高中物理选修31静电场复习例题加讲解.pptx
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1、高中物理静电场复习高中物理静电场复习第十章第十章 电电 场场知识结构知识结构知识结构知识结构静静静静电电电电场场场场基基基基本本本本性性性性质质质质力的性质力的性质力的性质力的性质 场强场强场强场强 库仑定律库仑定律库仑定律库仑定律 电场线电场线电场线电场线 能的性质能的性质能的性质能的性质 电势电势电势电势 电势能电势能电势能电势能 电势差电势差电势差电势差 电场力的功电场力的功电场力的功电场力的功 等势面等势面等势面等势面 应应应应用用用用 电电电电场场场场中中中中的的的的导导导导体体体体 静电感应静电感应静电感应静电感应 静电平衡静电平衡静电平衡静电平衡 电电电电容容容容 -平行板电平行
2、板电平行板电平行板电容器容器容器容器带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 平衡(静力学)平衡(静力学)平衡(静力学)平衡(静力学)加速(动力学)加速(动力学)加速(动力学)加速(动力学)偏转(类平抛)偏转(类平抛)偏转(类平抛)偏转(类平抛)带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动 知识内容知识内容第一节第一节 电荷的相互作用电荷的相互作用(1 1 1 1)自然界的电荷只有两种:)自然界的电荷只有两种:)自然界的电荷只有两种:)自然界的电荷只有两种:正电荷:正电荷:正电荷:正电荷:用丝绸
3、摩擦过的用丝绸摩擦过的用丝绸摩擦过的用丝绸摩擦过的玻璃棒,规定玻璃棒带的电荷为正电荷。玻璃棒,规定玻璃棒带的电荷为正电荷。玻璃棒,规定玻璃棒带的电荷为正电荷。玻璃棒,规定玻璃棒带的电荷为正电荷。负电荷:负电荷:负电荷:负电荷:用毛用毛用毛用毛皮摩擦过的橡胶棒,规定橡胶棒带的电荷为负电荷。皮摩擦过的橡胶棒,规定橡胶棒带的电荷为负电荷。皮摩擦过的橡胶棒,规定橡胶棒带的电荷为负电荷。皮摩擦过的橡胶棒,规定橡胶棒带的电荷为负电荷。知识内容知识内容一、电荷一、电荷 1 1 1 1电荷的种类和相互作用电荷的种类和相互作用电荷的种类和相互作用电荷的种类和相互作用(2 2 2 2)物体带电的实质)物体带电的实
4、质)物体带电的实质)物体带电的实质 电子的得失和转移的过程就是物电子的得失和转移的过程就是物电子的得失和转移的过程就是物电子的得失和转移的过程就是物体带电的过程。体带电的过程。体带电的过程。体带电的过程。(3 3 3 3)电荷之间有相互作用,同种电荷相互排斥,异种电)电荷之间有相互作用,同种电荷相互排斥,异种电)电荷之间有相互作用,同种电荷相互排斥,异种电)电荷之间有相互作用,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引荷相互吸引荷相互吸引荷相互吸引1 1 1 1物体带电的三种方式:即摩擦起电、感应起电和接物体带电的三种方式:即摩擦起电、感应起电和接物体带电的三种方式:即摩擦起电、感应起电和接物体带电的
5、三种方式:即摩擦起电、感应起电和接触带电。触带电。触带电。触带电。问题讨论问题讨论(1)(1)(1)(1)摩擦起电是由于相互摩擦的物体间的摩擦起电是由于相互摩擦的物体间的摩擦起电是由于相互摩擦的物体间的摩擦起电是由于相互摩擦的物体间的电子的得失而使物体分别带上等量异种电子的得失而使物体分别带上等量异种电子的得失而使物体分别带上等量异种电子的得失而使物体分别带上等量异种电荷,玻璃棒与丝绸摩擦时,由于玻璃电荷,玻璃棒与丝绸摩擦时,由于玻璃电荷,玻璃棒与丝绸摩擦时,由于玻璃电荷,玻璃棒与丝绸摩擦时,由于玻璃棒容易失去电子而带正电;硬橡胶棒与棒容易失去电子而带正电;硬橡胶棒与棒容易失去电子而带正电;硬
6、橡胶棒与棒容易失去电子而带正电;硬橡胶棒与毛皮摩擦时,由于硬橡胶棒容易得到电毛皮摩擦时,由于硬橡胶棒容易得到电毛皮摩擦时,由于硬橡胶棒容易得到电毛皮摩擦时,由于硬橡胶棒容易得到电子而带负电。子而带负电。子而带负电。子而带负电。(2)(2)(2)(2)感应起电是指利用静电感应使物体感应起电是指利用静电感应使物体感应起电是指利用静电感应使物体感应起电是指利用静电感应使物体带电的方式。带电的方式。带电的方式。带电的方式。(3)(3)(3)(3)接触带电,指一个不带电的金属导接触带电,指一个不带电的金属导接触带电,指一个不带电的金属导接触带电,指一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体接触后分开,体
