1、魯科版3-1第1、2章 復(fù)習(xí)（二）,（一）電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能,1電勢(shì)能：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從這點(diǎn)移到選定的參考點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力所做的功電勢(shì)能是電荷與所在電場(chǎng)所共有的。,2電勢(shì)能的變化：電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少；電場(chǎng)力做負(fù)功電勢(shì)能增加,重力勢(shì)能變化：重力做正功重力勢(shì)能減少；重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加,3電場(chǎng)力做功：W=qEd，E為電場(chǎng)強(qiáng)度，q為電量,重力做功：WGh，h為高度差，G為重量,電場(chǎng)力做功跟路徑無關(guān)，是由初末位置的電勢(shì)差與電量決定.,重力做功跟路徑無關(guān)，是由初末位置的高度差與重量決定,（二）電勢(shì)、電勢(shì)差,1、電勢(shì) （1）定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值，叫做

2、這一點(diǎn)的電勢(shì)。用表示。標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)。,（2）定義式：,（3）單位：伏特（V） 1V=1J/C,（4）電勢(shì)具有相對(duì)性：電勢(shì)的大小與零電勢(shì)點(diǎn)的選擇有關(guān)，必須先確定零電勢(shì)點(diǎn)，才能確定某點(diǎn)的電勢(shì)。零電勢(shì)位置：一般選取大地或無窮遠(yuǎn)的電勢(shì)為零。,（二）電勢(shì)、電勢(shì)差,2、電勢(shì)差:兩點(diǎn)的電勢(shì)之差。,3、電場(chǎng)力做功,4、判斷電勢(shì)高低的方法,A、沿電場(chǎng)線電勢(shì)逐點(diǎn)降低,B、對(duì)于正電荷，,只與電荷始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān),W0，電勢(shì)降低。,W0, 電勢(shì)升高,電勢(shì)與電勢(shì)能比較,電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的對(duì)比,（三）等勢(shì)面,1電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)所組成的面為等勢(shì)面,2特點(diǎn):,（1）各點(diǎn)電勢(shì)相等,（2）等勢(shì)面上任

3、意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為零,（3）電荷沿著等勢(shì)面運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力不做功,（4）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，其面為等勢(shì)面,（5）勻強(qiáng)電場(chǎng)，電勢(shì)差相等的等勢(shì)面間距離相等，點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，電勢(shì)差相等的等勢(shì)面間距不相等，越向外距離越大,（6）等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等但電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相等,（7）電場(chǎng)線跟等勢(shì)面垂直，且由電勢(shì)高的面指向電勢(shì)低的面,（8）兩個(gè)等勢(shì)面永不相交,（四）電場(chǎng)中的導(dǎo)體,1、靜電感應(yīng)：絕緣導(dǎo)體放在一個(gè)帶電體的附近，在絕緣導(dǎo)體上靠近帶電體的一端應(yīng)帶電體的異種電荷，在遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷,靜電感應(yīng)可從兩個(gè)角度來理解：根據(jù)同種電荷相排斥，異種電荷相吸引來解釋；也可以從電勢(shì)的角度來解釋，導(dǎo)

4、體中的電子總是沿電勢(shì)高的方向移動(dòng),2靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài),3靜電屏蔽:處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零,導(dǎo)體內(nèi)部區(qū)域不受外部電場(chǎng)的影響,這種現(xiàn)象就是靜電屏蔽.,(1)內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零,導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度是外加電場(chǎng)和感應(yīng)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)疊加的結(jié)果.(因?yàn)榧偃魞?nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零,則內(nèi)部電荷會(huì)做定向運(yùn)動(dòng),那么就不是靜電平衡狀態(tài)了),4處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體：,(2)凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面，內(nèi)部沒有凈電荷.(因?yàn)閮綦姾芍g有斥力,所以彼此間距離盡量大,凈電荷都在導(dǎo)體表面),(3)是一個(gè)等勢(shì)體,表面是一個(gè)等勢(shì)面.(因?yàn)榧偃魧?dǎo)體中某兩點(diǎn)電勢(shì)不相等,這兩

