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1、电 场,高三物理知识块系列复习,知识要求,类：两种电荷，电荷守恒；静电屏蔽；示波管、 示波器及其应用。 类：真空中的库仑定律，电荷量； 电场，电场强度，电场线，点电荷的场强， 匀强电场，电场强度的叠加； 电势能，电势差，电势，等势面；匀强电场中电势差跟电场强度的关系； 带电粒子在匀强电场中的运动；电容器，电容，平行板电容器的电容，常用的电容器。,技能要求,一、用比值法定义物理量 1、定义电场强度的方法；2、定义电势差的方法；3、定义电容的方法；4、把地球视为质点，定义地球周围的引力场强度。（见例题一） 二、解决带电粒子在电场中的运动问题 1、因电场力作功与路径无关，所以用动能定理WEkqUmv
2、2/2解决带电粒子在电场中运动问题是首选的方法。 2、用动能定理不能求解速度的方向，要求解速度的方向可用牛顿运动定律，复杂的曲线运动可以分解为两个直线运动处理。,例题一,（2003年上海市高考）有质量的物体周围存在着引力场。万在引力和库仑力有类似的规律，因此我们可以用定义静电场场强的方法来定义引力场的场强。由此可得，与质量为M的质点相距r处的引力场场强的表达式为EG= （万有引力恒量用G表示）。,例题分析与解答,设引力场强度为EG，则EG=FG/m,FG=,例题二,传感器是一种采集信息的重要器件，如图为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流表（零刻度在中央）和电源串联成闭合回路。当压力F作
3、用于可动膜片电极上，膜片产生形变，引起电容的变化，使灵敏电流表指针偏转。在对膜片开始施加恒定压力到膜片稳定之后，灵敏电流表指针偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）（ ） A向右偏转到某一刻度后回到零刻度 B向左偏转到某一刻度后回到零刻度 C向右偏转到某一刻度后不动 D向左偏转到某一刻度后不动,例题分析与解答,压力出现后电容器两极间距离变小， 电容变大， 因电压不变，故电量增大， 电源给电容器充电，电流计指针向右偏转，充电结束电流计指针归零。 正确选项是A。,例题三,一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的
4、场强，U表示电容器的电压，W表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（ ） AU变小，E不变 BE变大，W变大 CU变小，W不变 DU不变，W不变,例题分析与解答,电容器的带电量不变，正对面积不变，C=S/4kd, C=Q/U=Q/Ed, E= 4 kQ/S 故极间的电场强度不变。 U=Ed,d变小，U变小， 正电荷的电势能W=Exq,这三个物理量均不变，W不变。 正确选项是AC。,例题四,长为L两端封闭的玻璃真空管，内壁光滑。装有A、B两个带电小球，质量、电量分别为m、3q和3m 、q，管竖直时，A球在底部，B球恰在管中央；若将管倒置两球平衡时，B球对管
5、底的压力为 ，A、B两球之间的距离为 。,例题分析与解答,本题示意图如右,在右示甲图中研究B,在右示乙图中研究A，,再在乙图中研究A和B组成的整体,N=4mg。,例题五,如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后沿中心线射入电势差为U2的平行金属板间的电场中，在满足了电子能射出平行板区域的条件下，一定能使电子的偏转角变大的情况是（ ） AU1变大，U2变大 BU1变小，U2变大 CU1变大，U2变小 DU1变小，U2变小,例题分析与解答,在电子能穿出电场的条件下t=L/V0，,在加速电场中,在偏转电场中,，正确选项是B。,例题六,如图所示，两平行金属板MN间距为d，板上有两个
6、正对的小孔A、B，在两板间加如图电压，最大值为U0，在t=0时，N板为高电势。这时有质量为M，带电量为q的正离子，经U=U0/3的电压加速后从A孔射入两板间，经过两个周期后恰从B孔射出（不计重力），求交变电压的周期T。,例题分析与解答,正离子在A处的初速度 V0=,用V-t图象表示离子的运动情况十分直观（见下图）。,在半个周期内离子的位移,S1=（V0+V1）/2T/2 =（V0+V1）T/4，,两个周期的位移S=（V0+V1）T=d。,V1=V0-U0qT/2dm。,第二个解的物理意义是 V1与V0的方向相反,例题七,如图所示，一个质量为m，带电量为q的粒子，仅受电场力作用，以恒定的速率v沿
7、一圆弧做圆周运动，从圆周上A点到B点速度方向改变了角，A、B两点间弧长为S，求：A、B两点处的场强的大小及A、B两点间的电势差,例题分析与解答,既然带电粒子以恒定不变的速率沿圆弧运动，又仅受电场力作用， 那么带电粒子一定处于点电荷的电场中，且带电粒子在以点电荷为圆心的圆上运动 根据牛顿运动定律和圆周运动规律，由电场力提供向心力,S=r ,由动能定理知A、B两点间的电势差为零 （带电粒子只有在点电荷电场中才可能做匀速圆周运动）,思考：还有没有别的措施可满足这样的条件？,作业1、,关于静电场的以下说法在正确的是（ ） A沿电场线方向各点的电势不可能相同 B沿电场线方向各点的电场强度一定是减小的 C
