静电场知识点归纳[1]1.pdf
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1、静电场知识点归纳静电场知识点归纳1111一.教学内容:期中综合复习及模拟试题静电场的复习、恒定电流部分内容二.重点、难点解析:静电场的概念理解及综合分析恒定电流的电流,欧姆定律和串并联电路三.知识内容:静电场知识要点 1.电荷、电荷守恒定律2.元电荷:e=1019C3.库仑定律:4.电场及电场强度定义式:EF/q,其单位是 N/C5.点电荷的场强:6.电场线的特点:电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。电场线的疏密反映电场强度的大小。静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远,它不封闭,也不在无电荷处中断。任意两条电场线不会在无电荷处相交7.静电力做功的特点:在任何电场中,静
2、电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。8.电场力做功与电势能变化的关系:电荷从电场中的A 点移到 B 点的过程中,静电力所做的功与电荷在两点的电势能变化的关系式9.电势能:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。通常把大地或无穷远处的电势能规定为零。10.电势 11.电势差。电势差有正负:=。12.等势面:电场中电势相等的各点构成的面叫等势面。等势面的特点:在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功。电场线跟等势面一定垂直,并且电势高的等势面指向电势低的等势面。等势面越密,电场强度越大 等势面
3、不相交,不相切13.匀强电场中电势差与电场强度的关系:14.电容:定义公式。注意 C 跟 Q、U 无关,。15.带电粒子的加速运动状态分析:带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力与运动方向在同一直线上,做匀加速直线运动。用功能观点分析:粒子动能的变化量等于静电力对它所做的功。若粒子的初速度为零,则:;若粒子的初速度不为零,则:16.带电粒子的偏转运动状态分析:带电粒子以速度 v0 垂直于电场线方向飞入匀强电场时,受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动。粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动,运动的合成和分解的知识的分析处理,沿初速度方向为匀速直线运动,运动时
4、间沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动,加速度离开电场时的偏移量离开电场时的偏转角 恒定电流部分知识要点:电源:电源就是把自电子从正极搬迁到负极的装置。电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。导线中的电场:当导线内的电场达到动态平衡状态时,导线内的电场线保持与导线平行。电流定义式:电动势定义:在电源内部非静电力所做的功 W 与移送的电荷量 q 的比值,叫电源的电动势,用 E 表示。定义式为:E=W/q注意:电动势的大小电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积、外电路无关。电动势在数值上等于电源没有接入电路时,电源两极间的电压。电动势在数值上等于非静电力把 1C 电量的正电荷在
5、电源内从负极移送到正极所做的功。部分电路欧姆定律定义式 R=U/I 导体的伏安特性曲线:常用纵坐标表示电流 I、横坐标表示电压 U,而画出的 IU 图象。电路的连接,串联电路与并联电路的特点 电表改装和扩程:主要根据“当流过电流计的电流达到满偏电流时改装或扩程后的电表也达到了它的量程值”这一点进行计算。一.教学内容:期中综合复习及模拟试题静电场的复习、恒定电流部分内容二.重点、难点解析:静电场的概念理解及综合分析恒定电流的电流,欧姆定律和串并联电路三.知识内容:静电场知识要点 1.电荷、电荷守恒定律2.元电荷:e=1019C3.库仑定律:4.电场及电场强度定义式:EF/q,其单位是 N/C5.
