=mv021/2(mM)v2 mv0=（ mM）v,則2(mgqE )=mgqE，得Emg/3q,3.電場線的理解和應用,【例11】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,分析:,由等量異種電荷電場線分布可知,從A到O,電場由疏到密;從O到B,電場線由密到疏,所以從AOB,電場強度應由小變大,再由大變小,而電場強度方向沿電場切線方向,為水平向右.由于電子處于平衡狀態(tài),所受合外力必為零,故另一個力應與電子所受電場力大小相等方向相反.電子受的電場力與場強方向相反,即水平向左,電子從AOB過程中,電場力由小變大,再由大變小,故另一個力方向應水平向右, 其大小應先變大后變小,所以選項B正確.,一、電勢差,電荷從電場中的一點移到另一點，電場力做的功跟其電量的比值叫做這兩點的電勢差，U=W/q，是標量,說明：電勢差很類似于重力場中的高度差物體從重力場中的一點移到另一點，重力做的功跟其重量的比值叫做這兩點的高度差hW/G,二、電勢,某點相對零電勢的電勢差叫做該點的電勢，是標量在數(shù)值上等于單位正電荷由該點移到零電勢點時電場力所做的功.由電場本身因素決定，與檢驗電荷無關(guān)。,說明：類似于重力場中的高度某點相對參考面的高度差為該點的高度,注意：,電勢是相對的與零電勢的選取有關(guān),而電勢差是絕對的,與零電勢的選取無關(guān).一般選取無限遠處或大地的電勢為零.當零電勢選定以后,電場中各點的電勢為定值.電場中A、B兩點的電勢差等于A、B的電勢之差,即UAB=AB,沿電場線方向電勢降低.,三、電場力做功與電勢能,1電勢能：電場中電荷具有的勢能稱為該電荷的電勢能電勢能是電荷與所在電場所共有的。,2電勢能的變化：電場力做正功電勢能減少；電場力做負功電勢能增加,重力勢能變化：重力做正功重力勢能減少；重力做負功重力勢能增加,3電場力做功：W=qU，U為電勢差，q為電量,重力做功：WGh，h為高度差，G為重量,電場力做功跟路徑無關(guān)，是由初末位置的電勢差與電量決定.,重力做功跟路徑無關(guān)，是由初末位置的高度差與重量決定,【例1】關(guān)于電勢與電勢能的說法正確的是 A電荷在電場中電勢高的地方電勢能大 B在電場中的某點，電量大的電荷具有的電勢能比電量小的電荷具有的電勢能大 C正電荷形成的電場中，正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能大 D負電荷形成的電場中，正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能小,解析：,正電荷在電勢高處的電勢能比電勢低處的電勢能大,負電荷則反之,所以A錯,當具有電勢為正值時,電量大的電荷具有的電勢能大于電量小的電荷具有的電勢能,當電勢為負值,恰好相反,所以B錯,正電荷形成的電場中,電勢為正值,這樣電勢與正電荷的電量來積為正值,而負電荷在正電荷形成的電場中電勢能為負值,因此C正確,負電荷形成的電場中,電勢為負值,因而正電荷具有的電勢能為負值,負電行具有的電勢能為正值,所以D正確,【例2】將一電量為2108C的點電荷,從零電勢S點移到電場中的M點,克服電場力做功4108J,則UM= ；若將該電荷從M點移到N點,電場力做功14108J,則N點電勢UN ；M、N兩點電勢差為 ,解析：,UM=W/q=4108/2108=2V由于是負電荷克服電場力做功，所以是順著電場線移動，M點電勢為負所以UM=2VUN=14108/21087V,由于是電場力做功，所以負電荷是逆著電場線方向移動，N點電勢比M點電勢高7V，這樣N點電勢比S點高5V，所以 5V,說明：求某點電勢可先求出電勢差，然后根據(jù)電勢差和電場力做功情況再求出該點電勢 應牢記：電場力做正功，電勢能減少；電場力做負功，電勢能增加,四、等勢面,1電場中電勢相等的點所組成的面為等勢面,2特點:,（1）各點電勢相等,（2）等勢面上任意兩點間的電勢差為零,（3）電荷沿著等勢面運動，電場力不做功,（4）處于靜電平衡狀態(tài)的導體是一個等勢體，其面為等勢面,（5）勻強電場，電勢差相等的等勢面間距離相等，點電荷形成的電場，電勢差相等的等勢面間距不相等，越向外距離越大,（6）等勢面上各點的電勢相等但電場強度不一定相等,（7）電場線跟等勢面垂直，且由電勢高的面指向電勢低的面,（8）兩個等勢面永不相交,【例3】如圖所示，勻強電場中的一組等勢面，A、B、C、D相鄰間距離為2cm，則場強 E ；離A點1.5cm的P點電勢為 V,解析：,UBpESBPsin600,BP之間電勢差為2.5V,由于UPUB，所以 Up=2.5 V,說明：在應用U=Ed公式時一定要注意d是沿著電場線方向的距離，或者說是兩等勢面間的距離,【例4】如圖所示,實線為勻強電場中的電場線，虛線為等勢面,且相鄰等勢面間的電勢差相等。