1、第一章 静电场 一、电荷及其守恒定律 课前预备 一、小小信息窗 摩擦起电现象 早在公元前 585 年， 古希腊著名哲学家、数学家泰勒斯就有这样的记载：“用木块摩 擦过的琥珀，能够吸引碎草等轻小物体。 ”我国古人在汉初也发现了琥珀和玳瑁在摩擦后出 现的静电吸引现象。 中学物理课本在讲述电学入门篇的时候，也特别提到了生活中的“摩擦生电”现象， 进而指出“自然界中只存在两种电荷” ，并且给出了区分两种电荷的一种简单方法：“用丝 绸摩擦玻璃棒后，玻璃棒上所带的电荷为正电荷；用毛皮摩擦橡胶棒后，橡胶棒上所带的 电荷为负电荷。 ” 这种区分方法，在一般情况下并没有什么值得怀疑的地方。那么，是不是所有的情况
2、 下，都存在这样一条规律呢？不是的。例如在较高温度的环境下，丝绸与玻璃棒摩擦的结 果，就会使玻璃棒带上截然相反的负电荷。 这是怎么回事呢？原来，摩擦生电的实质是一种“接触带电”现象。两种物质相互摩 擦时，会发生紧密的接触，同时由于摩擦时产生的热，促使分子运动加快，从而引起较多 的电子转移。那么电子具体是从哪种物质向另一种物质上转移呢？这跟两种物质的材料和 环境温度有关。比如说，在常温下用丝绸摩擦玻璃棒，电子就会从玻璃棒表面转移到丝绸 表面上去，所以玻璃棒带正电；当环境温度升高到一定程度时，电子的转移方向就会完全 相反，从丝绸表面向玻璃棒表面转移，于是玻璃棒就带上了负电。 影响摩擦生电的因素很多
3、，主要有表面杂质层、物体的温度和物体表面的粗糙情况。 例如，当玻璃棒表面的摩擦系数大于 0.18 时，摩擦的结果就会使玻璃棒带上负电；相反， 当玻璃棒表面的摩擦系数小于 0.18 时，摩擦的结果就会使玻璃棒带上正电。任何物理现象 的发生，都是在一定的条件下相对而言的。生活中的任何“经验规律” ，都不能绝对化。科 学理论也是如此。 二、要点综述 1. 两种电荷： 自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正 电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷.同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸 引. 2.起电的三种方法：摩擦起电、感应起电、 接触起电. 摩擦起电是由于相互
4、摩擦的物体间的电子的得失而使物体分别带上等量异种电荷.玻 璃棒与丝绸摩擦时，由于玻璃棒容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，由于硬 橡胶棒容易得到电子而带负电. 感应起电是指利用静电感应使物体带电的方式.例如图 1-1 所示，将导体 A、 B 接触 后去靠近带电体 C，由于静电感应，导体 A、 B 上分别带上等量异种电荷，这时先把 A、 B 分开，然后移去 C，则 A 和 B 两导体上分别带上了等量异种电荷，如图 1-2 所示. 图 1-1 图 1-2 接触带电，指一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体接触后分开，而使不 带电的导体带上电荷的方式.例如，将一个带电的金属小球跟另一个完
5、全相同的不带电的金 属小球接触后分开，它们平分了原来的带电量而带上等量同种电荷. 3.电荷守恒定律：电荷既不能创造也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体， 或者从物体的一部分转移到另一部分. 从物体带电的各种方式不难看出，它们都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移 到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了物体的另一部分. 摩擦起电、感应起电和电荷中和现象的本质都只是电荷的转移. 4.物体带电的实质：物质是由原子组成的，原子是由带正电的原子核和带负电的核外 电子组成的.物体失去电子则带正电，得到电子则带负电。物体带电的实质就是电子的得失. 5.电量、元电荷 电荷的多少叫电量，电量的国际单
