专题九静电场2课件2025高考物理复习专题

这是一份专题九静电场2课件2025高考物理复习专题，共49页。
考点1　静电场中力的性质求解电场强度的几种特殊方法1.对称法
考点2　静电场中能的性质一、电势能变化和电势高低的判断1.判断电势能变化的两种方法
2.判断电势高低的四种方法
二、带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析1.判断速度方向带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为粒子在该点处的速度方向。选用轨迹和电场 线(或等势面)的交点分析更方便。2.判断静电力的方向仅受静电力作用时,静电力提供合力,带电粒子的运动轨迹始终夹在速度方向和所受 静电力方向之间,而且静电力指向轨迹凹侧。(1)若已知电场线和轨迹,所受静电力的方向与电场线(或切线)共线。(2)若已知等势面和轨迹,所受静电力的方向与等势面垂直。
3.判断静电力做功的正负及电势能的增减若静电力方向与速度方向成锐角,则静电力做正功,电势能减少;若静电力方向与速度 方向成钝角,则静电力做负功,电势能增加。
例1　如图所示,真空中固定两个等量异种点电荷A、B,O点为A、B连线中点,以O点为 圆心、半径为R的圆面垂直于A、B连线,以O点为几何中心的正方形abcd边长为2R,正 方形平面垂直圆面且与A、B连线共面,两个平面边界的交点分别为e、f , g是圆上的一 点。下列说法正确的是 (　    )A.a、b、c、d、e、f 六个点中,任何两点的电场强度及电势均不相同B.将一试探电荷由e点沿圆弧egf 移到 f 点,静电力始终不做功C.将一试探电荷由a点移到圆面内各点过程电势能的变化量都不相同D.沿线段eOf 移动的电荷,它所受的静电力先减小后增大
考点3　电容器　带电粒子在匀强电场中的运动一、电容器及其动态分析1.两个公式的比较
2.电容器动态分析的两类情况(1)U不变
例2　如图所示,水平放置的平行板电容器上极板带正电,所带电荷量为Q,板间距离为 d,上极板与静电计金属球相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板正 中间P点有一个静止的带电油滴,现将电容器的上极板竖直向上移动一小段距离。下 列说法正确的是 (　    )A.油滴带正电B.静电计指针张角不变C.油滴向上运动D.P点的电势不变
  知识拓展(1)静电计指针张角大小反映的是电势差大小。静电计的指针张角越大,电容器两个极 板间的电势差越大;张角越小,电容器两个极板间的电势差越小。(2)静电计能够容纳电荷的本领很小,将电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,其 带电荷量几乎不变。
二、带电粒子在匀强电场中的偏转规律(如图所示)1.不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后,再从同一偏转电场射出时的位移偏移 量y和速度偏转角φ总是相同的。证明:由qU0= m ,y= at2,l=v0t,vy=at,a= ,tan φ= 解得y= ,tan φ= 。
2.带电粒子经电场偏转后,速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子偏转过程 水平位移的中点。3.当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解:qUy= mv2- m ,其中Uy= y,指初、末位置间的电势差。
题型14　静电场中的图像问题一、解题必备
二、常见题型1.由v-t图像判断电场变化:v-t图线的斜率表示加速度,若带电粒子只受静电力,可分析 静电力的大小、方向及其变化趋势(结合带电粒子的电性和电荷量可分析电场强度的 大小、方向及其变化趋势)。2.由E-x图像、φ-x图像判断静电力、电势、静电力做功及带电粒子的运动情况(也可 将φ-x图像转换为E-x图像进行分析)。
3.应用与电场相关的功能关系分析图像问题
典例　如图所示,光滑斜面上等高处固定着两个等量正点电荷,两点电荷连线的中垂 线上有一带正电的小球。现将小球由静止释放,取两电荷连线中点为坐标原点O,沿中 垂线向下为正方向,取无穷远处电势为0,设小球在O点重力势能为0,则小球运动过程 中加速度a、重力势能Ep1、机械能E、电势能Ep2随位置x变化的关系图像可能正确的 是 (　    )
