《物理選修3-1第一章 靜電場知識點與習題答案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理選修3-1第一章 靜電場知識點與習題答案（71頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more. ------------------------------------------author ------------------------------------------date 物理選修3-1第一章 靜電場知識點與習題答案 物理選修3-1教案（一） 物理選修3-1教案（一） 第一章 靜電場 1.1 電荷及其守恒定律 一、起電方法的實驗探究

2、 1.物體有了吸引輕小物體的性質(zhì)，就說物體帶了電或有了電荷。 2．兩種電荷 自然界中的電荷有2種，即正電荷和負電荷．如：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是正電荷；用干燥的毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是負電荷．同種電荷相斥，異種電荷相吸．（相互吸引的一定是帶異種電荷的物體嗎？）不一定，除了帶異種電荷的物體相互吸引之外，帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)，這里的“輕小物體”可能不帶電． 3．起電的方法 使物體起電的方法有三種：摩擦起電、接觸起電、感應起電 摩擦起電：兩種不同的物體原子核束縛電子的能力并不相同．兩種物體相互摩擦時，束縛電子能力強的物體就會得到電子而帶負電，束縛電子能力弱的物體會失去電

3、子而帶正電．（正負電荷的分開與轉(zhuǎn)移） 接觸起電：帶電物體由于缺少(或多余)電子，當帶電體與不帶電的物體接觸時，就會使不帶電的物體上失去電子(或得到電子)，從而使不帶電的物體由于缺少(或多余)電子而帶正電(負電)．（電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體） 感應起電：當帶電體靠近導體時，導體內(nèi)的自由電子會向靠近或遠離帶電體的方向移動．（電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分） 三種起電的方式不同，但實質(zhì)都是發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移，使多余電子的物體(部分)帶負電，使缺少電子的物體(部分)帶正電．在電子轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變． 二、電荷守恒定律 1、電荷量：電荷的多少。在國際單位制中，它的單位是庫侖，

4、符號是C. 2、元電荷：電子和質(zhì)子所帶電荷的絕對值均為1.6×10－19C，所有帶電體的電荷量等于e或e的整數(shù)倍。（元電荷就是帶電荷量足夠小的帶電體嗎？提示：不是，元電荷是一個抽象的概念，不是指的某一個帶電體，它是指電荷的電荷量．另外任何帶電體所帶電荷量是1.6×10－19C的整數(shù)倍．） 3、比荷：粒子的電荷量與粒子質(zhì)量的比值。 4、電荷守恒定律 表述1：電荷守恒定律：電荷既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，電荷的總量保持不變。 表述2：在一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正、負電荷的代數(shù)和保持不變。 例：有

5、兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶電荷量為QA＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，讓兩個絕緣小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉(zhuǎn)移并轉(zhuǎn)移了多少？ 【思路點撥】　當兩個完全相同的金屬球接觸后，根據(jù)對稱性，兩個球一定帶等量的電荷量．若兩個球原先帶同種電荷，電荷量相加后均分；若兩個球原先帶異種電荷，則電荷先中和再均分． 【小結(jié)練習】 1、關(guān)于摩擦起電和感應起電的實質(zhì)，下列說法正確的是：（ ） A.摩擦起電現(xiàn)象說明了機械能可以轉(zhuǎn)化為電能，也說明通過做功可以創(chuàng)造電荷 B.摩擦起電說明電荷可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體 C.感應起電說明電荷可以從物體的一個部分

6、轉(zhuǎn)移到物體另一個部分 D.感應起電說明電荷從帶電的物體轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上去了 2、絕緣細線上端固定，下端懸掛一個輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的附近，有一個絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖所示，現(xiàn)在使a帶電，則：（ ） A.a、b之間不發(fā)生相互作用 B.b將吸引a，吸住后不放 C.b立即把a排斥開 D.b先吸引a，接觸后又把a排斥開 - - - - - - 甲 乙 3、如圖所示，將帶電棒移近兩個不帶電的導體球， 兩個導體球開始時互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球 都帶電的是

