高二物理暑假专题 静电场知识精讲 北师大版

高二物理暑假专题 静电场知识精讲 北师大版

高二物理暑假专题 静电场知识精讲 北师大版 ‎ 一. 本周教学内容：‎ 暑假专题——静电场 二. 教学过程：‎ ‎1. 电磁学的知识主要包括场和路两大方面，场包括电场、磁场和电磁场，在很多问题中还有复合场；路的部分主要有直流电路和交流电路，而电磁感应则是场和路相结合的知识。不论场还是路，都是围绕着电荷而展开的。‎ 电荷周围存在电场，运动的电荷产生磁场；电荷在电场中要受外电场力作用，而磁场只对运动电荷产生力的作用。电场一章以电场的力的特性和能的特性为主线，建立电场强度和电势的概念，以电场力、电势能、电势差、电场力做功等电场知识的应用，研究带电粒子在电场中的运动。为了表征磁场的力的特性，引入磁感应强度的概念，研究磁场对通电导体和运动电荷的作用，形成磁场与力学的综合题，这也是磁场中的一个重点问题。‎ 磁通量的变化是研究电磁感应现象的出发点，感应电动势的大小和方向都是由磁通量的变化情况决定的。交流电的产生和变压器的原理是电磁感应原理在生产实际中的应用。电磁感应现象发生的过程也是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，遵循能量的转化和守恒定律。‎ ‎2. 电场 ‎3. 带电粒子在电场中的运动 带电粒子在匀强电场中受到恒定电场力的作用，若不受其他力，则当初速度与场强方向在同一直线上时，粒子做匀变速直线运动（加速或减速）；当初速度与场强方向垂直时，粒子作类平抛运动。求解该类问题常用的公式有 例1. 如图所示，a、b、c三条虚线为电场中的等势面，等势面b的电势为零，且相邻两个等势面间的电势差相等，一个带正电的粒子在A点时的动能为10J在电场力作用下从A运动到B速度为零，当这个粒子的动能为7.5J时，其电势能为（ ）‎ A. 12.5J B. 2.5J C. 0 D. -2.5J 解析：根据题意可知，带电粒子从A到B，电场力做功为-10J（动能定理），则带电粒子从A运动到等势面b时，电场力做功-5J，粒子在等势面b时动能为5J，带电粒子在电场中的电势能和动能之和为5J，是守恒的，当动能为7.5J时，其电势能为-2.5J。‎ 答案：D 例2. 如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为Ua、Ub和Uc，且Ua＞Ub＞Uc。一个带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知（ ）‎ A. 粒子从K到L的过程中，电场力做负功 B. 粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C. 粒子从K到L的过程中，静电势能增加 D. 粒子从L到M的过程中，动能减少 解析：从带正电的粒子的运动轨迹发生远离中心电场的偏转现象看，中心电场处应为一带正电的点电荷，故粒子从K到L受的电场力为斥力，电场力做负功，由能量守恒定律可知，动能减少，电势能增加；粒子从L到M，即正电荷从高电势到低电势，电场力做正功，电势能减少，动能增加，故答案选A、C。‎ 例3. 如图所示金属板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近。它们分别和变阻器上的触点a、b、c、d连接。孔O1正对B和E，孔O2正对D和G。边缘F、H 正对。一个电子以初速度v0＝4×‎106m/s沿AB方向从A点进入电场，恰好穿过孔O1和O2后，从H点离开电场，变阻器上ab、bc、cd段电阻之比为1：2：3。金属板间的距离L1＝‎2cm，L2＝‎4cm，L3＝‎6cm，直流电源的路端电压U＝182V。电子质量me＝9.1×10－‎31kg，电量q＝1.6×10－‎19C。假设正对两平行板间是匀强电场，求：‎ ‎（1）各相对两板间的电场强度。‎ ‎（2）电子离开H点时的动能。‎ ‎（3）四块金属板的总长度（AB＋CD＋EF＋GH）。‎ 解析：（1）三对正对极板间电压之比 故三个电场场强相等 ‎（3）由于板间场强相等，则电子在“竖直方向”受电场力不变，加速度恒定。可知电子做类平抛运动。‎ 例4. 如图所示，直角三角形的斜边倾角为30°，底边BC长为‎2L，处在水平位置，斜边AC是光滑绝缘的，在底边中点O处放置一正电荷Q、一个质量为m、电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下，滑到斜边上的垂足D时速度为v ‎（1）在质点的运动中不发生变化的是（ ）‎ ‎①动能 ‎②电势能与重力势能之和 ‎③动能与重力势能之和 ‎④动能、电势能、重力势能三者之和 A. ①② B. ②③ C. ④ D. ②‎ ‎（2）质点的运动是（ ）‎ A. 