一正點電荷在等勢面A處的動能為20J,運動到等勢面C處的動能為零。現(xiàn)取B等勢面為零電勢能面，則當此電荷的電勢能為2J時的動能是 J.（不計重力和空氣阻力）,解析：,設相鄰等勢面間的電勢差為U，根據(jù)動能定理，電荷從等勢面A運動到C的過程中qUAC020,電荷從等勢面A運動到B的過程中 qUABEKB20,聯(lián)立得EKB10J,又電荷僅受電場力在電場中運動時，根據(jù)運動定理： WABEKBEKA,根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系 wABAB,聯(lián)立得:AEKABEKB恒量,又在B點B0所以EK2010, 解出EK8J,1、一組概念的理解與應用,電勢、電勢能、電場強度都是用來描述電場性質(zhì)的物理，它們之間有十分密切的聯(lián)系，但也有很大區(qū)別，解題中一定注意區(qū)分，現(xiàn)列表進行比較,（1）電勢與電勢能比較：,（2）電場強度與電勢的對比,2.公式E=U/d的理解與應用,(1)公式E=U/d反映了電場強度與電勢差之間的關(guān)系，由公式可知，電場強度的方向就是電勢降低最快的方向,(2)公式E=U/d只適用于勻強電場，且d表示沿電場線方向兩點間的距離，或兩點所在等勢面的范離,(3)對非勻強電場，此公式也可用來定性分析，但非勻強電場中，各相鄰等勢面的電勢差為一定值時，那么E越大處，d越小，即等勢面越密,【例7】如圖所示，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點電勢D= 9v 。,例6. 如圖所示，三個同心圓是同一個點電荷周圍的三個等勢面，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,【例9】如圖所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負檢驗電荷在這個電場中的軌跡，若電荷是從a處運動到b處，以下判斷正確的是： A電荷從a到b加速度減小; Bb處電勢能大 Cb處電勢高; D電荷在b處速度小,解析:,由圖可知b處的電場線比a處的電場線 密,說明b處的場強大于a處的場強.根據(jù)牛頓第二定律,檢驗電荷在b處的加速度大于在a處的加速度,A選項錯.,由圖可知,電荷做曲線運動,必受到不等于零的合外力,即Fe0,且Fe的方向應指向運動軌跡的凹向.因為檢驗電荷帶負電,所以電場線指向是從疏到密.再利用“電場線方向為電勢降低最快的方向”判斷a,b處電勢高低關(guān)系是UAUB,C選項不正確。,根據(jù)檢驗電荷的位移與所受電場力的夾角大于900,可知電場力對檢驗電荷做負功.功是能量變化的量度,可判斷由ab電勢能增加,B選項正確.,又因電場力做功與路徑無關(guān),系統(tǒng)的能量守恒,電勢能增加則動能減小,即速度減小,D選項正確.,3.電場力做功與能量的變化應用,電場力做功,可與牛頓第二定律,功和能等相綜合,解題的思路和步驟與力學中的完全相同,但要注意電場力做功的特點與路徑無關(guān),【例10】如圖所示,有兩個完全相同的金屬球A、B,B固定在絕緣地板上,A在離B高H的正上方由靜止釋放,與B發(fā)生正碰后回跳高度為h,設碰撞中無動能損失,空氣阻力不計 A、若A、B帶等量同種電荷，則hH B、若A、B帶等量異種電荷，則hH C、若A、B帶等量異種電荷，則hH D、若A、B帶等量異種電荷，則hH,解析：,若A、B帶等量同種電荷,則碰撞后兩球帶電量不變,下落過程中重力做正功,電場力做負功,回跳時重力做負功,電場力做正功.由能量守恒定律得hH;若A、B帶等量異種電荷,則碰撞過程中重力做正功,電場力做正功,回跳過程中需克服重力做功.