人教版（2019）高中物理必修第三冊 第十章 靜電場中的能量 單元復習課件

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人教版（2019）高中物理必修第三冊第十章 靜電場中的能量　　古代，人們用弩來加速箭，箭的速度能達到102m/s數(shù)量級；后來，人們又在槍膛中用火藥加速子彈，子彈的速度能達到103m/s數(shù)量級；而現(xiàn)代，人們需要用高速的微觀粒子轟擊另一微觀粒子來進行科學研究，其速度的數(shù)量級達到107m/s，那是怎樣加速的呢？基本內(nèi)容靜電場中的能量電勢能?電勢?靜電場中的能量電勢差?等勢面等差等勢面密的地方場強大，等差等勢面稀疏的地方場強小電場線跟等勢面垂直，且由高電勢指向低電勢在等勢面上移動電荷時，靜電力不做功勻強電場的等差等勢線是一組等距平行的直線點電荷電場的等勢線是一組同心圓，內(nèi)密外疏兩等勢面一定不相交靜電場中的能量電容?帶電粒子在電場中加速?靜電場中的能量帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)?《課標》要求3.1.5 知道靜電場中的電荷具有電勢能。了解電勢能、電勢和電勢差的含義。知道勻強電場中電勢差與電場強度的關(guān)系。能分析帶電粒子在電場中的運動情況，能解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。3.1.6 觀察常見的電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說明電容器的應(yīng)用。例7 查閱資料，了解電容器在照相機閃光燈電路中的作用。內(nèi)容結(jié)構(gòu)重點知識?【習題1】（2024上·天津河東·高二統(tǒng)考期末）如圖所示為靜電除塵裝置的原理圖，廢氣先經(jīng)過一個機械過濾裝置再進入靜電除塵區(qū)。圖中虛線是某一帶負電的塵埃（不計重力）僅在電場力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡，A、B兩點是軌跡與電場線的交點。不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量變化，以下說法正確的是（　?。〢．A點電勢高于B點電勢B．塵埃在遷移過程中做勻變速運動C．塵埃在A點的加速度小于在B點的D．塵埃在遷移過程中動能先減小后增大?【習題1】（2024上·天津河東·高二統(tǒng)考期末）如圖所示為靜電除塵裝置的原理圖，廢氣先經(jīng)過一個機械過濾裝置再進入靜電除塵區(qū)。圖中虛線是某一帶負電的塵埃（不計重力）僅在電場力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡，A、B兩點是軌跡與電場線的交點。不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量變化，以下說法正確的是（　?。〢．A點電勢高于B點電勢B．塵埃在遷移過程中做勻變速運動C．塵埃在A點的加速度小于在B點的D．塵埃在遷移過程中動能先減小后增大【答案】DC．A點電場線密度大于B點的電場線密度，故A點的電場強度更大，滿足qE=ma，故A點的加速度更大，故C錯誤；D．在圖中標出塵埃所受電場力方向如圖，由圖可知，不論塵埃是從A到B，還是從B到A，電場力總是先做負功再做正功，由動能定理可知，塵埃動能先減小后增大，故D正確?！玖曨}2】（2024上·四川德陽·高二統(tǒng)考期末）掃描電鏡是我國35項關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)之一，其核心技術(shù)長期被國外壟斷．北京中科科儀股份有限公司電子光學研發(fā)團隊，研制出我國第一臺場發(fā)射槍掃描電子顯微鏡并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，打破了國外技術(shù)壟斷局面。