6、位是库仑（C） 电量为 1.610-19C 的电荷叫元电荷，也叫基本电荷.自然界的物体所带电量都是元电 荷电量的整数倍. 课堂同步 1.电荷 电荷守恒:自然界中只存在两种电荷： 电荷和 电荷.电荷间的作 用规律是：同种电荷相互 ，异种电荷相互 .物体所带电荷的多少叫 . 2.静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使 ，这种现象叫静 电感应.利用静电感应使物体带电叫 起电. 3.电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体 到另一物体，或者从物体的 一部分 到另一部分. 4.元电荷： ，所有带电体的电荷量是 . 5. 用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带 电荷，毛皮带 电荷.当橡胶棒带有 2.710-9库
7、仑的电量时，电荷量为 1.6 10-19库仑的电子有 个从 移到 上. 6.已知验电器带负电，把带负电的物体移近它，并用手指与验电器上的小球接触一下， 然后移去带电体，这验电器将 （ ） A.带正电 B.带负电 C.中性 D.以上三种都有可能 7关于元电荷的理解，下列说法正确的是( ) A元电荷就是电子 B元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量 C元电荷就是原子 D物体所带的电量只能是元电荷的整数倍 8.下列说法正确的是 （ ） A.摩擦起电和静电感应都是使物体的正负电荷分开，而总电荷量并未变化 B.用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电，是摩擦过程中硬橡胶棒上的正电荷转移到了毛皮 上 C.用丝绸摩擦
8、过的玻璃棒带正电荷是摩擦过程中玻璃棒得到了正电荷 D.物体不带电，表明物体中没有电荷 课后巩固 1.带电微粒所带电量不可能是下列值中的 ( ) A.2.410-19C B.-6.410-19C C.-1.610-18C D.4.010-17C 2.关于摩擦起电现象,下列说法中正确的是 ( ) A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷 B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体 C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,一定带有等量异种电荷 D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体,可能带有同种电荷 3.如图 1-3 所示,将带正电的球 C 移近不带电的枕形金属导体时,枕形导体上
9、电荷的移 动情况是 ( ) A.枕形导体中的正电荷向 B 端移动,负电荷不移动 B.枕形导体中电子向 A 端移动,正电荷不移动 C.枕形导体中的正、负电荷同时分别向 B 端和 A 端移动 D.枕形导体中的正、负电荷同时分别向 A 端和 B 端移动 4.如图 1-4 所示，原来不带电的绝缘金属导体 MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔； 若使带负电的绝缘金属球 A 靠近导体的 M 端，可能看到的现象是 A.只有 M 端验电箔张开 B.只有 N 端验电箔张开 C.两端的验电箔都张开 D.两端的验电箔都不张开 5.有三个相同的金属小球 A、B、C,其中小球 A 带有 2.010-5C 的正电荷,小球
10、 B、C 不 带电,现在让小球 C 先与球 A 接触后取走,再让小球 B 与球 A 接触后分开,最后让小球 B 与小 球 C 接触后分开,最终三球的带电量分别为 qA= C,qB= C,qC= C. 提速训练 1.绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球 a,a 的表面镀有铝膜.在 a 的近旁有一绝缘 金属球 b,开始时 a、 b 都不带电，如图 1-5 所示.现使 b 带电，则 ( ) A.ab 之间不发生相互作用 B.b 将吸引 a,吸在一起不分开 C.b 立即把 a 排斥开 D.b 先吸引 a,接触后又把 a 排斥开 2.一验电器原来带有一定电量的电荷，将一根用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近验电器，
11、则 关于验电器指针张角的变化，下列哪些是不可能的 （ ） A.张角变大 B.张角变小 C.张角先变大后变小 D.张角先变小后变大 高考链接 图 1-5图 1-4 A C B 图 1-3 1.有 A、 B、 C 三个用绝缘柱支持的相同导体球， A 带正电， B 和 C 不带电，讨论用什么 办法能使： (1)B、 C 都带正电；(2) B、 C 都带负电；(3) B、 C 带等量异种电荷. 二、库仑定律 课前预备 一、小小信息窗 静电力 静电学的基本定律库仑定律是法国物理学家库仑(17361806)于 1785 年发现的. 早在库仑之前，英国科学家卡文迪许(17311810)已经开始对电荷间的作用