7、 （ ） A．先把兩球分開，再移走棒 B．先移走棒，再把兩球分開 C．先將棒接觸一下其中的一個球，再把兩球分開 D．棒的帶電荷量不變，兩導體球不能帶電 1、解析:摩擦起電的實質(zhì)是：當兩個物體相互摩擦時，一些束縛得不緊的電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，于是原來電中性的物體由于得到電子而帶上負電，失去電子的物體帶上正電。即電荷在物體之間轉(zhuǎn)移。 感應起電的實質(zhì)是：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷之間的相互吸引或排斥，導致導體中的自由電荷趨向或遠離帶電體，使導體上靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠

8、離的一端帶同種電荷。即電荷在物體的不同部分之間轉(zhuǎn)移。 由電荷守恒定律可知：電荷不可能被創(chuàng)造。 答案:BC 2、解析：當a帶上電荷后，由于帶電體要吸引輕小物體，故a將吸引b。這種吸引是相互的，故可以觀察到a被b吸引過來。當它們相互接觸后，電荷從a轉(zhuǎn)移到b，它們就帶上了同種電荷，根據(jù)電荷間相互作用的規(guī)律，它們又將互相排斥。 答案：D 3、解析：帶電棒移近導體球但不與導體球接觸，從而使導體球上的電荷重新分布，甲球左側(cè)感應出正電荷，乙球右側(cè)感應出負電荷，此時分開甲、乙球，則甲、乙球上分別帶上等量的異種電荷，故A正確；如果先移走帶電棒，則甲、乙兩球上的電荷又恢復原狀，則兩球分開后不顯電性，故B

9、錯；如果先將棒接觸一下其中的一球，則甲、乙兩球會同時帶上和棒同性的電荷，故C正確．可以采用感應起電的方法使兩導體球帶電，而使棒的帶電荷量保持不變，故D錯誤。 答案：AC 1.2 庫侖定律 一、電荷間的相互作用 1、點電荷：當電荷本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多，這樣可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況，把它抽象成一個幾何點。這樣的帶電體就叫做點電荷。（點電荷是一種理想化的物理模型。VS質(zhì)點） 2、帶電體看做點電荷的條件： ①兩帶電體間的距離遠大于它們大?。? ②兩個電荷均勻分布的絕緣小球。 3、影響電荷間相互作用的因素： ①距離 ②電量 ③帶電體的形狀和大小

10、二、庫侖定律：在真空中兩個靜止點電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。 （靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2） 注意： 1.定律成立條件：真空、點電荷 2.靜電力常量——k=9.0×109N·m2/C2 3.計算庫侖力時，電荷只代入絕對值 4.方向在它們的連線上，同種電荷相斥，異種電荷相吸 5.兩個電荷間的庫侖力是一對相互作用力 控制變量法 例題：兩個帶電量分別為+3Q和-Q的點電荷分別固定在相距為2L的A、B兩點，現(xiàn)在AB連線的中點O放一個帶電量為+q的點電荷。求q所受的庫侖力。 【小結(jié)練習】 1

11、、如圖所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位于等邊三角形的三個頂點上．a(chǎn)和c帶正電，b帶負電，a所帶電荷量的大小比b的?。阎猚受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應是( ) A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 例2：如圖所示，兩個質(zhì)量均為 m 的完全相同的金屬球殼 a和b，其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，將它們固定于絕緣支座上，兩球心間的距離 l 為球半徑的3倍．若使它們帶上等量異種電荷，使其電荷量的絕對

12、值均為Q，那么關(guān)于a、b兩球之間的萬有引力F引和庫侖力F庫的表達式正確的是( ) A．F引＝，F(xiàn)庫＝ B．F引≠，F(xiàn)庫≠ C．F引≠，F(xiàn)庫＝ D．F引＝，F(xiàn)庫≠ 3.質(zhì)量均為m的三個帶電小球A、B、C放置在光滑絕緣的水平面上，相鄰球間的距離均為L，A球帶電量＝＋10q；B球帶電量＝＋q。若在C球上加一個水平向右的恒力F，如圖7所示，要使三球能始終保持L的間距向右運動，問外力F為多大？C球帶電性質(zhì)是什么？ 1、解析：選B.據(jù)“同電相斥、異電相引”規(guī)律，確定電荷c受到a和b的庫侖力方向，考慮a的帶電荷量小于b的帶電荷量，因此Fb大于Fa，F(xiàn)b與Fa的合力只能為F2，