5、點(diǎn)則有電勢(shì)差,那么電荷就會(huì)定向運(yùn)動(dòng)),【例1】一個(gè)任意形狀的金屬導(dǎo)體，處于靜電平衡狀態(tài)時(shí) A導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷* B導(dǎo)體內(nèi)部任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)差不一定為零 C導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)不一定處處為零 D在導(dǎo)體表面上，電場(chǎng)線可以與導(dǎo)體表面成任意角,【例2】如圖所示，將不帶電的導(dǎo)體BC放在帶正電的金屬球A附近，當(dāng)導(dǎo)體BC達(dá)到靜電平衡后，則下列說法正確的有（ ） A用導(dǎo)線連接BC兩端，導(dǎo)線中有瞬間電流通過 B用手摸一下導(dǎo)體B端可使導(dǎo)體帶正電 C導(dǎo)體C端電勢(shì)高于B端電勢(shì) DB和C端感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)沿BC方向逐漸減小,解析：,靜電平衡后，BC內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，整個(gè)導(dǎo)作是個(gè)等勢(shì)體，故A、C都錯(cuò)了，,根據(jù)導(dǎo)體附近

6、的電場(chǎng)線分布,可判定導(dǎo)體BC的電勢(shì)比無窮遠(yuǎn)處(大地)的電勢(shì)要高,故把導(dǎo)體B端或C端接地時(shí),將有電子從大地流向?qū)w,導(dǎo)體將帶負(fù)電;導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)跟感應(yīng)電場(chǎng)相平衡,因此可以根據(jù)外電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部的分布情況來確定感應(yīng)電荷電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部的分布情況,D,應(yīng)用處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)解題,【例5】如圖所示，P為金屬球殼內(nèi)的一點(diǎn)，殼外一帶負(fù)電的帶電體A移近金屬球殼時(shí)，金屬球殼內(nèi)P點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)E和電勢(shì)U的變化是（ ） AE不變，U降低；BE不變，U升高 CE增大，U升高；D、E增大U降低,解析：,金屬球殼處于帶負(fù)電的帶電體A形成的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，因此E始終等于零不變，由于帶電體A

7、帶負(fù)電且靠近球殼，所以球殼的電勢(shì)降低。,答案：A,【例6】如圖所示,水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q,一表面絕緣的帶正電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng)),從左端以初速度V0滑上金屬板,沿光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端.在該運(yùn)動(dòng)過程中（ ） A.小球作勻速直線運(yùn)動(dòng) B.小球作先減速，后加速運(yùn)動(dòng) C.小球的電勢(shì)能保持不變.D.電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零,【例6】如圖所示,水平放置的金屬板正上方有一固定的正點(diǎn)電荷Q,一表面絕緣的帶正電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng)),從左端以初速度V0滑上金屬板,沿光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端.在該運(yùn)動(dòng)過程中（ ） A.小球作勻速直線運(yùn)動(dòng) B.小球作先減速

8、，后加速運(yùn)動(dòng) C.小球的電勢(shì)能保持不變. D.電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零,解析：,水平放置的金屬板在Q的電場(chǎng)中處于靜電平衡，它是一個(gè)等勢(shì)體，也就是說它表面的電場(chǎng)線處處與表面垂直，由于表面絕緣，故帶電小球在其表面上滑動(dòng)時(shí)，電量不變，但電場(chǎng)力不做功，故小球作勻速直線運(yùn)動(dòng)所以A、C、D選項(xiàng)正確,四、電容和電容器,1、電容的定義式:,2、電容充電后保持電容器的兩極板與電源相連接，則兩極板電壓保持不變；充電后斷電，則電容器電量保持不變。,3、構(gòu)成電容器的兩個(gè)導(dǎo)體的正對(duì)面積越大，距離越近，電容就越大，兩導(dǎo)體間電介質(zhì)的性質(zhì)也會(huì)影響電容器電容。,4、常見電容器：可變電容器 固定電容器,單位：法（F），1F,把質(zhì)

9、量是0.2 g的帶負(fù)電的小球用絕緣線掛起來，現(xiàn)將帶電為 Q=4.010-8C的帶電小球B靠近A，兩球在同一水平面上，相距30cm，此時(shí)A球懸線與豎直方向成450 而平衡，如圖所示，g取10m/s2求(1)B球受到的庫侖力大小；(2)A球電量；(3)B球在A平衡處的場(chǎng)強(qiáng)。,解：對(duì)A球受力分析，A處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)F庫,因?yàn)閼揖€與豎直方向成 450，所以 F=mgtan450,如圖所示，A、B是點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中的兩點(diǎn)，以下說法正確的是 A、A電的場(chǎng)強(qiáng)比B點(diǎn)大，電荷放在A點(diǎn)受到的電場(chǎng)力比放在B點(diǎn)受到的電場(chǎng)力大 B、在電場(chǎng)力的作用下，電荷q總是由A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng) C、把電荷q從A點(diǎn)移向B點(diǎn)，需要克服電場(chǎng)力