12、力进行了研究， 1777 年，卡文迪许得出：“电的吸引力和排斥力很可能反比于电荷间距离的平方” 。 “物体 中多余的电几乎全部堆积在紧靠物体表面的地方，物体其余部分处于中性状态” 。遗憾的是 卡文迪许一直没有公开他的成果。直到 19 世纪中叶英国物理学家威廉汤姆逊(开尔文勋 爵)才在卡文迪许手稿中发现了这些珍贵资料。 我们知道，牛顿在发现万有引力的过程中，曾用数学方法证明过，如果引力随着引力 中心距离的平方反比减少，一个均匀球壳对其内部的物体就没有引力的作用。1775 年，富 兰克林发现将一小块软木块悬于带电的金属罐内并不受到电力的作用。他的朋友普里斯特 列(17331804)根据这个实验和牛
13、顿对万有引力定律的数学证明推想电的作用力也遵守平 方反比定律。 库仑对扭力作过较多的研究，他的有关扭力的论文使他在 1781 年当选为法国科学院院 士。1785 年，他设计制作了一台精确的扭秤，从而建立了著名的库仑定律.借助这个定律, 人们研究了导体表面电荷分布的问题，库仑定律的发现为静电学奠定了理论基础. 二、要点综述 1.库仑定律（法、库仑、1785 年） 内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间 的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 没有大小的带电体叫点电荷，一般说来，带电体之间的距离比它们本身大得多时才能 看作是点电荷,另外均匀带电球可看作点电
14、荷. 数学表达式： 静电力常量9.010 9Nm2/C2 21rQkF 公式中的 r 为二点电荷之间的距离，静电力（库仑力）的方向在二点电荷的连线上.对 于一般的带电体，可以利用矢量叠加的方法，把带电体看成是由许多点电荷组成的，根据 带电体上的电荷分布，利用库仑定律可以求静电力的大小和方向. .研究微观带电粒子间相互作用时，万有引力可以忽略不计. 2. 应用库仑定律解题时注意事项： .注意库仑定律的适用条件.公式 仅适用于真空中的两个点电荷间的21/rQkF 相互作用.在理解库仑定律时，常有人根据公式 设想当 0 时，得出库仑2/ 力 结论.从数学的角度分析这是必然的结论；但从物理学的角度分析
15、，这一结论是错 误的.错误的原因是，当 0 时，两电荷已失去了点电荷的前提条件，何况实际电荷都有 一定大小，根本不会出现 r=0 的情况.也就是说，在 0 时，电荷已不能再看成是点电荷， 所以违背了库仑定律的适用条件，不能再运用库仑定律计算两电荷间的相互作用力. .应注意将计算库仑力的大小与判断库仑力的方向二者分别进行，即应用公式计算库 仑力大小时，不必将表示电荷 Q1、 2的带电性质的符号代入公式中，只将其电量绝对值 代入公式中，从而计算出力的大小；库仑力的方向再依据同种电荷相互排斥、异种电荷相 互吸引加以判别.这样分别加以处理的方法，可以避免将表示带电性质的符号代入公式中一 起运算，根据运
16、算结果是正、负号再判定而带来的麻烦. .应注意统一单位，因为静电力常量 9.010 9 N 2 2是在 SI 中的数值. .库仑力同样具有力的共性.例如，两个静止的点电荷之间的相互作用力遵守牛顿第 三定律大小相等、方向相反，并且在一条直线上；不能认为电量大的点电荷所受的 （施加的）库仑力大于电量小的点电荷施加的（受到的）库仑力. .库仑力满足力的独立作用原理，两个点电荷之间的相互作用与其它电荷存在与否无 关。若考虑一个点电荷受到几个点电荷的作用时，由于力是矢量，应用矢量合成法则求出 合力。 课堂同步 1关于点电荷的说法，正确的是 ( ) A只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 B体积很大的带电
17、体一定不能看作点电荷 C点电荷一定是电量很小的电荷 D两个带电的金属小球，不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理 2.真空中有两个点电荷，它们间的静电力为 F，如果保持它们所带的电量不变，将它 们之间的距离增大为原来的 2 倍，它们之间作用力的大小等于( ) A.F B.2F C.F/2 D.F/4 3A、B 两个点电荷之间的距离恒定，当其它电荷移到 A、B 附近时，A、B 之间的库仑 力将 ( ) A可能变大 B可能变小 C一定不变 D不能确定 4两个半径均为 1cm 的导体球，分别带上Q 和3Q 的电量，两球心相距 90cm，相 互作用力大小为 F，现将它们碰一下后，放在两球心间相距
