1、第六章第六章 靜電場靜電場 1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：構(gòu)成物質(zhì)的原子本身包括：構(gòu)成物質(zhì)的原子本身包括： 的質(zhì)子和的質(zhì)子和 的中子構(gòu)成的中子構(gòu)成 ，核外有帶，核外有帶 的電子，整個(gè)原子的電子，整個(gè)原子對對 表現(xiàn)為表現(xiàn)為 .2元電荷：元電荷：最小的電荷量，其值為最小的電荷量，其值為e .其他帶電體的電荷量皆為元電荷的其他帶電體的電荷量皆為元電荷的 .3電荷守恒定律電荷守恒定律(1)內(nèi)容：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體內(nèi)容：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分另一個(gè)物體，或者從物體的一部分 到另一部分；在轉(zhuǎn)移的過程到另一部分；在轉(zhuǎn)移

2、的過程中，電荷的總量中，電荷的總量 .(2)起電方式：起電方式： 、 、感應(yīng)起電、感應(yīng)起電(3)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是 .帶正電帶正電不帶電不帶電原子核原子核負(fù)電負(fù)電外較遠(yuǎn)位置外較遠(yuǎn)位置電中性電中性1.601019C整數(shù)倍整數(shù)倍轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移保持不變保持不變摩擦起電摩擦起電接觸起電接觸起電得失電子得失電子第一節(jié)第一節(jié) 電場力的性質(zhì)的描述電場力的性質(zhì)的描述1M和和N是兩個(gè)不帶電的物體，它們互相摩擦后是兩個(gè)不帶電的物體，它們互相摩擦后M帶正電帶正電1.61010 C，下列判斷正確的有，下列判斷正確的有()A在摩擦前在摩擦前M和和N的內(nèi)部沒有任何電荷的內(nèi)部沒有任何電荷B摩擦的

3、過程中電子從摩擦的過程中電子從M轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到NCN在摩擦后一定帶負(fù)電在摩擦后一定帶負(fù)電1.61010 CDM在摩擦過程中失去在摩擦過程中失去1.61010個(gè)電子個(gè)電子形狀和大小形狀和大小 點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷 電荷量的乘積電荷量的乘積 它們的連線上它們的連線上9.0109 真空真空 點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷電荷電荷 電荷電荷 N/C V/m 正電荷正電荷 所受電場力所受電場力 正電荷正電荷 負(fù)電荷負(fù)電荷越密越密 場強(qiáng)方向場強(qiáng)方向3有一負(fù)電荷自電場中的有一負(fù)電荷自電場中的A點(diǎn)自由釋放，只受電場力作用，沿電場點(diǎn)自由釋放，只受電場力作用，沿電場線運(yùn)動(dòng)到線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，它運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖點(diǎn)，它運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖613所示

4、，則所示，則A、B所在電場所在電場區(qū)域的電場線分布可能是圖中的區(qū)域的電場線分布可能是圖中的()【解析】【解析】由由vt圖象可知，負(fù)電荷的圖象可知，負(fù)電荷的a和和v均增加，故均增加，故EBEA，B點(diǎn)的電場線比點(diǎn)的電場線比A點(diǎn)的密，且電場力與點(diǎn)的密，且電場力與v同向，同向，E與與v反向，應(yīng)選反向，應(yīng)選B.【答案】【答案】B1疊加原理：疊加原理：多個(gè)點(diǎn)電荷在電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電多個(gè)點(diǎn)電荷在電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫電場強(qiáng)度的疊荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫電場強(qiáng)度的疊加電場強(qiáng)度的疊加遵守平行四邊形定則加電場強(qiáng)度的疊加遵守平行

5、四邊形定則2場強(qiáng)的三個(gè)表達(dá)式的比較場強(qiáng)的三個(gè)表達(dá)式的比較1.電場線與帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系電場線與帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系根據(jù)電場線的定義，一般情況下，帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡不根據(jù)電場線的定義，一般情況下，帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)與電場線重合，只有同時(shí)滿足以下三個(gè)條件時(shí)，兩者才會(huì)重合：會(huì)與電場線重合，只有同時(shí)滿足以下三個(gè)條件時(shí)，兩者才會(huì)重合：(1)電場線為直線；電場線為直線；(2)電荷初速度為零或速度方向與電場線平行；電荷初速度為零或速度方向與電場線平行；(3)電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行電荷僅受電場力或所受其他力合力的方向與電場線平行2電場線的

