12.( )如图所示，A、B、C、D为匀强电场中相邻的四个等势面，一个电子垂直经过等势面D时，动能为20ev，飞经等势面C时，电势能为-10ev，飞至等势面B时速度恰好为零，己知相邻等势面间的距离为5cm，则下列说法不正确的是
A
A．等势面A的电势为-10V．
B B. 匀强电扬的场强为200V/m．
C C. 电子再次飞经D等势面时，动能为10ev
D．电子的运动为匀变速直线运动． D
13.( )如图所示，在水平向右、场强为E的匀强电场中，放一半径为R，原来不带电的金属球，G、F分别为球面上两点，且G、F连线与电场方向夹角为θ，GF=2R，则下列说法中正确的是 A．G、F两点的电势差为2REcosθ．
F B．G、F两点处的场强都是水平向右
O C. 金属球两边出现等量异号电荷 θ D. 金属球两边出现等量同号电荷 G
14.( )如图16-9所示，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，带电量为+q，质量为m的小球，以初速度Vo从斜面底端的A点开始沿斜面上滑，当达到斜面顶端的B点时，速度仍为Vo，则 A. A、B两点间的电势差一定等于mgLsinθ／q．
B B．小球在B点的电势能一定大于A点的电势能．
C．若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最大值一定为mg/q． v0 θ A D. 若该电场是斜面中点正上方某点Q的点电荷产生的，则Q一定是负电荷
15.如图所示，半径为R的绝缘光滑圆环竖直固定在水平向右的匀强电场中，环上套有一质量为m、带正电的小球，己知球所受静电力为其重力的3/4倍，今将小球由环的最低点A处由静止释放，则小球能获得的最大动能为多少?
R
A
16.在竖直平面内有一竖直向下的匀强电场，质量为m的带正电的小球以速度V0从O点水平射人电场后恰好通过A点，如图，则小球过A点时动能为多少?
O x θ
A
y
-6-3
17.如图所示，带电量为q＝10C的滑块质量为m=10kg，滑块与平台间的动摩擦因数为μ＝0.2，在水平均强电场力的作用下沿高度为h=5m的绝缘平台向右做匀速直线运动，滑块落地点到平台边缘的水
2
平距离为S＝5米，己知g＝10m/s，求：
(1)电场强度E； (2)滑块在平台上运动的速度V0；(3)滑块落地时的动能。 h s
O 21
3-1 1.7 静电现象的应用
教学目标：
1.知道静电平衡产生的原因；2.理解静电平衡的规律；3.知道静电屏蔽及其应用。
重点难点：静电平衡状态；电场中导体的特点。
教学用具：验电器、法拉第圆筒、带绝缘柄的金属球、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干。 教学过程：
复习引入 [提问1]什么是静电感应现象？
解答：将一个带电体靠近不带电导体，在导体的两端出现等量异号电荷的现象，叫静电感应。 [提问2]静电感应现象的实质是什么？ 解答：自由电荷在电场力作用下的转移
[提问3]在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？ 解答：带与场源电荷电性相反的电荷
[提问4]若将导体接地，则情况如何？左端接地呢？
解答：若场源电荷不移走，带异号电荷；若接地线断开后再移走电荷，带异号电荷；若保持接地线接地而移走电荷，最终不带电。
可见，将导体放在电场中，由于自由电荷在电场力作用下而定向移动，会发生静电感应现象，从而使导体表现出特有的性质，下面我们就来讨论一下电场中的导体有哪些特点。
进行新课 一、静电平衡状态
1.金属导体的特征：由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成。 2.电场中的导体
[思考讨论]在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？
分析：会。由于静电感应，导体两端将出现感应电荷，感应电荷也会在空间产生电场，实际的电场是原电场与感应电荷的电场（即感应电场）的矢量和。
[思考讨论]是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？
分析：如图，金属中的自由电子在原电场力的作用下逆着电场方向运动到导体的AB面，对应的在导体的CD面将出现等量的正电荷，这些电荷叫感应电荷，在空间产生的电场叫感应电场。
在导体的内部，感应电场和原电场方向相反，所以导体内的电场减弱。但只要合电场不为0，两端的感应电荷就会继续积累，使感应电场越来越大，直到内部场强为0，导体内的自由电子不再发生定向移动，这种情形，叫静电平衡状态。
3.静电平衡：电场中的导体，由于静电感应，最终会处于内部场强处处为0的状态，叫做静电平衡状态。
[思考讨论]静电平衡后金属导体内部有电场吗？ 分析：有，而且有两个，但合电场为0。
[思考讨论]静电平衡后，金属导体内还有自由电子运动吗？
分析：自由电子在永不停息地无规则运动着。即便是导体两端的感应电荷，也在不断地和导体内的自由电子进行位置交换。但两端感应电荷的总量保持不变，所以这种平衡是动态平衡。因此，电子仍然在运动，只是不再做定向移动。
22