6、点电荷的场强:6.电场线的特点:电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向。电场线的疏密反映电场强度的大小。静电场中电场线始于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远,它不封闭,也不在无电荷处中断。任意两条电场线不会在无电荷处相交7.静电力做功的特点:在任何电场中,静电力移动电荷所做的功,只与始末两点的位置有关,而与电荷的运动路径无关。8.电场力做功与电势能变化的关系:电荷从电场中的A 点移到 B 点的过程中,静电力所做的功与电荷在两点的电势能变化的关系式9.电势能:电荷在电场中某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。通常把大地或无穷远处的电势能规定为零。10.电势
7、 11.电势差。电势差有正负:=。12.等势面:电场中电势相等的各点构成的面叫等势面。等势面的特点:在同一等势面上各点电势相等,所以在同一等势面上移动电荷,电场力不做功。电场线跟等势面一定垂直,并且电势高的等势面指向电势低的等势面。等势面越密,电场强度越大 等势面不相交,不相切13.匀强电场中电势差与电场强度的关系:14.电容:定义公式。注意 C 跟 Q、U 无关,。15.带电粒子的加速运动状态分析:带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力与运动方向在同一直线上,做匀加速直线运动。用功能观点分析:粒子动能的变化量等于静电力对它所做的功。若粒子的初速度为零,则:;若粒子的初速度不为
8、零,则:16.带电粒子的偏转运动状态分析:带电粒子以速度 v0 垂直于电场线方向飞入匀强电场时,受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动。粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动,运动的合成和分解的知识的分析处理,沿初速度方向为匀速直线运动,运动时间沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动,加速度离开电场时的偏移量离开电场时的偏转角 恒定电流部分知识要点:电源:电源就是把自电子从正极搬迁到负极的装置。电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。导线中的电场:当导线内的电场达到动态平衡状态时,导线内的电场线保持与导线平行。电流定义式:电动势定义:在电源内部非静电力所做
9、的功 W 与移送的电荷量 q 的比值,叫电源的电动势,用 E 表示。定义式为:E=W/q注意:电动势的大小电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积、外电路无关。电动势在数值上等于电源没有接入电路时,电源两极间的电压。电动势在数值上等于非静电力把 1C 电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。部分电路欧姆定律定义式 R=U/I 导体的伏安特性曲线:常用纵坐标表示电流 I、横坐标表示电压 U,而画出的 IU 图象。电路的连接,串联电路与并联电路的特点 电表改装和扩程:主要根据“当流过电流计的电流达到满偏电流时改装或扩程后的电表也达到了它的量程值”这一点进行计算。【典型例题】静电场部分例 1 图
10、中边长为 a 的正三角形 ABC 的三个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。解析:每个点电荷在 O 点处的场强大小都是为方向 O 指向 C。图可得 O 点处的合场强例 2 如图所示,将一个电荷量为 q=+31010C 的点电荷从电场中的 A 点移到 B 点的过程中,克服电场力做功 6109J。已知 A 点的电势为A=4V,求 B 点的电势和电荷在 B 点的电势能。解析:先 W=qU,得 AB 间的电压为 20V,再已知分析:向右移动正电荷做负功,说明电场力向左,因此电场线方向向左,得出 B 点电势高。因此 B=16V。电荷在 B 点的电势能例 3 如
11、图所示,虚线 a、b、c 是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,P、Q 是轨迹上的两点。下列说法中正确的是JA.三个等势面中,等势面 a 的电势最高 B.带电质点一定是从 P 点向 Q 点运动C.带电质点通过 P 点时的加速度比通过 Q 点时小 D.带电质点通过 P 点时的动能比通过 Q 点时小解析:先画出电场线,再根据速度、合力和轨迹的关系,可以判定:质点在各点受的电场力方向是斜向右下方。于是正电荷,所以电场线方向向右下方。答案仅有 D例 4 如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。K 闭合时,该微粒恰好能保持静止。