6、作用電場線的作用(1)表示場強(qiáng)的方向表示場強(qiáng)的方向電場線上每一點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致電場線上每一點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的場強(qiáng)方向一致(2)比較場強(qiáng)的大小比較場強(qiáng)的大小電場線的疏密程度反映了場強(qiáng)的大小即電場的強(qiáng)弱同一幅圖中，電場線的疏密程度反映了場強(qiáng)的大小即電場的強(qiáng)弱同一幅圖中，電場線越密的地方場強(qiáng)越強(qiáng)，電場線越疏的地方場強(qiáng)越弱電場線越密的地方場強(qiáng)越強(qiáng)，電場線越疏的地方場強(qiáng)越弱(3)判斷電勢的高低判斷電勢的高低在靜電場中，順著電場線的方向電勢越來越低在靜電場中，順著電場線的方向電勢越來越低3等量點(diǎn)電荷的電場線比較等量點(diǎn)電荷的電場線比較比較比較等量異種點(diǎn)電荷等量異種點(diǎn)電荷等量同種點(diǎn)電荷等量同

7、種點(diǎn)電荷電場線分布圖電場線分布圖連線中點(diǎn)連線中點(diǎn)O點(diǎn)的場強(qiáng)點(diǎn)的場強(qiáng)最小，指向負(fù)電荷最小，指向負(fù)電荷一方一方為零為零連線上的場強(qiáng)大小連線上的場強(qiáng)大小沿連線先變小，再沿連線先變小，再變大變大沿連線先變小，再變沿連線先變小，再變大大沿中垂線由沿中垂線由O點(diǎn)向外點(diǎn)向外場強(qiáng)大小場強(qiáng)大小O點(diǎn)最大，向外逐點(diǎn)最大，向外逐漸減小漸減小O點(diǎn)最小，向外先變點(diǎn)最小，向外先變大后變小大后變小關(guān)于關(guān)于O點(diǎn)對稱的點(diǎn)對稱的A與與A、B與與B的場強(qiáng)的場強(qiáng)等大同向等大同向等大反向等大反向 如圖如圖617所示，在一條直線上有兩個(gè)相距所示，在一條直線上有兩個(gè)相距0.4 m的點(diǎn)電荷的點(diǎn)電荷A、B，A帶電帶電Q，B帶電帶電9Q.現(xiàn)引入第

8、三個(gè)點(diǎn)電荷現(xiàn)引入第三個(gè)點(diǎn)電荷C，恰好使三個(gè)，恰好使三個(gè)點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)，問：點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài)，問：C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電？應(yīng)放于何處？應(yīng)帶什么性質(zhì)的電？應(yīng)放于何處？所帶電量為多少？所帶電量為多少？【標(biāo)準(zhǔn)解答】【標(biāo)準(zhǔn)解答】 1電場力做功電場力做功(1)特點(diǎn)：電場力做功和路徑無關(guān)，只與特點(diǎn)：電場力做功和路徑無關(guān)，只與 有關(guān)有關(guān)(2)計(jì)算方法計(jì)算方法WqEd，只適用于，只適用于 ，其中，其中d為沿為沿 方向的位移方向的位移WAB ，適用于任何形式的電場，適用于任何形式的電場初、末位置初、末位置勻強(qiáng)電場勻強(qiáng)電場電場線電場線qUAB第二節(jié)第二節(jié) 電場能的性質(zhì)的描述電場能的性質(zhì)的描述2電勢能電勢能(1)相

9、對性：電荷在某點(diǎn)具有的電勢能，等于電場力把它從該點(diǎn)移相對性：電荷在某點(diǎn)具有的電勢能，等于電場力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到動(dòng)到 位置時(shí)所做的功，即電勢能是相對的通常把電荷在位置時(shí)所做的功，即電勢能是相對的通常把電荷在離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零勢能規(guī)定為零(2)靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系靜電力做的功等于靜電力做的功等于 ，即，即WAB .零電勢能零電勢能電勢能的減少量電勢能的減少量EpAEpB1電勢電勢(1)定義式：定義式： .(2)矢標(biāo)性：電勢是矢標(biāo)性：電勢是標(biāo)標(biāo)量，其大