13、故選項B正確。 答案：B 2、解析：由于a、b 兩球所帶異種電荷相互吸引，使它們各自的電荷分布不均勻，即相互靠近的一側(cè)電荷分布較密集，又l＝3r，不滿足l?r的要求，故不能將帶電球殼看成點電荷，所以不能應用庫侖定律，故F庫≠.雖然不滿足l?r，但由于其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看成質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點，可以應用萬有引力定律，故F引＝。 答案：D 3、解析：由于A、B兩球都帶正電，它們互相排斥，C球必須對A、B都吸引，才能保證系統(tǒng)向右加速運動，故C球帶負電荷。 以三球為整體，設(shè)系統(tǒng)加速度為a，則F＝3ma① 隔離A、B，由牛頓第二定律可知： 對A：－＝ma② 對B：＋

14、＝ma③ 聯(lián)立①、②、③得F＝。 答案： 負電荷 1.3 電場強度 一、電場——電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的 電荷（帶電體）周圍存在著的一種物質(zhì)。電場看不見又摸不著，但卻是客觀存在的一種特殊物質(zhì)形態(tài)． 其基本性質(zhì)就是對置于其中的電荷有力的作用，這種力就叫電場力。 電場的檢驗方法：把一個帶電體放入其中，看是否受到力的作用。 試探電荷：用來檢驗電場性質(zhì)的電荷。其電量很?。ú挥绊懺妶觯?；體積很?。梢援斪髻|(zhì)點）的電荷，也稱點電荷。 二、電場強度 1、場源電荷 2、電場強度 放入電場中某點的電荷受到的電場力與它所帶電荷量的比值，叫做這一點的電場強度，簡稱場強。

15、 國際單位：N/C 電場強度是矢量。規(guī)定：正電荷在電場中某一點受到的電場力方向就是那一點的電場強度的方向。即如果Q是正電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并背離Q；如果Q是負電荷，E的方向就是沿著PQ的連線并指向Q。（“離+Q而去，向-Q而來”） 電場強度是描述電場本身的力的性質(zhì)的物理量，反映電場中某一點的電場性質(zhì)，其大小表示電場的強弱，由產(chǎn)生電場的場源電荷和點的位置決定，與檢驗電荷無關(guān)。數(shù)值上等于單位電荷在該點所受的電場力。 1V/m=1N/C 三、點電荷的場強公式 四、電場的疊加 在幾個點電荷共同形成的電場中，某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該

16、點產(chǎn)生的場強的矢量和，這叫做電場的疊加原理。 五、電場線 1、電場線：為了形象地描述電場而在電場中畫出的一些曲線，曲線的疏密程度表示場強的大小，曲線上某點的切線方向表示場強的方向。 2、電場線的特征 1）、電場線密的地方場強強，電場線疏的地方場強弱 2）、靜電場的電場線起于正電荷止于負電荷，孤立的正電荷（或負電荷）的電場線止無窮遠處點 3）、電場線不會相交，也不會相切 4）、電場線是假想的，實際電場中并不存在 5）、電場線不是閉合曲線，且與帶電粒子在電場中的運動軌跡之間沒有必然聯(lián)系 3、幾種典型電場的電場線 1）正、負點電荷的電場中電場線的分布 特點：a、離點電荷越近

