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(共22张PPT)
第
十
章
章末素养提升
素养再现
物理观念 电场能 的性质 1.静电力做功与电势能变化之间的关系：
静电力做正功，即WAB>0，电势能 ，静电力做负功，即WAB<0，电势能_____
2.电势：电荷在电场中某一点的_______与它的________之比。公式：φ＝_____
3.电势差：电场中两点之间_______的差值，也叫作_____。静
电力做功与电势差的关系____________或___________
4.等势面：电场中____________的各点构成的面
5.匀强电场中两点间的电势差等于_____________与这两点间沿___________的距离的乘积，关系式UAB＝_____
减少
增加
电势能
电荷量
电势
电压
WAB＝qUAB
UAB＝
电势相同
电场强度
电场方向
Ed
物理 观念 电容器
1.定义式：__________ (比值定义法)
2.平行板电容器电容的决定式：___________
带电粒子在电场中的加速
C＝
C＝
qU
物理 观念 带电粒子在电场中的 偏转
科学思维 1.科学推理、论证：本章关于电势能、电势、电场强度与电势差的关系等知识的学习都是通过演绎的方式进行的。例如把恒力做功的普遍公式用于匀强电场中静电力做功的情况，推导出静电力做功与路径无关的结论
2.用物理量之比定义新物理量，被定义的新物理量跟定义式中的物理量不是同一研究对象，没有因果关系，如通过电势能与电荷量的比值定义电势，用来描述静电场能的性质，与试探电荷无关
3.运用类比法分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题，建立类平抛运动的物理模型
科学 探究 1.能针对电容器充、放电过程中的电压、电流等物理量的变化提出相关的问题或猜想
2.会根据实验电路选择合适的器材进行实验；能在初步观察的基础上确定记录数据的时间间隔；能通过同学间的合作，记录不同时刻电流表的读数
3.会根据实验数据画出I－t图像，推断电荷量的变化情况
科学态度与责任 1.通过实验的操作，形成严谨细致，实事求是的科学态度
2.通过电容器等知识的学习，体会科学、技术、社会之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力
提能训练
　(来自鲁科教材)电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示。K为阴极，A为阳极， 两极之间的距离为d，在两极之间加上高压U，就会有电子在K极由静止被加速。电子的电荷量的大小为e，不考虑电子重力，则下列说法正确的是
A.A、K之间的电场强度为
B.电子由K运动到A，其电势能减小了eU
C.电子到达A极板时的动能大于eU
D.由K沿直线到A， 电势逐渐降低
例1
√
A、K之间建立的是非匀强电场，公式U＝Ed不适用，因此A、K之间的电场强度不等于，故A错误；
电子被加速的过程中只有静电力做功，根据动能定理得，Ek－0＝eU，得电子到达A极板时的动能Ek＝eU，故C错误；
由能量守恒定律知，由K到A电子的电势能减小了eU，故B正确；
静电力对电子做正功，则静电力向下，电场方向向上，则由K沿直线到A电势逐渐升高，故D错误。
　(2024·贵州卷)如图，A、B、C三个点位于以O为圆心的圆上，直径AB与弦BC间的夹角为30°。A、B两点分别放有电荷量大小为qA、qB的点电荷时，C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向，
