2015高二上静电场期末复习单

1静电场期末复习单一、理解点电荷的概念1.点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型。2.带电体能否看成点电荷，不能以大小和形状而言，而是相对于具体问题而言的．3．电荷均匀分布的带电球体，可认为是电荷集中于球心的点电荷．二、理解元电荷概念1．元电荷不是物质，只是一个电荷量单位，没有正负。2．电子、质子是实实在在的粒子，而不是元电荷．3．任何带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．三、库仑定律与库仑力1．利用库仑定律F=k221rqq计算库仑力时，不能认为r→o时，F→∞．2．库仑力同重力、弹力、摩擦力等一样是按作用性质分类的力．库仑力与其他力一样遵循牛顿第三定律．在实际应用时，与其他力一样，对物体的平衡或运动起着独立作用，受力分析时不能漏掉．例1、半径相同的两个金属小球A、B带有等量的电荷，相隔较远距离，两球之间的作用力大小为F，今用第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开，这时A、B两球之间作用力的可能为()例2、如图，质量分别为mA和mB的两个小球带有同种电荷，电荷量分别为qA和qB，用绝缘细线悬挂在天花板上．平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间的夹角分别为1与2(12)．两小球突然推动各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别为vA和vB，最大动能分别为EkA和EkB.则()A．mA一定小于mBB．qA一定大于qBC．vA一定大于vBD．EkA一定大于EkB例3、如图所示，光滑水平桌面上有A、B两个带电小球(可以看成点电荷)，A球带电荷量为+2q，B球带电荷量为-q，由静止开始释放后A球的加速度大小为B球的两倍．现在AB中点固定一个带电C球(也可看做点电荷)，再由静止释放A、B两球，结果两球加速度大小相等．则C球带电荷量为()A.10qB.9qC.6qD.2q四、电场线1．特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远；(2)电场线在电场中不相交；(3)在同一电场中，电场线越密的地方场强越强；(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向；(5)沿电场线方向电势逐渐降低；(6)电场线和等势面在相交处互相垂直．22．几种典型电场的电场线分布两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比较如下：电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合．(1)电场线为直线；(2)电荷初速度为零，或速度方向与电场线平行；(3)电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行．3、电场强度的计算；公式法(1)E=qF是电场强度的定义式，适用于任何电场，电场中某点的场强是确定值，其大小和方向与试探电荷无关，试探电荷q充当“测量工具”的作用．(2)E=k2rQ是真空中点电荷电场场强的计算式，E由场源电荷Q和某点到场源电荷的距离r决定．(3)E=dU是电场强度与电势差的关系式，只适用于匀强电场，注意式中的d为两点间的距离在场强方向的投影．合成法：当空间的电场由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和，其合成遵循矢量合成的平行四边形定则．3例4、如图所示，带电荷量+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，a、b两点在薄板两侧，与薄板的距离都为d，+q、a、b的连线垂直通过板的几何中心，若图中a点处的电场强度为零，已知静电力常量为k，下列说法正确的是()特殊带电体场强的计算方法1．对称法：利用带电体电荷分布具有对称性，或带电体产生的电场具有对称性的特点求合场强的方法．2．补偿法：题给条件建立的模型A不是一个完整的标准模型，这时需要给原来的问题补充一些条件，由这些补充条件建立另一个容易求解的模型B，并且模型A与模型B恰好组成一个完整的标准模型．这样求解模型A的问题就变为求解一个完整的标准模型与模型B的差值问题．3．微元法:将研究对象分割成许多微小的单元，或从研究对象上选取一“微元加以分析，进行矢量合成，将变量难以确定的量转化为常量或易求的量．例5、如图所示，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的作用，根据此图可做出的正确判断是()A．带电粒子所带电荷的性质B．带电粒子在a、b两点的受力方向C．带电粒子在a、b两点的速度何处较大D．带电粒子在a、b两点的加速度何处较大五、静电平衡1．导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态．2．处于静电平衡状态的导体的特点(1)内部场强E=0，表面场强E的方向与该点表面垂直．(2)表面和内部各点电势相等．(3)电荷只能分布在外表面．六、电场力做功的特点1．静电力做功的特点：在电场中移动电荷时电场力做功与路径无关，只与始末位置有关，可见静电力做功与重力做功相似．2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减小量，pBpAABEEW2、电场力做功的求法4七、电势qEp、电势差qWAB、电势能qEp的比较例6、有一个带电荷量6103qC的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服电场力做了6×l04J的功，从B点移到C点，电场力对电荷做了4109J的功，问：(1)AB、BC、CA间的电势差各为多少?(2)如果以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少?电荷在A、C两点的电势能各为多少?1．用“公式法”求电势先应用qWUABAB求得电势差，然后由BAABU求A点或B点的电势．2．用“等分法求电势(1)在匀强电场中，沿任意一个方向，电势降落都是均匀的，故在同一直线上相同间距两点间的电势差相等，像这样采用这种等分间距求电势问题的方法，叫做等分法．(2)在已知电场中某几点的电势，要求其他某点的电势时，一般采用“等分法”在电场中找与待求点的电势相同的等势点．等分法也常用在画电场线的问题中．