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1、精选文档物理选修3-1静电场专题讲座谷城一中高二物理组王明汉一、电场基础知识学习的总思路描述电场性质电场强度：描述电场力学性质的物理量+q的物理量电势（电势差）：描述电场能的性质的物理量电场电场力：电场对放入此中的电荷的作用力描述放入电场中的电荷的物理量电势能：电场恩赐电荷的能量尝试电荷在电场中某点等势面电场中两点电势的电势能与电荷量的比之差叫电势差值跟尝试电荷没关电势U=-B=EP/qABA电势能电势差E数值等于沿场强方和重力与重电场力做功与电势差关系力势能类比WAB=qUABWAB=EPA-EpB电场力的功电场力做功电场力与路径没关二、电场力的性质1、点电荷：带点的质点，是一种理想化的物理
2、模型。向单位距离的电势差E=U/d电场强度电场线尝试电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟尝试电荷没关E=F/q2、库仑定律：内容（略）；表达式：Fkq1q2，此中静电力常量k9.0109Nm2/C2；r2适用条件：真空中的点电荷。3、电场：带电体四周客观存在的一种物质，它是电荷互相作用的媒体，拥有力和能的性质。4、电场强度：物理意义：描述电场强弱和方向的物理量；定义：放入电场中某点的点电荷所受电场力F跟它的电荷量q的比值；定义式：EF，单位N/C或V/m；方向：正电荷在该点的受力方q向，是矢量。5、关于场强的三个公式：EF（定义式，适用于任何电场，场强E与检验电荷受力F、电量q没关）；qE
3、kQE与Q成正比）；r2（点电荷产生电场的决定式，EU（电场强度与电势差间的关系，适用于匀强电场，d是两点间距离在场强方向上的投影）。d6、场强叠加原理：依照矢量的平行四边形法规或三角形法规。7、电场力：F=qE正电荷受力方向与场强方向同样，负电荷受力方向与场强方向相反。8、电场线：判断场强方向；描述场强的大小；描述电势的变化（沿着电场线方向电势逐渐降低）；电场线是为了形象的描述电场而设想的、实质其实不存；熟习正、负点电荷、匀强电场、等量异种电荷、等量同种电荷的电场线分布图（略）。【例题1】以以下图，两个完整同样的绝缘金属壳a、b的半径为R，质量为m，两球心之间的距离为l=3R。若使它们带上等
4、量的异种电荷，电荷为q，那么两球之间的万有引力F引，库仑力F库分别为：ABCD分析：万有引力定律适用于两个可看作质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量异种电荷但因为电荷间的互相作用力使其电荷集中在两球壳的内侧，它们之间距离小于l，故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力答案：D【例题2】三个同样的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，而后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍
5、为F，方向不变由此可知()An3Bn4Cn5Dn6nq2分析：依据库仑定律，球3未与球1、球2接触前，球1、2间的库仑力为：Fkr2，nq三个金属小球同样，接触后电量均分，球3与球2接触后，球2和球3的带电量q2q32，nq1q2nq球3再与球1接触后，球1的带电量q4，2nqnq24nnq2此时1、2间的作用力Fkr2k8r2，nn，解得n6.故D正确由题意知FF，即n8【例题3】以以下图，位于正方形四个极点处罚别固定有点电荷A、B、C、D，四个点电荷的带电量均为q，此中点电荷A、C带正电，点电荷B、D带负电，试确立过正方形中心O并与正方形垂直的直线上到O点距离为x的P点处的电场强度的大小和
6、方向。分析：四个点电荷各自在P点的电场强度EA、EB、EC、ED以以下图，依据对称性可知，EA、EC的合场强E1沿OP向外，EB、ED的合场强E2沿OP指向O，由对称性可知，E1、E2大小相等，所以P点的场强为零。t【例题4】一负电荷从电场中A点由静止开释，只受电场力作用，沿电场线运动到图象以以下图，则两点A、B所在地域的电场线分布状况可能是以下图中的()B点，它运动的v分析：该电荷为负电荷，所受电场力方向与电场线方向相反，所以，将电荷由静止开释不行能顺着电场线挪动，故A、D错误。由vt图象可知，电荷由A到B运动过程中，加速度逐渐增大，即电场力增大，即A处电场线比B处稀少故B项错误、C项正确答