17、，電場線越密，場強越大 b、以點電荷為球心作個球面，電場線處處與球面垂直， 在此球面上場強大小處處相等，方向不同。 2）、等量異種點電荷形成的電場中的電場線分布 特點：a、沿點電荷的連線，場強先變小后變大 b、兩點電荷連線中垂面（中垂線）上，場強方向均相同，且 總與中垂面（中垂線）垂直 c、在中垂面（中垂線）上，與兩點電荷連線的中點0等距離 各點場強相等。 3）、等量同種點電荷形成的電場中電場中電場線分布情況 特點：a、兩點電荷連線中點O處場強為0 b、兩點電荷連線中點附近的電場線非常稀疏，但場強并不為0 c、兩點電荷連線的中點到無限遠電場線先變密后變疏 4）

18、、勻強電場 特點：a、勻強電場是大小和方向都相同的電場，故勻強電場的電場線是平行等距同向的直線 b、電場線的疏密反映場強大小，電場方向與電場線平行 【小結(jié)練習】 1、下列說法正確的是（ ） A、 根據(jù)E＝F/q，可知，電場中某點的場強與電場力成正比 B、 根據(jù)E＝kQ/r2 ，可知電場中某點的場強與形成電場的點電荷的電荷量成正比 C、 根據(jù)場強的疊加原理，可知合電場的場強一定大于分電場的場強 D、 電場線就是點電荷在電場中的運動軌跡 2、如圖所示，以O(shè)為圓心，r為半徑的圓與坐

19、標軸的交點分別為a、b、c、d，空間有與x軸正方向相同的勻強電場E，同時在O點固定一個電荷量為＋Q的點電荷，如果把一個帶電量為－q的試探電荷放在c點，則恰好平衡，那么勻強電場的場強為多少？a、d兩點的實際場強為多少？ 3、如圖所示，質(zhì)量m＝2.0×10-3kg的帶電小球用絕緣細線豎直地懸掛于電場中，當小球的帶電量為q1＝1.0×10-4C時，懸線中的張力為T1＝1.5×10-2N，則小球所在處的場強為多大？當小球的帶電量為q2＝－1.0×10-4C時，懸線中的張力T2為多大？ 1、解析：這個問題涉及到有關(guān)電場的基本概念。E＝F/q作為電場強度的定義式，給出了電場強度的一種測量方式或方法。而

20、對于電場中的某一確定的點，放在該處的試探電荷的電荷量不同，電荷受到的電場力也不同，但電場力和電荷量的比值卻是不變的，即電場強度與電場力及試探電荷的電荷量無關(guān)，而由場源電荷及研究點在場中的位置決定。對于點電荷形成的電場，確定點的場強與形成電場的場源電荷的電量成正比。電場強度是矢量，合場強由平行四邊形法則確定，作為合場強的平行四邊形的對角線不一定比作為分場強的平行四邊形的鄰邊長。只有當電場線是直線，帶電粒子只在電場力的作用下，電荷的初速度為零或初速度方向與電場線重合時，電荷的運動軌跡才會與電場線重合。 答案：B 2、解析：圖示空間有勻強電場和點電荷形成的電場，任何一點的場強都是兩個電場在該處場

21、強的合場強。由帶電量為－q的 試探電荷在c處于平衡可得： 解得勻強電場的場強為： 由正點電荷形成的電場場強方向從圓心沿半徑方向向外。故在a點，點電荷場強方向沿x軸正方向；在d點，點電荷場強方向沿y軸的正方向。 在a點，為兩個等大、同方向場強的合成，即 在b點，為兩個等大、互相垂直的場強的合成，即 3、解析：小球的重力G=mg=2.0×10-2N 由題意：繩子拉力T1=1.5×10-2N＜G故電場力F方向向上 且有F+T1=G 得F=G-T1=5×10-3N 小球處的場強E= 當q2=-1.0×10-4C時，電場力=F=5×10-3

22、N，方向向下，此時繩中張力為T2=G+=2.5×10-2N。 1.4 電勢能 電勢 一、電勢差：電勢差等于電場中兩點電勢的差值。電場中某點的電勢，就是該點相對于零勢點的電勢差。 （1）計算式 （2）單位：伏特（V） （3）電勢差是標量，其正負表示大小。 二、電場力的功 電場力做功的特點：電場力做功與重力做功一樣，只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān). 1、電勢能：電荷處于電場中時所具有的,由其在電場中的位置決定的能量稱為電勢能. 注意：系統(tǒng)性、相對性 2、電勢能的變化與電場力做功的關(guān)系 1） 、電荷在電場中具有電勢能 2）、

