高中物理靜電場(chǎng)知識(shí)歸類

靜電場(chǎng)梳理基本知識(shí)點(diǎn)梳理第1頁第2頁知識(shí)結(jié)構(gòu)電荷電場(chǎng)電場(chǎng)力電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)能電勢(shì)與電勢(shì)差場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差關(guān)系電荷靜電現(xiàn)象應(yīng)用與防治電容器電容示波器原理及其應(yīng)用電場(chǎng)力功第3頁兩個(gè)靜電力公式F=Eq任何場(chǎng)中電荷受靜電力真空中兩靜止點(diǎn)電荷之間靜電力Eqq1q2第4頁靜電力方向判定

1、電荷（q）電性、電荷受靜電力（F）方向、該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)（E）方向，三個(gè)原因中知道兩個(gè)能確定第三個(gè)，只知道一個(gè)原因另兩個(gè)不能確定,只能假設(shè)，不一樣假設(shè)下結(jié)果不一樣。2、兩個(gè)點(diǎn)電荷間作用力方向在它們連線上，且同種排斥異種相吸。3、依據(jù)帶電粒子軌跡判斷，若只受靜電力，靜電力指向軌跡凹一側(cè)。第5頁場(chǎng)強(qiáng)疊加三步驟1、先判斷每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)方向。2、用定性或定量判斷每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)大小。3、用平行四邊形定則合成。第6頁計(jì)算功兩個(gè)公式W=Eqd

已知E、d優(yōu)先選擇此式（注意s取法）W=qU已知U優(yōu)先選擇此式第7頁計(jì)算電荷電勢(shì)能兩個(gè)公式1、電荷在某點(diǎn)電勢(shì)能等于把電荷從這點(diǎn)移到零電勢(shì)能點(diǎn)過程中電場(chǎng)力做功，即EPA=WA02、EPA=qφ第8頁電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系1、靜電力對(duì)電荷做功等于電荷電勢(shì)能改變量，即WAB=EPA-EPB2、靜電力做了多少正功，電荷電勢(shì)能降低多少，靜電力做了多少負(fù)功，電荷電勢(shì)能增加多少。第9頁計(jì)算電勢(shì)差三個(gè)公式UAB=φA-φBUAB=WAB/qUAB=Ed（適合用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，若非勻強(qiáng)電場(chǎng)可用它定性討論問題）電勢(shì)差：標(biāo)量，與場(chǎng)本身和兩點(diǎn)位置相關(guān)。第10頁計(jì)算電勢(shì)四個(gè)公式UAB=φA-φBφA=KQ/rφA-φB=UAB=WAB/qφA-φB=UAB=EdφA=EA/q電勢(shì)：標(biāo)量，正負(fù)代表大小。與場(chǎng)本身和零電勢(shì)選擇相關(guān)。第11頁電勢(shì)高低判斷判斷角度

判斷方法依據(jù)電場(chǎng)線方向： 沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐步降低依據(jù)電場(chǎng)力做功： 依據(jù)UAB＝WAB/q，將WAB、q正負(fù)號(hào)代入，由UAB正負(fù)判斷φA、φB高低依據(jù)場(chǎng)源電荷正負(fù)： 取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，正電荷周圍電勢(shì)為正值，負(fù)電荷周圍電勢(shì)為負(fù)值；靠近正電荷處電勢(shì)高，靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低依據(jù)電勢(shì)能高低： 在正電荷電勢(shì)能較大處電勢(shì)高，在負(fù)電荷電勢(shì)能較小處電勢(shì)高第12頁電勢(shì)能大小判斷判斷角度

判斷方法做功判斷法：電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加電荷電勢(shì)法：在正電荷電勢(shì)高地方電勢(shì)能大，在負(fù)電荷電勢(shì)低地方電勢(shì)能大公式法：由Ep＝qφ將q、φ大小、正負(fù)號(hào)一起代入公式，Ep越大，電勢(shì)能越大能量守恒法：在電場(chǎng)中，當(dāng)只有電場(chǎng)力做功時(shí)，電荷動(dòng)能和電勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小，反之，電勢(shì)能增加第13頁兩個(gè)圖象Exxφ斜率意義：電場(chǎng)強(qiáng)度面積意義：電勢(shì)差第14頁三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式