故hH.答案C,【例11】 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：E1=E2 E0，p1=p2 p0 E1=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 A. B. C. D.,【例11】 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：E1=E2 E0，p1=p2 p0 E1=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 A. B. C. D.,解析：,由牛頓定律的觀點看,兩球的加 速度大小始終相同,相同時間內(nèi)的位移大小一定相同,必然在連線中點相遇,又同時返回出發(fā)點.,由動量觀點看，系統(tǒng)動量守恒，兩球的速度始終等值反向，也可得出結(jié)論：兩球必將同時返回各自的出發(fā)點。且兩球末動量大小和末動能一定相等。,從能量觀點看，兩球接觸后的電荷量都變?yōu)?1.5Q，在相同距離上的庫侖斥力增大，返回過程中電場力做的正功大于接近過程中克服電場力做的功，由機械能定理，系統(tǒng)機械能必然增大，即末動能增大。,選C,一、電場中的導體,1、靜電感應：絕緣導體放在一個帶電體的附近，在絕緣導體上靠近帶電體的一端應帶電體的異種電荷，在遠離帶電體的一端帶同種電荷,靜電感應可從兩個角度來理解：根據(jù)同種電荷相排斥，異種電荷相吸引來解釋；也可以從電勢的角度來解釋，導體中的電子總是沿電勢高的方向移動,2靜電平衡狀態(tài)：導體中（包括表面）沒有電荷定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)注意這里是沒有定向移動而不是說導體內(nèi)部的電荷不動，內(nèi)部的電子仍在做無規(guī)則的運動，,3靜電屏蔽:處于靜電平衡狀態(tài)的導體,內(nèi)部的場強處處為零,導體內(nèi)部區(qū)域不受外部電場的影響,這種現(xiàn)象就是靜電屏蔽.,(1)內(nèi)部場強處處為零,導體內(nèi)部的電場強度是外加電場和感應電荷產(chǎn)生電場疊加的結(jié)果.(因為假若內(nèi)部場強不為零,則內(nèi)部電荷會做定向運動,那么就不是靜電平衡狀態(tài)了),4處于靜電平衡狀態(tài)的導體：,(2)凈電荷分布在導體的外表面，內(nèi)部沒有凈電荷.(因為凈電荷之間有斥力,所以彼此間距離盡量大,凈電荷都在導體表面),(3)是一個等勢體,表面是一個等勢面.(因為假若導體中某兩點電勢不相等,這兩點則有電勢差,那么電荷就會定向運動),【例1】一個任意形狀的金屬導體，處于靜電平衡狀態(tài)時 A導體內(nèi)部沒有凈電荷* B導體內(nèi)部任意兩點間的電勢差不一定為零 C導體內(nèi)部的場強不一定處處為零 D在導體表面上，電場線可以與導體表面成任意角,【例2】如圖所示，將不帶電的導體BC放在帶正電的金屬球A附近，當導體BC達到靜電平衡后，則下列說法正確的有（ ） A用導線連接BC兩端，導線中有瞬間電流通過 B用手摸一下導體B端可使導體帶正電 C導體C端電勢高于B端電勢 DB和C端感應電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生的場強沿BC方向逐漸減小,解析：,靜電平衡后，BC內(nèi)部場強為零，整個導作是個等勢體，故A、C都錯了，,根據(jù)導體附近的電場線分布,可判定導體BC的電勢比無窮遠處(大地)的電勢要高,故把導體B端或C端接地時,將有電子從大地流向?qū)w,導體將帶負電;導體處于靜電平衡時,導體內(nèi)部的電場跟感應電場相平衡,因此可以根據(jù)外電場在導體內(nèi)部的分布情況來確定感應電荷電場在導體內(nèi)部的分布情況,應用處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點解題,【例5】如圖所示，P為金屬球殼內(nèi)的一點，殼外一帶負電的帶電體A移近金屬球殼時，金屬球殼內(nèi)P點處的場強E和電勢U的變化是（ ） AE不變，U降低；BE不變，U升高 CE增大，U升高；D、E增大U降低,解析：,金屬球殼處于帶負電的帶電體A形成的電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，因此E始終等于零不變，由于帶電體A帶負電且靠近球殼，所以球殼的電勢降低。