18、 3cm 处，则它们的相互作用力 大小变为 ( ) A3000F B1200F C900F D无法确定 5真空中有两个固定的带正电的点电荷，其电量 Q1Q 2，点电荷 q 置于 Q1、Q 2连线上 某点时，正好处于平衡，则 ( ) Aq 一定是正电荷 Bq 一定是负电荷 Cq 离 Q2比离 Q1远 Dq 离 Q2比离 Q1近 6设氢原子核外电子的轨道半径为 r，电子质量为 m，电量为 e，求电子绕核运动的 周期 课后巩固 1关于点电荷的概念，下列说法正确的是 （ ） A.当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作 点电荷 B.只有体积很小的带电体才能看作点电荷 C
19、.体积很大的带电体一定不能看作点电荷 D.对于任何带电球体，总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷 2真空中有两个相同的带电金属小球 A 和 B，相距为 r，带电量分别为 q 和 8q，它们 之间作用力的大小为 F，有一个不带电的金属球 C，大小跟 A、B 相同，用 C 跟 A、B 两小球 反复接触后移开，此时，A、B 间的作用力大小为 （ ） AF/8 B3F/8 C7F/8 D9F/8 3两个完全相同的金属小球相距为 r（可视为点电荷） ，带有同种电荷，所带电量不 等，电荷间相互作用力为 F，若将它们接触后放回到原来的位置，这时的相互作用力为 F，则 （ ） AF一定大于 F BF可能等于
20、 F CF一定小于 F D不能确定 4.将两个半径极小的带电小球（可视为点电荷） ，置于一个绝缘的光滑水平面上，相隔 一定的距离从静止开始释放，那么下列叙述中正确的是（忽略两球间的万有引力作用） （ ） A.它们的加速度一定在同一直线上，而且方向可能相同 B.它们的加速度可能为零 C.它们的加速度方向一定相反 D.它们加速度的大小一定越来越小 5.两个完全相同的小金属球，它们的带电量之比为 5：1（皆可视为点电荷） ，它们在 相距一定距离时相互作用力为 F1，如果让它们接触后再放回各自原来的位置上，此时相互 作用力变为 F2，则 F1：F 2可能为： ( ) A5：2 B5：4 C5：6 D5
21、：9 6.真空中固定着 A、 B 两个带负电的点电荷，它们间的距离为 10 ，现将另一个点 电荷 C，放到 A、 B 连线上距 A 2处，则 C 恰好处于平衡状态，则 A、 B 两个点电荷电量 之比 QA . 7两个小球都带正电，总共有电荷 5.010-5C，当两个小球相距 3.0m，它们之间的 斥力为 0.4N，问总电荷在两个小球上是怎样分配的? 8.两个带电量分别为 Q、4Q 的负点电荷 a、b，在真空中相距 L，现引入第三个点电荷 C，能使三个点电荷都处于静止状态，确定电荷 C 的位置、电性及它的电荷量. 提速训练 1.如图 1-6 所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球 B，静止在 图示
22、位置；若固定的带正电的小球 A 电量为 Q， B 球的质量为 m，带 电量为 q，丝线与竖直方向夹角为 ， A 和 B 在同一水平线上，整个 装置处于真空中，求 A、 B 两球之间的距离为多少? 图 1-6 2.如图 1-7 所示，质量、电量分别为 m1、m 2、q 1、q 2的两球，用绝缘丝线悬于同一点， 静止后它们恰好位于同一水平面上，细线与竖直方向夹角分别为 、，则（ ） 若 m1=m2，q 1m2，则 D若 m1m2，则 b c，一带正电的粒子射人电场中，其运动轨迹如实线 KLMN 所 示由图可知 （ ） A粒子从 K 到 L 的过程中，电场力做负功 图 1-20 图 1-21 图 1
23、-22 K L M N B粒子从 L 到 M 的过程中，电场力做负功 C粒子从 K 到 L 的过程中，电势能增加 D粒子从 L 到 M 的过程中，动能减少 6.下列关于电荷在电场中移动时，其电势能变化的说法中，正确的是（ ） A.正电荷沿电场线方向移动，其电势能增加 B.正电荷逆电场线方向移动，其电势能增加 C.负电荷沿电场线方向移动，其电势能减少 D.负电荷逆电场线方向移动，其电势能减少 7.如图 1-23 所示,将带正电的粒子从电场中的 A 点无初速地释放,不计重力的作用,则 下列说法中正确的是 （ ） A.带电粒子一定做加速直线运动 B.带电粒子的电势能一定逐渐增大 C.带电粒子的加速度