如圖所示為其中一種電子顯微鏡的電場分布，實線為電場線，一電子僅在電場力作用下由a點向b點運動，其軌跡如圖中虛線所示，下列說法正確的是（　?。〢．a(chǎn)點的電場強度小于b點的電場強度B．電子由a點向b點運動的過程，電場力對電子做負功C．電子在b點所受電場力的方向沿b點處的場強方向D．電子在a點的電勢能低于在b點的電勢能【答案】AA．電場線越密集電場強度越強，故a點的電場強度小于b點的電場強度，故A正確；BD．電子由a點向b點運動的過程，電場力做正功，電勢能減小，故電子在a點的電勢能高于在b點的電勢能，故BD錯誤；C．電子在b點所受電場力的方向沿b點處的場強方向的反方向，故C錯誤?！玖曨}3】（2024上·廣東深圳·高二紅嶺中學?？计谀┰谏a(chǎn)和科學實驗的許多領(lǐng)域，常常需要通過控制電極的形狀和電勢來調(diào)整控制電場。如圖所示，兩平行金屬極板K、G正對放置，在極板G中央挖一圓孔，兩極板間加電壓，K極電勢較高，等勢面分布如圖所示。從K極中心處發(fā)射有一定寬度的平行于中心軸（x軸）的電子束，不考慮電子的重力及電子間的相互作用力。下列說法正確的是（　　）A．極板G上圓孔右側(cè)的電場線向中心軸會聚B．電子通過圓孔前后的一小段時間內(nèi)加速度不斷增大C．對會聚到F點的電子，從發(fā)射到會聚，電場力做功相同D．沿著中軸線運動的電子一直做勻變速直線運動【答案】CA．電場線與等勢面垂直，可知極板G上圓孔右側(cè)的電場線向兩側(cè)發(fā)散，A錯誤；B．根據(jù)電場線與等勢面的關(guān)系可知，等勢面密集的地方，電場線也密集，所以電子通過圓孔前后的一小段時間內(nèi)電場線變稀疏，電場強度減小，電子所受電場力減小，加速度減小，B錯誤；【習題3】（2024上·廣東深圳·高二紅嶺中學?？计谀┰谏a(chǎn)和科學實驗的許多領(lǐng)域，常常需要通過控制電極的形狀和電勢來調(diào)整控制電場。如圖所示，兩平行金屬極板K、G正對放置，在極板G中央挖一圓孔，兩極板間加電壓，K極電勢較高，等勢面分布如圖所示。從K極中心處發(fā)射有一定寬度的平行于中心軸（x軸）的電子束，不考慮電子的重力及電子間的相互作用力。下列說法正確的是（　?。〢．極板G上圓孔右側(cè)的電場線向中心軸會聚B．電子通過圓孔前后的一小段時間內(nèi)加速度不斷增大C．對會聚到F點的電子，從發(fā)射到會聚，電場力做功相同D．沿著中軸線運動的電子一直做勻變速直線運動【答案】CC．電場力做功與路徑無關(guān)只與初末位置的電勢差有關(guān)，由于電子均從K板射出，匯聚到F點，則電勢差相同，電場力做功相同，C正確；D．沿著中軸線等勢面先等間距后變稀疏，所以電場強度先不變后變小，電子所受電場力先不變后變小，加速度先不變后變小，電子先做勻變速直線運動，后加速度改變，做變加速直線運動，D錯誤。??二、靜電力做功的常用求法：1、功的定義法：W＝FLcosθ或W＝qELcosθ，適用勻強電場。2、電勢差法：WAB＝qUAB，適用于任何電場。3、電勢能變化法：WAB＝EPA－EPB＝-ΔEp，適用于任何電場。只有靜電力做功時，帶電粒子的電勢能與機械能的總量保持不變，即EpA＋E機A＝EpB＋E機B。4、動能定理：W電+W其他力＝ΔEK，適用于任何電場?！玖曨}5】（2023上·北京西城·高二北京育才學校校考階段練習）如圖所示，AB=BC=2cm的等腰直角△ABC平行于勻強電場中。將電荷量為8×10-6C的試探電荷從電場中的A點移到B點，靜電力做了-1.6×10-5J的功。再從B點移到C點，靜電力做了1.6×10-5J的功。令B點電勢為零。求：（1）電勢差UAB和A點電勢φA；（2）該試探電荷放在A點時具有的電勢能EPA；（3）請在圖中畫出過B點的電場線及其方向；（4）計算該勻強電場的場強大小E。?【習題5】（2023上·北京西城·高二北京育才學校?？茧A段練習）如圖所示，AB=BC=2cm的等腰直角△ABC平行于勻強電場中。將電荷量為8×10-6C的試探電荷從電場中的A點移到B點，靜電力做了-1.6×10-5J的功。再從B點移到C點，靜電力做了1.6×10-5J的功。