,答案：A,【例6】如圖所示,水平放置的金屬板正上方有一固定的正點電荷Q,一表面絕緣的帶正電的小球(可視為質(zhì)點且不影響Q的電場),從左端以初速度V0滑上金屬板,沿光滑的上表面向右運動到右端.在該運動過程中（ ） A.小球作勻速直線運動 B.小球作先減速，后加速運動 C.小球的電勢能保持不變.D.電場力對小球所做的功為零,【例6】如圖所示,水平放置的金屬板正上方有一固定的正點電荷Q,一表面絕緣的帶正電的小球(可視為質(zhì)點且不影響Q的電場),從左端以初速度V0滑上金屬板,沿光滑的上表面向右運動到右端.在該運動過程中（ ） A.小球作勻速直線運動 B.小球作先減速，后加速運動 C.小球的電勢能保持不變.D.電場力對小球所做的功為零,解析：,水平放置的金屬板在Q的電場中處于靜電平衡，它是一個等勢體，也就是說它表面的電場線處處與表面垂直，由于表面絕緣，故帶電小球在其表面上滑動時，電量不變，但電場力不做功，故小球作勻速直線運動所以A、C、D選項正確,二、電容,1定義；電容器所帶的電量跟它的兩極間的電勢差的比值叫做電容器的電容C=Q/U,2說明：,（1）電容器定了則電容是定值，跟電容器所帶電量及板間電勢差無關(guān)單位：法=庫/伏,（2）電容器所帶電量是指一板上的電量,（4）電容器被擊穿相當于短路，而燈泡壞了相當于斷路,（5）常用電容器： 可變電容、固定電容（紙介電容器與電解電容器）,（6）CQ/U,因為U1=Q1/CU2=Q2/C.所以CQ/U,【例4】兩個較大的平行金屬板A、B相距為d,分別接在電壓為U的電源正、負極上,這時質(zhì)量為m,帶電量為q的油滴恰好靜止在兩極之間,如圖所示,在其它條件不變的情況下,如果將兩極非常緩慢地錯開一些,那么在錯開的過程中（ ） A油滴將向上加速運動，電流計中電流從b流向a。 B油滴將向下加速運動，電流計中的電流從a流向b。 C油滴靜止不動，電流計中的電流從b流向a。 D油滴靜止不動，電流計中的電流從a流向b。,解析:,電容器接在電源的正、負極上沒有斷開,則電容器兩端的電壓不變,兩極板間的距離不變,則場強不變,油滴受力情況不變,油滴靜止不動.,在電容器兩極板錯開的 過程中,電容器的電容是減小的,由CqU可 知,U不變時,Q是減小的,則電容器的帶電量減小，有電荷流向電源,是放電電流,方向由a到b.D正確,3、平行板電容器問題的分析,一定要分清兩種常見的變化：,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,充電后斷開K，保持電容器帶電量Q恒定，這種情況下,【例10】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(電量很小)固定在P點,如圖所示,以E表示兩極板間的電場強度,U表示電容器兩極間的電壓；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（ ） AU變小，E不變； BE變大，W變大； CU變小，W不變； DU不變，W不變；,【例10】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(電量很小)固定在P點,如圖所示,以E表示兩極板間的電場強度,U表示電容器兩極間的電壓；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（ ） AU變小，E不變； BE變大，W變大； CU變小，W不變； DU不變，W不變；,解析：,由極板間距離減小，知電容C增大； 由充電后與電源斷開，知帶電量Q不變；由UQ/C可得極板間電壓U減小根據(jù),和U=Q/C得,再由E=U/d得,即E由Q/S決定而Q及S都不變，所以E不變,因為E不變，P點與負極板間的距離不變，所以可知 P與負極板間的電壓不變，即 P點的電勢Up不變，那么正電荷的電勢能 WqUp 就不變,答案：AC,（由上面的等式可以看出，在板間電介質(zhì)不變的情況下E由Q/S-正對面積上的電荷密度決定),例：如圖所示，豎直放置的平行金屬板間距為d=8cm，板間電壓為U=2.0103V在其間的勻強電場中用絲線懸掛一個帶負電的小球，絲線長L=6.0cm，小球質(zhì)量為m=2.0g將小球拉到與懸點O等高的B點后將它無初速釋放，小球擺到O點正下方的A點時速率為零求：小球的電荷量q小球下擺過程中的最大速度vm,一.