10、做功 D、把電荷q先后放在A、B兩點(diǎn)，則A點(diǎn)的電勢(shì)較大。,AC,下列說法正確的是 A、靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)線是不相交、不相切的閉合曲線 B、電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向，表示該電的場(chǎng)強(qiáng)方向 C、電場(chǎng)強(qiáng)度的大小、方向于q的大小、正負(fù)有關(guān) D正電荷在電場(chǎng)力作用下一定沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng),B,【例】如圖為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一組等勢(shì)面，A、B、C、D點(diǎn)相鄰間距離為2cm，則場(chǎng)強(qiáng) E ；離A點(diǎn)1.5cm的P點(diǎn)電勢(shì)為 V,解析：,E=U/SABsin600=100 /3,UBpESBPsin600,BP之間電勢(shì)差為2.5V,由于UPUB，所以 Up=2.5 V,說明：在應(yīng)用U=Ed公式時(shí)一定要注意d是沿著電場(chǎng)線方向的距離，或

11、者說是兩等勢(shì)面間的距離,【例】如圖所示,實(shí)線為勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，虛線為等勢(shì)面,且相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等。一正點(diǎn)電荷在等勢(shì)面A處的動(dòng)能為20J,運(yùn)動(dòng)到等勢(shì)面C處的動(dòng)能為零?，F(xiàn)取B等勢(shì)面為零電勢(shì)能面，則當(dāng)此電荷的電勢(shì)能為2J時(shí)的動(dòng)能是 J.（不計(jì)重力和空氣阻力）,解析：,設(shè)相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差為U，根據(jù)動(dòng)能定理，電荷從等勢(shì)面A運(yùn)動(dòng)到C的過程中qUAC020,電荷從等勢(shì)面A運(yùn)動(dòng)到B的過程中 0.5QUACEKB20,聯(lián)立得EKB10J,電荷僅受電場(chǎng)力在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能和電勢(shì)能之和不變?yōu)?0J,故當(dāng)電荷的電勢(shì)能為2J時(shí)，動(dòng)能為8J,【例】如圖所示，實(shí)線是一個(gè)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線，虛線是一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷在這

12、個(gè)電場(chǎng)中的軌跡，若電荷是從a處運(yùn)動(dòng)到b處，以下判斷正確的是： A電荷從a到b加速度減小; Bb處電勢(shì)能大 Cb處電勢(shì)高; D電荷在b處速度小,解析:,由圖可知b處的電場(chǎng)線比a處的電場(chǎng)線 密,說明b處的場(chǎng)強(qiáng)大于a處的場(chǎng)強(qiáng).根據(jù)牛頓第二定律,檢驗(yàn)電荷在b處的加速度大于在a處的加速度,A選項(xiàng)錯(cuò).,由圖可知,電荷做曲線運(yùn)動(dòng),必受到不等于零的合外力,即Fe0,且Fe的方向應(yīng)指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹向.因?yàn)闄z驗(yàn)電荷帶負(fù)電,所以電場(chǎng)線指向是從疏到密.再利用“電場(chǎng)線方向?yàn)殡妱?shì)降低最快的方向”判斷a,b處電勢(shì)高低關(guān)系是UAUB,C選項(xiàng)不正確。,根據(jù)檢驗(yàn)電荷的位移與所受電場(chǎng)力的夾角大于900,可知電場(chǎng)力對(duì)檢驗(yàn)電荷做負(fù)功.

