高考复习专题静电平衡及电容

高考复习专题静电平衡及电容

授课教案 教学标题 静电平衡;电容器 教学目标 ‎1静电平衡状态下导体特点与应用;2电容器问题分析 教学重难点 静电平衡状态下导体特点; 电容器动态问题分析 上次作业检查 授课内容：‎ ‎1. 静电感应 把金属导体放在外电场中，由于导体内的自由电子在外电场力作用下重新分布的现象叫作静电感应。（在靠近带电体端感应出异种电荷，在远离带电体端感应出同种电荷）。‎ ‎ ‎ 由带电粒子在电场中受力去分析。静电感应可从两个角度来理解：‎ ①根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释；‎ ②也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动。‎ ‎2. 静电平衡 ‎（1）静电平衡 增大到与原电场等大时，导体内合场强为零，自由电子定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。‎ 注意：没有定向移动不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动。‎ ‎（2）处于静电平衡状态下的导体的特点 ‎①内部场强处处为零，电场线在导体内部中断。②整个导体是等势体，表面是个等势面；导体表面上任意两点间电势差为零。（因为假如导体中某两点电势不相等，则这两点有电势差，那么电荷就会定向运动）‎ ‎③表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直；（因为假如不是这样，场强就有一个沿导体表面的分量，导体上的电荷就会发生定向移动，这就不是平衡状态了）‎ ‎④净电荷分布在导体的外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。‎ ‎3. 尖端放电 ‎（1）空气的电离：使分子的正负电荷分离的现象。‎ ‎（2）尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。‎ ‎4. 静电屏蔽 ‎（1）定义：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内场强保持为零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响的现象。‎ ‎（2）静电屏蔽的两种情况及本质 ‎①导体内部不受外部电场的影响。‎ ‎ ‎ ‎②接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响。‎ 本质：两种情况中，屏蔽的本质是静电感应，使得某一部分空间场强为零，不受电场影响。‎ ‎5电容器的动态分析的两种情况 ‎(1)定电压问题：平行板电容器充电后,继续与电源的两极相连,因此两极板间的电压不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、Q、E的变化。(U不变)‎ C= Q= E= ‎ ‎(2)定电量问题：平行板电容器充电后,切断与电源的连接,因此电容器带电荷量Q不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、U、E变化。(Q不变)‎ C= U= E= ‎ 例题1、如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ．（ ）‎ ‎　　A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大 ‎　　B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变 ‎　　C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大 ‎　　D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变 例题2、如图所示，让平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度,若不改变两极板带的电量而减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，那么静电计指针的偏转角度（ ）‎ A、一定减小 ‎ B、一定增大 C、一定不变 ‎ D、可能不变 ‎（多出部分见背面或另附纸张）‎ 作业：‎ 学生课堂表现：‎ 学生自我收获 例1 长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为＋q的点电荷放在距导体棒左端R处，如图所示，当导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于________，方向________。‎ 例2 将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内（不与球接触），另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有（　　）‎ A. A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向 B. A的位置不变，B向右偏离竖直方向 C. A向左偏离竖直方向，B的位置不变 D. A和B的位置都不变 ‎1：在一个导体球壳内放一个电荷量为＋Q的点电荷，如下图所示，用E表示球壳外任一点的场强，则（　　）‎ A. 当＋Q在球壳中央时，E＝0‎ B. 不论＋Q在球壳内何处，E一定为零 C. 只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0‎ D. 只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E＝0‎ ‎2. 