高二物理《電場》知識點

2021-03-04 05:48:15 字數 5105 閱讀 1618

(1)今將q1、q2、r都加倍,相互作用力如何變?(不變)

(2)只改變兩電荷電性,相互作用力如何變?(不變)

(3)只將r增大4倍,相互作用力如何變?(減小到原來的1/16)

(4)將兩個小球接觸一下後,仍放回原處,相互作用力如何變?(減小到原來的1/8,並由引力變為斥力)

(5)為使接觸後,靜電力大小不變應如何放置兩球?(將距離減小到原來的

練習2:兩個相同的金屬小球,帶電量之比為1∶7,相距為r,兩者相互接觸後在放回原來的位置上,則它們間的庫侖力可能為原來的:( cd )

a . 4/7; b. 3/7c. 9/7d. 16/7.

三、電場能的性質

1、電場能的基本性質:電荷在電場中移動,電場力要對電荷做功。

2、電勢能ep

(1)定義:電荷在電場中,由於電場和電荷間的相互作用,由相對間位置決定的能量。電荷在某點的電勢能等於電場力把電荷從該點移動到零勢能位置(即零電勢點位置)時所做的功。

(2)定義式:——帶正負號計算

(3)特點:

①.電勢能具有相對性,相對零勢能面(即零電勢面)而言,通常選大地或無窮遠處為零勢能面。

②.電勢能的變化量△ep與零勢能面的選擇無關。

3、電勢φ

(1)定義:電荷在電場中某一點的電勢能ep與電荷量的比值。

(2)定義式:φ——單位:伏(v)——帶正負號計算

(3)特點:

①.電勢具有相對性,相對參考點而言。但電勢之差與參考點的選擇無關。

②.電勢是標量,但是它有正負,正負只表示該點電勢比參考點電勢高,還是低。

③.電勢的大小由電場本身決定,與ep和q無關。

④.電勢在數值上等於單位正電荷由該點移動到零勢點時電場力所做的功。

(4)電勢高低的判斷方法

①.根據電場線判斷:沿著電場線電勢降低。φa>φb

②.根據電勢能判斷:

正電荷:電勢能大,電勢高;電勢能小,電勢低。

負電荷:電勢能大,電勢低;電勢能小,電勢高。

:只在電場力作用下,原來靜止的電荷從電勢能高的地方向電勢能低的地方運動。

4、電勢差uab

(1)定義:電場中兩點間的電勢之差。電勢差的絕對值叫電壓。

(2)定義式:uab=φa-φb,

(3)特點:

①.電勢差是標量,但卻有正負,正負只表示起點和終點的電勢誰高誰低。若uab >0,則uba<0。

②.單位:伏(v)

③.電場中兩點的電勢差是確定的,與零勢面的選擇無關

④.u=ed勻強電場中兩點間的電勢差計算公式。——電勢差與電場強度之間的關係。

5、電場力做功wab

(1)電場力做功的特點:電場力做功與路徑無關,只與初末位置有關,即與初末位置的電勢差有關。

(2)表示式:wab=quab——帶正負號計算(適用於任何電場)

wab=eqd——d為沿電場方向的距離。——勻強電場

(3)電場力做功與電勢能的關係

wab=-△ep = epa-epb

結論:電場力做正功,電勢能減少

電場力做負功,電勢能增加

6、等勢面:

(1)定義:電勢相等的點構成的面。

(2)特點:

等勢面上各點電勢相等,在等勢面上移動電荷,電場力不做功。

等勢面與電場線垂直

兩等勢面不相交

等差等勢面的密集程度表示場強的大小:疏弱密強。

(3)判斷電場線上兩點間的電勢差的大小:靠近場源(場強大)的兩間的電勢差大於遠離場源(場強小)相等距離兩點間的電勢差。

練習3:將q=-的負電荷從電場中的a點移到b點,電場力做功,從b點移到c點,電勢能減少,從c點移到d點,克服電場力做功,則下述正確的是:( c )

a. a、c兩點間電勢差大小為5v. b. b、d兩點間電勢差大小為45v.

c. a與d兩點間電勢差大小為10v. d. a與d兩點間電勢差大小為30v.

解: 練習4、如圖7,a、b兩點相距0.1m,θ=60°,勻強電場場強e=,則a、b間電勢差uab= -2 v.

練習5.乙個帶正電的質點,電量,在靜電場中,由a點移到b點,在這過程中,除電場力外,其他力做的功為,質點的動能增加了8.0×10-5j,求a、b兩點間的電勢差uab為多少?

答:練習6. 某帶電粒子僅在電場力作用下由a點運動到b點,電場線、粒子在a點的初速度及運動軌跡如圖所示,可以判定:( ad )

a.粒子在a點的加速度大於它在b點的加速度;

b.粒子在a點的動能小於它在b點的動能;

c.粒子在a點的電勢能小於它在b點的電勢能;

d.a點的電勢高於b點的電勢。

四、電容器及其應用

1、電容器充放電過程:(電源給電容器充電)

充電過程s-a:電源的電能轉化為電容器的電場能

放電過程s-b:電容器的電場能轉化為其他形式的能

2、電容

(1)物理意義:表示電容器容納電荷本領的物理量。

(2)定義:電容器所帶電量q與電容器兩極板間電壓u的比值就叫做電容器的電容。

(3)定義式:——是定義式不是決定式;——是電容的決定式(平行板電容器)