24、一定越来越小 D.带电粒子的加速度一定越来越大 8.如图 1-24 所示，A、B、C 为某匀强电场中的三点，已知这三点的电势分别为 A=6V， B=-2V， C=2V，试在图上画出电势为 2V 的等势线，再画出一条电场线.（注意： 图中应保留表明作图过程或依据痕迹）. 提示：A 和 B 连线的中点的电势为 2V. 9.如果把 1.010 8 的正电荷，从无穷远移至电场中的 A 点，需要克服电场力做 功 ，那么：(1) q 在 A 点的电势能和 A 点的电4102.W 势各是多少?(2) q 未移入电场前 A 点的电势是多少? 课后巩固 1如图 1-25 所示，两个等量异号的点电荷在真空中相隔
25、一定的距离，竖直线代表两点电荷连线的中垂面，在此中垂面 上各点的电场线处处与该平面垂直，在两点电荷所存在的某平 面取如图所示的 1、2、3 三点，则这三点的电势大小关系是（ ） A 1 2 3 B 2 3 1 C 2 1 3 D 3 2 1 2关于电场强度和电势，下列说法正确的是（ ） A由公式可知 E 与 F 成正比，与 q 成反比 B由公式 U=Ed 可知，在匀强电场中，E 为恒值，任意两点间的电势差与这两点间的 距离成正比 C电场强度为零处，电势不一定为零 D无论是正电荷还是负电荷，当它在电场中移动时，若电场力做功，它一定是从电势 高处移到电势低处，并且它的电势能一定减少 3下列说法正确
26、的是（ ） 图 1-23 图 1-24 - + 12 3 图 1-25 A在静电场中沿电场线方向的各点电势一定不相等，场强大小一定不相等 B在静电场中沿电场线方向的各点电势一定降低，场强大小不一定相等 C在静电场中同一等势面上各点电势一定相等，场强大小不一定相等 D在静电场中，点电荷 q 沿任意路径从 a 点移至 b 点，只要 a、b 在同一等势面上， 则电场力一定不做功 4以下有关场强和电势的说法正确的是（ ） A在正的点电荷的电场中，场强大的地方电势一定比场强小的地方电势高 B在正的点电荷的电场中，场强大的地方电势一定比场强小的地方电势低 C在负的点电荷的电场中，各点电势均为负值，距此负电
27、荷越远处电势越低，无限 远处电势最低 D在负的点电荷的电场中，各点电势均为负值，距此负电荷越远处电势越高，无限 远处电势最高 5在下面关于电势和电势能的说法正确的是（ ） A电荷在电场中电势高的地方，具有的电势能较大 B电荷在电场中电势高的地方，它的电量越大，所具有的电势能也越大 C在正的点电荷的电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有 的电势能 D在负的点电荷的电场中的任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有 的电势能。 6下列说法正确的是（ ） A在确定的电场中移动电荷时，电势能的改变量同零电势点的选择无关 B在确定的电场中，电荷所具有的电势能同零电势点的选择无关
28、C电势能是电场和场中电荷共有的能 D电势能只是电场中的电荷所具有的能 7下列说法正确的是（ ） A电场线相互平行的电场一定是匀强电场 B在电场中将电荷由 a 点移到 b 点，如果电场力做功为零，则 ab 两点场强大小 必相等 C电势降低的方向不一定就是场强方向 D在电场中，只在电场力作用下，使电荷沿电场线，这样的电场只能是匀强电场 8在静电场中，一个负电荷 q 在外力作用下，沿电场线方向移动一段距离，以下说法 正确的是 （ ） A外力做的功等于电荷动能的增量 B外力和电场力做的功等于电荷电势能的增量和动能的增量 C电荷克服电场力做功等于电荷电势能的增量 D外力和电场力做的功等于电荷动能的增量
29、9一带电粒子在如图 1-26 所示的点电荷的电场中，在电场力作用下沿虚线所示轨迹 从 A 点运动到 B 点，电荷的加速度、动能、电势能的变化情况是（ ） A加速度的大小增大，动能、电势能都增加 B加速度的大小减小，动能、电势能都减少 C加速度增大，动能增加，电势能减少 D加速度增大，动能减少，电势能增加 vA A B vB 图 1-26 图 1-27 10. 如图 1-27 所示,图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某 一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只 受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是 （ ） A带电粒子所带电荷的符号
