物理第七章 靜電場 20 電場知識的應(yīng)用

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1、第第2020講電場知識的應(yīng)用講電場知識的應(yīng)用-3-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電容器的電容1.電容器任何兩個彼此絕緣又相距很近的組成電容器,它帶電時,兩導(dǎo)體總是帶電荷,電容器所帶的電荷量指其中一個極板所帶電荷量的絕對值。導(dǎo)體等量異種容納電荷1061012-4-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.電容器是電子電路中不可缺少的元器件,下圖是兩種常見的電容器。關(guān)于電容器,下列說法正確的是()A.由圖甲可知,該電容器電容為100FB.乙圖所示是一種可變電容器,電容會隨著充電電荷量的增加而增大C.在充電和放電的過程中,正常工作的電容器兩極板之間有電流通過D.電容器在充

2、電過程中,不僅能存儲電荷,同時能存儲電能 答案解析解析關(guān)閉A選項(xiàng)中,電容器的電容是100 F,A錯誤;B選項(xiàng)中,可變電容器通過調(diào)節(jié)動片可改變電容,而不是在充電過程中改變電容,B錯誤;C選項(xiàng)中,電容器兩極板互相絕緣,C錯誤;D選項(xiàng)中,充電過程同時存儲電能,D正確。 答案解析關(guān)閉D-5-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.中國設(shè)計制造的全球首創(chuàng)超級電容儲能式現(xiàn)代電動公交車已下線運(yùn)營。這種超級電動公交車的核心是我國自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級電容器”。如圖所示,這種電容器安全性高,可反復(fù)充放電100萬次以上,使用壽命長達(dá)十二年,且容量超大(達(dá)到9500F),能夠在10s內(nèi)完成充電。下列

3、說法正確的是()A.該“超級電容器”能儲存電荷B.該“超級電容器”的電容隨電壓的增大而增大C.該“超級電容器”放電過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.充電時電源的正極應(yīng)接“超級電容器”的負(fù)極 答案解析解析關(guān)閉電容器能儲存電荷,A正確;電容器的電容反映電容器容納電荷的本領(lǐng),由電容器本身決定,與電壓無關(guān),B錯誤;電容器放電過程把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,C錯誤;電容器充電時,電源的正極接電容器的正極,D錯誤。 答案解析關(guān)閉A-6-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,設(shè)兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為。實(shí)驗(yàn)中,極板所帶電荷量不變,若 ()A.保持S不變,增大d,

4、則變大B.保持S不變,增大d,則變小C.保持d不變,減小S,則變小D.保持d不變,減小S,則不變A-7-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.電容式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示,質(zhì)量塊右側(cè)連接輕質(zhì)彈簧,左側(cè)連接電介質(zhì),彈簧與電容器固定在外框上。質(zhì)量塊可帶動電介質(zhì)移動改變電容。則()A.電介質(zhì)插入極板間越深,電容器電容越小B.當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動時,電路中有恒定電流C.若傳感器原來向右勻速運(yùn)動,突然減速時彈簧會伸長D.當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,電路中有順時針方向電流D-8-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升解析:根據(jù)電容器的電容公式,當(dāng)電介質(zhì)插入極板間越深

5、,即電介質(zhì)增大,則電容器電容越大,故A錯誤;當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動時,根據(jù)牛頓第二定律可知,彈力大小不變,則電容器的電容不變,因兩極的電壓不變,則電容器的電量不變,因此電路中沒有電流,故B錯誤;若傳感器原來向右勻速運(yùn)動,突然減速時,因慣性,則繼續(xù)向右運(yùn)動,從而壓縮彈簧,故C錯誤;當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,質(zhì)量塊要向左運(yùn)動,導(dǎo)致插入極板間電介質(zhì)加深,因此電容會增大,由于電壓不變,根據(jù)Q=CU可知,極板間的電量增大,電容器處于充電狀態(tài),因此電路中有順時針方向電流,故D正確。-9-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電容器動態(tài)問題的分析技巧1.抓住不變量,弄清楚是電容器的電荷量不