二、静电平衡状态下导体的性质
重要前提：导体中没有自由电荷定向移动。
1.处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。
分析：若不为0，则自由电子将继续定向移动，这就不是静电平衡状态了。 2.处于静电平衡状态的导体，其外表面各处的场强方向和表面垂直。
分析：如果不垂直，电场会有沿导体表面的分量，自由电荷在该分量的作用下会定向移动，这就不是静电平衡状态了。
3.处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面是等势面。
分析：内部场强处处为0、外表面所有点的场强方向均和外表面垂直，所以，在导体内部或沿导体表面移动电荷，电场力不做功，即各点电势相等。
4.处于静电平衡状态的导体,净电荷只分布在导体外表面。 分析：(1)净电荷：使物体显示出电性的电荷。
处于静电平衡状态的导体，不是内部没有电荷，而是没有多余的电荷即净电荷。
1 (2)中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷会分布到相距最远的地方，即外表面。2 另外，若内部有净电荷，则内部场强就不为0，导体就不是处于静电平衡状态了。
(3)外表面：是指导体表面背离导体内部的那个面，特别注意：这里的内、外不是导体壳包围
范围的内外。如图，1在外表面，而2在内表面。
[实验]法拉第圆筒实验。 三、尖端放电
1.电离：处于强电场中的物体，其分子中的正负电荷会受到相反方向的电场力的作用，或受到高速运动的其他物质微粒的撞击，有可能使分子中的正负电荷分离，这种现象叫做电离。
2.导体表面电荷的分布特点
(1)曲率半径越小的地方，电荷密度越大，即越尖锐的位置电荷密度（单位面积的电荷量）越大。 (2)平缓的地方电荷密度较小。 (3)凹陷的位置几乎没有电荷。
设想：一支缝衣针，带电后同种电荷互相排斥，电荷自然要被“挤”到针的两端。
3.尖端放电：通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力作用，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了。空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原子带正电，叫做正离子。 同时，由于同种电荷相互排斥, 导体上的静电荷总是分布在外表面上，而且一般来说分布是不均匀的，导体尖端的电荷密度很大, 所以尖端附近空气中的电场很强, 使得空气中残存的带电粒子在电场力的作用下加速而高速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。这时空气成为导体，那些与尖端电荷电性相反的电荷，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。
4.尖端放电的应用：避雷针。现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点，他在1752年7月的一个雷雨天，冒着被雷击的危险，将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中，在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时，富兰克林手接近钥匙，钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱，富兰克林没有受伤。
注意：这个试验是很危险的，千万不要擅自尝试。1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做雷电实验的第一个牺牲者。
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。当带点的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。
5.电晕：是一种微弱的尖端放电现象。比如高压线周围会出现一层绿色光晕，夜间或阴暗的白天可以观察到，俗称电晕。产生原因是不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极
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附近电场强，由于空气分子电离就会发生放电，形成电晕。简单地说，曲率半径小的导体电极对空气放电，便产生了电晕。
6.尖端放电的防止：尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。
四、静电屏蔽
1.空腔导体的特点：净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场。
外部电场对内部
若将源电荷置于空腔内，则外对
仪器没有影响
内没有影响，但内对外仍有影响
2.静电屏蔽：导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使其内部不受外部电场影响，这种现象叫静电屏蔽。原因：处于静电平衡状态的导体内部场强处处为0。