23、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小 3）、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大 4）、電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。 5）、電勢能是相對的，與零電勢能面有關(guān)（通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。） 6）、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性 7）、電勢能是標量 3、電勢能大小的確定 電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功 三、電勢 1.電勢：置于電場中某點的試探電荷具有的電勢能與其電量的比叫做該點的電勢。是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。其大小與試探電荷的正負及電量q均無關(guān)

24、，只與電場中該點在電場中的位置有關(guān)，故其可衡量電場的性質(zhì)。 單位：伏特（V） 標量 1：電勢的相對性：某點電勢的大小是相對于零點電勢而言的。零電勢的選擇是任意的，一般選地面和無窮遠為零勢能面。 2：電勢的固有性：電場中某點的電勢的大小是由電場本身的性質(zhì)決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關(guān)。 3：電勢是標量,只有大小,沒有方向.(負電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.) 4：計算時EP,q, 都帶正負號。 5.順著電場線的方向，電勢越來越低。 6.與電勢能的情況相似,應先確定電場中某點的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零.) 三、等勢面 1、等勢

25、面：電場中電勢相等的各點構(gòu)成的面。 2、等勢面的特點 a: 等勢面一定跟電場線垂直，在同一等勢面的兩點間移動電荷，電場力不做功； b:電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，任意兩個等勢面都不會相交； c:等差等勢面越密的地方電場強度越大。 【小結(jié)練習】 例1：如圖所示，當帶電體A靠近一個絕緣導體B時，由于靜電感應，B兩端感應出等量異種電荷。將B的左端接地，絕緣導體B帶何種電荷？ 例2：如圖所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負檢驗電荷在這個電場中的軌跡，若電荷是從a處運動到b處，以下判斷正確的是(?? ? ) A．電荷從a到b加速度減小 B．b處電勢

26、能大 C．b處電勢高 D．電荷在b處速度小 例3：將一電量為的點電荷從電場外一點P移至電場中某點A, 電場力做功 ,求A點的電勢。 1、解析：因為導體B處于正電荷所形成的電場中，而正電荷所形成的電場電勢處處為正，所以導體B的電勢是正的，UB＞U地；而負電荷在電場力的作用下總是從低電勢向高電勢運動，B左端接地，使地球中的負電荷（電子）沿電場線反方向進入高電勢B導體的右端與正電荷中和，所以B導體將帶負電荷。 答案：B導體將帶負電荷 2、解析：由圖可知b處的電場線比a處的電場線密，說明b處的場強大于a處的場強。根據(jù)牛頓第二定律，檢驗電荷在b處的加速度大于在a處的加速度，A選項錯。

27、由圖可知，電荷做曲線運動，必受到不等于零的合外力，即Fe≠0，且Fe的方向應指向運動軌跡的凹向。因為檢驗電荷帶負電，所以電場線指向是從疏到密。再利用“電場線方向為電勢降低最快的方向”判斷a，b處電勢高低關(guān)系是Ua＞Ub，C選項不正確。 根據(jù)檢驗電荷的位移與所受電場力的夾角大于90°，可知電場力對檢驗電荷做負功。功是能量變化的量度，可判斷由a→b電勢能增加，B選項正確；又因電場力做功與路徑無關(guān)，系統(tǒng)的能量守恒，電勢能增加則動能減小，即速度減小，D選項正確。 答案：BD 3、解析：設(shè)場外一點P的電勢為 從P 到A,電場力做的功 答案：－20V 1.5 勻強電場中場強與電勢差的

