3/3專題08靜電場中的能量目錄目錄學(xué)考要求速覽必備知識梳理高頻考點精講考點一、電勢能電勢考點二、電勢差與電場強(qiáng)度考點三、電容器考點四、帶電粒子在電場中的運動實戰(zhàn)能力訓(xùn)練一、電勢能、電勢與電勢差1、靜電力做功：理解靜電力做功的特點，即與電荷運動路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān)。電勢能：理解電勢能的概念，知道電勢能是電荷在電場中具有的能量；掌握靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系，即靜電力做正功，電勢能減少；靜電力做負(fù)功，電勢能增加。2、電勢：理解電勢的物理意義，即描述電場能性質(zhì)的物理量；知道電勢的相對性，與零電勢點的選擇有關(guān)；能根據(jù)電勢高低判斷正、負(fù)電荷在電場中的電勢能大小。3、電勢差：理解電勢差的概念，知道電勢差與零電勢點選擇無關(guān)；掌握電勢差與靜電力做功的關(guān)系，能結(jié)合電荷電荷量計算靜電力做功或電勢差；知道勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系，能用于定性分析或簡單計算。二、電容器及帶電粒子運動1、電容器：知道電容器是儲存電荷和電能的裝置；了解電容器的電容概念，知道電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量；知道平行板電容器的電容與極板面積、極板間距及電介質(zhì)有關(guān)。2、會簡單分析帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的受力情況和運動情況知識點1電勢能和電勢1.靜電力做功的特點靜電力所做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。2.電勢能（1）定義：電荷在電場中具有的勢能，稱為電勢能。（2）標(biāo)矢性：電勢能是標(biāo)量，有正、負(fù)之分，其正負(fù)表示大小。（3）相對性：電勢能具有相對性，通常把無限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢能規(guī)定為零。3.電勢（1）定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量之比。（2）定義式：φ＝Ep（3）標(biāo)矢性：電勢是標(biāo)量，有正、負(fù)之分，其正（負(fù)）表示該點電勢比零電勢高（低）。（4）相對性：電勢具有相對性，同一點的電勢因選取零電勢點的不同而不同。4.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系（1）靜電力做的功等于電荷電勢能的減少量，即WAB＝EpA－EpB。靜電力對電荷做多少正功，電荷電勢能就減少多少；電荷克服靜電力做多少功，電荷電勢能就增加多少。（2）電勢能的大小：由WAB＝EpA－EpB可知，若EpB＝0，則EpA＝WAB，即一個電荷在電場中某點具有的電勢能，數(shù)值上等于將其從該點移到零電勢能位置過程中靜電力所做的功。5．等勢面(1)電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面．等勢面一定跟電場線垂直．(2)幾種常見電場的等勢面：知識點2電勢差1.電勢差（1）定義：電荷在電場中由一點A移到另一點B時，電場力做功與移動電荷的電荷量的比值。（2）定義式：UAB＝WAB（3）電勢差與電勢的關(guān)系：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。4.勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系（1）勻強(qiáng)電場中兩點間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點沿電場方向的距離的乘積。即U＝Ed，也可以寫作E＝Ud（2）公式E＝Ud、U＝Ed的適用范圍：勻強(qiáng)電場知識點3電容器的電容1.電容器（1）組成：由兩個彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成。（2）帶電荷量：一個極板所帶電荷量的絕對值。（3）充電與放電①充電：電容器充電的過程中，兩極板的電荷量增加，極板間的電場強(qiáng)度增大，電源的能量不斷儲存在電容器中。②放電：放電的過程中，電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。2.電容（1）定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢差U的比值。（2）定義式：C＝QU（3）單位：法拉（F）、微法（μF）、皮法（pF）。1F＝106μF＝1012pF。（4）意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的高低。3.平行板電容器的電容（1）決定因素：正對面積、相對介電常數(shù)、兩板間的距離。（2）決定式：C＝εrS4πkd知識點4帶電粒子在電場中的運動1．帶電粒子在電場中的加速(1)可采用動力學(xué)方法求解，即先求加速度a＝eq\f(qE,m)，然后由運動學(xué)公式求速度．