6、變還是電壓不變。電容器始終與電源相連時,兩極板間的電勢差U保持不變;充電后與電源斷開時,電容器所帶的電荷量Q保持不變。2.根據(jù)電容的決定式分析電容的變化,再根據(jù)電容的定義式分析電荷量或電壓的變化,最后分析電場強(qiáng)度的變化。3.平行板電容器問題的一個常用結(jié)論電容器充電后斷開電源,在電容器所帶電荷量保持不變的情況下,電場強(qiáng)度與極板間的距離無關(guān)。-10-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電場中的力電綜合1.帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運(yùn)動(1)做直線運(yùn)動的條件粒子所受合外力F合=0,粒子或,或做運(yùn)動。粒子所受合外力F合0,且與初速度方向在同一條直線上,帶電粒子將做運(yùn)動或運(yùn)動。靜止勻

7、速直線勻加速直線 勻減速直線-11-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析:帶電粒子垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場。(2)運(yùn)動性質(zhì):運(yùn)動。(3)處理方法:分解成相互的兩個方向上的,類似于。勻變速曲線垂直直線運(yùn)動平拋運(yùn)動-12-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升(4)運(yùn)動規(guī)律:沿初速度方向做運(yùn)動,運(yùn)動時間勻速直線-13-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升沿電場力方向,做運(yùn)動勻加速直線-14-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時的兩個結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加

8、速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時,偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的。-15-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-16-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,在豎直放置間距為d的平行板電容器中,存在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場。有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的點(diǎn)電荷從兩極板正中間處靜止釋放。重力加速度為g。則點(diǎn)電荷運(yùn)動到負(fù)極板的過程,下列說法正確的是 ()B-17-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-18-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)。在正極板附近有一質(zhì)量為m1、電荷量為q(q0)的粒子;在負(fù)極板附

9、近有另一質(zhì)量為m2、電荷量為-q的粒子。在電場力的作用下,兩粒子同時從靜止開始運(yùn)動。已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略,不計重力,則m1m2為()A.32B.21C.52D.31A-19-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-20-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒,此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上,顯示出字符。已知偏移量越小打在紙上的字跡越小,現(xiàn)要縮小字跡,下列措施可行的是()A.增大墨汁微粒的比荷

10、B.減小墨汁微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的初動能C.減小偏轉(zhuǎn)極板的長度D.增大偏轉(zhuǎn)極板間的電壓C-21-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-22-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為l、電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場,在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計),以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中,v0方向的延長線與屏的交點(diǎn)為O。試求:(1)粒子從射入到打到屏上所用的時間;(2)粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向夾角的正切值tan;(3)粒子打在屏上的點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離x。-23-基礎(chǔ)

11、夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-24-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-25-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.解答力電綜合問題的一般思路 -26-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.解決粒子在電場中直線運(yùn)動問題的兩種方法(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場力,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動情況。此方法只適用于勻強(qiáng)電場。(2)根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化求解。此方法既適用于勻強(qiáng)電場,也適用于非勻強(qiáng)電場。-27-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.分析粒子在電場中偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的兩

12、種方法(1)分解觀點(diǎn):垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子,在電場中只受電場力作用,與重力場中的平拋運(yùn)動相類似,研究這類問題的基本方法是將運(yùn)動分解,可分解成平行電場方向的勻加速直線運(yùn)動和垂直電場方向的勻速直線運(yùn)動。(2)功能觀點(diǎn):首先對帶電粒子進(jìn)行受力分析,再進(jìn)行運(yùn)動過程分析,然后根據(jù)具體情況選用公式計算。若選用動能定理,則要分清有多少個力做功,是恒力做功還是變力做功,同時要明確初、末狀態(tài)及運(yùn)動過程中的動能的增量。若選用能量守恒定律,則要分清帶電粒子在運(yùn)動中共有多少種能量參與轉(zhuǎn)化,哪些能量是增加的,哪些能量是減少的。-28-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升4.特別提醒(1)受力分析時一定

13、關(guān)注重力是否不計。(2)在偏轉(zhuǎn)電場中,電場力對帶電粒子做的功qU中的U不一定等于兩板間的電壓。-29-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升靜電現(xiàn)象的應(yīng)用(加試)1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體的內(nèi)部有大量的,對金屬導(dǎo)體來說,是由做熱振動的正離子和在它們之間做無規(guī)則熱運(yùn)動的自由電子組成的。如圖甲所示,將一不帶電金屬導(dǎo)體ABCD放入電場強(qiáng)度為E0的電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下,逆著電場線定向移動,使導(dǎo)體一側(cè)集聚負(fù)電荷,另一側(cè)則集聚等量的正電荷,這種現(xiàn)象叫作。自由電荷靜電感應(yīng)現(xiàn)象-30-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升2.靜電平衡狀態(tài)由于靜電感應(yīng),在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場E0反向