10、小有正負(fù)之分，其正量，其大小有正負(fù)之分，其正(負(fù)負(fù))表示該點(diǎn)表示該點(diǎn)電勢比電勢比 高高(或低或低)(3)相對性：電勢具有相對性：電勢具有 ，同一點(diǎn)的電勢因，同一點(diǎn)的電勢因 的選取的的選取的不同而不同不同而不同2等勢面的特點(diǎn)等勢面的特點(diǎn)(1)等勢面一定與電場線等勢面一定與電場線 ，即跟場強(qiáng)的方向，即跟場強(qiáng)的方向 .(2)在在 上移動(dòng)電荷時(shí)電場力不做功上移動(dòng)電荷時(shí)電場力不做功(3)電場線總是從電場線總是從 的等勢面指向的等勢面指向 的等勢面的等勢面(4)等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度 ，反之，反之 .電勢零點(diǎn)電勢零點(diǎn)電勢零點(diǎn)電勢零點(diǎn)垂直垂直相對性相對性垂直垂直等勢面等勢面

11、電勢高電勢高電勢低電勢低越大越大越小越小AB電場本身的性質(zhì)電場本身的性質(zhì) 無關(guān)無關(guān)1電場力做功的計(jì)算方法電場力做功的計(jì)算方法(1)由公式由公式WFlcos 計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場可變形計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場可變形為為WqEd(dlcos )，式中，式中d為電荷初、末位置在電場方向上的為電荷初、末位置在電場方向上的位移位移(2)由公式由公式WqU計(jì)算時(shí)有兩種方法：計(jì)算時(shí)有兩種方法：三個(gè)量都取絕對值，先計(jì)算出功的數(shù)值，然后再根據(jù)電場力三個(gè)量都取絕對值，先計(jì)算出功的數(shù)值，然后再根據(jù)電場力的方向與電荷移動(dòng)位移方向間的夾角確定是電場力做功，還是克的方向與電荷移動(dòng)位移方向間的夾角確定是電場力做

12、功，還是克服電場力做功服電場力做功代入符號，將公式寫成代入符號，將公式寫成WABqUAB，特別是在比較，特別是在比較A、B兩兩點(diǎn)電勢高低時(shí)更為方便：先計(jì)算點(diǎn)電勢高低時(shí)更為方便：先計(jì)算UABWAB/q，若，若UAB0，即，即AB0，則，則AB；若；若UAB0，即，即AB0，則，則AB.(3)由動(dòng)能定理計(jì)算：由動(dòng)能定理計(jì)算：W電場力電場力W其他力其他力Ek.(4)由電勢能變化計(jì)算：由電勢能變化計(jì)算：WEp.2電場中的功能關(guān)系電場中的功能關(guān)系(1)若只有電場力做功，電勢能與動(dòng)能之和保持不變；若只有電場力做功，電勢能與動(dòng)能之和保持不變；(2)若只有電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動(dòng)能之和保持若只有

13、電場力和重力做功，電勢能、重力勢能、動(dòng)能之和保持不變；不變；(3)除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化(4)所有力對物體所做的功，等于物體動(dòng)能的變化所有力對物體所做的功，等于物體動(dòng)能的變化4(2010天津高考天津高考)在靜電場中，將一正電荷從在靜電場中，將一正電荷從a點(diǎn)移到點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場點(diǎn)，電場力做了負(fù)功，則力做了負(fù)功，則()A. b點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定比點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定比a點(diǎn)大點(diǎn)大B電場線方向一定從電場線方向一定從b指向指向aC. b點(diǎn)的電勢一定比點(diǎn)的電勢一定比a點(diǎn)高點(diǎn)高D該電荷的動(dòng)能一定減小該電荷的動(dòng)能一定減小【解析】【解析

14、】電場力做負(fù)功，該電荷電勢能增加正電荷在電勢高電場力做負(fù)功，該電荷電勢能增加正電荷在電勢高處電勢能較大，處電勢能較大，C正確電場力做負(fù)功同時(shí)電荷可能還受其他力作用正確電場力做負(fù)功同時(shí)電荷可能還受其他力作用，總功不一定為負(fù)由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能不一定減小，總功不一定為負(fù)由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能不一定減小，D錯(cuò)電勢錯(cuò)電勢高低與場強(qiáng)大小無必然聯(lián)系，高低與場強(qiáng)大小無必然聯(lián)系，A錯(cuò)錯(cuò)b點(diǎn)電勢高于點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，但點(diǎn)，但a、b可能不可能不在同一條電場線上，在同一條電場線上，B錯(cuò)錯(cuò)【答案】【答案】C3(2010鎮(zhèn)江模擬鎮(zhèn)江模擬)如圖如圖6223所示，在真空中有兩個(gè)帶正電的點(diǎn)所示，在真空中有兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，分別

