高三物理第六章电场.docx

高三物理第六章电场.docx

《高三物理第六章电场.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理第六章电场.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高三物理第六章电场

电场中的导体静电感应静电平衡

电容器电容：

C=Q/U

第六章电场

第1单元电场的力的性质

Ⅰ电荷守恒和库仑定律

一、两种电荷

摩擦起电是电荷的转移，不是电荷的创造。

电荷没有质量

二、电荷守恒定律

三、元电荷、点电荷和净电荷

四、库仑定律，对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距离代替r

五、两个完全相同的带电金属球相碰，电荷先中和，后平分。

【例1】两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的[]

[答]C、D．

图3

【例2】如图3所示，真空中有两个点电荷A、B，它们固定在一条直线上相距L=0.3m的两点，它们的电荷量分别为QA=16×10－12C，QB=4.0×10－12C，现引入第三个同种点电荷C，

（1）若要使C处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？

（2）若点电荷A、B不固定，而使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？

【解析】

（1）由分析可知，由于A和B为同种电荷，要使C处于平衡状态，C必须放在A、B之间某位置，可为正电荷，也可为负电荷。

设电荷C放在距A右侧x处，电荷量为Q3

∵①∴②

∴③

∴4（L－x）2=x2④∴x=0.2m

即点电荷C放在距A右侧0.2m处，可为正电荷，也可为负电荷。

（2）

设电荷C放在距A右侧x处，电荷量为Q3

对C：

∴x=0.2m

对B：

∴，为负电荷。

 【拓展】若A、B为异种电荷呢？

【例3】两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m和m，带电荷量分别是q和q，用绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与铅垂线方向成夹角θ和θ,且两球同处一水平线上，如图1—2—3所示，若θ＝θ,则下述结论正确的是（C）

A.q一定等于q

B.一定满足q/m＝q/m

C.m一定等于m

D.必须同时满足q＝q,m＝m

图1—2—3

Ⅱ电场和电场强度

一、电场

二、电场强度（场强E，矢量）

三、点电荷的场强

四、电场的叠加

EC

多个电场相互叠加，某点的场强就等于各个场单独存在时在该点场强的矢量和――场的叠加原理

例5、图中边长为a的正三角形ABC的三点顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。

解：

每个点电荷在O点处的场强大小都是由图可得O点处的合场强为，方向由O指向C。

-4Q+9Q

例6、如图，在x轴上的x=-1和x=1两点分别固定电荷量为-4Q和+9Q的点电荷。

求：

x轴上合场强为零的点的坐标。

并求在x=-3点处的合场强方向。

解：

由库仑定律得合场强为零的点坐标为x=-5。

x=-5、x=-1、x=1这三个点把x轴分成四段，可以证明：

同一直线上的两个点电荷所在的点和它们形成的合场强为零的点把该直线分成4段，相邻两段上的场强方向总是相反的。

本题从右到左，4个线段（或射线）上的场强方向依次为：

向右、向左、向右、向左，所以x=-3点处的合场强方向为向右。

Ⅲ电场线

一、电场线（法拉第）

在电场中画一组曲线，使曲线上各点切线的方向都跟该点的场强的方

孤立点电荷周围的电场

向一致，即跟该点的正电荷的受力的方向一致，这样的曲线叫电场线。

（三向合一）

二、常见的电场线形状

三、电场线的特点

1、从正电荷出发，终止于负电荷

2、不闭合，不相交

3、切线的方向表示电场的方向或正电荷的受力方向

4、疏密程度表示场强的大小，场的强弱

5、电场线（或E）⊥等势面

6、电场线由高的等势面指向低的等势面

四、匀强电场

场强的大小和方向各处均相同，电场线平行、等距、同向

两块等大、平行、靠近、正对、带等量异种电荷的金属板间的电场，（边缘除外）是匀强电场

c

例7、如图所示，在等量异种点电荷的电场中，将一个正的试探电荷由A点沿直线移到O点，再沿直线由O点移到c点。

在该过程中，检验电荷所受的电场力大小和方向如何改变？

其电势能又如何改变？

练习：

1．处在如图所示的四种电场中P点的带电粒子，由静止释放后只受电场力作用，其加速度一定变大的是Ｄ

2．如图所示，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况．一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示．若不考虑其他力，则下列判断中正确的是BC

A．若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电

B．不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电

C．若粒子是从B运动到A，则其加速度减小

D．若粒子是从B运动到A，则其速度减小

4．在图所示的竖直向下的匀强电场中，用绝缘的细线拴住的带电小球在竖直平面内绕悬点O做圆周运动，下列说法正确的是

①带电小球有可能做匀速率圆周运动②带电小球有可能做变速率圆周运动③带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小④带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小D

A．②B．①②

C．①②③D．①②④

5．在一高为h的绝缘光滑水平桌面上，有一个带电量为+q、质量为m的带电小球静止，小球到桌子右边缘的距离为s，突然在空间中施加一个水平向右的匀强电场E，且qE=2mg，如图所示，求：

（1）小球经多长时间落地？

（2）小球落地时的速度．

解：

（1）小球在桌面上做匀加速运动，t1=,小球在竖直方向做自由落体运动，t2=,小球从静止出发到落地所经过的时间：

t=t1+t2=．

（2）小球落地时vy=gt2=,vx=at=·t=2gt=2．

落地速度v=．

第2单元电场的能的性质

Ⅰ电势能和电势和电势差

一、电势能（ε标量焦耳J）——电场力、相对位置

①无论电荷的正负，电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加，做功和电势能的变化量在数值上是相等的

