考点02 静电场能的性质（期末复习课件）高二物理上学期教科版

考点02 静电场能的性质 高二物理期末复习 教科版（2019） 一、静电力做功的特点 在电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置 ，与电荷经过的路径 . 有关 无关 二、电势能 1.定义：电荷在 中具有的势能，叫电势能，用Ep表示. 2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量.表达式：WAB＝ . (1)静电力做正功，电势能 ；(2)静电力做负功，电势能 . 3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到_______ 时静电力所做的功. 电场 EpA－EpB 减少 增加 零势能 位置 4.电势能具有相对性 电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷 处或把电荷在____ 的电势能规定为0. 无限远 大地 表面 1.判断下列说法的正误. (1)只有在带电体只受静电力作用的条件下，静电力做功才与路径无关.(　　) (2)负电荷沿电场线方向移动时，静电力做负功，电势能增加.(　　) (3)某电场中，带电物体在A点具有的电势能EpA＝5 J，在B点具有的电势能EpB＝－8 J，则EpA＞EpB.(　　) √ × √ 三、电势 1.定义：电荷在电场中某一点的 与它的 之比. 电势能 2.公式：φ＝ . 3.单位：在国际单位制中，电势的单位是 ，符号是V，1 V＝1 J/C. 4.电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐 . 5.电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电势，一般选 或离场源电荷 处的电势为0. 6.电势是 (填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向. 电荷量 伏特 降低 大地 无限远 标 例题1. (多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知 .下列叙述正确的是( ) A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对 该电荷做正功，电势能减少 B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能 增加 C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能 减少 D.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则 该电荷电势能不变 AD 例题2.某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则（ ） A.EP>EQ，φP>φQ B.EP>EQ，φP<φQ C.EP<EQ，φP>φQ D.EP<EQ，φP<φQ A 四、电势差 1.定义：电场中两点之间 的差值，也叫作 .UAB＝ ，UBA＝ ，UAB＝－UBA. 2.电势差是 ，有正负，电势差的正负表示电势的 .UAB>0，表示A点电势比B点电势 . 3.静电力做功与电势差的关系 电势 电压 φA－φB φB－φA 标量 高低 高 qUAB WAB＝ 或UAB＝ . 五、等势面 1.定义：电场中 的各点构成的面. 2.等势面的特点 (1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力 . (2)等势面一定跟电场线 ，即跟电场强度的方向 . (3)电场线总是由 的等势面指向 的等势面. 电势相同 不做功 垂直 垂直 电势高 电势低 例题3. 有一个带电荷量q＝－3×10－6 C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4 J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4 J的功，问： (1)AB、BC、CA间电势差各为多少？ 答案　200 V　－300 V　100 V (2)若以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？ 答案　200 V　300 V　－6×10－4 J　－9×10－4 J 例题4. (多选)如图，实线为一正点电荷的电场线，虚线为其等势面.A、B是同一等势面上的两点，C为另一等势面上的一点，下列判断正确的是 A.A点电场强度大小等于B点电场强度大小 B.C点电势低于B点电势 C.将电子从A点移到B点，静电力不做功 D.将质子从A点移到C点，其电势能增加 ABC 1.匀强电场中两点间的电势差等于 与这两点 的距离的乘积. 2.公式：UAB＝ . 电场强度 沿电场方向 Ed 六、电场强度与电势差的关系 3.E＝ 意义：在匀强电场中，电场强度的大小等于两点之间的 与这两点 之比. 4.电场强度的另一种表述：电场强度在数值上等于沿 方向_________ 上降低的电势. 5.电场强度的另一个单位：由E＝ 可导出电场强度的另一个单位，即 ，符号为_____.1 V/m＝1 N/C. 电势差 沿电场强度方向的距离 电场 单位距离 伏每米 V/m 七、电容器 1.基本构造：任何两个彼此 又相距很近的导体，都可以看成一个电容器. 2.充电、放电：使电容器两个极板分别带上 ，这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷 ，电容器不再带电，这个过程叫放电. 3.从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的 转化为其他形式的能量. 4.电容器的电荷量：其中 极板所带电荷量的绝对值. 绝缘 等量异种电荷 中和 能量 一个 八、电容 1.定义：电容器所带 与电容器两极板之间的 之比. 电荷量Q 2.定义式： . 3.单位：电容的国际单位是 ，符号为___，常用的单位还有 和 ，1 F＝ μF＝ pF. 4.物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板之间的电势差为 时，电容器所带的电荷量. 电势差U 法拉 微法 皮法 106 1012 1 V F 5.击穿电压与额定电压 (1)击穿电压：电介质不被 时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏. (2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低. 击穿 九、平行板电容 1.结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成. 2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成 ，跟极板的正对面积S成 ，跟极板间的距离d成 . 正比 正比 反比 3.电容的决定式：C＝ ，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量.当两极板间是真空时，C＝ . 例题4.(多选)如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是 C 十、带电粒子在电场中的加速 分析带电粒子的加速问题有两种思路： 1.利用 定律结合匀变速直线运动公式分析.适用于 电场. 牛顿第二 匀强 如图所示，质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U. 1.运动性质： (1)沿初速度方向：速度为 的 运动. (2)垂直v0的方向：初速度为 的匀加速直线运动. v0 匀速直线 零 十一、带电粒子在电场中的偏转 2.运动规律： 2.几个常用推论 (1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点. (3)不同的带电粒子(电性相同，初速度为零)，经过同一电场加速后，又进入同一偏转电场，则它们的运动轨迹必定重合. 注意：分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy＝ΔEk，其中y为粒子在偏转电场中沿静电力方向的偏移量. 例题5.如图所示，P和Q为两平行金属板，板间有一定电压，在P板附近有一电子(不计重力)由静止开始向Q板运动，下列说法正确的是 A.两板间距离越大，加速时间越短 B.两板间距离越小，电子的加速度就越小 C.电子到达Q板时的速率，与两板间距离无关，仅与加速电压有关 D.电子到达Q板时的速率，与加速电压无关，仅与两板间距离有关 C 例题6(多选)如图所示，M、N是真空中的两块相距为d的平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板.如果要使这个带电粒子到达距N板 后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力) A.使初速度减为原来的 B.使M、N间电压提高到原来的1.5倍 C.使M、N间电压提高到原来的3倍 D.使初速度和M、N间电压减为原来的 BC 1.构造 示波管是示波器的核心部分，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图所示. 十二、示波管原理 2.原理 (1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压，可使亮斑从左向右扫描移动. (2)灯丝被电源加热后，发射热电子，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转电极上加一个周期性的信号电压，并且与扫描电压周期相同，那么就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像. 例题7.如图甲所示为示波管的原理图，如果在电极YY′之间所加的电压按如图乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按如图丙所示的规律变化，则在荧光屏上看到的图形是 B THANKS 感谢观看 ＜ 2.利用静电力做功结合动能定理分析.对于匀强电场和非匀强电场都适用，公式有qEd＝mv2－mv02(匀强电场)或qU＝mv2－mv02(任何电场)等. (2)vy＝at＝ ，tan θ＝＝ . (1)t＝ ，a＝ ，偏移距离y＝at2＝ . (2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的，即tan α＝tan θ. $$