则等于
A. B.
C. D.2
例2
√
根据题意可知两电荷为异种电荷，假设qA为正电荷，qB为负电荷，两电荷在C点的电场强度如图，设圆的半径为r，根据几何知识可得rAC＝r，rBC＝r，tan 60°＝，同时有EA＝，EB＝，联立解得，故选B。
　(2024·全国甲卷)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷r处的电势为k，其中k为静电力常量，多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在的该点的电势的代数和。电荷量分别为Q1和Q2的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特)，则
A.Q1<0，＝－2 B.Q1>0，＝－2
C.Q1<0，＝－3 D.Q1>0，＝－3
例3
√
根据两点电荷周围的电势分布可知Q1带正电，Q2带负电；由题图中电势为0的等势线可知k＋k＝0，由题图中距离关系可知＝2，联立解得＝－2，故选B。
　(2024·新课标卷)如图，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上，下端分别系有均带正电荷的小球P、Q；小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则
A.两绳中的张力大小一定相等
B.P的质量一定大于Q的质量
C.P的电荷量一定小于Q的电荷量
D.P的电荷量一定大于Q的电荷量
例4
√
设Q和P两球之间的库仑力为F，绳子的拉力分别为FT1、FT2，Q和P的质量分别为m1、m2，细绳与竖直方向的夹角为θ，对两小球受力分析，如图所示，
对于小球Q有
q1E＋FT1sin θ＝F ①
FT1cos θ＝m1g ②
对于小球P有
q2E＋F＝FT2sin θ ③
FT2cos θ＝m2g ④
由①知，FT1sin θ＝F－q1E ⑤
对比③⑤可得FT2>FT1
由②④可得
可知m2>m1；两小球的电荷量则无法判断。故选B。
　(来自教科教材)如图所示，一对水平放置的平行金属板长为L、间距为d，接在直流电源两极间，电压为U。一束质量为m、电荷为q的带电粒子经加速电场(图中未画出)加速后，沿水平方向从两板正中的O点射入。
(1)要想让所有的粒子都能从右侧飞出，粒
子射入电场的初速度要满足什么条件？
例5
答案　v0≥　
带电粒子在电场中做类平抛运动，带电粒子能在下极板最右端射出时，水平方向有最小速度vx，在水平方向有L＝vxt
在竖直方向有d＝at2
又a＝
联立解得vx＝
要想让所有的粒子都能从右侧飞出，粒子射入电场的初速度要满足v0≥
(2)相应的加速电场的电压应满足什么条件？
答案　U加≥
设加速电场的电压为U加，带电粒子在加速电场中，由动能定理可得qU加
＝m－0
解得U加＝≥
即相应的加速电场的电压应满足U加≥。
本课结束
第
十
章章末素养提升
素养再现
物理 观念 电场能的性质 1.静电力做功与电势能变化之间的关系： 静电力做正功，即WAB>0，电势能　　　　，静电力做负功，即WAB<0，电势能　　　　 2.电势：电荷在电场中某一点的　　　　　　与它的　　　　　之比。公式：φ=　　　　 3.电势差：电场中两点之间　　　　的差值，也叫作　　　　。静电力做功与电势差的关系　　　　　　　　或　　　　　　　　 4.等势面：电场中　　　　　　　　的各点构成的面 5.匀强电场中两点间的电势差等于　　　　　　　　与这两点间沿　　　　　　　的距离的乘积，关系式UAB=　　　　
电容器 1.定义式：　　　　　　(比值定义法) 2.平行板电容器电容的决定式：　　　　　　　
带电粒子在电场中的加速 将带电粒子从一个极板处由静止释放，到达另一极板时速度为v，则　　　　　　=mv2，v=
带电粒子在电场中的偏转 初速度方向：粒子做匀速直线运动，通过电场的时间t=　　　 离开电场时垂直于板方向的分速度vy=at=　　　 速度方向与初速度方向夹角的正切值tan θ==　　　 离开电场时沿静电力方向的偏移量y=at2=　　　　　
科学 思维 1.科学推理、论证：本章关于电势能、电势、电场强度与电势差的关系等知识的学习都是通过演绎的方式进行的。例如把恒力做功的普遍公式用于匀强电场中静电力做功的情况，推导出静电力做功与路径无关的结论 2.用物理量之比定义新物理量，被定义的新物理量跟定义式中的物理量不是同一研究对象，没有因果关系，如通过电势能与电荷量的比值定义电势，用来描述静电场能的性质，与试探电荷无关 3.运用类比法分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题，建立类平抛运动的物理模型
科学探究 1.能针对电容器充、放电过程中的电压、电流等物理量的变化提出相关的问题或猜想 2.会根据实验电路选择合适的器材进行实验；能在初步观察的基础上确定记录数据的时间间隔；能通过同学间的合作，记录不同时刻电流表的读数 3.会根据实验数据画出I-t图像，推断电荷量的变化情况