7、跟另一个带电的金属导体接触后分开,体跟另一个带电的金属导体接触后分开,体跟另一个带电的金属导体接触后分开,而使不带电的导体带上电荷的方式。而使不带电的导体带上电荷的方式。而使不带电的导体带上电荷的方式。而使不带电的导体带上电荷的方式。验电器的主要作用(1)检验导体是否带电,将被检验导体与验电器的金属球直接接触或用导线将二者相连(2)检验导体所带电性:让已经带上正电的验电器的金属球与被检验导体相靠近(3)比较不同导体的电势高低:将同一个原来不带电的验电器的金属球分别与带正电的导体A和B先后连接观察金箔张角的大小,张角大时则所连导体的电势高 课堂练习课堂练习1 1 1 1已知验电器带正电,把带负电
8、物体移近它,并用手已知验电器带正电,把带负电物体移近它,并用手已知验电器带正电,把带负电物体移近它,并用手已知验电器带正电,把带负电物体移近它,并用手指与验电器小球接触一下后离开,并移去带电体,这时指与验电器小球接触一下后离开,并移去带电体,这时指与验电器小球接触一下后离开,并移去带电体,这时指与验电器小球接触一下后离开,并移去带电体,这时验电器将带验电器将带验电器将带验电器将带 电电电电2 2 2 2有一个带正电的验电器,当一金属球接近它时,观有一个带正电的验电器,当一金属球接近它时,观有一个带正电的验电器,当一金属球接近它时,观有一个带正电的验电器,当一金属球接近它时,观察到验电器金属箔的
9、张角减小了由此可以判定金属球察到验电器金属箔的张角减小了由此可以判定金属球察到验电器金属箔的张角减小了由此可以判定金属球察到验电器金属箔的张角减小了由此可以判定金属球A A A A、可能带正电荷;、可能带正电荷;、可能带正电荷;、可能带正电荷;B B B B可能带负电荷可能带负电荷可能带负电荷可能带负电荷 C C C C可能不带电;可能不带电;可能不带电;可能不带电;D D D D一定不带正电荷一定不带正电荷一定不带正电荷一定不带正电荷正正正正(BCD BCD )(1 1 1 1)基本电荷电量)基本电荷电量)基本电荷电量)基本电荷电量e=e=e=e=C C C C 1.610-19(3 3 3
10、 3)电荷守恒定律:电荷既不能)电荷守恒定律:电荷既不能)电荷守恒定律:电荷既不能)电荷守恒定律:电荷既不能 ,也不能,也不能,也不能,也不能 ,它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部,它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部,它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部,它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。分转移到另一部分。分转移到另一部分。分转移到另一部分。创生创生消失消失(4 4 4 4)点电荷:点电荷是一种理想化带电体模型,当带电)点电荷:点电荷是一种理想化带电体模型,当带电)点电荷:点电荷是一种理想化带电体模型,当带电)点电荷:点电荷是一种
11、理想化带电体模型,当带电体间的距离体间的距离体间的距离体间的距离 带电体的线度,以致带电体的形状带电体的线度,以致带电体的形状带电体的线度,以致带电体的形状带电体的线度,以致带电体的形状和大小对作用力的影响可以和大小对作用力的影响可以和大小对作用力的影响可以和大小对作用力的影响可以 时,此带电体可以时,此带电体可以时,此带电体可以时,此带电体可以看作点电荷。看作点电荷。看作点电荷。看作点电荷。远大于远大于忽略忽略知识内容知识内容 2 2电量的单位和元电荷电量的单位和元电荷 任何带电物体所带的电量均为任何带电物体所带的电量均为任何带电物体所带的电量均为任何带电物体所带的电量均为e e e e的的
12、的的 ,质子和电子,质子和电子,质子和电子,质子和电子带最小的电量带最小的电量带最小的电量带最小的电量e e e e (2 2 2 2)电量的单位是库仑,简称库,符号是)电量的单位是库仑,简称库,符号是)电量的单位是库仑,简称库,符号是)电量的单位是库仑,简称库,符号是C C C C整数倍整数倍 课堂练习课堂练习3 3 3 3元电荷是(元电荷是(元电荷是(元电荷是()A A A A、电子;、电子;、电子;、电子;B B B B正电子;正电子;正电子;正电子;C C C C质子;质子;质子;质子;D D D D电量的一种单位电量的一种单位电量的一种单位电量的一种单位4 4 4 4一个带负电的小球
13、的带电量是一个带负电的小球的带电量是一个带负电的小球的带电量是一个带负电的小球的带电量是321032103210321013131313C C C C,则这个小,则这个小,则这个小,则这个小球多余的电子有球多余的电子有球多余的电子有球多余的电子有 个个个个5 5 5 5关于点电荷,以下说法正确的是(关于点电荷,以下说法正确的是(关于点电荷,以下说法正确的是(关于点电荷,以下说法正确的是()A A A A、体积小的带电体在任何情况下都可以看成点电荷、体积小的带电体在任何情况下都可以看成点电荷、体积小的带电体在任何情况下都可以看成点电荷、体积小的带电体在任何情况下都可以看成点电荷B B B B所有