適合用于任何電場(chǎng)只適合用于真空中點(diǎn)電荷只適合用于勻強(qiáng)電場(chǎng)第15頁四個(gè)用比值定義物理量由場(chǎng)本身和位置決定由場(chǎng)本身、位置和零電勢(shì)點(diǎn)選擇決定由場(chǎng)本身和兩點(diǎn)位置決定與零電勢(shì)點(diǎn)選擇無關(guān)由電容器本身決定第16頁正負(fù)電荷在同一場(chǎng)中相反情況1、同一場(chǎng)中正負(fù)電荷受靜電力方向相反2、同一電場(chǎng)中正負(fù)電荷向同一方向移動(dòng)時(shí)靜電力功相反，電勢(shì)能增減相反。E+q-qFFV第17頁正負(fù)電荷在同一場(chǎng)中相反情況3、同一電場(chǎng)中，正電荷電勢(shì)能越大點(diǎn)，電勢(shì)越高，負(fù)電荷電勢(shì)能越大點(diǎn)，電勢(shì)越低；正電荷電勢(shì)能為負(fù)點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)，負(fù)電荷電勢(shì)能為負(fù)點(diǎn)電勢(shì)為正。4、要求無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)，則正電荷產(chǎn)生電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)為正，負(fù)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)。第18頁幾個(gè)經(jīng)典電場(chǎng)線由一條電場(chǎng)線不能確定是何種電場(chǎng)電場(chǎng)線第19頁等量同種電荷和等量異種電荷中垂線上場(chǎng)強(qiáng)比較（連線上呢？）比較項(xiàng)目等量同種電荷等量異種電荷電場(chǎng)線圖示中垂線上交點(diǎn)O處場(chǎng)強(qiáng)為零最大由O沿中垂線向外場(chǎng)強(qiáng)改變先增大后減小逐步減小關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系大小相等，方向相反左至右先減小后增大大小相等，方向相同左至右先減小后增大第20頁幾個(gè)經(jīng)典等勢(shì)面以點(diǎn)電荷為圓心同心圓平行等間距直線連線中垂線是等勢(shì)面若選無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)，則中垂線上電勢(shì)為零。連線上從左至右電勢(shì)降低。+?-?0連線中垂線上從中點(diǎn)至無窮遠(yuǎn)電勢(shì)降低，中點(diǎn)電勢(shì)最高（正），連線上從左至右電勢(shì)先減小后增大（正），對(duì)稱點(diǎn)電勢(shì)相等。電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，等勢(shì)面密地方電場(chǎng)線也密。第21頁電場(chǎng)線與等勢(shì)面關(guān)聯(lián)點(diǎn)1、沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，即電場(chǎng)線由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面。2、電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功。3、電場(chǎng)線密地方等差等勢(shì)面也密。4、場(chǎng)強(qiáng)大小看電場(chǎng)線疏密，電勢(shì)高低看電場(chǎng)線方向第22頁電容器動(dòng)態(tài)分析1、電容器充電后與電源斷開，電容器極板上電荷量Q不變。C=Q/UC=εS/4πKdE=U/dE與d無關(guān)2、電容器與電源相連，極板間電勢(shì)差U不變。C=Q/UC=εS/4πKdE=U/dE與S無關(guān)E=4πKQ/εS第23頁針對(duì)練習(xí)（09海淀）圖3所表示為研究決定平行板電容器電容大小原因試驗(yàn)裝置。兩塊相互靠近等大正對(duì)平行金屬板M、N組成電容器，板N固定在絕緣座上并與靜電計(jì)中心桿相接，板M和靜電計(jì)金屬殼都接地，板M上裝有絕緣手柄，能夠執(zhí)手柄控制板M位置。在兩板相距一定距離時(shí)，給電容器充電，靜電計(jì)指針張開一定角度。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，保持電容器所帶電荷量不變，對(duì)此試驗(yàn)過程描述正確是（）A．只將板M從圖示位置稍向左平移，靜電計(jì)指針張角變大B．只將板M從圖示位置沿垂直紙面向外方向稍微平移，靜電計(jì)指針張角變大C．只將板M從圖示位置稍向上平移，靜電計(jì)指針張角減小D．