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倒數(shù)第9天 電場和帶電粒子在電場中的運動
1.請回答庫侖定律的內(nèi)容、公式和適用條件分別是什么?
答案 (1)內(nèi)容:真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上.
(2)公式:F=k,式中的k=9.0×109 N·m2/C2,叫靜電力常量.
(3)適用條件:①點電荷;②真空中.
2.電場強(qiáng)度是描述電場力的性質(zhì)的物理量,它有三個表達(dá)式:E=,E=k和E=,這三個公式有何區(qū)別?如果空間某點存在多個電場,如何求該點的場強(qiáng)?電場的方向如何確定?
答案 (1)區(qū)別
①電場強(qiáng)度的定義式E=,適
2、用于任何電場,E由場源電荷和點的位置決定,與F、q無關(guān).
②真空中點電荷所形成的電場E=k,其中Q為場源電荷,r為某點到場源電荷的距離.
③勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)和電勢差的關(guān)系式E=,其中d為兩點沿電場方向的距離.
(2)用疊加原理求該點的場強(qiáng)
若空間的電場是由幾個“場源”共同激發(fā)的,則空間中某點的電場強(qiáng)度等于每個“場源”單獨存在時所激發(fā)的電場在該點的場強(qiáng)的矢量和——疊加原理.
(3)電場方向是正電荷的受力方向、負(fù)電荷受力的反方向、電場線的切線方向、電勢降低最快的方向.
3.電場線與等勢面間的關(guān)系是怎樣的?
答案 (1)電場線上某點切線的方向為該點的場強(qiáng)方向,電場線的疏密表示場強(qiáng)的大?。?/p>
3、
(2)電場線互不相交,等勢面也互不相交.
(3)電場線和等勢面在相交處互相垂直.
(4)電場線的方向是電勢降低的方向,而場強(qiáng)方向是電勢降低最快的方向;
(5)等差等勢面密的地方電場線密,電場線密的地方等差等勢面也密.
4.比較電勢高低的方法有哪些?
答案 (1)順著電場線方向,電勢逐漸降低.
(2)越靠近正場源電荷處電勢越高;越靠近負(fù)場源電荷處電勢越低.
(3)根據(jù)電場力做功與電勢能的變化比較
①移動正電荷,電場力做正功,電勢能減少,電勢降低;電場力做負(fù)功,電勢能增加,電勢升高.
②移動負(fù)電荷,電場力做正功,電勢能減少,電勢升高;電場力做負(fù)功,電勢能增加,電勢降低.
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4、.比較電勢能大小最常用的方法是什么?
答案 不管是正電荷還是負(fù)電荷,只要電場力對電荷做正功,該電荷的電勢能就減少;只要電場力對電荷做負(fù)功,該電荷的電勢能就增加.
6.電場力做功有什么特點?如何求解電場力的功?
答案 (1)電場力做功的特點
電荷在電場中任意兩點間移動時,它的電勢能的變化量是確定的,因而電場力對移動電荷所做的功的值也是確定的,所以,電場力對移動電荷所做的功,與電荷移動的路徑無關(guān),僅與初、末位置的電勢差有關(guān),這與重力做功十分相似.
(2)電場力做功的計算及應(yīng)用
①W=Flcos α,常用于勻強(qiáng)電場,即F=qE恒定.
②WAB=qUAB,適用于任何電場,q、UAB可帶正
5、負(fù)號運算,結(jié)果的正負(fù)可反映功的正負(fù),也可帶數(shù)值運算,但功的正負(fù)需結(jié)合移動電荷的正負(fù)以及A、B兩點電勢的高低另行判斷.
③功能關(guān)系:電場力做功的過程就是電勢能和其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程,如圖,且W=-ΔE其他.
7.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中分別滿足什么條件可以做加速直線運動和偏轉(zhuǎn)運動?處理帶電粒子在電場中運動的方法有哪些?
答案 (1)加速——勻強(qiáng)電場中,帶電粒子的受力方向與運動方向共線、同向.
處理方法:①牛頓運動定律和運動學(xué)方程相結(jié)合.
②功能觀點:qU=mv-mv
(2)偏轉(zhuǎn)——帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場.
處理方法:類似平拋運動的分析方法.
沿初速度方向的勻速直線運動:l=v0t
沿電場力方向的初速度為零的勻加速直線運動:
y=at2=·()2=
偏轉(zhuǎn)角tan θ==
8.電容的兩個表達(dá)式和平行板電容器的兩類問題是什么?
答案 (1)電容:C=
(2)平行板電容器的電容決定式:C=∝.
(3)平行板電容器的兩類問題:
①電鍵K保持閉合,則電容器兩端的電壓恒定(等于電源電動勢),這種情況下帶電荷量Q=CU∝C,而C=∝,E=∝.
②充電后斷開K,則電容器帶電荷量Q恒定,這種情況下C∝,U∝,E∝.
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