电场一轮复习教案.docx

电场一轮复习提纲电场的力的性质一、电荷守恒定律1、元电荷：电荷的最小单位，符号为e,大小为e=1.6xli'c.2、点电荷:1）、定义：形状和大小对相互作用的静电力的影响可以忽略不计的带电体。2）、点电荷是一种理想模型，实际中并不存在。3）、一般情况下，当带电体间的距离比它们自身的大小大得多时，带电体可以被看作点电荷。3、物体起电的三种方式：摩擦起电，接触起电，感应起电：4、电荷守恒定律1）、内容：电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一局部转移到另一局部，在转移的过程中，系统电荷的代数和不变。2）、电荷的分配规律：完全相同的金属带电体相互接触，假设不受外界影响，电荷量的分配规律是同种电荷总量均分，异种电荷先中和再均分。二、库仑定律1、成立的条件：1）、环境：真空2）、对象：点电荷2、内容：真空中两个点电荷间的相互作用力，叫做库仑力或者静电力，其大小跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上.3、数学表达式为：尸=长与独，式中k=9X10'Ni112C2,称为厂静电力常量。4、两个带电体之间的库仑力是一对作用力和反作用力，总是等大反向，与带电量的多少无关。5、运用：定性判断两个带电球体之间的库仑力大小1）、带异种电荷：F>K-厂2）、带同种电荷：尸<K旦争r三、电场、电场强度、电场线1、电场1）、定义：电荷周围存在的一种特殊物质（看不见，摸不着）2）、性质：对放入其中的电荷具有力的作用。2、电场强度1）、试探电荷：带电量尽量小，体积足够小的带电体。2）、定义：电场中放入一个试探电荷q,它所受到的电场力F跟它所带的电荷量的比值E=C叫q这个位置的电场强度。3）、决定因素：某点场强的大小只由电场本身决定，与在该点放入还是不放入试探电荷无关。4）、物理意义：表征了电场的力的性质。F5）、用比值法定义的物理量的特点：被定义的物理量与定义它的物理量无关，比方：E=-,qGnFmnURs1.QSv2=>D=,p=,a=，p=>C=，V=,a=mI1.VI1.UtM6)、矢量性(1)、方向：规定正电荷在该点所受电场力的方向跟该点的场强方向致，负电荷的受力方向与该点场强的方向相反。（2）、大小：E=-（一切电场），E=K冬（点电荷电场，。：场源的电荷量，r：研究点qr到场源的距离），E=-（匀强电场）d7）、场强的叠加：（1）、什么叫做场强的叠加：当某一区域的电场由几个电场叠加而产生的时候，电场中某点的场强等于各个电场单独在该点的场强的矢量和。（2）、场强叠加的方法：平行四边形定那么.8）、求场强的方法：（1）、公式法：（2）、叠加的思想：（3）、补偿法：对某些物理问题，当待求的A直接去解很困难或没有条件解时，可设法补上个B,补偿的原那么是使A+B成为一个完整的模型，从而使A+B变得易于求解，而且，补上去的B也必须容易求解.那样，待求的A便可以从两者的差值获得.一轮用书139页第1题。（4）、极限法：一轮用书139页第1题（5）、对称法：一轮用书139页第2题3、电场线1）、什么是电场线：形象地描述电场中各点场强的强弱和方向的曲线，是一种描述电场的数学方孤立的正点电荷孤立的负点电荷法，电场中并不存在电场线。2）、电场线的特点：始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）；电场线不闭合，任何两条电场线都不会相交，也不会相切；电场线的切线方向表示该点的场强方向；电场线的疏密程度表示电场的强弱；顺着电场线的方向电势降低。3）、几种典型电场的电场线分布（1）、正点电荷：从正点电荷出发延伸到无限远，离场源越远，场强越弱。（2）、负点电荷：从无限远出发终止于负点电荷，离场源越远，场强越弱。（3）、等量异种点电荷：A、从正点电荷（或无限远）出发到负点电荷终止（或者延伸到无限远）B、等量异号点电荷的电场:i.在两点电荷的连线上，场强方向指向负点电荷，连线的中点O的场强最小ii .在两点电荷连线的中垂线上，场强的方向平行于两点电荷连线指向负电荷，离O点距离越远的点场强越小iii .