只在M、N之間插入云母板，靜電計(jì)指針張角變大圖3MN靜電計(jì)AB第24頁針對(duì)練習(xí)將平行板電容器兩極板之間距離、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度大小和極板所帶電荷量分別用d、U、E和Q表示。以下說法正確是()A．保持U不變，將d變?yōu)樵瓉韮杀?，則E變?yōu)樵瓉矶种籅．保持E不變，將d變?yōu)樵瓉矶种?，則U變?yōu)樵瓉韮杀禖．保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉韮杀?，則U變?yōu)樵瓉矶种籇．保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉矶种唬瑒tE變?yōu)樵瓉韮杀禔第25頁針對(duì)練習(xí)如圖所表示，兩塊平行金屬板正對(duì)著水平放置，兩板分別與電源正、負(fù)極相連，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，一帶電液滴恰好靜止在兩板間M點(diǎn)，則()A．當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，若減小兩板間距，液滴仍靜止B．當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，若增大兩板間距，液滴將下降C．開關(guān)再斷開后，若減小兩板間距，液滴將上升D．開關(guān)再斷開后，若增大兩板間距，液滴仍靜止BD第26頁帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)形式只在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)勻加速直線和曲線變加速直線和曲線勻減速直線和曲線變減速直線和曲線勻速圓周運(yùn)動(dòng)在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)靜止加速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)勻加速直線和曲線變加速直線和曲線勻減速直線和曲線變減速直線和曲線圓周運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)(簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng))第27頁1.如圖所表示，M、N是在真空中豎直放置兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q帶電粒子，以極小初速度由小孔進(jìn)入電場(chǎng)，當(dāng)M、N間電壓為U時(shí)，粒子抵達(dá)N板速度為v，假如要使這個(gè)帶電粒子抵達(dá)N板速度為2v，則下述方法能滿足要求是A.使M、N間電壓增加為2UB.使M、N間電壓增加為4UC.使M、N間電壓不變，距離減半D.使M、N間電壓不變，距離加倍問題與練習(xí)【B】加速度、時(shí)間怎樣改變？第28頁2.一束一價(jià)正離子流垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，已知它們離開勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角相同，能夠判定它們進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)A.一定含有相同動(dòng)能B.一定含有相同動(dòng)量C.一定含有相同質(zhì)量D.一定含有相同速度問題與練習(xí)【A】第29頁3.圖為示波管示意圖，示波管靈敏度為電子離開偏轉(zhuǎn)極時(shí)側(cè)向偏移y跟偏轉(zhuǎn)極所加電壓U2之比(y/U2).為了提升示波管靈敏度，可采取辦法是A.增大偏轉(zhuǎn)極電壓U2B.使偏轉(zhuǎn)極極板長(zhǎng)度l變短C.使偏轉(zhuǎn)極極板間距離d變小D.增大加速極電壓U1問題與練習(xí)【C】第30頁4.真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計(jì)),經(jīng)過U0=1000V加速電場(chǎng)后,由小孔S沿兩水平金屬板A、B間中心線射入.板長(zhǎng)l=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B兩板間電壓u隨時(shí)間t改變圖線如圖2所表示.設(shè)A、B間電場(chǎng)可看作是均勻,且兩板外無電場(chǎng).在每個(gè)電子經(jīng)過電場(chǎng)區(qū)域極短時(shí)間內(nèi),電場(chǎng)可視作恒定.光屏與極板右端距離b=0.15m.求電子打在熒光屏上最大偏移量.