28、關(guān)系 一、場強與電勢的關(guān)系？ 結(jié)論：電勢與場強沒有直接關(guān)系！ 二、勻強電場中場強與電勢差的關(guān)系 勻強電場中兩點間的電勢差等于場強與這兩點間沿電場方向距離的乘積 在勻強電場中，場強在數(shù)值上等于沿場強方向每單位距離上降低的電勢. 電場強度的方向是電勢降低最快的方向. 推論：在勻強電場中，沿任意一個方向上，電勢降落都是均勻的，故在同一直線上間距相同的兩點間的電勢差相等。 【小結(jié)練習】 例1：下圖是一勻強電場，已知場強E=2×10 2 N/C．現(xiàn)讓一個電量q=－4×10－8C的電荷沿電場方向從M點移到N點，MN間的距離s=30cm．試求： 　　(1)電荷從M點

29、移到N點電勢能的變化． 　　(2)M，N兩點間的電勢差． 解析： (1)由圖可知，負電荷在該電場中所受電場力F方向向左．因此從M點移到N點，電荷克服電場力做功，電勢能增加，增加的電勢能△E等于電荷克服電場力做的功W。 電荷克服電場力做功為W=qEs=4×10－8×2×102×0.3J=2.4×10－6J。 即電荷從M點移到N點電勢能增加了2.4×10－6J。 (2)從M點到N點電場力對電荷做負功為WMN=－2.4×10－6J。 　　則M，N兩點間的電勢差為。 即M，N兩點間的電勢差為60V。 例2：將一個電量為－2×10－8C的點電荷，從零電勢點S移到M點要反抗電場力

30、做功4×10－8J，則M點電勢φM=________，若將該電荷從M點移到N點，電場力做功14×10－8J，則N點電勢φN=________，MN兩點間的電勢差UMN=________。 解析：本題可以根據(jù)電勢差和電勢的定義式解決，一般有下列三種解法： 　　解法一：嚴格按各量的數(shù)值正負代入公式求解。 　　由WSM=qUSM得： 　　。 　　而USM=φS－φM， ∴φM=φS－USM=(0－2)V=－2V。 由WMN=qUMN得： 。 而UMN=φM－φN， ∴φN=φM－UMN=[－2－(－7)]V=5V。 　　解法二：不考慮各量的正負，只是把各量數(shù)值代入公式求解，

31、然后再用其他方法判斷出要求量的正負。 　　由WSM=qUSM得。 　　∵電場力做負功，∴負電荷q受的電場力方向與移動方向大致相反，則場強方向與移動方向大致相同，故φS＞φM，而φS=0，故φM=－2V。 同理可知：UMN=7V，φN=5V。 解法三：整體法 求N點電勢時把電荷從S點移到M點再移動N點，看成一個全過程，在這個過程中，由S到N電場力做的總功等于各段分過程中電場力做功的代數(shù)和,即WSN=WSM＋WMN=(－4×10－8＋14×10－8)J=10×10－8J。 　　由WSN=qUSN得： 　　。 而φS=0，∴φN=5V。 1.6 靜電現(xiàn)象的應用 1.靜電平

32、衡狀態(tài)下導體的特點： ⑴內(nèi)部場強處處為零（不為0則自由電子將繼續(xù)移動直至合場強為0） ⑵導體中沒有自由電荷定向移動 ⑶凈電荷分布在導體表面 ⑷導體表面附近電場線與表面垂直 + － － ＋ ＋ ＋ － 2.靜電平衡時導體周圍電場分布： 上圖空間實際電場分布，不會出現(xiàn)虛線電場線 + ＿ ＿ ＿ ＋ ＋ ＋ 3.空腔導體的特點： 　　　 凈電荷只分布在外表面，內(nèi)表面不帶電，空腔內(nèi)沒有電場 4.應用 電學儀器和電子設(shè)備外面套有金屬罩 通信電纜版面包一層鉛皮 高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣 通訊工

33、具在鋼筋結(jié)構(gòu)房屋中接收信號弱 三、典型例題 例1：使帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的箔片張開。下列各圖表示驗電器上感應電荷的分布情況，正確的是（ ） 例2：如圖所示，不帶電的導體B在靠近帶正電的導體A后，P端及Q端分別感應出負電荷和正電荷，則以下說法正確的是(　　) A．若用導線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導體B將帶負電 B．若用導線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導體B將帶正電 C．若用導線將Q端接地，然后斷開，再取走A，則導體B將不帶電 D．若用導線將P端接地，然后斷開，再取走A，則導體B將帶正電 1、解析：帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器時，