帶電物體在電場中的運動,二、帶電粒子在電場中的運動,帶電粒子在電場中的運動與前面的帶電物體在電場中的運動的不同點就是不考慮粒子的重力帶電粒子在電場中運動分兩種情況：第一種情況是帶電粒子沿電場線進入電場，作直線運動第二種是帶電粒子垂直于電場方向進入電場，在沿電場力的方向上初速為零，作類似平拋運動第三種是帶電粒子在交變電場中的運動.,1、帶電粒子(微粒)在電場中的直線加速問題 2、帶電粒子(微粒)在電場中的偏轉(zhuǎn)問題 3、帶電粒子(微粒)在交變電場中的運動問題,1、帶電粒子(微粒)在電場中的直線加速問題,基本思路： 1.在勻強電場中 (1)牛頓第二定律與運動規(guī)律綜合處理 (2)動能定理 2.在非勻強電場中 應用能量觀點分析問題. *需注意帶電粒子與帶電微粒的區(qū)別.,加速電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，假設從靜止開始加速，則根據(jù)動能定理mv2=Uq，,所以離開電場時速度為,2 、帶電粒子(微粒)在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,處理電場偏轉(zhuǎn)問題的基本思路: 1.運動的合成與分解; 2.能量觀點.,如圖所示,板長為L,板間距離為d,板間電壓為U,帶電粒子沿平行于帶電金屬板以初速度v0進入偏轉(zhuǎn)電場,飛出電場時速度的方向改變角.,知道在偏轉(zhuǎn)電場中的兩個分運動：,垂直電場方向的勻速運動,vxv0,平行電場方向的初速度為零,加速度為Eq/m的勻加速直線運動,偏向角tan=qUL/mdv02,推導：,在電場中運動的時間tL/v0,在電場中的加速度aqU/dm,飛出電場時豎直方向速度vyat,偏轉(zhuǎn)角的正切值tan=vy/v0=qUL/mdv02,飛出電場時,平行電場方向側(cè)移 y=at2=qUL2/2mdv02=(qUL/mdv02)(L/2)=tanL/2,經(jīng)同一加速電場由靜止加速的兩個質(zhì)量、電量均不同的粒子,進入同一偏轉(zhuǎn)電場,飛出時偏轉(zhuǎn)角相同,推導:U0q=mv02 tan=qUL/mdv02 得tan=UL/2dU0 即兩粒子的偏轉(zhuǎn)角相同與m與q無關(guān),沿速度v反方向延長交OO/交于Q點,則O/QL/2, O/Qy/tan=L/2,Q,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=qU=Eqy,【例4】一帶電粒子從靜止經(jīng)加速電壓U1的加速電場加速后進入板間距離為d，板間電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)電場，當它飛出偏轉(zhuǎn)電場時，偏轉(zhuǎn)角為，要使偏轉(zhuǎn)角增大，則需要（ ） A使粒子的荷質(zhì)比（q/m）變大 B其它條件不變，只使U1變大 C其它條件不變，只使U2變大 D其它條件不變，只使d變大,解析：,U1q=mv02 ,tan=vy/v0=(qU2/dm)(L/v0)/v0= qU2L/mdv02,得tan=U2L/2dU1,即偏轉(zhuǎn)角與m與q無關(guān),所以A錯B錯，C對，D錯,【例5】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300角,如圖所示.求:(1)粒子未速度的大小;(2)勻強電場的場強;(3)兩板間的距離d,解法一：由牛頓定律和運動學公式求解,(1)由速度矢量圖,得粒子束速度,(2)粒子在電場中運動時間tl/v0,粒子射出電場時沿場強方向的分速度,由vyat有,則場強E,(3)兩板間距離,【例5】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v0緊貼上板垂直于電場線方向射入該電場,剛好從