令B點電勢為零。求：（1）電勢差UAB和A點電勢φA；（2）該試探電荷放在A點時具有的電勢能EPA；（3）請在圖中畫出過B點的電場線及其方向；（4）計算該勻強電場的場強大小E。?????????【習題10】（2021上·高二課時練習）如圖所示，絕緣水平面上固定一帶電量為+4Q的質(zhì)點B，與它相距r處放一質(zhì)量為m、電荷量為+Q的質(zhì)點A，它與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)將A由靜止釋放，當其速度達到最大值v時，系統(tǒng)電勢能的變化量是多少？?三、平行板電容器的動態(tài)分析：1、如果電容器始終與電源連接，則U保持不變。d增加，則C減小，Q減小，E減小。S減小，則C減小，Q減小，E不變。ε減小，則C減小，Q減小，E不變。2、若斷開電源，則極板所帶電量Q不變。d增加，則C減小，U增加，E不變。S減小，則C減小，U增加，E增加。ε減小，則C減小，U增加，E增加?！玖曨}11】（2024上·浙江麗水·高一統(tǒng)考期末）如圖所示，將平行板電容器MN接入恒壓電源，電容器的上極板與一個外殼接地的靜電計相連，下極板接地，將開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后一帶電油滴恰好靜止在電容器兩極板間的P點，現(xiàn)將M板緩慢上移，則（　　）A．靜電計中張角變小B．電流計中有從左到右的電流C．P點處的電勢升高D．油滴會向上運動?【習題12】（2024上·廣東湛江·高二統(tǒng)考期末）當帶電的云層離地面較近時，云層和地面形成一個巨型電容器，它們之間會形成一個強電場，若云層帶電量一定，將云層底面及地面始終看作平整的平面，則（　?。?A．當云層底面積增大時，該電容器的電容將增大B．當云層向下靠近地面時，該電容器的電容將減小C．當云層向下靠近地面時，云層和地面間的電勢差將增大D．當云層向下靠近地面時，云層和地面間的電場強度將增大???【習題14】（2023上·安徽安慶·高二安慶市第二中學校考階段練習）平行板電容器、靜電計、理想二極管（正向電阻為0，反向電阻無窮大）與內(nèi)阻不計的電源連接成如圖所示的電路，P為平行板電容器兩極板間的一點，其中電容器的右極板固定，左極板可左右移動少許，設(shè)靜電計的張角為θ，則下列說法中正確的是（　　）A．若左極板向左移動少許，則θ變大，P點的電勢不變B．若左極板向左移動少許，則θ不變，P點的電勢不變C．若左極板向右移動少許，則θ不變，P點的電勢升高D．若左極板向右移動少許，則θ變小，P點的電勢降低?【習題14】（2023上·安徽安慶·高二安慶市第二中學?？茧A段練習）平行板電容器、靜電計、理想二極管（正向電阻為0，反向電阻無窮大）與內(nèi)阻不計的電源連接成如圖所示的電路，P為平行板電容器兩極板間的一點，其中電容器的右極板固定，左極板可左右移動少許，設(shè)靜電計的張角為θ，則下列說法中正確的是（　?。〢．若左極板向左移動少許，則θ變大，P點的電勢不變B．若左極板向左移動少許，則θ不變，P點的電勢不變C．若左極板向右移動少許，則θ不變，P點的電勢升高D．若左極板向右移動少許，則θ變小，P點的電勢降低??【習題15】（2024上·河北石家莊·高二統(tǒng)考期末）如圖所示的示波管模型中，電荷量為e、質(zhì)量為m的電子從燈絲K發(fā)出，經(jīng)加速電場加速后，從中心孔S沿極板中心線SO以速度v水平射入平行板電容器，穿出偏轉(zhuǎn)電場后，又經(jīng)過一段勻速直線運動，最后打到熒光屏上的C點。已知平行板電容器兩極板間的電壓為U，板長為L，兩極板間的距離為d，偏轉(zhuǎn)電場兩極板右端到熒光屏的距離為L，不計電子重力。（1）求熒光屏上O、C兩點間的距離；（2）將平行板電容器與電源斷開，僅增大兩極板間距，發(fā)現(xiàn)電子仍打到若光屏上的C點，請列式說明原因?！玖曨}15】（2024上·河北石家莊·高二統(tǒng)考期末）（1）求熒光屏上O、C兩點間的距離；（2）將平行板電容器與電源斷開，僅增大兩極板間距，發(fā)現(xiàn)電子仍打到若光屏上的C點，請列式說明原因。????