中垂面上的各点场强方向相同，与中垂面垂直指向负点电荷。故中垂面上的电荷受到的电场力与中垂面垂直，在中垂面上移动电荷，电场力不做功；中垂面是一个等势面。iv .关于O点对称的点的场强相等。（4）、等量同种点电荷：As从正点电荷出发延伸到无限远B、等量同种点电荷电场的特点：i.两点电荷连线中点O处场强为零，O点附近很小，但不等于零。一一!-1.ii .在中垂线上，场强的方向垂直于电荷连线向外，从O点沿着中垂线向外，场强先变大再变小。iii .关于O点对称的点的场强大小相等，方向相反。,3；（5）、点电荷与带电平板：A、从带正电的物体（或无限远）出发到带负电的物体终止（或者延伸到无限远）B、点电荷在带电平板上的投影点场强最大，从该点沿着半径向外，场强逐渐减小。C、电场线与带电平板的外表垂直，所以，电场强度垂直于带电平板外表。沿着带电平板外表移动电荷，电场力不做功，带电平板的上外表是一个等势面。4、匀强电场：1）、定义：场强的大小和方向都相等的电场，是最简单的电场。2）、匀强电场的电场线的分布特点：间距相等的平行直线。电场的能的性质一、电势能：1、定义：电荷在电场中由于受到电场力而由相对位置决定的能量。2、大小：等于把该电荷从该位置移到零电势点电场力所做的功，即EA=WAfO=/Ua-O=/内3、决定因素：由带电体的电荷量q、所在位置的电势决定。4、电势能的变化与电场力做功的关系：电势能的改变只由电场力做功决定。有Wab=Ea-Eb=-Ei1l,即电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。一轮用书143页第1、5题二、电势：1、零电势点：人为选取的电势为零的位置。可以任意选取，在实际应用中通常选取大地或无限远处为零电势点。2、电势的定义：电场中某点的电势，在大小上等于将单位正电荷从该点移到零电势点电场力所做的功。wp3、计算式：=*Ig指带电体的电荷量，可为正，也可为负）。以在匀强电场中移动qqWaEd电荷为例，（PA=1.=W3=E41oqq4、决定因素：与带电体无关，仅由电场本身和研究点到零电势点的相对位置决定。5、特点：具有相对形，其大小与零电势点的选取有关。6、物理意义：电势表征了电场的能的性质。7、电势与电场线的关系：电场中沿着电场线的方向电势降低。三、电势差：1、定义：电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与电荷量的比值,叫做A、B两点间的电势差，用UAB表示。W2、定义式：UAS=Uq3决定式：U八5=%，如果电场为匀强电场，那么有：UAB=EdAB4、决定因素：由电场本身和两研究点的位置决定。5、特点：具有决定性，其大小与零电势点的选取无关。四、对公式E=B的理解及应用d1、大小关系：场强是电势对长度的变化率E=D迪二处巡aa2、方向关系：电场强度的方向就是电势降低最快的方向3、适用范围：E=8只适用于匀强电场，d4、对d的理解：d表示某两点沿同一根电场线方向的距离，或两点所在等势面之间的（垂线）距离.5、图像在某点的斜率表示该点的场强大小比拟工程电势。电场强度E物理意义表征电场的能的性质表征电场的力的性质性质标量，具有相对性，正负号表示大小矢量，不具有相对性，正负号表示方向大小关系大小上没有必然联系，电势为零的地方，场强可以不为零（等量异种点电荷连线的中点）；场强为零的地方，电势可以不为零（等量同种点电荷连线的中点）。-一轮用书143页第2题。6、推论：（1）、在匀强电场中，同一直线上，间距相等的两点间电势差相等（2）、在匀强电场中，平行且相等的线段沿同一方向的电势差相等。五、电势与电场强度的比拟六、电场力做功的计算:1、%8=4Sa8,电场力做的功只由带电体的电荷量4和运动初末位置的电势差U.决定，与运动过程无关。2、Wb=E-Eb,适用于一切电场3、WAB=qEd（适用于匀强电场，d为运动的初、末位置在同一根电场线方向上的距离或初末位置所在等势面之间的垂线距离。4、Wb=FScos0（适用于电场力为恒力的情形）七、电场中的功能关系：1、只有电场力做功的情况下，带电体的动能和电势能的总和保持不变。