(2)用動能定理分析，即用公式qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)求解．2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(垂直于電場射入)(限于勻強(qiáng)電場、粒子重力不計)(1)運動狀態(tài)分析：如圖22所示，粒子受恒定的靜電力，在電場中做勻變速曲線運動(類平拋運動)．(2)處理方法：采用類平拋運動的方法來分析處理(運動的分解)．3．示波管的基本原理如圖所示，被加熱的燈絲發(fā)射出熱電子，電子經(jīng)加速電場加速后，以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，如果在Y偏轉(zhuǎn)極板上加一個周期性的信號電壓，在X偏轉(zhuǎn)極板上加一個掃描電壓，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，在熒光屏上就會出現(xiàn)按Y偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖象．考點精講講練考點一、電勢能電勢例1、如圖所示為某種空氣凈化器的簡化示意圖，帶負(fù)電的金屬棒和帶正電的格柵板形成圖示的電場，實線為電場線，虛線表示等勢面，M點和P點在同一電場線上。臟空氣中的微粒帶電后，運動到格柵板被吸收，從而達(dá)到清潔空氣的目的，不考慮微粒的重力以及空氣阻力的影響。下列說法正確的是（）A．M點的電場強(qiáng)度比P點的大B．M點的電勢比P點的低C．帶電微粒在M點的電勢能比在P點的大D．帶電微粒在M點的動能比在P點的大例2、如圖所示，電場中有A、B兩點，下列說法中正確的是（）A．電勢φA>φBB．電場強(qiáng)度EA<EBC．將正電荷從A點移到B點靜電力做了正功D．將負(fù)電荷分別放在A、B兩點時具有的電勢能EpA>EpB練習(xí)1、如圖所示，電場中A、B兩點的電場強(qiáng)度分別為EA、EB，A、B兩點的電勢分別為φA、φA．EA<EB，方向相反 B．EA>EB，方向相同C．φA>φB，方向相同 D．φA<φB，方向相反練習(xí)2、電子顯微鏡是冷凍電鏡的關(guān)鍵，電子顯微鏡中利用電場控制電子運動的電場線分布如圖所示。a、b、c、d為電場中的四個點，下列有關(guān)說法正確的是（）A．四個點中a點的電場強(qiáng)度最大B．四個點中c點的電場強(qiáng)度最大C．d點電勢高于b點電勢D．電子在a點時電勢能最大考點二、電勢差與電場強(qiáng)度例3、如圖所示，在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中有M、N兩點，兩點之間距離為d，連線與電場線方向夾角為θ，則（）A．M點的電勢高于N點的電勢 B．M點的電勢低于N點的電勢C．M、N兩點的電勢差為Edcosθ D．M、N兩點的電勢差為Ed例4、如圖所示，a、b、c為電場中某條電場線上的三個點，且間距ab=bc=d，已經(jīng)a點場強(qiáng)大小為E。則關(guān)于a、b、c三點間的電勢差UabA．Uab=Ubc B．Uab>Ed練習(xí)3、如圖所示，一個可視為質(zhì)點的帶電小球用長L=1m的絕緣輕繩懸掛于O點的正下方A點。在空間施加水平向右的勻強(qiáng)電場，穩(wěn)定后小球靜止于B點，此時輕繩與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球所帶電荷量q=1.0×10?6C，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E=1.5×103N/C，sin37°=

(1)小球所受電場力F的大??；(2)小球的質(zhì)量m；(3)A、B間的電勢差UAB。練習(xí)4、如圖所示，A、B為勻強(qiáng)電場中同一條電場線上的兩點，兩點間距離d=15cm。若將一帶正電、電荷量q=1×10-5C的試探電荷，放入勻強(qiáng)電場中的B點，試探電荷受到的靜電力大小F=5×10-4N。求：(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小；(2)A、B兩點間的電勢差；(3)若將該試探電荷從B點移動到A點，其電勢能變化了多少?？键c三、電容器例5、關(guān)于電容器，下列說法正確的是（）A．所帶電荷量越少，電容越小B．所帶電荷量越少，電容越大C．極板間電壓越高，電容越大D．電容反映了電容器的自身屬性，與極板間電壓及所帶電荷量無關(guān)例6、如圖為“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗的電路圖，把開關(guān)S接2，此時電容器對電阻放電。下列圖像中，能正確反映放電過程中電流與時間、電荷量與電壓關(guān)系的是（）A． B．C． D．練習(xí)5、某電解電容器如圖甲所示，接入如圖乙所示的電路，下列說法正確的是（）A．該電容器只有在電壓為45V時，電容才是33μFB．該電容器的擊穿電壓為45VC．接通電路后，電容器的電容仍是33μFD．接通電路后，燈泡能持續(xù)發(fā)亮練習(xí)6、如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地。開始時懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度α。在以下方法中，能使懸線的偏角α變小的是（