匀加速运动 B. 匀减速运动 C. 先匀加速后匀减速的运动 D. 加速度随时间变化的运动 ‎（3）该质点滑到非常接近斜边底端C点时速率vC为多少？沿斜面下滑到C点的加速度aC为多少？‎ 解析：（1）质点从A运动到C，只受重力、电场力和支持力，支持力不做功，重力场和静电场均为保守力场，故动能、电势能、重力势能三者之和为一定量，所以C对。‎ ‎（2）若O点无电荷，则质点做匀加速运动，而现在O点有电荷，故电场力是变力，所以合力为变力，由牛顿第二定律知，加速度为变量所以D对。‎ 的同一圆周上，是O点处点电荷Q产生的电场中的等势点，所以q质点由D到C电场力做功为零。由机械能守恒定律 质点在C点受三个力作用。‎ ‎1. 带电量分别为和的两个相同的金属小球，相距一定距离时，相互作用力大小为F。若把它们接触一下后，再放回原处，它们的相互作用力大小变为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎2. 充电后的平行板电容器，连接静电计，状态如图。（ ）‎ A. 若两极板距离增大，则α角变大 B. 若两极板距离减小，则α角变大 C. 若在两极板间插入玻璃板，则α角变大 D. 若在两极板间插入玻璃板，则α角变小 ‎3. 两个带电量相同的正粒子以相同的速度垂直于电场方向从同一点射入平行极板M、N间的匀强电场。不计重力，最后粒子1打在N板中点，粒子2打在N板边缘。这两个粒子的质量之比为（ ）‎ A. 4：1 B. 1：‎4 ‎ C. 2：1 D. 1：2‎ ‎4. 如图，接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点电荷的电场在球心的场强等于（ ）‎ A. B. ‎ C. 0 D. ‎ ‎5. 两个小球A和B带有同种电荷，且相距较近。，把两个小球从静止释放，1秒末，它们的（ ）‎ A. 加速度大小之比 B. 动量大小之比 C. 动能之比 D. 速度大小之比 ‎6. 水平位置的平行板电容器与电池相连接，一个带电液滴在电场中恰好平衡。（ ）‎ A. 若增大板间距离d，则液滴向下加速运动 B. 若增大板间距离d，则液滴仍平衡 C. 打开S以后，增大d，液滴仍平衡 D. 打开S以后，增大d，液滴向下加速运动 ‎7. 有A、B、C三个相同的绝缘金属小球。其中A、B不带电，C带正电。可供选择的操作方式有①使A、B接触；②使A、B分开；③用C接触一下A；④使C接近A；⑤移去C；⑥用手摸一下A。‎ 为了使A、B带等量负电，应采取的操作步骤的序号是_____________。‎ ‎8. 图中a、b和c表示点电荷的电场中的三个等势面，它们的电势分别为U、和。一个带电粒子从等势面a上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动。已知它经过等势面b时的速率为v，则它经过等势面c时的速率为______________。‎ ‎9. 图中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点。已知A、B、C三点的电势分别为。请你在图中画出一条电场线。‎ ‎10. 充电的两平行金属板与水平成α角放置，其间形成匀强电场。极板长为L，一个液滴质量为m，带正电q。液滴垂直于电场方向射入并沿直线运动。则电场强度E＝________，液滴从射入到射出过程中动能的变化量是___________。‎ ‎11. 匀强电场中，相距‎10 cm的A、B两点的连线与场强方向成60°角，把电子从B点移至A点，电场力做功20eV。该电场场强为___________N/C。‎ ‎12. 如图带电粒子从O点垂直于电场方向射入匀强电场，沿射入方向取OA＝AB＝BC，过A、B、C三点沿平行于电力线方向画直线，交粒子轨迹于M、N、P点。不计重力，则___________，粒子从M到N与从N到P的动量变化之比 ____________。‎ ‎[参考答案]‎ http://www.DearEDU.com ‎1. A 2. AD 3. B ‎4. D 5. ACD 6. AC ‎7. ④⑥⑤①② 或：①④⑥⑤②‎ ‎8. ‎ ‎9. 图略 ‎10. ‎ ‎11. 400‎ ‎12. 1：4；1：1 ‎