A到B，负功，εa＜εb

C

②静电场中，电场力做功与路径无关，电势能的改变量与路径无关

二、电势由电场本身性质决定

1、沿电场线方向移动正电荷，电势能减小

沿电场线方向移动负电荷，电势能增加

正电荷的电场中，电势为正，负电荷的电场中，电势为负

2、正电荷的电场中，正的检验电荷电势能为正，负的检验电荷电势能为负

负电荷的电场中，正的检验电荷电势能为负，负的检验电荷电势能为正

3、只在电场力的作用下，正电荷顺着电场线运动，由高电势向低电势

只在电场力的作用下，负电荷逆着电场线运动，由低电势向高电势

三、电势差——电场力做功与电荷电量的比值叫电势差

1、在电场中某两点的电势之差，也叫电压

UAB＝φA－φB

2、

3、运用要求：

1、UAB＝ΦA－ΦB＝1－4＝－3V带正负号

2、U＝W/q或W＝qU带正负号

例8：

将电量为q＝－2×108C的点电荷从零电场中点S移动到M点要克服电场力做功4×10－8J，求M点的电势＝？

。

若再从M点移动到N点，电场力又做正功14×10－8J，求N点电势＝？

解：

（1）S到M，对负电荷做负功，电势降低

ABC

M到N对负电荷做正功，电势升高

（2）

例9：

电子伏是研究微观粒子时常用的能量单位。

1ev就是电势差为1V的两点间移动一个元电荷电场力所做的功。

1ev＝1.6×10－19C×1V＝1.6×10－19J，把一个二价正离子从大地移动到电场中的A点，w＝6ev，求：

UA＝？

解：

例10、如图所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列。

A、B、C分别是这三个等势面上的点，且三点在同一条电场线上。

A、C两点的电势依次为φA=10V和φC=2V，则B点的电势是B

A.一定等于6VB.一定低于6V

C.一定高于6VD.无法确定

Ⅱ等势面

一、等势面——电场中，电势相等的各点所构成的面（等高线和等压线）

二、常见等势面的形状

三、等势面的特点

1、在等势面上移动电荷，电场力不做功

2、电场线（或E）⊥等势面

3、电场线由高的等势面指向低的等势面

4、闭合、等势面不相交

5、静电平衡导体是等势体，表面是等势面

6、等差等势面――相邻的等势面的电势差相等

（1）等差势面越密的地方，电场越强，场强越大

（2）相邻的等差等势面移动同一个电荷电场力做功相等

7、沿电场方向电势降低最快（场强方向是电势降落最快的地方）

8、匀强电场中，平行等长的线段两个端点间的电势差相等，即匀强电场中的电势均匀变化。

Ⅲ电势差与电场强度的关系

一、场强的三种求法

1、E＝F/q定义式，适用于任何电场（真空、介质）

2、E＝KQ/r2适用于点电荷的电场（真空、点电荷）

3、E＝U/d适用于匀强电场（真空）

针对训练

1.电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8J，在B点的电势能为0.80×10-8J.已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10-9C，那么A

A.该电荷为负电荷B.该电荷为正电荷

C.A、B两点的电势差UAB=4.0V

D.把电荷从A移到B，电场力做功为W=4.0J

2.某电场中等势面分布如图所示，图中虚线表示等势面，过a、b两点的等势面电势分别为40V和10V，则a、b连线的中点c处的电势应C

A.肯定等于25VB.大于25V

C.小于25VD.可能等于25V

3如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电荷量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，则从M点运动到N点的过程中ABD4

A小物块所受电场力逐渐减小

B.小物块具有的电势能逐渐减小

C.M点的电势一定高于N点的电势

D.小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功

4.如图所示，M、N两点分别放置两个等量种异电荷，A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点，在A、B、C三点中.C

A.场强最小的点是A点，电势最高的点是B点

B.场强最小的点是A点，电势最高的点是C点

C.场强最小的点是C点，电势最高的点是B点

D.场强最小的点是C点，电势最高的点是A点

5.AB连线是某电场中的一条电场线，一正电荷从A点处自由释放，电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如图所示，比较A、B两点电势φ的高低和场强E的大小，下列说法中正确的是A

A.φA＞φB，EA＞EBB.φA＞φB，EA＜EB

C.φA＜φB，EA＞EBD.φA＜φB，EA＜EB

6.如图所示，平行的实线代表电场线，方向未知，电荷量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用，该电荷由A点移到B点，动能损失了0.1J，若A点电势为-10V，则C

①B点电势为零

②电场线方向向左

③电荷运动的轨迹可能是图中曲线①

④电荷运动的轨迹可能是图中曲线②

A.①B.①②C.①②③D.①②④

7.如图所示，光滑绝缘的水平面上M、N两点各放一电荷量分别为+q和+2q，完全相同的金属球A和B，给A和B以大小相等的初动能E0（此时动量大小均为p0）使其相向运动刚好能发生碰撞，碰后返回M、N两点时的动能分别为E1和E2，动量大小分别为p1和p2，则B

A.E1=E2=E0p1=p2=p0B.E1=E2＞E0p1=p2＞p0

C.碰撞发生在M、N中点的左侧D.两球不同时返回M、N两点

8.已知空气的击穿电场强度为2×106V/m，测得某次闪电火花长为600m，则发生这次闪电时放电路径