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1、高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 上节回放上节回放 9 9 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 电容器电容器 1 1 电容电容 2 2 平行板电容器的电容平行板电容器的电容 3 3 平行板电容器间电场平行板电容器间电场 4 4 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题 带电体带电体 1 1 带电粒子：带电粒子： 质子、电子、正负质子、电子、正负 离子、离子、粒子粒子
2、 一般不考虑带电粒子的重力一般不考虑带电粒子的重力 粒粒 带电微粒：带电微粒：小球、尘埃、液滴 小球、尘埃、液滴微微 通常要考虑带电微粒的重力通常要考虑带电微粒的重力 一般视为质点一般视为质点 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中受力分析带电体在电场中受力分析 2 2 例例1 1 一个电子的质量为一个电子的质量为9.1109.110-31 -31 kg, kg, 电荷量电荷量 q q = 1.610 = 1.610-19 -19 C C，当它位，当它位 于于 E E = 510 = 510 4
3、 4 V/m V/m 的电场中时的电场中时: : 受到的重力受到的重力 G G 为多大？为多大？ 受到的电场力受到的电场力 F F 为多大？为多大？ G G = = mgmg = 910 = 910-30 -30 N N F F = = qEqE = 810 = 810- -15 15 N N F F = 110 = 11015 15 G G 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 例例2 2 用细线将一质量为用细线将一质量为mm，电荷量为，电荷量为 q q 的小球悬挂在开花板下方，设空的小球悬挂在开花板下方，
4、设空 间存在水平方向的匀强电场，当间存在水平方向的匀强电场，当 小球静止时把细线烧断，那么此小球静止时把细线烧断，那么此 后小球将后小球将_ _ _运动。运动。 沿悬线延长线方向做匀沿悬线延长线方向做匀 加速直线加速直线 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 例例3 3 如图，平行金属板水平放置并接到直流电如图，平行金属板水平放置并接到直流电 源上，一个带电微粒源上，一个带电微粒 P P 恰好静止在两板之恰好静止在两板之 间。现用外力将间。现用外力将 P P 固定住，然后固定导线固定住，然后固定导线 各接点，
5、使两板均匀转过各接点，使两板均匀转过 角，再撤去外角，再撤去外 力，则力，则 P P 在两板间将在两板间将 （ ） A. A. 保持静止保持静止 B. B. 水平向左做直线运动水平向左做直线运动 C. C. 向右下做直线运动向右下做直线运动 D. D. 大小未知，无法确定大小未知，无法确定 P P 运动状态运动状态 P P B B 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的平衡问题带电体在电场中的平衡问题 3 3 例例4 4 如图如图1 1所示，所示，A A、B B 两个点电荷，相距为两个点电荷，
6、相距为 r r ，A A带有带有 9 9Q Q 的正电荷，的正电荷，B B 带有带有4 4Q Q 的正电荷，的正电荷， 如果如果 A A 和和 B B 固定，应如何放置第三个点电荷固定，应如何放置第三个点电荷 q q ，才能使此电荷处于平衡状态？，才能使此电荷处于平衡状态？ r r A A B B AB AB 连线间距连线间距 A A 为为 x x = = r r 3 3 5 5 与与 q q 的带电量无关的带电量无关 如果如果 A A 和和 B B 是自由的，应如何放置第三个点是自由的，应如何放置第三个点 电荷，使三个点电荷都处于平衡状态，并求电荷，使三个点电荷都处于平衡状态，并求 第三个点
7、电荷第三个点电荷 C C 的电量的电量 q q 的大小及电性。的大小及电性。 AB AB 连线间距连线间距 A A 为为 x x = = r r 3 3 5 5 q q 带负电，电量带负电，电量 q q = - = - Q Q 3636 2525 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 例例5 5 现要测量一个带电小球（小球质量已知，现要测量一个带电小球（小球质量已知， 设为设为 mm）的带电量，某同学设计如下测量方案）的带电量，某同学设计如下测量方案 ：取一个和带电小球完全相同的不带电小球，：取一个和带电小球
8、完全相同的不带电小球， 使两小球接触后分开，然后分别用等长的绝缘使两小球接触后分开，然后分别用等长的绝缘 细线悬挂起来，测出它们稳定后悬线偏离竖直细线悬挂起来，测出它们稳定后悬线偏离竖直 方向的夹角为方向的夹角为 ，从而算出小球的带电量。你认，从而算出小球的带电量。你认 为他的方案是否可行？若可行，则还需测量哪为他的方案是否可行？若可行，则还需测量哪 些物理量，并推导出小球所带电量的表达式。些物理量，并推导出小球所带电量的表达式。 A A B B O O 此方案可行。还需测量的此方案可行。还需测量的 物理量是悬线的长度物理量是悬线的长度l l（或（或 悬点到球心的距离）。悬点到球心的距离）。