(4)單位:法拉f,微法μf,皮法pf

1pf=10-6μf=10-12f

(5)特點

電容器的電容c與q和u無關,只由電容器本身決定。

電容器的帶電量q是指乙個極板帶電量的絕對值。

電容器始終與電源相連,則電容器的電壓不變。 電容器充電完畢,再與電源斷開,則電容器的帶電量不變。

在有關電容器問題的討論中,經常要用到以下三個公式和的結論聯合使用進行判斷

電容器帶電的兩類問題

1. 始終接通電源情況下,兩板電勢差u不變。

a. 僅改變兩板距離d,由知,d增大,場強e減小;d增大,場強e減小。

電量由知,d增大,電量q減小;d減小,電量q增大。

b. 僅改變正對面積s,由知,場強不變。

電量由知,s增大,電量q增大;s減小,電量q減小。

②. 充電後與電源斷開,q不變。

a. 僅改變兩板距離d。

兩板電勢差,則當d增大,兩板電勢差增大;當d減小,兩板電勢差減小。

場強由,知場強不變。

b. 僅改變兩板正對面積s。

兩板電勢差,則當s增大,兩板電勢差減小;當s減小,兩板電勢差增大。

場強由,則當s增大,兩板場強減小;當s減小,兩板場強增大。

總結:上面兩類問題主要用三個公式解決: 、、。

練7.一平行板電容器的兩個極板分別與電源的正、負極相連,如果使兩板間距離逐漸增大,則:( bc )

a.電容器電容將增大b.兩板間場強將減小;

c.每個極板的電量將減小d.兩板間電勢差將增大。

練8.圖2的電路中c是平行板電容器,在s先觸1後又扳到2,這時將平行板的板間距拉大一點,下列說法正確的是:( cd )

a.平行板電容器兩板的電勢差不變;

b.平行扳電容器兩板的電勢差變小;

c.平行板電容器兩板的電勢差增大;

d.平行板電容器兩板間的的電場強度不變。

五、應用——帶電粒子在電場中的運動

(平衡問題,加速問題,偏轉問題)

1、基本粒子不計重力,但不是不計質量,如質子(),電子,α粒子(),氕(),氘(),氚()

帶電微粒、帶電油滴、帶電小球一般情況下(除奶特別說明外)都要計算重力。

2、平衡問題:電場力與重力的平衡問題。

mg = eq

3、加速問題

(1)由牛頓第二定律解釋,帶電粒子在電場中加速運動(不計重力),只受電場力eq,粒子的加速度為a=eq/m,若兩板間距離為d,則

(2)由動能定理解釋,

可見加速的末速度與兩板間的距離d無關,只與兩板間的電壓有關,但是粒子在電場中運動的時間不一樣,d越大,飛行時間越長。

3、偏轉問題——類平拋運動

在垂直電場線的方向:粒子做速度為v0勻速直線運動。

在平行電場線的方向:粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運動。

帶電粒子若不計重力時,

在垂直電場方向上粒子的加速度:

帶電粒子做類平拋的水平距離,若能飛出電場水平距離為l,若不能飛出電場則水平距離為x

帶電粒子飛行的時間:t=x/v0=l/v0——————

粒子要能飛出電場則:y≤d/2————————

粒子在豎直方向做勻加速運動:———

粒子在豎直方向的分速度:——————

粒子出電場的速度偏角:——————

由可得:

飛行時間豎直分速度:

側向偏移量: 偏向角:

飛行時間:t=l/vo

側向偏移量: y'=

偏向角:

在這種情況下,一束粒子中各種不同的粒子的運動軌跡相同。即不同粒子的側移量,偏向角都相同,但它們飛越偏轉電場的時間不同,此時間與加速電壓、粒子電量、質量有關。

如果在上述例子中粒子的重力不能忽略時,只要將加速度a重新求出即可,具體計算過程相同。

4、示波器的原理同上結構圖。

如上左圖所示。燈絲發射電子,加速電場使電子加速。如兩對偏轉電極均不加電壓時,則電子出加速電場後沿直線運動打在螢光屏上的中心點。

豎直偏轉電場使電子在豎直方向上發生偏轉;水平偏轉電場使電子在水平方向上發生偏轉。

練習6.如圖所示為兩組平行板金屬板,一組豎直放置,一組水平放置,今有一質量為m的電子,電量為e靜止在豎直放置的平行金屬板的a點,經電壓u0加速後通過b點進入兩板間距為d、電壓為u的水平放置的平行金屬板間,若電子從兩塊水平平行板的正中間射入,且最後電子剛好能從右側的兩塊平行金屬板穿出,a、b分別為兩塊豎直板的中點,求:

(1)電子通過b點時的速度大小;

(2)右側平行金屬板的長度;

(3)電子穿出右側平行金屬板時的動能。

解:(1). 電子通過b點時的速度v0為:

由動能定理有:

由上得:

(2). 設右側金屬板的長度為l,則有:

由上得:

(3). 電子穿出右側金屬板時的動能為:

帶電粒子在電場中的運動練習:

1. 如圖所示,在p板附近有一電子由靜止開始向q板運動,則關於電子在兩板間的運動情況,下列敘述正確的是:( ac )

a、兩板間距越大,加速的時間越長;

b、兩板間距離越小,加速度就越大,則電子到達q板時的速度就越大;

c、電子到達q板時的速度與板間距離無關,僅與加速電壓有關;

d、電子的加速度和末速度都與板間距離無關。

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