30、B带电粒子在 a、b 两点的受力方向 C带电粒于在 a、b 两点的速度何处较大 D带电粒子在 a、b 两点的电势能何处较大 11.如图 1-28 所示，将一质量为 m，电荷量为+ Q 的小球固定在绝缘体的一端，杆的另 一端可绕通过 O 点的固定轴移动.杆长为 L,杆的质量忽略不计，杆和小球置于场强为 E 的 匀强电场中，电场的方向如图所示，将杆拉至水平位置 OA，在此处将小球自由释放，求杆 运动到竖直位置 OB 时小球的动能及小球电势能的变化量. 提速训练 1. 如图 1-29 所示,图中 a、b 为竖直向上的电场线上的 两点，一带电质点在 a 点由静止释放，沿电场线向上运动， 到 b 点恰好
31、速度为零，下列说法中正确的是 ( ) A带电质点在 a、b 两点所受的电场力都是竖直向上的 Ba 点的电势比 b 点的电势高 C带电质点在 a 点的电势能比在 b 点的电势能小 Da 点的电场强度比 b 点的电场强度大 2.如图 1-30 所示,匀强电场方向水平向右，一带电微粒沿直虚线在电场中斜向上运动， 则该微粒在从 A 运动到 B 的过程中，其能量变化为 ( ) A.动能增大，电势能减小 B.动能减小，电势能减小 C.动能减小，电势能增大 D.动能增大，电势能增大 高考链接 1.如图 1-31 所示，带箭头的曲线表示一个带负电粒子通过 一个 图 1-28 图 1-29 图 1-30 A B
32、 图 1-31 点电荷 Q 所产生的电场时的运动轨迹，虚线表示点电荷电场的两个等势面，下列说法中正 确的是 （ ） A等势面 AEkB B等势面 AEkB 2.如图 1-32 所示，一个带负电的油滴以初速 vo从 P 点倾斜向上进入水平方向的匀强 电场中，若油滴到达最高点时速度大小仍为 v o，则油滴最高点 的位置是 （ ） AP 点的左上方 BP 点的右上方 CP 点的正上方 D上述情况都可能 五、电势差 课前预备 一、小小信息窗 火花放电 在电势差较高的正负带电区域之间，发出闪光并发出声响的短时间气体放电现象。在 放电空间内，气体分子发生电离，气体迅速而剧烈发热，发出闪光和声响。例如，当两
33、个 带电导体互相靠近到一定距离时，就会在其间发生火花和声响（它们的电势差愈大，则这 种现象愈显著） ，结果两个导体所带的电荷几乎全部消失。实质上分立的异性电聚积至足够 量时，电荷突破它们之间的绝缘体而中和的现象就是放电。而中和时发生火花的就叫“火 花放电” 。在阴雨天气，带电的云接近地面，由于感应作用，在云和地的中间发生火花放电 即为“落雷” 。由于它们之间电势差非常之大，所以这种放电的危害特别大，它可以破坏建 筑物，打死人和牲畜。高大建筑物均装有避雷针就是为了对落雷的防范。在日常生活中， 我们往往看到运送汽油的汽车，在它的尾部，总是有一根铁链在地上拖着走。这根铁链不 是多余的而是起着很重要的
34、作用。运汽油的车中装载的是汽油，汽车在开动的时候，里面 装着汽油也不停地晃动，晃动的结果，会使汽油跟油槽的壁发生碰撞和摩擦，这样就会使 油槽带电。因为汽车的轮胎是橡胶，是绝缘体，油槽里发生的电荷不可能通过轮胎传到地 下，这样电荷就会积聚起来，甚至有时会发生电火花。遇到火花，汽油很容易发生爆炸。 为了防止这一危险，采用拖在汽车后面的铁链来作导电工具，使产生的电荷不能积聚。 二、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（
35、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 E P vo 图 1-32 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 A B；若 UAB EbEc Ca、b、c、d 四点的场强大小关系是 EaEbEcEd D无法确定这四个点的场强大小关
36、系 6以下说法正确的是（ ） A由 可知此场中某点的电场强度 E 与 F 成正比qFE B由公式 可知电场中某点的电势 与 q 成反比P C由 Uab=Ed 可知，匀强电场中的任意两点 a、b 间的距离越大，则两点间的电势差也 一定越大 D公式 C=Q/U，电容器的电容大小 C 与电容器两极板间电势差 U 无关 7. A、 B 在两个等量异种点电荷连线的中垂线上,且到连线的距离相等,如图 1-73 所示,则 （ ） A.同一点电荷在 A、 B 两点的电势能相等 B.把正电荷从 A 点移到 B 点,电势能先增大后减小 C.把正电荷从 A 点移到 B 点,电势能先减小后增大 D. A、 B 两点的