(3)在匀强电场中，相互平行的相等的线段两端点电势差相等，用这一点可求解电势八、电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；5(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；(3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化；(4)所有外力对物体所做的功，等于物体动能的变化例7、如图所示为电场中的一条电场线，电场线上等距离分布M、N、P三个点，其中点N的电势为零，将一负电荷从M点移动到P点，电场力做负功，以下判断正确的是()A．负电荷在p点受到的电场力一定小于在M点受到的电场力B．M点的电势一定小于零C．正电荷从P点移到M点，电场力一定做负功D．负电荷在P点的电势能一定大于零例8、如图所示，虚线表示某电场的等势面．一带电粒子仅在电场力作用下由A运动到B的径迹如图中实线所示，则下列结论正确的()A．粒子带正电，由A到B的过程中加速度一直增大B．粒子带负电，由A到B的过程中速度先增大再减小C．粒子带正电，由A到B的过程中电场力一直做正功D．粒子带负电，由A到B的过程中电势能先增大再减小，但B点电势能比A点大例9、如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点0处的电势为0V，点A处的电势为6V，点B处的电势为3V，则电场强度的大小为()例10、两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的0、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是()A．q1q2为等量异种电荷B．C点的电场强度大小为零C．NC两点间场强方向沿x轴负方向D．将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做负功后做正功例11、如图所示，AC、BD为圆的两条互相垂直的直径，圆心为O，半径为R.电荷量均为Q的正、负点电荷放在圆周上，它们的位置关于AC对称，+Q与0点的连线和DC间夹角为60。．下列说法正确的是()A．D、C两点场强相同B．0、C两点电势相同C．在A点由静止释放一个正电荷，电荷将沿圆周向D运动D．沿直径由B向D移动一个正电荷，电荷的电势能先增大后减小6例12、如图所示，匀强电场方向沿x轴的正方向，场强为E．在A(l，o)点有一个质量为m、电荷量为q的粒子，以沿y轴负方向的初速度v。开始运动，经过一段时间到达B(0，-l)点(不计重力作用)．求：(1)粒子的初速度v。的大小；(2)粒子到达B点时的速度v的大小及电场力对粒子做功的瞬时功率．例13、一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0～x2段是关于直线Y=x1对称的曲线，x2～x3段是直线，则下列说法正确的是()A．x1处电场强度为零B．xl、x2、x3处电势1、2、3的关系为妒l23C．粒子在O--x2段做匀变速运动，x2～x1段做匀速直线运动D．x2～x3段是匀强电场例14、如图所示，六个点电荷分布在边长为a的正六边形的六个顶点处，除一处的电荷量为一q外，其余各处的电荷量均为+q，MN为其正六边形的一条中线，M、N为中线与正六边形边长相交的两点，则下列说法正确的是()A．M、N两点场强相同B．在中心0处，场强大小为零，方向沿0a指向-qC．M、N两点电势相等D．沿直线从M到N移动负电荷，电势能先增大后减小例15、如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，D点为O点在斜面上的垂足，0M=ON，带负电的小物体以初速度v1=5m／s从M点沿斜面上滑，到达N点时速度恰好为零，然后又滑回到M点，速度大小变为v2=3m／s．若小物体电荷量保持不变，可视为点电荷．(9取10m／s2)(1)带负电的小物体从M向N运动的过程中电势能如何变化，电场力共做多少功?(2)N点的高度h为多少?(3)若物体第一次到达D点时的速度为v=4m／s，求物体第二次到达D点时的速度v．九、电容器1．组成：两个彼此绝缘且又相距很近的导体．2．带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值．电容：描述电容器容纳电荷本领的物理量．题型：电容器动态分析十、带电粒子在电场中的加速7带电粒子在匀强电场中的偏转1．运动状态分析：带电粒子以初速度v。垂直于电场线方向飞人匀强电场，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做类平抛运动，轨迹为抛物线．2．处理方法(忽略粒子的重力)：运动的合成与分解．1.粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的中点处沿直线射出，即作粒子射出电场时速度的反向延长线，交于水平位移中点。．2．若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U。加速后进入偏转电场的，可推得偏移量y、偏转角正切结论：无论带电粒子的m、q如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出的偏移量Y和偏转角都是相同的，也就是轨迹完全相同．例16、如图所示为真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度不计)，经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中孔沿中心线K0射出，然后进入由两块平行金属板M、N,形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点．已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d,板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子质量为m，电荷量为e，求：(1)电子穿过A板时的速度大小；(2)电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)p点到0点的距离．1．力和运动的关系分析法8根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况分析时具体有以下两种方法：(1)正交分解法：处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的心铰简单的直线运动，然后再按运动合成的观点去求出复杂运动的有关物理量．(2)“等效重力”法：将重力与电场力进行合成，如图所示，则F合为等效重力场中的“重力”，mFg合/为等效重力场中的“等效重力加速度”．2．功能关系分析法(1)从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析