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新高二学生暑假物理自主学习材料—静电场部分
第5、6节 电势差 电势差与电场强度的关系
【要点综述】
1.电势差:电场中两点的电势之差叫电势差.
(1)知道了电势差的绝对值,要比较哪个点的电势高,需根据电场力对电荷做功的正负判断,或者是由这两点在电场线上的位置判断.
(2)电场力对电荷做功的计算公式:W=qU(U为电势差),此公式适用于任何电场.
电场力对电荷做功与路径无关,由起始和终了位置的电势差和电荷所带电量决定,计算时,三个量可均取绝对值,计算出功的数值之后,再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做正功,还是克服电场力做功;当然也可以三个量都带入符号计算,写为WAB=qUAB,算出为正值,即电场力做正功,算出为负值,即克服电场力做功,在比较A、B两点电势高低时更为方便,先计算UAB=WAB/q,若UAB > 0,则φA > φB;若UAB < 0,则φA < φB.
2.在匀强电场中电势差与场强的关系是U=Ed或E=U/d,公式中的d是沿场强方向上的距离。 (1)关系式U=Ed的应用要同时满足两个条件:⑴匀强电场;⑵d是沿场强方向的距离。若题中给出的A、B两点间的距离不是沿场强方向,则要找到其沿场强方向的投影长度,即A、B所在的两等势面间的距离。
(2)由E=U/d可以得到电场强度E的物理意义的另一种表述:电场强度E的方向是电势降低最快的方向,电场强度E的大小描述沿电场线方向电势降低的快慢。
【双基落实】
1.把电荷从电场中的A点移到B点,电场力做功为零,则下列说法中正确的是 ( ) A. A,B两点的场强一定为零 B. A,B两点的场强一定相等 C. A,B两点间的电势差一定为零 D. A,B一定在同一电场线上 2.下列关于电势高低的判断,哪些是正确的 ( ) A.正电荷从A移到B时,其电势能增加,A点电势一定较低 B.正电荷只在电场力作用下从A移到B,A点电势一定较高 C.负电荷从A移到B时,外力作正功,A点电势一定较高 D.负电荷从A移到B时,电势能增加,A点电势一定较低
3.关于匀强电场中场强和电势差的关系,正确的是 ( ) A.电场强度越大,则任意两点间的电势差也越大 B.任意两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积 C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降低必定相等 D.电势降低的方向必定是电场强度的方向
4.如图所示,电子在一条电场线上从A到B,电势能增加,试判定
A B A、B两点电势的高低。
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5.将一个电量为-2×10C的点电荷从电场中的N点移到M点,需克服电场力做功14×10J,N、M两点间的电势差UNM为多少?若将该电荷从M移到N,电场力做什么功?UMN为多少?
6.在电场线上有A、B、C三点,设C点电势为零,将1C的正电荷由A移到C点,电场力做功为5J;再将该电荷由B移到C点,电场力做功为-5J,求A、B两点的电势 φA、 φB分别是多大?
7.如图1-37所示,光滑绝缘细杆竖直放置,它与以正点电荷Q为圆心的
A 某一圆交于B、C两点,质量为m,带电量为-q的有孔小球从杆上A点无初速下滑,已知q远小于Q,AB=h,小球滑到B点时速度大小为3gh,求:⑴小球由A到B过程中电场力做的功
⑵A、C两点的电势差.
8.如图1-43所示为一组未知方向的匀强电场的电场线,将
-6
1×10C的负电荷由A点沿水平线移至B点,电场力做了
-6
2×10J的功,A、B间的距离为2cm。问(1)匀强电场场强多大?方向如何?(2)A、B两点间的电势差多大?若B点电势为1V,A点电势为多少?
+ Q C 图1-37 B -9
-9
图1-43
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第7节 电容器与电容
【要点综述】
1.电容器
两个彼此绝缘,而又互相靠近的导体,就组成一个电容器.
作用:电容器有容纳电荷的本领。电容器有二个极。电容器带的电量:一个极板的电量。 平行板电容器:二个平行正对的金属板组成的电容器.
2.电容:表示电容器容纳电荷的本领。电容器带电量越多,其电压就越大,电容器的带电量和电压的比值是一常数C?Q(C= ΔQ/ΔU)Q为电容器任一板上所带电量的绝对值,UU,,
为电容器两板间的电势差. 单位:法拉(F) 1F = 1C/v ,平行板电容器C=
?S 4?kd注意:C=Q/U是电容的定义式,电容C等于Q与U的比值,不能理解为电容C与Q成正比,与U成反比。一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的,与电容器是否带电及带电多少无关。
3.两类典型问题的讨论
(1)平行板电容器充电后,继续保持电容器两极板与电池两极相连接,电容器的d、S、ε变化,将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?
这类问题由于电容器始终连接在电池上,因此两板间的电压保持不变,可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况.
C??S?SU?S?SU1??? ,Q?UC?,E?4?kdd4?kddd?d(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接,电容器的d、S、ε变化,将引起电容器的C、
Q、U、E怎样变化?
这类问题由于电容器充电后,切断与电池的连接,使电容器的带电量保持不变,可根据下列几式讨论C、U、E的变化情况.
C?QQ4?kQdd?S?SU4k?QQ?????? ,U? E??SC?S?S4?kddd?SS4?kd【双基落实】
1.根据电容器的电容的定义式C=Q/U,可知 ( )
A.电容器带电的电量Q越多,它的电容C就越大,C与Q成正比 B.电容器不带电时,其电容为零
C.电容器两极之间的电压U越高,它的电容C就越小,C与U成反比 D.电容器的电容大小与电容器的带电情况无关
2. 下列关于平行板电容器的电容,说法正确的是 ( )
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A.跟两极板的正对面积S有关,S越大,C越大 B.跟两极板的间距d有关,d越大,C越大 C.跟两极板上所加电压U有关,U越大,C越大 D.跟两极板上所带电量Q有关,Q越大,C越大 3.如图所示,描述对给定的电容器充电时电量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像,其中正确的有 ( )
4.平行板电容器保持与直流电源两极连接,充电结束后,电容器的电压为U,电量为Q,电容为C,极板间的场强为E.现将两极板间距离减小,则引起的变化是 ( ) A.Q变大 B.C变大 C.E变小 D.U变小
5.平行板电容器充电后断开电源,然后将两极板间的距离逐渐增大,则在此过程中 ( ) A.电容逐渐增大 B.极板间场强逐渐增大 C.极板间电压保持不变 D.极板上电量保持不变
6.平行板电容器两板间电压恒定,带电的油滴在两板间静止,如图所示,若将板间距离增大一些,则油滴的运动将( ) A.向上运动 B.向下运动 C.向左运动 D.向右运动
7.如图所示,把一个平行板电容器与一个静电计相连接后,给电容器带上一定电量,静电计指针的偏转指示出电容器两板间的电势差,现保持极板M不动,而要使静电计指针的偏角增大,可采取的办法是( )
A.N板向右移一些 B.N板向左移一些
C.N板向上移一些 D. 在MN之间插入一片有机玻璃板
8.平行板电容器的电容为C,带电量为Q,板间距离为d,今在两板的中点它所受电场力的大小为 ( ) A.kd处放一电荷q,则22Qq4QqQq2Qqk B. C. D.
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