37、连线上任意两点的电势差为零 8一个电子在电场中 A 点具有 80eV 的电势能，当它由 A 运动到 B 克服电场力做功 30eV，则（ ） A电子在 B 点的电势能是 50eV B电子的电势能增加了 30eV CB 点的电势为 110V DB 点的电势为-110V F qO a b c d 图 1-72 图图 1-73 图 1-74 9.如图 1-74 所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负检验电荷在这个电场中 的轨迹，若电荷是从 a 处运动到 b 处，以下判断正确的是（ ） A电荷从 a 到 b 加速度减小 Bb 处电势能大 Cb 处电势高 D电荷在 b 处速度小 10.如图 1-75
38、 所示，质量为 m，带电量为 q 的粒子，以初速度 v0，从 A 点竖直向上射 入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中 B 点时，速率 vB=2v0，方向与电场 的方向一致，则 A，B 两点的电势差为：( ) 二、填空题（本大题共 15 分，把答案填在题中的横线上或按题目的要求作答） 11氢原子中电子绕核做匀速圆周运动，当电子运动轨道半径增大时,电子的电势能 , 电子的动能增 , 运动周期 .(填增大、减小、不变 ) 12如图 1-76 所示，两平行金属板间电场是匀强电场，场强大小为 1.0104Vm，A、B 两板相距 1cm，C 点与 A 相距 0.4cm，若 B 接地，则 A、C
39、 间电势差 UAC_,将带电量为1.010 -12C 的点电荷置于 C 点，其电势能为_ 13.带正电 1.010-3C 的粒子，不计重力,在电场中先后经过 A、B 两点，飞经 A 点时 动能为 10J，飞经 B 点时动能为 4J，则带电粒子从 A 点到 B 点过程中电势能增加了 _，AB 两点电势差为_ 三、计算题(本大题共 45 分, 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只 写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 14如图 1-77 所示，在匀强电场中的 M、 N 两点距离为 2 cm，两点间的电势差为 5 V,M、 N 连线与场强方向成 60角
40、，则此电场的电场强度多大？ 15.如图 1-78 所示，Q A=310-8C，Q B=310 -8C，A，B 两球相距 图 1-75 A B 图 1-76 图 1-77 图 1-78 A B 5cm，在水平方向外电场作用下，A，B 保持静止，悬线竖直，求 A，B 连线中点场强。 （两 带电小球可看作质点） 16如图 1-79 所示，质量 m5.0X10 -8千克的带电粒子，以初速 Vo=2m/s 的速度从水 平放置的平行金属板 A、B 的中央，水平飞入电场，已知金属板长 0.1m，板间距离 d2X10 -2m，当 UAB=1000V 时，带电粒子恰好沿直线穿过电场，若两极板间的电势差可调， 要
41、使粒子能从两板间飞出，U AB的变化范围是多少?(g 取 10ms 2) 17.如图 1-80 所示,质量为 m、带电量为-q 的小球在光滑导轨上运动，半圆形滑环的半 径为 R，小球在 A 点时的初速为 V0，方向和斜轨平行.整个装置放在方向竖直向下，强度为 E 的匀强电场中，斜轨的高为 H，试问：(1)小球离开 A 点后将作怎样的运动? (2)设小球能 到达 B 点，那么，小球在 B 点对圆环的压力为多少? (3)在什么条件下，小球可以以匀速沿 半圆环到达最高点，这时小球的速度多大? 18.如图 1-81 所示，一个电子以速度 v0=6.0106m/s 和仰角 =45从带电平行板电 容器的下
42、板边缘向上板飞行。两板间场强 E= 2.0104V/m，方向自下向上。若板间距离 d=2.010-2m，板长 L=10cm，问此电子能否从下板射至上板？它将击中极板的什么地方？ A B 图 1-79 A B H 图 1-80 图 1-81 第二章 恒定电流 一、导体中的电场和电流 课前预备 一、小小信息窗 导体中没有电场时，导体内的自由电荷会不停地运动，但为什么没有形成电流呢？若 在导体两端加上电源，导体中就有了电场也有了电流，那这种电流会持续吗？当你合上电 灯、电视机、电风扇等用电器开关时，用电器就立即开始工作，为什么？当你打长途电话 时，你的声音会立即传到遥远的对方；当电视进行实况传播时，