  审题指导    (1)模型建构:两个固定的等量正点电荷形成的电场,带电小球在重力、支持力和静电力的作用下运动。(2)电场分析:两个等量正点电荷连线的中垂线上,电场强度的空间分布具有对称性,电 场强度最大值对应的位置有2个。据此结合小球带电的正负判断所受静电力大小和 方向的变化情况。(3)能量分析:理解电势能、重力势能和机械能的变化与做功的关系,重力做功改变重力势能,静电力做功改变电势能,除重力或系统内弹力外的其他力做功改变机械能。
题型15　带电粒子在组合场、叠加场、交变电场中的运动一、解题必备
二、常见题型1.带电粒子在组合电场中的运动(1)带电粒子被连续的电场不断加速做直线运动,例如带电粒子在直线加速器中的运 动。(2)带电粒子被一个电场加速,被另一个电场减速,做往返运动。(3)带电粒子被一个电场加速,做直线运动,被另一个电场偏转,做曲线运动。带电粒子 由一个电场进入另一个电场,联系两个电场的关键物理量是出第一个电场(或进第二 个电场)时的速度。
2.带电粒子在交变电场中的运动(1)带电粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)。(2)带电粒子做往返运动(一般分段研究)。(3)带电粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究)。
典例1    (多选)如图1所示,一束初速度很小的带电粒子进入加速电场后被加速,沿着极 板A、B之间的中心线进入偏转电场。如图2所示,偏转电场两极板之间的电压变化周 期为T0。带电粒子在t=0时刻射入偏转电场,T0时刻刚好从极板A的右边缘射出。已知 带电粒子质量为m,电荷量为q(q>0),偏转电场两极板的板长为L,极板间距为d。带电粒 子受到的重力、粒子间相互作用及带电粒子进入加速电场的初速度忽略不计。下列 说法正确的是 (　     )
  解析    在加速电场中,由动能定理可得qU1= m ,进入偏转电场后做类平抛运动,可得L=v0T0, =2× a ,加速度a= ,联立解得U1= ,U2= ,A正确,B错误。 时刻进入偏转电场的带电粒子,其垂直于电场方向的分运动的vy-t图像如图所示,在垂 直于电场方向上先向A板加速运动 后减速运动 至速度大小为0,再向B板加速运动 后向B板减速运动,直到离开极板,粒子与A板的最小距离y= -2× a = ,垂直于极板方向的最大速度vy=a· = ,C、D正确。
典例2　如图所示,圆心为O、半径R=0.1 m的光滑圆弧轨道MN固定在竖直平面内,O、 M、N三点恰好处于同一竖直线上。空间存在方向水平向右的匀强电场,在距离M为d =0.15 m的P处竖直向上抛出一质量为1 kg、带正电的小球,小球恰好无碰撞地从N点 进入圆弧轨道。重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)小球到达N点的速度大小;(2)小球在圆弧轨道运动过程中对轨道的最大压力。
在圆弧轨道上,在等效“最低点”时(重力与静电力的合力方向与从圆心位置指向等 效“最低点”的方向相同),小球对轨道的压力最大,小球从N点到等效“最低点”的 过程中,根据动能定理和几何关系有 (R+R sin θ)= mv2- m  点拨: 是静电力与重力的合力,即等效重力 代入数据解得v=  m/s在等效“最低点”有N- =m 
代入数据解得小球在等效“最低点”受到的支持力大小N=80 N由牛顿第三定律得,小球对轨道的最大压力N'=N=80 N。  答案    (1)1.5 m/s    (2)80 N
  归纳总结    两类等效重力场问题 
实验微专题10　观察电容器的充、放电现象一、实验原理图甲中电容器与电源相连,形成充电电流,随着极板电荷量的增加,充电电流逐渐减 小。图乙中电容器的正、负电荷中和,形成放电电流,随着极板电荷量的减少,放电电 流逐渐减小。
二、操作要领及注意事项1.如何选择实验器材、连接电路:选用小量程的电流表和大容量的电容器,在电路中串 联一个电阻,在干燥的环境中连接。2.如何观察充电现象并记录数据:将单刀双掷开关S接1,观察电容器的充电现象,记录 电流表的示数变化,将结果记录在表格中。3.如何观察放电现象并记录数据:将单刀双掷开关S接2,观察电容器的放电现象,记录 电流表的示数变化,将结果记录在表格中。
三、数据处理1.在I-t图像中,图线与时间轴围成的“面积”表示电容器带电荷量的变化量,对应整个 充电或放电时间内通过电流表的电荷量。2.估算电容器带电荷量的变化量的方法:如图所示,先算出一个小方格代表的电荷量, 然后数出整个图线与横轴所围的面积中的方格数(大于半格的按一个方格计算,小于半格的舍弃)。电容器带电荷量的变化量等于一个小方格代表的电荷量乘方格数。
四、误差分析1.读数误差:电流测量和读数不准确带来的误差。2.数据处理产生的误差:利用I-t图像进行数据处理时会造成误差。