2、在重力和电场力做功的情况下，带电体的机械能和电势能的总和保持不变。3、在重力做功、弹簧弹力做为内力做功、电场力做功的情况下，带电体的机械能和电势能的总和保持不变。八、等势面1、定义：电场中电势相等的点构成的面（平面、曲面）/T"X2、典型电场的等势面分布1)、点电荷：(1)、以点电荷为球心的一簇球面(2)、规定无穷远处电势为零的情况下，正点电荷的电场中各点电势大于零；负点电荷的电场中各点电势小于零。(3)、在相邻等势面电势差相等的情况下，等势面间的距离越来越大。2)、等量异种点电荷(1)、等量异种点电荷的等势面是以点电荷为中心的两族曲面，两点电荷连线的中垂面也为等势面。(2)、由于两点电荷连线的中垂面延伸到无穷远，通常设无穷远处的电势为零，故两点电荷连线的中垂面为电势为零的等势面。(3)、在点电荷的连线上，从正电荷出发到连线的中点，电势逐渐降低，电势为正，中点电势为零；从中点到负电荷，电视逐渐降低，电势为负。(4)、关于O点对称的两点电势绝对值相等，正负相反。3)、等量同种点电荷(1)、在较靠近点电荷的地方是以点电荷为中心的两族曲面，在离点电荷较远的地方合并成族曲面。(2)、等量同种(正)点电荷的电场中各点的电势均大于零(3)、在两(正)点电荷连线的中垂面上，中点0的电势最高，从。开始沿着中垂面向外电势逐渐减小到零；(4)、在两(正)点电荷的连线上，中点O的电势最小，从。沿着连线向两那么，电势逐渐增大；(5)、在两(正)点电荷的电场中，关于。点对称的两点，电势相等。3、等势面的特点：1)、在同一等势面上移动电荷时电场力不做功，说明电场力方向与电荷移动方向垂直，即等势面必定与电场线垂直.2)、沿着电场线的方向，电势越来越低，电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。3)、等势面的疏密表示电场的强弱，等势面密的地方，电场强；等势面疏的地方，电场弱。九、静电屏蔽1、静电感应：把金属导体放在外电场E中，导体内的自由电子由于受电场力作用发生定向移动的现象叫做静电感应.2、静电平衡状态：1)、定义：导体中的自由电子不再发生定向移动时的状态称为静电平衡状态.2)、孤立的带电体或处在电场中的导体(不管原来是否带电)都处于静电平衡状态。3)、处于静电平衡状态下的导体具有以下特点：(1)、外外表以内的各点场强为零.(2)、整个导体(包括外外表)是等势体，外外表是一个等势面。(3)、导体外部的电场线与导体外表垂直，外表场强不一定为零.(4)、静电荷分布在导体的外外表，曲率半径大的地方电荷的密度小，密度大，_/全屈3、静电屏蔽：金属网罩(或外壳)使网罩内的区域不受外界电场的影响，接地的金属网罩使网罩内的带电+(1体对外界不发生影响的现象叫做静电屏蔽。+(p-电容-一、电容器75×1、什么叫电容器:两个彼此绝缘又互相靠近的导体所构成的整体，是一种电子元件。曲率半径小的地方电荷的2、作用：储存电荷二、电容1、定义：电容器所带的电荷量Q（任意一个极板所带电荷量的绝对值）与两个极板间的电势差U的比值叫做电容器的电容.2、定义式：C=Z=且幺，对任何电容器都适用。UAU3、物理意义：电容表征了电容器容纳电荷本领的大小。对一个确定的电容器，其电容已确定，不会随其带电荷量的改变而改变.4、平行板电容器电容量的决定式：C=.1即平行板电容器的电容与两板的正对面积S成正比，411kd与两极板间的垂线距离d成反比，与介质的介电常数£成正比）5、平行板电容器动态分析的问题主要有两类1）、电容器两极板始终与电源保持连接时，两极板间的电势差U保持不变.2）、电容器两极板与电源断开时，极板上的电荷量Q保持不变6、平行板电容器两极板间的电场强度（1）、平行板电容器两极板间的电场时匀强电场。（2）、E=411k该式说明平行板电容器与电源断开后，两极板在彼此远离或靠近的过程中，S其内部场强不会变化。等效重力场问题：一、等效重力场：由于重力场和电场具有很多相似的地方，可以把这两种场等效为一种场：叫做等效重力场或等效电场二、如何处理等效重力场问题：1、找出等效重力场的最低点和最高点：重力和电场力的合力与绳子、轻杆、轨道的弹力方向相反的位置为最低点，最低点关于圆心对称的点就是最高点。