法拉第曾经冒着被电击的危险，做了一个闻名于世的实验——法拉第笼实验。他把自己关在金属笼内(法拉第笼)，当笼外发生强大的静电放电时，他并未受到任何影响。在实验之前，他还为自己买了保险。
3.(1)单向屏蔽：不接地的金属壳能屏蔽外电场，不能屏蔽内电场。
(2)双向屏蔽：若将金属球壳接地，则既可屏蔽外电场，又可屏蔽内电场。 ①从静电感应时电荷的分布特点分析。 ②电场线从正电荷出发到负电荷终止。
4.现象及应用：电学仪器和电子设备外面套有金属罩、通信电缆外面包一层铅皮、高压带电作业人员穿金属网衣（防护服）、通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号变弱。
实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。野外高压线为防雷击，在三条输电线的上方还有两条接地线，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
[实验]将收音机置于金属网罩内则声音会减小甚至接收不到电台信号。
课堂练习：
1.( )如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A、B、C三点的场强 A．EA≠0，EB＝0，EC＝0 B．EA≠0，EB≠0，EC＝0 C．EA≠0，EB≠0，EC≠0 D．EA＝0，EB≠0，EC＝0
2.( )如图所示，A、B是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去导线，然后移走C球，则A、B带电情况 A．A球带正电，B球带负电 B．A球带正电，B球不带电 C．A球不带电，B球带负电 D．以上说法都不正确 3.长为L的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小 ，方向 。
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3-1 1.8 电容器的电容
教学目标：
1.知道什么是电容器及常见的电容器；2.知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；3.理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；4.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题；5.结合实物观察与演示，在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。
重点难点：掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电；电容器的电容的计算与应用。 教学过程：
复习引入 [知识回顾]两块相互靠近、平行放置的金属板，如果分别带上等量异种电荷，它们之间有没有电场？两金属板间有没有电势差？
分析：两板间有匀强电场，两板间有电势差。由此可见，相互靠近的两金属板构成的装置具有储存电荷的作用，或者说可以容纳电荷，而两板所带正、负电荷越多，板间电场就越强，两板间的电势差就越大。
[思考讨论]那么有什么方法可以使两金属板带上正、负电荷呢？ [演示实验]将两金属极分别按到电源的正、负两板上（如图），将“25V，4700μF”电容器充以16V电压，然后短路放电产生火花，并发出较大的声响。说明“电容器可以容纳电荷”，储存电能。
如何解释这一现象呢？下面我们来学习有关电容器的知识。
新课进行 一、电容器
电容器即装电的“容器”，是电气设备中的一种重要元件，在电子技术、电工技术中有很重要的应用。收音机、电视机、手机、电脑、充电器、电风扇、日光灯等电器中有广泛的应用。
1.结构：在两个相互靠近、彼此绝缘的导体中间夹上一层绝缘物质（电介质）就是一个电容器。这两个导体叫做电容器的两个电极。
[演示]展示一个纸介电容器的制作方法。 I 2.充电：
(1)定义：使电容器带电，叫给电容器充电。 (2)方法：给电容器两极加上电压。
(3)现象：有短暂的充电电流从电源正极（高电势）出来、从电源负极进去。 (4)结果：两极板间存在电压，极板之间有电场（一般可视为匀强电场），两极板分别带等量异号电荷，电容器储存电能（从电源中获得）。
[实验]电容器的充电。 I 3.放电：
+ - (1)定义：使电容器失去所带电荷，叫电容器的放电。 (2)方法：用一根导线将电容器两极连接起来。
(3)现象：有短暂的放电电流，从正极板经电流表到负极板。
(4)结果：两极板电荷逐渐减少直至完全中和，两极板电压为0，板间电场消失，电容器储存的电能全部释放出去，转变成其他形式的能。 二、电容
[思考讨论]怎样测一个直筒水容器的横截面积？
1.电容器的带电量：电容器充电后，两极板带等量异号电荷，其中一个极板带电量的绝对值叫做电容器的带电量。对某电容器，两板电压越高，带电量越大。电容器的带电量与两极板间的电压成正比。
2.定义：电容器所带电荷量Q与两极板间电压U的比值，叫做电容器的电容。用C表示。
3.表达式：C?Q
U25