8、等势面上各点的电场强度不可能相同 D等势面上各点的电场强度方向一定垂直该等势面,A,D,作业2、,两个相同的金属小球，各自带电后相距r时相互作用力的大小为F，将两球接触后分开，放回原处，相互作用力的大小仍为F，则两球原来所带电荷（ ） A可能是等量的同种电荷 B可能是不等量的同种电荷 C可能是不等量的异种电荷 D.不可能是异种电荷,A,q1q2=qs2, 2qs=q1-q2,C,作业3、,如图所示电路中，A、B为两块竖直放置的平行金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述哪些做法可使静电计指针张角增大（ ） A使A、B两板靠近一些 B使A、B两板正对面积错开一些 C断开
9、S后使B板向右平移拉开一些 D断开S后使A、B两板正对面积错开一些,C=Q/U,S闭合U不变,S断开Q不变。,C,D,作业4、,图中所示是一平行板电容器，其电容为C，带电量为Q，上极板带正电。现将一个试探电荷q由极板间的A点移到B点，A、B两点间距离为S，连线AB与板间的夹角为30，则电场力对试探电荷q所做的功等于（ ） AqCs/Qd BqQs/Cd CqQS/2Cd DqCS/2Qd,C,作业5、,如图，a、b竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b点时恰好速度为零，下列说法正确的是（ ） A带电质点在a、b两点所受电场力都是竖直向上的 Ba点电势比b点
10、电势高 C带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小 Da点的场强比b点的场强大,B,mg,Eaqmg,mg,Ebqmg,A,D,作业6、,如图所示，a、b、c、d是正方形，将一负电荷q从a点移到b点时，需克服电场力做功W，若将同一负电荷q从a点移到d点也需克服电场力做功W，则关于此空间存在的电场可能是（ ） A方向由a指向c的匀强电场 B方向由b指向d的匀强电场 C处于c点的正点电荷产生的电场 D处于c点的负点电荷产生的电场,b、d两点电势相等,A,D,作业7、,如图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都
11、处于平衡状态。 （1）如q2为正电荷，则q1为 电荷，q3为 电荷。 （2）q1、q2、q3三者电量大小之比是 ： ： 。,负,负,1,作业8、,如图所示，质量为m=1.010-2kg的带电小球，以1ms的速度射向匀强电场中已知v0的方向与水平成=45角，电场中相邻的两等势面间距为1cm 求(1)使小球在电场中作直线运动时所带电量q； (2)沿直线运动所经过的最大距离,解答,欲使小球作直线运动，即沿v0方向运动 其所受合外力方向只能与v0方向共线 重力向下电场力必向左 所以小球带正电荷，如图所示可得,Eq=mg,E=U/d,q=1.010-5(C),设最大位移为s，根据动能定理,-2as=0-
12、V02,作业9、,解答,由动能定理,作业10、,匀强电场的场强大小E2.0103V/m，方向水平，电场中有两个带电质点A、B，它们的质量均为m1.010-5kg，质点A带负电，质点B带正电，电量皆为q1.010-9C，两质点位于同一等势面上，当A以初速度vA2.0m/s，B以初速度vB1.2m/s均沿电场方向，同时开始沿同一直线运动，则以后的运动过程中（不计重力）。 （1）经过多少时间两质点再次位于同一等势面上。 （2）两质点再次位于同一等势面之前它们的最大距离是多少？,解答,(1)据题意B作匀加速运动 A作匀减速运动 再次相遇时有1. 2t+at2/2=2t-at2/2,a=0.2m/s2
13、t=4s. (2)速度相等时两质点间距离最大 2-at2=1.2+at2,t2=2s Sm=SA-SB=0.8m,作业11、,如图1所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d远小于板的长和宽）。在两板之间有一带负电的质点P。已知若在A、B间加电压U0，则质点P可以静止平衡。现在A、B间加上如图2所示的随时间t变化的电压。在t=0时质点P位于A、B间的中点处且初速为0。已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰，求图2中U改变的各时刻t1、t2、t3及tn的表达式。（质点开始从中点上升到最高点，及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次。）,V,t,0,V1,t1=,d/4,t2,d/4,d/2,2t1,t3,d/2,d/2,画P的速度时间图象,P先向上加速后向上减速将到达B板时速度为零。,向上减速时的加速度是g,将到达B板时的时间是2t1,