問題與練習(xí)【2.5cm

】第31頁用類比法學(xué)習(xí)基本概念電場(chǎng)強(qiáng)度類比重力場(chǎng)強(qiáng)度第32頁用類比法學(xué)習(xí)基本概念靜電力做功類比重力做功W=Eqs(s和靜電力在一條直線上）

W=mgh（h和重力在一條直線上）電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變關(guān)系類比重力做功與重力勢(shì)能改變關(guān)系W電=EP1-EP2W重=EP1-EP2第33頁用類比法學(xué)習(xí)基本概念電勢(shì)φ類比高度h，即φh。電勢(shì)差類比高度差，即UABhAB第34頁電容器水容器電荷量Q水量V電勢(shì)差U水位差H電容C

橫截面S用類比法學(xué)習(xí)基本概念+++++++++---------

V與h成正比Q與U成正比第35頁練習(xí)有三個(gè)完全相同金屬球，A球帶電荷量為q，B、C均不帶電?，F(xiàn)要使B球帶電荷量為3q/8，應(yīng)該怎么辦？第36頁練習(xí)如圖，真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷

和

，分別固定在

和

位置上。（1）

坐標(biāo)軸上哪幾個(gè)位置電場(chǎng)強(qiáng)度為0？（2）

坐標(biāo)軸上哪些地方電場(chǎng)強(qiáng)度是沿軸正方向？第37頁如圖所表示，A、B、C、D、E是半徑為r圓周上等間距五個(gè)點(diǎn)，在這些點(diǎn)上各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，除A點(diǎn)處電荷量為－q外，其余各點(diǎn)處電荷量均為＋q，則圓心O處()A．場(chǎng)強(qiáng)大小為kq/r2，方向沿OA方向B．場(chǎng)強(qiáng)大小為kq/r2，方向沿AO方向C．場(chǎng)強(qiáng)大小為2kq/r2，方向沿OA方向D．場(chǎng)強(qiáng)大小為2kq/r2，方向沿AO練習(xí)第38頁練習(xí)如圖所表示，ABCD是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)分別為φA=15v，φB=3v，φC=-3v，由此可得D點(diǎn)電勢(shì)φD=ABCD第39頁練習(xí)如圖所表示，在足夠大光滑絕緣水平面內(nèi)有一帶正電點(diǎn)電荷a(圖中未畫出)，與a帶同種電荷電荷b僅在a庫侖力作用下，以初速度v0(沿MP方向)由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，到N點(diǎn)時(shí)速度大小為v，且v<v0，則以下說法不正確是()A．a(chǎn)電荷一定在虛線MP下方B．b電荷在M點(diǎn)、N點(diǎn)加速度大小可能相等C．b電荷在M點(diǎn)電勢(shì)能小于在N點(diǎn)電勢(shì)能D．b電荷從M點(diǎn)到N點(diǎn)過程中，a電荷對(duì)其做總功為負(fù)值速度大動(dòng)能大電勢(shì)能小電勢(shì)低離點(diǎn)電荷遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)小第40頁思索與討論第41頁思索與討論：1．假如在電極XX'之間不加電壓，但在電極YY'之間加不變電壓，電子束運(yùn)動(dòng)過程中受到哪個(gè)方向力？電子將打在熒光屏什么位置？是一個(gè)點(diǎn)還是一條線？（是一個(gè)在Y軸上點(diǎn)。）假如在電極XX'之間加不變電壓，但在電極YY'之間不加電壓，電子束運(yùn)動(dòng)過程中受到哪個(gè)方向力？電子將打在熒光屏什么位置？是一個(gè)點(diǎn)還是一條線？（是一個(gè)在X軸上點(diǎn)。）假如在電極XX'之間加不變電壓，在電極YY'之間也加不變電壓，電子束運(yùn)動(dòng)過程中受到哪個(gè)方向力？電子將打在熒光屏什么位置？是一個(gè)點(diǎn)還是一條線？（是某一象限點(diǎn)。）第42頁2．假如在電極XX‘之間不加電壓，但在電極YY’之間加如圖1所表示改變規(guī)律電壓，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？（y軸上一條直線）3．假如在電極YY‘之間加如圖1所表示改變規(guī)律電壓，在電極XX’之間加不變電壓，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？（一條平行于Y軸直線）4．假如在電極YY‘之間仍加如圖所表示改變規(guī)律電壓，在電極XX’之間加上面如圖2電壓，在熒光屏?xí)吹绞裁磮D形？試著畫出它圖形。tUyOt2t1ADBCEF圖1tUxOt2t1ADBCEF圖2OyxABCDEF第43頁復(fù)合場(chǎng)問題水平向右勻強(qiáng)電場(chǎng)中，用長(zhǎng)為R輕質(zhì)細(xì)線在O點(diǎn)懸掛一質(zhì)量為m帶電小球，靜止在A處，AO連線與豎直方向夾角為370，現(xiàn)給小球施加一個(gè)沿圓弧切線方向初速度V0，小球便在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，為使小球能在豎直面內(nèi)完成圓周運(yùn)動(dòng)，這個(gè)初速度V0最少應(yīng)為多大？靜止時(shí)對(duì)球受力分析如右圖:且F=mgtg370=mg,“等效”場(chǎng)力G’==mg與T反向，“等效”場(chǎng)加速度g’=g與重力場(chǎng)相類比可知:小球能在