34、在驗電器上感應出異種電荷，A、D錯誤。驗電器的頂端帶上了正電荷，金屬箔片則帶上了負電荷，故B正確，C錯誤。 答案：B 2、解析：用導線將Q接地后，導體B與地球構(gòu)成一個大導體，其距A較近的為P端，仍帶感應負電荷；其距A較遠處，不再是Q端，而是地球，將感應出正電荷；而Q端成為大導體的中間部分將不會有感應電荷。所以，導體B將帶負電荷。 答案：A 1.7 電容器的電容 一、電容器 1、電容器：任何兩個彼此絕緣、相互靠近的導體可組成一個電容器，貯藏電量和能量。兩個導體稱為電容器的兩極。 2．電容器的帶電量：電容器一個極板所帶電量的絕對值 3、電容器的充電、放電. 操作：把電容器的一

35、個極板與電池組的正極相連，另一個極板與負極相連，兩個極板上就分別帶上了等量的異種電荷，這個過程叫做充電。 現(xiàn)象：從靈敏電流計可以觀察到短暫的充電電流。充電后,切斷與電源的聯(lián)系,兩個極板間有電場存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中,稱為電場能. 操作：把充電后的電容器的兩個極板接通,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個過程叫放電. 充電——帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強E增加, 電能轉(zhuǎn)化為電場能 放電——帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強E減少,電場能轉(zhuǎn)化為電能 二、電容 1、電容：1）定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢U的比值，叫做電容器

36、的電容 C=Q/U，式中Q指每一個極板帶電量的絕對值 ①電容是反映電容器本身容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，跟電容器是否帶電無關(guān)． ②電容的單位：在國際單位制中，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F． 常用單位有微法（μF），皮法（pF） 1μF = 10-6F，1 pF =10-12F 2、 平行板電容器的電容C：跟介電常數(shù)e成正比，跟正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比． 　，eε是電介質(zhì)的介電常數(shù)，k是靜電力常量。 電容器始終接在電源上，電壓不變；電容器充電后斷開電源，帶電量不變。 【小結(jié)練習】 例1：平行板電容器所帶的電荷量為Q＝4×10-8C，電容器兩板間的電壓為U

37、＝2V，則該電容器的電容為 ；如果將其放電，使其所帶電荷量為原來的一半，則兩板間的電壓為 ，兩板間電場強度變?yōu)樵瓉淼? 倍，此時平行板電容器的電容為 。 解析：由電容器電容的定義式得： 電容的大小取決于電容器本身的構(gòu)造，與電容器的帶電量無關(guān)，故所帶電荷量為原來一半時，電容不變。而此時兩極板間的電壓為： 板間為勻強電場，由場強與電壓關(guān)系可得： 答案：2×10-8C 、1V、1/2 、2×10-8C 例2：如圖電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計，開關(guān)S合上時，靜電計

38、張開一個角度，下述情況中可使指針張角增大的是 A、合上S，使A、B兩板靠近一些 B、合上S，使A、B正對面積錯開一些 C、斷開S，使A、B間距增大一些 D、斷開S，使A、B正對面積錯開一些 解析：圖中靜電計的金屬桿接A板，外殼與B板均接地，靜電計顯示的是A、B兩板間的電壓，指針的張角越大，表示兩板間的電壓越高。當閉合S時，A、B兩板間的電壓等于電源兩端電壓不變。故靜電計的張角保持不變。當斷開S時，A、B兩板構(gòu)成的電容器的帶電量保持不變，如果板間的間距增大，或正對面積減小，由平板電容器電容的決定式可知，電容都將減小，再由可知，板間電壓都將增大，即靜電計的張角應當變大。 答案：C、D