【習題17】（2023下·湖南益陽·高一統(tǒng)考期末）如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為q的微觀粒子從靜止開始經(jīng)電壓為 U的電場加速后，沿中軸線垂直進入長為L，寬為d的勻強偏轉(zhuǎn)電場，恰好從極板右側(cè)離開偏轉(zhuǎn)電場。不計粒子重力。求：（1）粒子經(jīng)過電場加速后進入偏轉(zhuǎn)電場的速度大小 v；（2）偏轉(zhuǎn)電場的場強大小 E；（3）粒子恰好離開偏轉(zhuǎn)電場后落在距偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)距離為 x的擋板上，記為P點。求偏轉(zhuǎn)電場中心軸線與擋板交點O到P點的距離y?！玖曨}17】（2023下·湖南益陽·高一統(tǒng)考期末）（1）粒子經(jīng)過電場加速后進入偏轉(zhuǎn)電場的速度大小 v；（2）偏轉(zhuǎn)電場的場強大小 E；（3）粒子恰好離開偏轉(zhuǎn)電場后落在距偏轉(zhuǎn)電場右側(cè)距離為 x的擋板上，記為P點。求偏轉(zhuǎn)電場中心軸線與擋板交點O到P點的距離y。?【習題18】（2022上·福建南平·高二統(tǒng)考期末）示波器的原理可簡化為圖甲所示，一束電子流持續(xù)不斷的由靜止開始經(jīng)加速電場加速后，沿中軸線OO'垂直電場方向射入偏轉(zhuǎn)電場，射出電場后打到熒光屏上的P點。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電場電壓為U，兩板間距離為d，極板的長度為L1，極板末端到熒光屏的距離為L2，不計電子所受重力。（1）求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的初速度v0；（2）求電子飛出電場的位置離中心軸線OO'的距離y；（3）若偏轉(zhuǎn)電場的電壓U按圖乙所示周期性變化，電壓的最大值為U0，L1 = L2 = 2d，求熒光屏上能接收到粒子范圍的長度ΔY。（由于電子通過電場的時間極短，每個電子通過偏轉(zhuǎn)電場過程中可視為電壓不變）【習題18】（2022上·福建南平·高二統(tǒng)考期末）??????????【習題23】（2023上·山東·高三校聯(lián)考階段練習）等量異種點電荷和等量同種點電荷電場中，以兩點電荷所在直線為x軸，以兩點電荷連線中點為坐標原點，建立如圖甲、圖乙所示平面直角坐標系，取無限遠處電勢為零，下列對甲、乙兩圖中x軸上的電場強度E和y軸上的電勢φ定性描述正確的是（　　）ABCD?【習題23】（2023上·山東·高三校聯(lián)考階段練習）等量異種點電荷和等量同種點電荷電場中，以兩點電荷所在直線為x軸，以兩點電荷連線中點為坐標原點，建立如圖甲、圖乙所示平面直角坐標系，取無限遠處電勢為零，下列對甲、乙兩圖中x軸上的電場強度E和y軸上的電勢φ定性描述正確的是（　　）ABCD?【習題24】（2024上·安徽合肥·高三校聯(lián)考期末）在x軸上A、B兩點分別放置兩電荷q1和q2，C為兩電荷中垂線上一點，且AO=BO=CO，在x軸上的電場強度與x的圖線如圖所示，規(guī)定場強沿x軸正方向為正，則（　　）A．兩電荷為等量異種電荷B．O點電勢等于0C．從C到O電勢增加D．電子從C到O運動過程中電勢能增大【答案】CA．O點電場方向為零，且AO=BO，可知兩電荷為等量同種電荷，故A錯誤；BC．B點右側(cè)電場方向沿x軸正方向，可知兩電荷為等量正電荷，AB中垂線上的電場方向為由O點指向無窮遠，根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低可知，由于無窮遠處電勢為0，則O點電勢大于0，從C到O電勢增加，故B錯誤，C正確；D．從C到O電勢增大，根據(jù)負電荷在高電勢處電勢能反而小，電子從C到O運動過程中電勢能減小，故D錯誤。課程結(jié)束