如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点。以无限远处为电势零点，当导体B达到静电平衡后，说法错误的是（ ）‎ A. M、N两点电场强度大小关系为EM＝EN＝0‎ B. M、N两点电势高低关系为φM＝φN C. M、N两点电势高低关系为φM＞φN＞0‎ D. 感应电荷在M、N两点产生的电场强度EM′＞EN′‎ ‎3. 如图中是一块宽大的接地金属板的截面。在板的右侧面附近的P点有一带+q的固定的点电荷，当金属板处于静电平衡状态时，下列说法正确的是（ ）‎ A. 板的左侧面上分布有正的感应电荷，而右侧面上分布有负的感应电荷 B. 感应电荷在板上任何一点的电场强度方向都是由P点指向该点 C. 接地线断开后，板上各点电势仍等于地电势 D. 板内离P点最近的一点，合场强最大 ‎4. 如图所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 导体P的a端带正电荷，b端不带电 B. 导体P的a端不带电荷，b端带负电荷 C. 导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，且正、负电荷的电荷量相等 D. 导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量 ‎5. 一金属球原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比（ ）‎ A. Ea最大 B. Eb最大 C. Ec最大 D. Ea＝Eb＝Ec ‎6. 如图所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. B端的感应电荷为负电荷 B. 导体内场强越来越大 C. 导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强 D. C、B两点的电势始终相同 ‎7．如图1－7－14所示为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电荷的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是 (　　)．‎ A．Ea＞Eb＞Ec，φa＞φb＞φc B．Ea＝Eb＞Ec，φa＝φb＞φc C．Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb＝φc D．Ea＞Ec＞Eb，φa＞φb＞φc ‎【针对训练1】如图所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法是( ）‎ ‎ ‎ Ａ.使两极板靠近 Ｂ.减小正对面积 Ｃ.插入电介质 Ｄ.用手碰一下负极板 ‎【针对训练2】如图所示，平行板电容器竖直放置，A板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时绝缘线与固定的A板成θ角，移动B板，下列说法正确的是：( )‎ A．S闭合，B板向上平移一小段距离，θ角变大 B．S闭合，B板向左平移一小段距离，θ角变大 C．S断开，B板向上平移一小段距离，θ角变大 D．S断开，B板向左平移一小段距离，θ角不变 ‎【针对训练3】如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极 板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点。以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,Ep表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示位置,则( )‎ ‎ A.U变小,E不变 B.E变大,Ep不变 ‎ ‎ C.U变大,Ep不变 D.U不变,Ep不变 ‎【课后作业】‎ ‎1、如图，两块平行正对的金属板M、N分别与电源相连，N板接地.在两板中的P点固定一正检验电荷.现保持M板不动，将N板向下平行移动，则在N板下移过程中，正检验电荷在P点的电势能变化情况是( )‎ A.不变 B.变大 ‎ C.变小 D.无法确定 ‎2、如图所示，平行金属板A与B相距5cm，电源电压为10v，则与A板相距1cm的C点的场强为( )‎ A.1000V／m B.500V／m C.250V／m D.200V／m ‎3、如图电路中C是平行板电容器，在S先触1后又扳到2，这时将平行板的板间距拉大一点，下列说法正确的是（ ）‎ A.平行板电容器两板的电势差不变　‎ B.平行扳电容器两板的电势差变小 C.平行板电容器两板的电势差增大　‎ D.平行板电容器两板间的的电场强度不变 ‎4、如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态．若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则（ ）‎ A．电容器带电量不变　‎ B．尘埃仍静止 ‎ C．检流计中有a→b的电流 D．检流计中有b→a的电流 ‎5、如图所示,用电池对电容器充电,电路a、b之间接有一灵敏电流表,两极板之间有一个电荷q处于静止状态.现将两极板的间距变大,则 ( )‎ A.电荷将向上加速运动 B.电荷将向下加速运动 C.电流表中将有从a到b的电流 D.电流表中将有从b到a的电流 ‎6、如图所示,两块较大的金属板A、B相距为d, 平行放置并与一电源相连,S闭合后,两板间恰 好有一质量为m,带电量为q的油滴处于静止状 态,以下说法正确的是： ( )‎ A.若将S断开,则油滴将做自由落体运动,G表中无电流 B.若将A向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,G表中有b→a的电流 C.若将A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G表中有b→a的电流 D.