15、置于電荷，分別置于M、N兩點(diǎn)兩點(diǎn)M處正電荷的電荷量大于處正電荷的電荷量大于N處正電荷的處正電荷的電荷量，電荷量，A、B為為M、N連線的中垂線上的兩點(diǎn)現(xiàn)將一負(fù)點(diǎn)電荷連線的中垂線上的兩點(diǎn)現(xiàn)將一負(fù)點(diǎn)電荷q由由A點(diǎn)沿中垂線移動(dòng)到點(diǎn)沿中垂線移動(dòng)到B點(diǎn)，在此過程中，下列說法正確的是點(diǎn)，在此過程中，下列說法正確的是()Aq的電勢能逐漸減小的電勢能逐漸減小Bq的電勢能逐漸增大的電勢能逐漸增大Cq的電勢能先增大后減小的電勢能先增大后減小Dq的電勢能先減小后增大的電勢能先減小后增大【解析】【解析】負(fù)電荷從負(fù)電荷從A到到B的過程中，電場力一直做負(fù)功，電的過程中，電場力一直做負(fù)功，電勢能增大，所以勢能增大，所以A、C

16、、D均錯(cuò)，均錯(cuò)，B對對【答案】【答案】B第三節(jié)第三節(jié) 電容器與電容電容器與電容 帶電粒子在電帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)場中的運(yùn)動(dòng)1電容器電容器(1)帶電量：一個(gè)極板所帶電荷量的帶電量：一個(gè)極板所帶電荷量的 .(2)電容器的充、放電電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的 ，電容器中儲(chǔ)存，電容器中儲(chǔ)存 . 放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為其他形式的能化為其他形式的能絕對值絕對值異種電荷異種電荷電場能電場能電場能電場能2電容電容(1)意義：表示電容器

17、容納電荷本領(lǐng)的物理量意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量(2)定義式：定義式：C .(3)單位：法拉單位：法拉(F)，1 F F pF.3平行板電容器平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與影響因素：平行板電容器的電容與正對面積正對面積成正比，與介質(zhì)的成正比，與介質(zhì)的 成正比，與成正比，與 成反比成反比(2)決定式：決定式：C ，k為靜電力常量為靜電力常量1061012介電常數(shù)介電常數(shù)兩板間的距離兩板間的距離加加(減減)速直線運(yùn)動(dòng)速直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子動(dòng)能帶電粒子動(dòng)能的增量的增量qU 2帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)(1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子以速度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電

18、粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場時(shí)，受到恒定的與初速度方向電場時(shí)，受到恒定的與初速度方向 的電場力作用而做的電場力作用而做 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(2)處理方法：類似于平拋運(yùn)動(dòng)的處理，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的處理方法：類似于平拋運(yùn)動(dòng)的處理，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法方法沿初速度方向做沿初速度方向做 運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間tl/v0.沿電場力方向做沿電場力方向做 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)垂直垂直勻變速曲線勻變速曲線勻速直線勻速直線勻加速直線勻加速直線1示波管裝置示波管裝置示波管由示波管由 、 和和 組成，管內(nèi)抽成真空組成，管內(nèi)抽成真空如圖如圖632所示所示 電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極熒

19、光屏熒光屏2工作原理工作原理(1)如果在偏轉(zhuǎn)電極如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和和YY之間都沒有加電壓，則電子槍射出之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子束沿直線傳播，打在熒光屏的電子束沿直線傳播，打在熒光屏 ，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑斑(2)YY上加的是待顯示的上加的是待顯示的 .XX上是機(jī)器自身產(chǎn)生的鋸上是機(jī)器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓若所加掃描電壓和信號電壓的周期相齒形電壓，叫做掃描電壓若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖象穩(wěn)定圖象中心中心信號電壓信號電壓3如圖如圖63

20、3所示，示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、所示，示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成如果在熒光屏上偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的管中的()A極板極板X應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電B極板極板X應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電C極板極板Y應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電 D極板極板Y應(yīng)帶正電應(yīng)帶正電【解析】【解析】由熒光屏上亮斑的位置可知，電子在由熒光屏上亮斑的位置可知，電子在XX偏轉(zhuǎn)電場中偏轉(zhuǎn)電場中向向X極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板X帶正電，帶正電，A正確，正確，B錯(cuò)誤；電子在錯(cuò)誤；電子在YY偏轉(zhuǎn)電場中向偏轉(zhuǎn)電場中向Y極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板極板方向偏轉(zhuǎn)，故極板Y帶正電，帶正電，C正確，正確，D錯(cuò)誤錯(cuò)誤【答案】【答案】AC (2010福州模擬福州模擬)如圖如圖634所示，兩塊較大的金屬板所示，兩塊較大的金屬板A、B相相距為距為d，平行放置并與一電源相連，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間恰