13、功是能量變化的量度,可判斷由ab電勢(shì)能增加,B選項(xiàng)正確.,又因電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),系統(tǒng)的能量守恒,電勢(shì)能增加則動(dòng)能減小,即速度減小,D選項(xiàng)正確.,一組概念的理解與應(yīng)用,電勢(shì)、電勢(shì)能、電場(chǎng)強(qiáng)度都是用來描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理，它們之間有十分密切的聯(lián)系，但也有很大區(qū)別，解題中一定注意區(qū)分，現(xiàn)列表進(jìn)行比較,（1）電勢(shì)與電勢(shì)能比較：,（2）電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的對(duì)比,2.公式E=U/d的理解與應(yīng)用,(1)公式E=U/d反映了電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差之間的關(guān)系，由公式可知，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是電勢(shì)降低最快的方向,(2)公式E=U/d只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，且d表示沿電場(chǎng)線方向兩點(diǎn)間的距離，或兩點(diǎn)所在等勢(shì)面的范離,(3)對(duì)非勻強(qiáng)電

14、場(chǎng)，此公式也可用來定性分析，但非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，各相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差為一定值時(shí)，那么E越大處，d越小，即等勢(shì)面越密,【例7】如圖所示，A、B、C、D是勻強(qiáng)電場(chǎng)中一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，已知A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)分別為A=15 V, B=3 V, C=3 V，由此可得D點(diǎn)電勢(shì)D= 9v 。,練習(xí),綜合練習(xí)1 綜合練習(xí)2 綜合練習(xí)3 綜合練習(xí)4 綜合練習(xí)5,附：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)與前面的帶電物體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的不同點(diǎn)就是不考慮粒子的重力帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)分兩種情況：第一種情況是帶電粒子沿電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng)，作直線運(yùn)動(dòng)第二種是帶電粒子垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，在沿電場(chǎng)力的方向上初速為零

15、，作類似平拋運(yùn)動(dòng),1、帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的直線加速問題 2、帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題,1、帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的直線加速問題,基本思路： 1.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 (1)牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)規(guī)律綜合處理 (2)動(dòng)能定理 2.在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中 應(yīng)用能量觀點(diǎn)分析問題. *需注意帶電粒子與帶電微粒的區(qū)別.,加速電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為q，假設(shè)從靜止開始加速，則根據(jù)動(dòng)能定理mv2=Uq，,所以離開電場(chǎng)時(shí)速度為,2 、帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題,處理電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)問題的基本思路: 1.運(yùn)動(dòng)的合成與分解; 2.能量觀點(diǎn).,如圖所示,板長為L,板間距離為d,板間電壓為U,帶電粒子沿平行

16、于帶電金屬板以初速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),飛出電場(chǎng)時(shí)速度的方向改變角.,知道在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)：,垂直電場(chǎng)方向的勻速運(yùn)動(dòng),vxv0,平行電場(chǎng)方向的初速度為零,加速度為Eq/m的勻加速直線運(yùn)動(dòng),偏向角tan=qUL/mdv02,推導(dǎo)：,在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tL/v0,在電場(chǎng)中的加速度aqU/dm,飛出電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度vyat,偏轉(zhuǎn)角的正切值tan=vy/v0=qUL/mdv02,飛出電場(chǎng)時(shí),平行電場(chǎng)方向側(cè)移 y=at2=qUL2/2mdv02=(qUL/mdv02)(L/2)=tanL/2,經(jīng)同一加速電場(chǎng)由靜止加速的兩個(gè)質(zhì)量、電量均不同的粒子,進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角相同,推導(dǎo):U0q=

17、mv02 tan=qUL/mdv02 得tan=UL/2dU0 即兩粒子的偏轉(zhuǎn)角相同與m與q無關(guān),沿速度v反方向延長交OO/交于Q點(diǎn),則O/QL/2, O/Qy/tan=L/2,Q,說明穿出時(shí)刻的末速度的反向延長線與初速度延長線交點(diǎn)恰好在水平位移的中點(diǎn).這一點(diǎn)和平拋運(yùn)動(dòng)的結(jié)論相同.,穿越電場(chǎng)過程的動(dòng)能增量：EK=qU=Eqy,【例1】一帶電粒子從靜止經(jīng)加速電壓U1的加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入板間距離為d，板間電勢(shì)差為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，當(dāng)它飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)角為，要使偏轉(zhuǎn)角增大，則需要（ ） A使粒子的荷質(zhì)比（q/m）變大 B其它條件不變，只使U1變大 C其它條件不變，只使U2變大 D其它條件不變，只使d變大,解析：,U1q=mv02 ,tan=vy/v0=(qU2/dm)(L/v0)/v0= qU2L/mdv02,得tan=U2L/2dU1,即偏轉(zhuǎn)角與m與q無關(guān),所以A錯(cuò)B錯(cuò)，C對(duì)，D錯(cuò),【例2】長為L的平行金屬板,板