）A．換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)B．增大a、b間的距離C．將a板向下平移D．取出a、b間的電介質(zhì)考點四、帶電粒子在電場中的運動例7、如圖所示，兩塊平行金屬板之間電壓為U，將一個帶正電的粒子靠近正極板某處由靜止釋放，該粒子僅在電場力的作用下從負(fù)極板的小孔穿出。已知粒子電荷量為q，質(zhì)量為m。求：(1)該過程中電場力對粒子做的功W；(2)粒子穿出小孔時速度v的大小。例8、如圖所示，質(zhì)量m=2kg的帶電小球，以v0=2m/s的速度從水平放置的平行金屬板A、B的中央水平飛入電場。已知A板帶正電，金屬板長L=0.1m，當(dāng)電場強(qiáng)度大小為E=(1)帶電小球的電性；(2)小球穿過兩板所用的時間；(3)小球所帶的電荷量q。練習(xí)7、如圖所示，金屬極板M受到紫外線照射會發(fā)射電子，射出的電子沿不同方向且速度大小在0~vm間變化。正對M放置金屬網(wǎng)N，并按圖示在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d（遠(yuǎn)小于板長），電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，則（）A．M、N間距增大時電子到達(dá)N的動能也增大B．電子從M到N過程中y方向位移大小最大為vC．只有沿x方向發(fā)射的電子到達(dá)N時才可能有最大動能1D．M、N間加反向電壓mv練習(xí)8、圖甲為北京正負(fù)電子對撞機(jī)，直線加速器是該對撞機(jī)的重要組成部分。圖乙是某一級加速電場的原理示意圖，電子從A板上的小孔水平向右進(jìn)入電場，經(jīng)加速后從B板上的小孔穿出，再進(jìn)入下一級加速裝置中。已知A、B兩板間的電壓為U，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e。忽略電子所受的重力及電子之間的相互作用。(1)若電子從A板進(jìn)入電場時的初速度大小為v0，求電子到達(dá)B板時的動能E(2)電子從A板上的小孔進(jìn)入電場時的初速度v0如圖所示，實線為一正點電荷電場中的等勢面，M、N為電場中的兩點。下列說法正確的是（）A．M點的電場強(qiáng)度小于N點的電場強(qiáng)度B．M點的電場強(qiáng)度大于N點的電場強(qiáng)度C．試探電荷＋q在M點的電勢能大于在N點的電勢能D．試探電荷＋q在M點的電勢能小于在N點的電勢能一平行板電容器，當(dāng)兩極板間電勢差為U時，極板所帶電荷量為Q，當(dāng)兩極板間電勢差為0.5U時（）A．極板所帶電荷量為0.5QB．極板所帶電荷量為2QC．電容器的電容為是QD．電容器的電容為2Q某房子屋頂造形如圖所示，P為頂點，底面四個點a、b、c、d構(gòu)成正方形，O為正方形中點，一金屬球固定于頂點P，由于風(fēng)的摩擦而成為正場源點電荷，下列說法正確的是（）A．四個點a、b、c、d的場強(qiáng)相同B．試探電荷在O處受到電場力方向豎直向下C．底面abcd一定是一個等勢面D．點電荷?q沿aOc移動電勢能先減小后增大如圖所示，一帶正電的點電荷在水平向右的勻強(qiáng)電場中的某點以豎直向上的初速度v射出，僅受電場力作用，則下列關(guān)于電荷運動的說法正確的是（）A．做勻變速直線運動B．做勻變速曲線運動C．豎直方向做勻減速直線運動，水平方向做勻速直線運動D．豎直方向做勻速直線運動，水平方向做勻減速直線運動在正點電荷的電場中，以點電荷為圓心，一定距離為半徑畫圓，在此圓周上選取a、b兩點，如圖所示．則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩點電場強(qiáng)度相同B．a(chǎn)點電勢高于b點電勢C．將質(zhì)子從a點移到b點電勢能變化量為0D．將質(zhì)子從a點移到b點電場力做正功如圖所示，A、B為某電場線上的兩點，那么以下結(jié)論正確的是（）A．A點電場強(qiáng)度一定等于B點電場強(qiáng)度B．B點電勢高于A點電勢C．把正電荷從A移到B，靜電力做正功，電荷的電勢能增加D．把正電荷從A移到B，靜電力做正功，電荷的電勢能減少如圖為等量正電荷的電場，帶箭頭的實線為電場線，另一種實線為等勢線。關(guān)于電場中M、N兩點的電場強(qiáng)度大小EM、EN和電勢φMA．EM=EN，φMC．EM=EN，φM如圖所示，電子以水平速度v射入電勢差為U的勻強(qiáng)電場中，速度v方向與場強(qiáng)方向垂直，電子射出電場時垂直于板面方向偏移的距離為y。若將U減小為原來的一半，其它條件不變，則偏移的距離y'和原來的yA．y'=12y B．y'電場中某區(qū)域的電場線分布如圖所示，A、B是電場中的兩點。下列說法正確的是（

）A．A點的電場強(qiáng)度大于B點的電場強(qiáng)度B．A點的電勢低于B點的電勢C．因為A點沒有電場線，所以電荷在A點不受到電場力作用D．正電荷放在B點由靜止釋放，電場線就是它的運動軌跡有一種電子儀器叫做示波器，可以用來觀察電信號隨時間變化，下圖是它核心部件示波管的原理圖，由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏等組成，管內(nèi)抽真空。電子槍產(chǎn)生熱電子，當(dāng)兩對偏轉(zhuǎn)電極不加偏轉(zhuǎn)電壓時，電