7、案：C【例题5】以以下图，A为带正电的金属板，沿金属板的垂直均分线距板r处有一质量为m、电荷量为q的小球(小球受水平向右的电场力偏转角而静止，小球用绝缘丝线悬挂于O点)，试求小球所在处的电场强度分析：分析小球受力以以下图由均衡条件可知mg、F电的合力与F是一对均衡力。T由图中几何关系有：F电mgtanFmgtan电所以小球所在处的电场强度Eqq又小球带正电，所以电场强度方向水平向右【例题6】以以下图，一根长L1.5m的圆滑绝缘细直杆与水平方向成30角的倾斜向上的匀强电场中杆的下端610C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q1.0MN，竖直固定在场强为E1.0105N/C、M固定一个带电
8、小球A，电荷量Q4.56210C，质量m1.010kg.现将小球B从杆的上端N静止开释，小球B开始运动(静电力常量k9.0109Nm2/C2，取g10m/s2)求：小球B开始运动时的加速度为多大？小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？(3)小球B从N端运动到距M端的高度h20.61m时，速度为v1.0m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少？分析：（1）开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得：解得：代入数据解得：a3.2m/s2（2）小球B速度最大时合力为零，即解得：代入数据解得：h10.9m（3）小球B从开始运动到速度为v的过程中，设小球B的
9、电势能改变了Ep，由能量守恒有：代入数据解得：三、电场能的性质1、电势：定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势；定义式：EP(由电场中这点的性质决定，与尝试电荷的q、EP没关)；相对性：电势拥有相对性，与q零势点的采用相关；沿着电场线方向电势降低，或电势降低最快的方向就是电场强度的方向。WABUAB2、电势差：定义式：q（U由电场中A、B两点的性质决定，与尝试电荷的q、W没关)；ABAB电势差与电势的关系式为：UABAB；匀强电场中电势差与电场强度的关系为：UEd；电势差是绝对的，与零电势点的采用没关。3、电势能、电势能变化与电场力做功关系：尝试电荷在电场中某点的
10、电势能大小为：EPqp，电势能有正有负，但是标量；电场力做功与电势能变化的关系式为：WABEp(EpBEpA)，即当电场力做多少正功，电势能就减小多少；当电场力做多少负功，电势能就增添多少。4、静电力做功与电势差的关系式为：WABqUAB。说明：电荷在某点的电势能等于静电力把它从该点挪动到零势能地址时所做的功（平时选大地或无穷远处电势能为零）。5、等势面：电场中电势相等的点构成的面。性质：沿同一等势面挪动电荷时静电力不做功；电场线与等势面垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面；在相邻等势面间电势差相等的状况下，等势面的疏密表示电场的强弱（密强弱疏）。注：WAB、q、UAB、EP、等都是标量
11、，但都有正有负，计算时将正负号代入。【例题7】以以下图，一电荷仅在电场力作用下，从A点运动到动电荷所带电荷的电性是。比较A、B两点的：速度vA动能EkAEkB；电势能EpAEpB。分析：曲线运动物体，合力应指向轨迹凹侧。答案：正电荷；小于；小于；大于。变形：不给起点和终点，只给出虚线是轨迹，如何分析？B点。运vBv；FBBQA常有的电场线与轨迹相关问题的判断步骤再利用功能关系或能量守恒判断粒子动能变化、电势能变化、电势高低等相关问题1、比较电势高低的方法：（1）沿电场线的方向，电势降低；（2）当电场中两点间的电势差大于零时，电势降低。反之高升；（3）依据电势能的变化看来判断电势变化。、比较电荷
12、电势能的大小：方法一:依据电场力做功的正负判断，若电场力对挪动电荷做正（负）功，则电势能减少（增添）；方法二:依据公式Ep=q；WABqUAB计算。【例题8】图中虚线为一组间距相等的齐心圆，圆心处固定一带正电的点电荷一带电粒子以必定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点则该粒子()A带负电B在c点受力最大C在b点的电势能大于在c点的电势能D由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化分析：物体做曲线运动时，合力方向指向轨迹的凹侧，说明粒子带正电，A错；由库仑定律Fq1q2B错误；k2知离圆心越远，粒子所受的力越小，r粒子从b点到c点过程中，静电力做正功，电势能减小，C正确；点电