12、在 保持 K 闭合;充电后将 K 断开;两种情况下,各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板?A.上移上极板 MB.上移下极板 N C.左移上极板 MD.把下极板 N 接地解析:电容器和电源连接,改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料,都会改变其电容,从而可能引起电容器两板间电场的变化。这里一定要分清两种常见的变化:电键 K 保持闭合,则电容器两端的电压恒定,这种情况下带电量而充电后断开 K,保持电容器带电量 Q 恒定,这种情况下所以,上面的分析可知选 B,选 C。例 5 计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是。其中常量=1012Fm1,S 表示两金属片的
13、正对面积,d 表示两金属片间的距离。当某一键被按下时,d 发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为 50mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为。只要电容变化达,电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应,至少需要按下多大距离?解析:先求得未按下时的电容 C1=,再得 d=。得和 C2=。例 6 如图,E 发射的电子初速度为零,两电源的电压分别为 45V、30V,A、B 两板上有小孔 Oa、Ob,则电子经过 Oa、Ob 孔以及到达 C 板时的动能分别是:EKA=,EKB=,EKC=。解析:图示可知:A、B 板带正电,且电势相等,电子在 E
14、、A 之间被电场加速,动能定理可得:eUEAEKA0,而 UEA45V,所以 EKA45eV电子在 A、B 之间作匀速直线运动,所以EKBEKA45eV电子在 B、C 之间作减速运动,动能定理可得:eUBCEKCEKB而 UBC30V所以EKCEKBeUBC15eV 答案:45eV、45eV、15eV例 7 如图,真空中有一匀强电场,方向沿 Ox 正方向,若质量为 m、电荷量为 q 的带电微粒从 O 点以初速 v0 沿 Oy方向进入电场,经 t 时间到达 A 点,此时速度大小也是v0,方向沿 Ox 轴正方向,如图所示。求:1.从 O 点到 A 点的时间 t。2.该匀强电场的场强 E 及 OA
15、连线与 Ox 轴的夹角。3.若设 O 点电势为零,则 A 点电势多大。解析:分析带电微粒的运动特征,ox 方向上,在电场作用下作匀加速运动;oy 方向上,在重力作用下,作 ay=g的匀减速运动,到 A 点时,速度为 0。在 oy 方向上,有 0V0=g 在 ox 方向有 v0=ax将=得=代入得 ax=gEq=max 将 ax=g 代入得 E=所以图中 x=y=所以 x=y,故场强 OA 与 Ox 轴的夹角为 45 从 O 到 A 利用动能定律 mgY+qUOA=vA=v0 、UOA=UOA=00=0 恒定电流部分例 8 某电解质溶液,如果在 1 s 内共有1018 个二价正离子和1019 个
16、一价负离子沿相反方向通过其横截面,那么通过电解质溶液的电流强度是多大?解析:设在 t=1 s 内,通过某横截面的二价正离子数为 n1,一价离子数为 n2,元电荷的电荷量为 e,则 t 时间内通过该横截面的电荷量为 q=e A 电流强度为 I=1019A=A例 9 试研究长度为 l、横截面积为 S,单位体积自电子数为 n 的均匀导体中电流的流动,在导体两端加上电压U,于是导体中有匀强电场产生,在导体内移动的自电子受匀强电场作用而加速,而和做热运动的阳离子碰撞而减速,这样边反复进行边向前移动,可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度 v 成正比,其大小可以表示成 kv。电场力和碰撞的阻力
17、相平衡时,导体中电子的速率 v成为一定值,这时 v 为A.B.C.D.设自电子在导体中以一定速率 v 运动时,该导体中所流过的电流是_。该导体电阻的大小为_。解析:据题意可得 kv=eE,其中 E=得 I=再欧姆定律可知 R=因此 v=。据电流微观表达式 I=neSv,可例 10 若加在某导体两端的电压变为原来的 3/5 时,导体中的电流减小了 A,如果所加电压变为原来的 2 倍,则导体中的电流多大解析:对欧姆定律理解的角度不同,求解的方法也不相同,本题可以有三种解法:解答一:依题意和欧姆定律得:所以 I0 AA又因为解答二:所以得 A又所以 A例 11 有一只满偏电流,内阻的电流表 G。若把
18、它改装成量程为 10V 的电压表,应_联一个_的分压电阻。该电压表的内阻为_;若把他改装成量程为 3A的电流表,应_联一个_的分流电阻,该电流表的内阻为_。解析:改装成电压表时应串联一个分压电阻。欧姆定律得:分压电阻该电压表内阻:。改装成电流表时应并联一个分流电阻,并联电路两端电压相等得:分流电阻:。该电流表内阻:。【模拟试题】一.选择题1.如图 l 所示,空心导体上方有一靠近的带正电的带电体,当一个重力不计的正电荷以速度 v0 水平飞入空心导体内时,电荷将做图 1A.向上偏转的类似平抛运动 B.向下偏转的类似平抛运动C.匀速直线运动 D.变速直线运动2.如图 2 中 A、B 都是装在绝缘柄上
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