科学态度 与责任 1.通过实验的操作，形成严谨细致，实事求是的科学态度 2.通过电容器等知识的学习，体会科学、技术、社会之间的密切联系，逐渐形成探索自然的内在动力
　　　　　　　　　　　　　　　　
提能训练
例1　电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示。K为阴极，A为阳极， 两极之间的距离为d，在两极之间加上高压U，就会有电子在K极由静止被加速。电子的电荷量的大小为e，不考虑电子重力，则下列说法正确的是(　　)
A.A、K之间的电场强度为
B.电子由K运动到A，其电势能减小了eU
C.电子到达A极板时的动能大于eU
D.由K沿直线到A， 电势逐渐降低
例2　(2024·贵州卷)如图，A、B、C三个点位于以O为圆心的圆上，直径AB与弦BC间的夹角为30°。A、B两点分别放有电荷量大小为qA、qB的点电荷时，C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向，则等于(　　)
A. B. C. D.2
例3　(2024·全国甲卷)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷r处的电势为k，其中k为静电力常量，多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在的该点的电势的代数和。电荷量分别为Q1和Q2的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特)，则(　　)
A.Q1<0，=-2 B.Q1>0，=-2
C.Q1<0，=-3 D.Q1>0，=-3
例4　(2024·新课标卷)如图，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上，下端分别系有均带正电荷的小球P、Q；小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则(　　)
A.两绳中的张力大小一定相等
B.P的质量一定大于Q的质量
C.P的电荷量一定小于Q的电荷量
D.P的电荷量一定大于Q的电荷量
例5　如图所示，一对水平放置的平行金属板长为L、间距为d，接在直流电源两极间，电压为U。一束质量为m、电荷为q的带电粒子经加速电场(图中未画出)加速后，沿水平方向从两板正中的O点射入。
(1)要想让所有的粒子都能从右侧飞出，粒子射入电场的初速度要满足什么条件？
(2)相应的加速电场的电压应满足什么条件？
答案精析
减少　增加　电势能　电荷量　　电势　电压　WAB=qUAB　UAB=　电势相同　电场强度
电场方向　Ed　C=　
C=　qU　　　　
例1　B　［A、K之间建立的是非匀强电场，公式U=Ed不适用，因此A、K之间的电场强度不等于，故A错误；电子被加速的过程中只有静电力做功，根据动能定理得，Ek-0=eU，得电子到达A极板时的动能Ek=eU，故C错误；由能量守恒定律知，由K到A电子的电势能减小了eU，故B正确；静电力对电子做正功，则静电力向下，电场方向向上，则由K沿直线到A电势逐渐升高，故D错误。］
例2　B　［根据题意可知两电荷为异种电荷，假设qA为正电荷，qB为负电荷，两电荷在C点的电场强度如图，设圆的半径为r，根据几何知识可得rAC=r，rBC=r，tan 60°=，同时有EA=，EB=，联立解得=，故选B。
］
例3　B　［根据两点电荷周围的电势分布可知Q1带正电，Q2带负电；由题图中电势为0的等势线可知k+k=0，由题图中距离关系可知=2，联立解得=-2，故选B。］
例4　B　［设Q和P两球之间的库仑力为F，绳子的拉力分别为FT1、FT2，Q和P的质量分别为m1、m2，细绳与竖直方向的夹角为θ，对两小球受力分析，如图所示，对于小球Q有
q1E+FT1sin θ=F ①
FT1cos θ=m1g ②
对于小球P有
q2E+F=FT2sin θ ③
FT2cos θ=m2g ④
由①知，FT1sin θ=F-q1E ⑤
对比③⑤可得FT2>FT1
由②④可得=
可知m2>m1；两小球的电荷量则无法判断。故选B。］
例5　(1)v0≥　(2)U加≥
解析　(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，带电粒子能在下极板最右端射出时，水平方向有最小速度vx，在水平方向有L=vxt
在竖直方向有d=at2
又a==
联立解得vx=
要想让所有的粒子都能从右侧飞出，粒子射入电场的初速度要满足v0≥
(2)设加速电场的电压为U加，带电粒子在加速电场中，由动能定理可得qU加=m-0
解得U加=≥=
即相应的加速电场的电压应满足U加≥。

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