【知识点详解】
1. **电容的定义与性质**
- 电容是衡量电容器存储电荷能力的物理量,表示为C,其定义式为C=Q/U,其中Q是电容器上的电荷量,U是两极板间的电压。电容的单位是法拉(F)。
- 固定电容器的电容是固定的,其带电荷量与电压的比值保持不变,这反映了电容的基本特性。
2. **电场力与电势能的关系**
- 在静电场中,电场力做功等于电势能的改变。若电场力做正功,电势能减少;若电场力做负功,电势能增加。电势差Uab等于电荷q在电场中从a点移动到b点电场力所做的功W除以电荷量q,即Uab=W/q。
3. **带电粒子在电场中的运动**
- 当带电粒子进入电场时,会受到电场力的作用而发生偏转或加速。在本例中,电子在电场中先减速再反向加速,最终动能不变,因为电场力所做的功等于电势能的增减。
4. **示波管的工作原理**
- 示例波管是一种显示电信号波动的设备,XX'和YY'分别加上不同的电压信号,电子束在电场作用下会发生偏转,从而在屏幕上形成图像。根据给出的信号形状,可以推断出电子在屏幕上的轨迹。
5. **带电粒子在匀强电场中的圆周运动**
- 如果带电小球在竖直平面内做匀速圆周运动,说明重力和电场力的合力提供了向心力。小球带正电,因为电场力方向与重力方向相反,指向圆心。
- 小球从高点a到低点b的过程中,电场力做负功,电势能增大,而机械能(动能和势能之和)不守恒,因为有电场力做功。
6. **有界匀强电场中的粒子运动**
- 粒子沿直线运动,表明电场力与速度方向相同,所以粒子在电势低的地方速度大,电势能小。因此,粒子在b点的动能大于在a点的动能,电势能小于在a点的电势能。
7. **能量转化和守恒**
- 在电场中,粒子的动能和电势能之间的转化遵循能量守恒定律,即系统总能量(动能、电势能、重力势能之和)保持不变。
这些题目涵盖了静电场中的基本概念,包括电容、电场力做功与电势能的关系、带电粒子在电场中的运动规律、示波管工作原理以及能量转化与守恒等核心知识点。通过这些题目,学生可以加深对静电场的理解,并掌握如何运用相关理论解决实际问题。