43、我们会立即接受到远方的 信号，电流传播速度到底有多大？学习了这部分内容你自然就会明白。 二、要点综述 1电源 （1）如图 2-1 所示，带有正负电荷的 A、B 两个 导体，若用一条导线连接，则导线中的自由电子在静电 力的作用下定向移动，B 失去电子， A 得到电子， A、B 之间的电场很快消失，两导体成为等势体，在导 线中形成瞬间电流。 （2）电源：就是在 A、B 两个导体之间连接的一 个装置，它能源源不断地把经过导线流到 A 的电子取走补给 B，使 A、B 两个导体始终保 持一定数量的正负电荷，维持一定的电势差，使电路中形成持续的电流。 A B 图 2-1 电源就是把电子从 A 搬到 B 的
44、装置。 （3）形成电流的条件：一要有自由移动的电荷；二是导体两端存在电势差。 2导线中的电场 （1）形成：导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的合电 场。合电场由两部分组成，一是电源正负极上的电荷产生的电场，二是导线两侧堆积电荷 产生的电场，二者的合电场与导线平行。 （2）特点：电荷分布稳定，电场分布不随时间变化，是稳定的电场叫恒定电场。 （3）恒定电场与静电场的关系：在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变 化，其基本性质与静电场相同。在静电场中所学的电势、电势差、电场强度的关系在恒定 电场中同样适用。 3恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 4电流：
45、 （1）意义：反映电流的强弱程度。 （2）定义：通过导体某一横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值。 （3）定义式： ，适用于任何情况。tqI （4）单位：安培，简称安，表示符号 A，1A=1C/s。 （5）特点：是标量，但有方向。 （6）电流的微观定义式： ，其中 n 为单位体积内的自由电荷数，S 为导体qvI 的横截面积，v 为导体中自由电荷定向移动的速度。 （7）电流的决定因素：单位体积内的自由电荷数、电荷量、导体的横截面积，自由 电荷定向移动的速度。 5三种速率 （1）自由电子热运动平均速率约为 105m/s； （2）自由电子定向移动速率约为 10-5m/s； （3）电流的传导速率：
46、310 8m/s。 课堂同步 1下列叙述中，产生电流的条件是 （ ） A有自由电子 B导体两端存在电势差 C任何物体两端存在电压 D导体两端有恒定电压 2下列说法中正确的有 （ ） A导体中电荷运动就形成了电流 B电流强度的单位是安培 C电流强度有方向，它是一个矢量 D一切导体，只要其两端电势差为零，则电流强度就为零 3对电流概念的正确理解是 （ ） A通过导体的横截面的电量越多，电流越大 B导体的横截面越大，电流越大 C单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大 D导体中的自由电荷越多，电流越大 4下列关于电流的说法中，正确的是 （ ） A金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向移动的速
47、率 B温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就加大 C电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能达到用电器 D通电的金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速 率等于光速 5金属导体导电是 作定向移动，电解液导电是 作定向移动， 气体导电是 和 都作定向移动。 6通过一个导体电流是 5A,经过 4min 通过该导体一个截面的电量是( ) A20C B50C C1200C D2000C 课后巩固 1.下列说法中正确的是( ). A电流的方向就是电荷移动的方向 B在某一直流电源的外电路上，电流的方向是从电源正极流向负极 C电流都是由电子的移动形成的 D电流是有方向的量，所以是矢量 2某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间 t 内