14、的带电体在任何情况下都可以看成点电荷所有的带电体在任何情况下都可以看成点电荷所有的带电体在任何情况下都可以看成点电荷所有的带电体在任何情况下都可以看成点电荷C C C C带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响带电体的大小和形状对研究它们之间的作用力的影响可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷可以忽略不计时,带电体可以看成点电荷D D D D通常把带电小球看成点电荷,带电小球靠得很近时,通常把带电小球看成点电荷,带电小球靠得很近
15、时,通常把带电小球看成点电荷,带电小球靠得很近时,通常把带电小球看成点电荷,带电小球靠得很近时,他们之间的作用力为无限大他们之间的作用力为无限大他们之间的作用力为无限大他们之间的作用力为无限大 D D2106 C C公式:真空中公式:真空中公式:真空中公式:真空中_ _ _ _ _,K=910K=910K=910K=9109 9 9 9牛米牛米牛米牛米2 2 2 2/库库库库2 2 2 2注注注注意:意:意:意:(1)(1)(1)(1)矢量性:求力时只用电荷绝对值代入计算,再根据电荷正矢量性:求力时只用电荷绝对值代入计算,再根据电荷正矢量性:求力时只用电荷绝对值代入计算,再根据电荷正矢量性:求
16、力时只用电荷绝对值代入计算,再根据电荷正负决定方向。负决定方向。负决定方向。负决定方向。(2(2(2(2)研究微观带电粒子(电子、质子、)研究微观带电粒子(电子、质子、)研究微观带电粒子(电子、质子、)研究微观带电粒子(电子、质子、粒子、各种离子)相粒子、各种离子)相粒子、各种离子)相粒子、各种离子)相互作用时,万有引力或重力可以忽略不计。互作用时,万有引力或重力可以忽略不计。互作用时,万有引力或重力可以忽略不计。互作用时,万有引力或重力可以忽略不计。二、库仑定律二、库仑定律 真空中两个点电荷间的作用力跟它们真空中两个点电荷间的作用力跟它们真空中两个点电荷间的作用力跟它们真空中两个点电荷间的作
17、用力跟它们 成正成正成正成正比,跟它们的比,跟它们的比,跟它们的比,跟它们的 成反比,作用力的方向在成反比,作用力的方向在成反比,作用力的方向在成反比,作用力的方向在 .电量的乘积电量的乘积电量的乘积电量的乘积距离的平方距离的平方距离的平方距离的平方两电荷的连线上两电荷的连线上两电荷的连线上两电荷的连线上适用条件:(适用条件:(适用条件:(适用条件:(1 1 1 1).(2 2 2 2).只适用于点电荷只适用于点电荷只适用于点电荷只适用于点电荷对于两均匀带电球体可作为点电荷处理对于两均匀带电球体可作为点电荷处理对于两均匀带电球体可作为点电荷处理对于两均匀带电球体可作为点电荷处理 (3(3(3(
18、3)对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,)对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,)对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,)对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r r r r都等于球心间都等于球心间都等于球心间都等于球心间距离;而对带电导体球,距离;而对带电导体球,距离;而对带电导体球,距离;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能距离近了以后,电荷会重新分布,不能距离近了以后,电荷会重新分布,不能距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距离代替再用球心距离代替再用球心距离代替再用球心距离代替r r r r。知识内容知识内容1 1 1 1库仑定律的内容、表达式及物理意义库仑定律的
19、内容、表达式及物理意义库仑定律的内容、表达式及物理意义库仑定律的内容、表达式及物理意义 两相同球体接触起电三点电荷静电平衡:两球带同种电荷,总电量两球均分:两球带异种电荷,先中和后,净电荷再均分两同夹异,两大夹小,近小远大 课堂练习课堂练习6 6 6 6相同的带电介质小球相同的带电介质小球相同的带电介质小球相同的带电介质小球 A A A A、B B B B用等长绝缘细线悬挂在水用等长绝缘细线悬挂在水用等长绝缘细线悬挂在水用等长绝缘细线悬挂在水平杆上在两球连线的延长线上平杆上在两球连线的延长线上平杆上在两球连线的延长线上平杆上在两球连线的延长线上A A A A球左侧放一个带负电荷球左侧放一个带负