39、 例3：一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地。兩板間有一個正電荷固定在P點，如圖所示，以E表示兩板間的場強，U表示電容器兩板間的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能，若保持負極板不動，將正極板向下移到圖示的虛線位置則：（ ） A、U變小，E不變 B、E變小，W不變 C、U變小，W不變 D、U不變，W不變 解析：一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，說明電容器的帶電量將保持不變，負極板為零電勢。當正極板向下移到圖示位置時，板間距變小，由E=可知板間的場強E不變，然而板間的電勢差U=Ed，U變??；由于P與下板間的距離不變，所以P與下板間的

40、電勢差不變，P點的電勢不變，故在P點的正電荷的電勢能不變，即W不變。 答案：AC 1.8 帶點粒子在電場中的運動 1.帶電粒子在電場中加速 　　帶電粒子進入電場中加速，若不計粒子重力，根據(jù)動能定理，有 　　 　　當初速度v0=0時，末速度v的大小只與帶電粒子的荷質(zhì)比和加速電壓U有關(guān)，而與粒子在電場中的位移無關(guān). 2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 　　帶電粒子沿垂直勻強電場的場強方向進入電場后，做類平拋運動，如圖所示，設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，初速度為v0，兩平行金屬板間電壓為U，板長為L，板間距離為d，則平行于板方向的分運動是勻速直線運動，L=v0t 　　垂直于板

41、方向的分運動是初速為零的勻加速直線運動 　　 　　所以，側(cè)移距離 　　偏轉(zhuǎn)角θ滿足 3.示波管的原理 　　(1)結(jié)構(gòu)：示波管是由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成的，管內(nèi)抽成真空. 　　(2)原理：如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上掃描電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上所要研究的信號電壓，若其周期與掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線. 4.帶電粒子在勻強電場中的運動 　　帶電粒子在勻強電場中的運動有兩類問題：一是運動和力的關(guān)系問題，常用牛頓第二定律結(jié)合運動學公式去分析解決；二是運動過程中的能量轉(zhuǎn)化問題，常用動能定理或能量守恒定律去分析解決. 　　(1)在交變電場中

42、的運動 　　①在交變電場中做直線運動.粒子進入電場時的速度方向(或初速為零)跟電場力方向平行，在交變電場力作用下，做加速、減速交替變化的直線運動，通常運用牛頓運動定律和運動學公式分析求解. 　?、谠诮蛔冸妶鲋械钠D(zhuǎn)，粒子進入電場時的速度方向跟電場力方向垂直，若粒子在電場中運動的時間遠小于交變電場的周期，可近似認為粒子在通過電場的過程中電場力不變，而做類平拋運動. 　　(2)在勻強電場與重力場的復合場中運動 　　處理復合場有關(guān)問題的方法常有兩種： 　?、僬环纸夥ǎ簩碗s的運動分解為兩個相互正交的簡單直線運動，分別去研究這兩個分運動的規(guī)律，然后運用運動合成的知識去求解復雜運動的有關(guān)物理

43、量. 　?、诘刃Хǎ河捎趲щ娢⒘Ｔ趧驈婋妶鲋兴艿降碾妶隽椭亓Χ际呛懔?，因此，可將電場力F和重力G進行合成如圖所示，這樣復合場就等效為一個簡單場，將其合力F合與重力場的重力類比，然后利用力學規(guī)律和方法進行分析和解答. 例題、如圖所示，電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動，然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中.在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況下，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大的是（?。? A．U1變大，U2變大 B．U1變小，U2變大 C．U1變大，U2變小 D．U1變小，U2變小 解析： 　　設(shè)電子經(jīng)電場U1加速后獲得的速度為v0， 　　根據(jù)動能定理　?、? 　　設(shè)極板長為L，兩板間距離為d，電子進入偏轉(zhuǎn)電場后做類平拋運動，則 　　平行于極板方向：L=v0t　　 ② 　　垂直于極板方向：　　?、? 　　偏轉(zhuǎn)角θ滿足：　　?、? 　　由以上各式可解得： 　　顯然，U1減小，U2增大時，θ一定增大. 答案：B --------------------------------------------------