9、mgmgtantan 4 4l l k k sinsin 原小球的带电量原小球的带电量 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 例例6 6 如图所示，两根长为的绝缘细线上端固定如图所示，两根长为的绝缘细线上端固定 在在 O O 点，下端各悬挂质量为的带电小球点，下端各悬挂质量为的带电小球 A A、B B ，A A、B B 带电分别为带电分别为 + +q q、- -q q。今在水平向左的。今在水平向左的 方向上加匀强电场，场强方向上加匀强电场，场强 E E，使连接，使连接 AB AB 长为长为 的绝缘细线拉直，使
10、两球处于静止状态，问的绝缘细线拉直，使两球处于静止状态，问 ：要使两小球处于这种状态，外加电场：要使两小球处于这种状态，外加电场 E E 的的 大小为多少？大小为多少？ A A B B E E O O 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 例例7 7 两个质量相同，分别带有等值异号两个质量相同，分别带有等值异号 电荷的小球，先将它们用绝缘细线连接电荷的小球，先将它们用绝缘细线连接 再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球再用另一绝缘细线拴住带正电荷的小球 ，将它们悬挂于，将它们悬挂于O O点，整个装置处于水点，整个
11、装置处于水 平向右的匀强电场中，平衡后，它们的平向右的匀强电场中，平衡后，它们的 正确位置是下图示中的哪一个？正确位置是下图示中的哪一个？ E E +q+q A A -q-q C C E E +q+q -q-q B B +q+q -q-q E E -q-q D D +q+q E E B B 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 例例 8 8电子所带电荷量最早是由美电子所带电荷量最早是由美 国科学家密立根通过油滴实验测国科学家密立根通过油滴实验测 出的。原理如图所示，两块水平出的。原理如图所示，两块水平 放置的
12、平行金属板与电源连接，放置的平行金属板与电源连接， 上、下板分别带正、负电荷，两板间的电场为上、下板分别带正、负电荷，两板间的电场为 匀强电场。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而匀强电场。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而 带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场 中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况. . 两金属板间的距离为两金属板间的距离为 d d，忽略空气对油滴的浮，忽略空气对油滴的浮 力和阻力。调节两金属板间的电势差力和阻力。调节两金属板间的电势差 u u，当，当u = u = U U0 0 时，使得某个质量为时，
13、使得某个质量为 mm l l 的油滴恰好做匀速的油滴恰好做匀速 下降。求此油滴所带电荷量下降。求此油滴所带电荷量 q q 为多少？为多少？ q q = = mm 1 1 gdgd U Uo o 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 带电体在电场中的加速问题带电体在电场中的加速问题 带电粒子在匀强电场中的加速带电粒子在匀强电场中的加速 1 1 + + - - 匀速匀速加速加速 匀速匀速 末速度？末速度？ v v t t v vo o 已知已知mm、q q、U U、v v 0 0 高中物理高中物理 选修选修 3-
14、13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 方法方法1 1：牛顿定律牛顿定律 + + 运动学公式运动学公式 受力分析：受力分析： 不计重力，只受电场力不计重力，只受电场力 加速度加速度 a a: :a a = = F F mm F F = = qEqE d d U U E = E = a a = = qUqU mdmd 速度位移公式速度位移公式 : : v v t t 2 2 v v 0 0 2 2 = 2 = 2adad 末速度度末速度度 v v t t = = v v0 0 2 2 + + 2 2qUqU mm 高中物理高中物理 选修选修 3
15、-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南京化学工业园区 史献计工作室制作史献计工作室制作 方法方法2 2：动能定理动能定理 做功分析：做功分析：只受电场力，电场力做正功只受电场力，电场力做正功 电场力的功：电场力的功：WW = = qUqU 动能定理：动能定理：WW = = 1 1 2 2 _ _ m vm v t t 2 2 1 1 2 2 m vm v 0 0 2 2 qUqU = = 1 1 2 2 _ _ m vm v t t 2 2 1 1 2 2 m vm v 0 0 2 2 末速度度末速度度 v v t t = = v v0 0 2 2 + + 2 2qUqU mm 高中物理高中物理 选修选修 3-13-1 静电场静电场南京化学工业园区 南