2、弄清最低点的特点：1）、带电物体在最低点的速度最大2）、带电物体在最低点受到绳子、轻杆、轨道的弹力最大3）、带电物体的运动关于最低点对称。3、一般利用动能定理和圆周运动知识来处理等效重力场问题。例题1、如下图，一根长为/的绝缘轻绳上端固定在。点，下端系着一个质量为m的带电小球，整个装置处于水平向右场强为E的匀强电场中，平衡时绝缘绳与竖直方向的夹K角为6,那么：汽>E1）、小球带何种电荷，其带电量为多少？一I>2）、当细绳与竖直方向成。时，至少要给小球多大的冲量，才能使小球做圆周运动？一i例题2、如下图，在水平方向上的匀强电场中，用长为/的绝缘细线拴着一质量-ra为m的电量为q的小球，线的上端固定，开始时细线水平，突然松开后，小球自1.E静止开始向下摆动，当细线转过60度角时的速度恰好为零，问：»1）、匀强电场的场强E为多大？2）、A、B两点间的电势差U."为多少？例题3、光滑水平面上静止一质量为m,电荷量为q的小球a,离a球不远处有一悬挂在O点的不带电小球b,小球b的质量也为m,并且b球刚好与地面接触，现.突然加一水平向右的匀强电场，球a在电场力作用下向右运动，并且与b球发生正E碰，碰后两球粘在一起恰好在竖直平面内做圆周运动，绳长为/,qE=20ng,求最初a、b之间的距离？带电粒子在电场中的运动、带电体在电场中的重力的处理（一）、忽略重力的实质：带电体的重力远小于电场力等其它力（二）、按研究对象的不同进行分类1、一般情况下，忽略重力的带电体：微观粒子（包括：电子、质子、粒子、离子、离子团等）2、一般情况下，考虑重力的带电体：尘埃、液滴、小球、物块3、根据题意才能确定重力是否忽略的带电体：质点（三）、按运动状态的不同进行分类：带电体在电场中处于平衡问题时，其重力一般不能忽略。（四）、带电体在电场中的重力被忽略时，其质量般不能忽略。二、带电粒子在电场中的运动1、带电粒子在匀强电场中的匀速直线运动（图中粒子带什么电？能不能忽略微观粒子的重力？）2、带电粒子在电场中做匀加速直线运动：（忽略带电粒子受到的重力）处理方法：1、运动学知识（匀强电场，加速度恒定）：片-武=2ad=2<=2这d=2%,假设初速度等于零,mmdtn么：该种方法只适用于匀强电场2、功能关系：由于电场力做功只与运动电荷和初末位置的电势差有关,所以由动能定律可得：机片，该式子与电场是否为匀强电场无关；假设初速度等于零,那么有：qU=；加吸得煤停这个使粒子速度增加的电场叫做加速电场。偏移量尸瞥?瞥中、该种方法不涉及中间的运动过程，所以适用于一切电场，尤其用来处理非匀强电场是非常有效的。3、带电粒子在电场中做曲线运动匀强电场、忽略粒子的重力）（1）、运动规律：类平抛运动，初速度方向做匀速直线运动；电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动。A、（带电粒子飞离了电场）%=,二亍如运动时m3I'hJ：t=-加速度：0=晅必mmd电场力方向的分速度：匕=W="Wnv0aE离电场时的速度：4=J肉+（az）?=UV+二喙/2m2vfd2偏向角：tan。=.=-1.1.v0Xmvd2dU加似心飞出原理：tan=2tan.x=l粒子以为零的初速度进入加速电场，从偏转电场中间飞入，那么飞出电场时的最大速度：小B、由动能定理可得：qU加+4修gn喙一0,所以有:（带电粒子没有飞出电场）2qU加+U偏q运动时间：/=V-1.m2_工吗2_1qU憎2_22m2md量：j(-C)2=qi,u2mdv02wJvm速度匕=府荷产=产（tnvd偏向角：tane=2=2=/="C.”%Xmd2dU加1 .似心飞出原理：tan=2tan:.x=l粒子以为零的初速度进入加速电场，从偏转电场中间飞入，到达极板上的速度：三、处理带电粒子在电场中的运动问题的考前须知：1、 首先应根据题意，判断研究对象的重力是否考虑2、 不同微观粒子在同一偏转电场中具有相同轨迹的条件：假设在电场力方向的分位移y相同时，经推到得出速度的偏向角的正切值也相等。