14、的電場E,疊加后使導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度減弱,如圖乙所示。隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加,E增強(qiáng),合電場強(qiáng)度E內(nèi)將逐漸減小,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的合電場強(qiáng)度時為止,這時導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動,我們就說導(dǎo)體達(dá)到了,如圖丙所示。E內(nèi)=E0+E E內(nèi)=0靜電平衡狀態(tài)-31-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征(1)處處為。(2)靜電荷只分布在導(dǎo)體的。(3)整個導(dǎo)體是個,它的表面是個。(4)導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向跟該點(diǎn)的表面。4.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布(1),。這是因?yàn)?假如導(dǎo)體內(nèi)部有電荷,導(dǎo)體內(nèi)部的電場就不可能為0,自由電荷就會發(fā)生定向移動,導(dǎo)體也就沒有處

15、于靜電平衡狀態(tài)。(2)在導(dǎo)體外表面,越的位置電荷的密度(單位面積的電荷量),凹陷的位置幾乎。內(nèi)部電場強(qiáng)度0外表面等勢體等勢面垂直導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷 電荷只分布在導(dǎo)體的表面尖銳越大沒有電荷-32-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升5.尖端放電(1)空氣的電離:導(dǎo)體尖端的電荷密度,附近的電場,空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動,把空氣中的氣體分子撞“散”,也就是使分子中的,這個現(xiàn)象叫作。(2)尖端放電中性分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子,這些帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下加速,撞擊空氣中的分子,使它們進(jìn)一步電離,產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的

16、粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個現(xiàn)象叫作。很大很強(qiáng)正負(fù)電荷分離空氣的電離中和尖端放電-33-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升(3)尖端放電的應(yīng)用和防止:應(yīng)用:是利用尖端放電避免建筑物遭受雷擊的設(shè)備。將燃?xì)庠钪械碾娮哟蚧鹌鞯姆烹婋姌O做成針狀,加上電壓時容易產(chǎn)生電火花。防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面要盡量。避雷針光滑-34-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升6.靜電屏蔽把一個電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場,由于殼內(nèi)電場強(qiáng)度保持為,所以外電場對殼內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作。7.靜電屏蔽的應(yīng)用和危害(1)應(yīng)用:電子儀器和電子設(shè)備外面套有

17、金屬網(wǎng)罩,通信電纜外包一層鉛皮等,可防止外電場的干擾。電力工人高壓帶電作業(yè)時,身著用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子,可以對人體起到靜電屏蔽作用,使人安全工作。(2)危害:航天飛機(jī)、飛船返回地球大氣層時,由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫,在飛船的周圍形成一層等離子體,它對飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用,導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時中斷。對航天員來說,這是一個危險較大的時間段。0靜電屏蔽-35-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升1.一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn),下列說法正確的是()A.A點(diǎn)的電場強(qiáng)

18、度比B點(diǎn)的大B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低C.B點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直D.將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn),電場力所做的功不同 答案解析解析關(guān)閉由題圖可知,B點(diǎn)的電場線比A點(diǎn)的密集,所以B點(diǎn)的電場強(qiáng)度比A點(diǎn)的大,A錯;沿著電場線電勢降落,小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高,B錯;電場線的方向與等勢面垂直,所以B點(diǎn)的電場強(qiáng)度與該處表面垂直,C正確;由于A、B兩點(diǎn)在同一等勢面上,故電場力不做功,所以D錯。 答案解析關(guān)閉C-36-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升2.如圖所示,一導(dǎo)體AB在點(diǎn)電荷Q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng),下列說法正確的是()A.導(dǎo)體中M、N兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不相等B.感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度C.如果在AB間用一導(dǎo)線連接,則導(dǎo)線中將有電流產(chǎn)生D.N點(diǎn)的電勢大于M點(diǎn)的電勢 答案解析解析關(guān)閉處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的合電場強(qiáng)度為零,故A錯誤;感應(yīng)電荷的電場強(qiáng)度與點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小相等,而點(diǎn)電荷Q在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,故感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大于感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度,B正確;處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體,故C、D錯誤。 答案解析關(guān)閉B