20、电荷球左侧放一个带负电荷球左侧放一个带负电荷的小球的小球的小球的小球C C C C,如图所示,此时,如图所示,此时,如图所示,此时,如图所示,此时A A A A、B B B B两球的悬线都保持竖直方两球的悬线都保持竖直方两球的悬线都保持竖直方两球的悬线都保持竖直方向,则下列说法中正确的是:向,则下列说法中正确的是:向,则下列说法中正确的是:向,则下列说法中正确的是:A A A A、A A A A球带正电荷,球带正电荷,球带正电荷,球带正电荷,B B B B球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,A A A A、B B B B相比相比相比相比A A A A的带电量较大的带电量较大的带电量
21、较大的带电量较大B B B BA A A A球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,B B B B球带正电荷,球带正电荷,球带正电荷,球带正电荷,A A A A、B B B B相比相比相比相比A A A A的带电量较小的带电量较小的带电量较小的带电量较小C C C CA A A A球带正电荷球带正电荷球带正电荷球带正电荷B B B B球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,A A A A、B B B B相比相比相比相比A A A A的带电量较小的带电量较小的带电量较小的带电量较小D D D DA A A A球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,球带负电荷,B B B B球带正电荷
22、,球带正电荷,球带正电荷,球带正电荷,A A A A、B B B B相比相比相比相比A A A A的带电量较大的带电量较大的带电量较大的带电量较大7 7 7 7真空中有两个点电荷带同种电荷真空中有两个点电荷带同种电荷真空中有两个点电荷带同种电荷真空中有两个点电荷带同种电荷q q q ql l l l、q q q q2 2 2 2,它们相距较近,它们相距较近,它们相距较近,它们相距较近,保持静止状态,今释放保持静止状态,今释放保持静止状态,今释放保持静止状态,今释放q q q q2 2 2 2,且,且,且,且q q q q2 2 2 2只在只在只在只在q q q q1 1 1 1的库仑力的作用下
23、的库仑力的作用下的库仑力的作用下的库仑力的作用下运动,则运动,则运动,则运动,则q q q q2 2 2 2在运动过程中受到的库仑力在运动过程中受到的库仑力在运动过程中受到的库仑力在运动过程中受到的库仑力A A A A不断减小;不断减小;不断减小;不断减小;B B B B不断增大不断增大不断增大不断增大 C C C C始终保持不变;始终保持不变;始终保持不变;始终保持不变;D D D D先增大后减小先增大后减小先增大后减小先增大后减小(C C)(A A)2 2库仑定律的应用库仑定律的应用 知识内容知识内容 例例例例1111真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球真空中两个相同的带等量异号电荷的
24、金属小球真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A A A A和和和和B B B B(A(A(A(A、B B B B均可看作点电荷均可看作点电荷均可看作点电荷均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间静电,分别固定在两处,两球间静电,分别固定在两处,两球间静电,分别固定在两处,两球间静电力为力为力为力为F F F F用一个不带电的同样的金属小球用一个不带电的同样的金属小球用一个不带电的同样的金属小球用一个不带电的同样的金属小球C C C C先和先和先和先和A A A A接触,接触,接触,接触,再与再与再与再与B B B B接触,然后移去接触,然后移去接触,
25、然后移去接触,然后移去C C C C,则,则,则,则A A A A、B B B B球间的静电力应为多大球间的静电力应为多大球间的静电力应为多大球间的静电力应为多大?若再使若再使若再使若再使A A A A、B B B B间距增大一倍,则它们的静电力又为多大间距增大一倍,则它们的静电力又为多大间距增大一倍,则它们的静电力又为多大间距增大一倍,则它们的静电力又为多大?例题分析例题分析例题分析例题分析 解析:解析:解析:解析:设设设设A A、B B两球的电量分别为两球的电量分别为两球的电量分别为两球的电量分别为q q、q q,相距,相距,相距,相距r r,那么,那么,那么,那么F=kqF=kq2 2/
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