3、 由静止从同一加速电场加速后，从同一点进入同一偏转电场的任何微观粒子都有相同的轨迹。四、示波器的工作原理1、构造及作用1）、电子枪：发射并加速电子。包括灯丝电源（可为直流也可为交流）和高压阳极（必须为高压直流电源）2）、偏转电极：YY'（加信号电压），使电子束竖直偏转；XX,（加扫描（工作）电压），使电子束水平偏转。3）、荧光屏：电子束打在荧光屏上能使该处的荧光物质发光。4）、玻璃壳：营造一个真空的环境。2、工作原理：1）、YY,和XX'上都不加电压，电子被高压阳极加速后做匀速直线运动打在荧光屏的正中心,在荧光屏的正中心形成一个亮斑。2）、YY'的作用：假设信号电压随土时间按正弦或余弦规律变化，即4=Umasinwf或4=Umaxcos卬r,由于粒子进入偏转电场的速度一般都很大，到U1达1。6加/$以上,而极板的长度一般只有几个厘米到几十个厘米，所以电子通过极板的时间f=一般都很小，远远小于信号电压变化的周期T=w。故在每一个电子通过电场的极短时间f=,内，信号电压叫来不及变化，可认为是一个定值，YY'中形成的是竖直方向的匀强电场。所%以，被电子枪加速后的电子进入YY'之间的电场后做竖直方向的匀变速曲线运动，离开电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，出现亮斑，可推得在竖直方向的偏移量y=+=«+：）；.%；y=q；（1.+；）Umaxinwt,由该式可nw0a22d2U加m0a2得，不同时刻进入电场的电子，在它们穿过极板的时间f=,内，电压、不一样，它们打在荧光屏%上的位置距离荧光屏正中心的距离V也不一样。令rIIII1.,+yn=-1.+-）t7max=-7.max,那么有V=Js加碗，即V按照信号电压m0a22dU加%的变化规律而变化，亮斑在竖直方向上做简谐运动，即大量电子按照时间的先后沿简谐运动的振动曲线在竖直方向进行排步。但由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，看到的不是亮斑沿简谐运动的振动曲线在竖直方向移动，而只能看到一条竖直的亮线，其长度为。=2几皿。3)、XX,的作用：在XX,之间加上如下图的随时间变化的扫描电压ux,使得大量电子在一个周期T2内在荧光屏的水平中心线上水平向右匀速排步，到达最右端后又飞快地回到左端进行下一个周期内水平向右的匀速排步。由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，在荧光屏的水平中心线上看到的不是亮斑向右匀速移动，而是一条水平亮线。wX4)、如果在XX'和YY'两端同时加上扫描电压和信号电压，并通过其它电路进行调节，使得扫描电压的周期72为信号电压周期T的整数倍。以为例进行分析，对在0时刻附近极短时间(r=-)%内穿过YY'和XX'的电子来说，XX'间的电压最大，使它偏到最左端，YY'间的电压为零，不使它发生偏转，电子的实际位置在荧光屏水平中心线的最左端；对于在Z1.时刻附近时间(Z=-1.)内穿过YY，和XX，的电子来说，XX'间的电压-为一个负向较大值，使电子处于荧光屏水平中心线左侧的中点处，YY'间的电压最大，使它位于荧光屏竖直中心线上的最高点，电子的实际位置在荧光屏水平中心线左侧的中点上方的最高点。对于在二时刻附近时间(r=-)内穿过YY'和XX'的电子来说,2%XX'间的电压为零，电子处于荧光屏水平中心线的中点，YY'间的电压为零，使它位于荧光屏竖直中心线的中点，电子的实际位置在荧光屏的正中心；以此类推，大量电子按照时间顺序在荧光屏上按正弦波形进行排步。由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，在荧光屏上看到的不是亮斑沿正弦波形移动，而是呈现一个稳定的正弦波形。如果n=2*,形成的波形如下图；如果刀=3*,形成的波形如下图。V=(1.+-)uoy,=jwsit的推导过程:m0d2ql2y,x+1.Iy=7u，=，X=md0yX2illZ-Hj1.hIU2dU加max'in卬"令Kn"3在+fU-那