若将A向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G表中有b→a的电流 ‎5．下列措施中，属于防止静电危害的是 (　　)．‎ A．油罐车后有一条拖在地上的铁链条 B．小汽车上有一根露在车面上的小天线 C．在印染厂中保持适当的湿度 D．在地毯上夹杂0.05～‎0.07 mm的不锈钢丝导电纤维 ‎6．某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受干扰，可采取的办法是 (　　)．‎ A．将电视机用一金属笼子罩起来 B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地 C．将高频热合机用一金属笼子罩起来 D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地 ‎7．(2010·台州高二检测)下列与静电屏蔽无关的是 (　　)．‎ A．避雷针的顶端做的很尖细 B．用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙 C．超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成 D．电视闭路线芯外常包有一层金属网 ‎8．如图所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况中，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的是(　　)．‎ 带电粒子在电场中的运动 ‎1、两个半径相同的金属球都带电，当它们接触后又分开，再放在原来的位置上，它们之间的相互作用力将（ ）‎ A、变小 B、不变 C、变大 D、无法确定 ‎2、一带负电小球从空中的a点运动到b点，受重力、空气阻力和电场力作用，重力对小球做功3.5J，小球克服空气阻力做功0.5J，电场力做功1J，则（ ）‎ ‎ A、小球在a点的重力势能比在b点大3.5J ‎ B、小球在a点的机械能比在b点少0.5J ‎ C、小球在a点的电势能比在b点少1J ‎ D、小球在a点的动能比在b点大4J B·‎ A q·‎ ‎3、如图在一个静电场中，一个负电荷q受到一个非静电力作用由A点移到B点，则以下说法正确的是 （ ）‎ ‎ A、非静电力做功等于电荷电势能增量和动能增量之和 ‎ B、非静电力和电场力做功之和等于电荷电势能增量和动能增量之和 ‎ C、电荷克服电场力做功等于电荷电势能的增加量 ‎ D、非静电力做功和电场力做功之和等于电荷动能的增量 ‎4、如图A为静止带电体，其电场中有c、d两点，原来静止在c点的质子或氦离子，在电场力的作用下移到d点，若质子的速率为v，则氦离子的速率为（ ）‎ ‎⊕‎ A ‎•c ‎•d ‎ A、 B、 C、 D、‎ A B ‎5、 如图，带电量为q的负电荷，以初动能Ek从两平行板的正中央沿垂直于电场线方向进入平行板间的匀强电场，恰沿B板边缘飞出电场，且飞出时其动能变为2Ek，则A、B两板间的电势差为（ ）‎ ‎ A、Ek/q，A板电势高 B、Ek/q，B板电势高 ‎ C、2Ek/q，A板电势高 D、2Ek/q，B板电势高 ‎•O A B ‎6、如图，用细线栓一带负电小球在方向竖直向下的匀强电场中，在竖直面内做圆周运动，电场力大于重力，下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A、小球到最高点A时，细线张力一定最大 ‎ B、小球到最低点B时，细线张力一定最大 ‎ C、小球到最低点B时，小球线速度一定最大 ‎ D、小球到最低点B时，小球电势能一定最大 ‎7、如图，两个带正电的等大的小球绝缘光滑水平面上从相距很远处沿着同一条直线相向运动，已知它们的质量，的初速度分别为，当它们相距最近时（没有接触），这两个球组成的系统的电势能为（ ）‎ ‎⊕‎ ‎⊕‎ m1‎ m2‎ υ1‎ υ2‎ ‎ A、 C、‎ ‎ C、 D、‎ ‎8、离子发动机飞船，其原理是用电压U加速一价惰性气体离子，将它高速喷出后，飞船得到加速，在氦、氖、氩、氪、氙中选用了氙，理由是用同样电压加速，它喷出时（ ）‎ A、速度大 B、动量大 C、动能大 D、质量大 ‎9、相对太空站静止的太空飞行器上有一种装置，它利用电场加速带电粒子，形成向外发射的粒子流，从而对飞行器产生反冲力使其获得加速度，已知飞行器质量为M，发射的是二价氧离子，每个氧离子质量为m，单位电荷的电量为e，氧离子由静止在加速电压U的作用下发射氧离子流，则射出氧离子的速度大小为 ‎ ‎10、在一竖直向下的匀强电场中放一绝缘的光滑半圆轨道，如图，在最高点放一质量为m、电量为+q的小球，使球从静止开始沿轨道下滑，若场强为E，则小球在轨道最低点对轨道压力为 ‎ ‎·a ‎·b m M ‎11、在一条直线上，从左向右依次固定A、B、C三个带电小球，A、B、 C的质量之比为，小球所在的光滑平面是绝缘的，当只将小球A释 放的瞬间，它获得向左的加速度大小为5m/s2，当只小球B释放的瞬间，它获得向右的加速度大小为4 m/s2,，那么当只将小球C释 放的瞬间它将获得向 的加速度，大小为 m/s2‎ ‎12、如图，质量为m的带电金属小球，用绝缘细线与质量为M=2m的不带电木球相连，两球恰好能在竖直向上的足够大且场强为E的匀强电场中，以速度为υ匀速竖直向上运动，当木球速度升至a点时，细绳突然断裂，木球升至b点时，速度减为零，则木球速度为零时，金属球的速度大小为 ；a、b之间电势差为 ‎ ‎13、电视显象管内电子枪发射的电子流强度为480mA，经过1×104V的电压加速后到达荧光屏，则每秒有 个电子到达荧光屏，每个到达荧光屏的电子具有的动能为 J。‎ ‎14、如图，一个电子垂直于电场线的方向射入一个有界的匀强电场，当电子从另一个界面射出时，偏离原来入射方向的距离为5cm，电子的动能增加了20eV，由此可知该电场强度E= N/C d ‎14题