高中物理静电场复习

电 场 复 习考纲要览主题内 容要求说 明 静 电 场两种电荷、电荷守恒带电粒子在匀强电场中运动的计算，只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况真空中的库仑定律、电荷量电场、电场强度，电场线、点电荷的场强，匀强电场，电场强度的叠加电势能，电势差，电势，等势面匀强电场中电势差跟电场强度的关系静电屏蔽带电粒子在匀强电场中的运动示波管，示波器及其应用电容器的电容平行板电容器的电容，常用的电容器考向预测： 电场是电学的基础，也是高考的重点电荷守恒定律，库仑定律，电场线性质，带电体在静电场中的平衡，带电粒子在匀强电场中的偏转等是考查热点这部分内容一般采用选择题或计算题进行考查也可与力学、磁场等知识进行综合A、知识点一、电荷及其守恒定律 1 自然界中只存在两种电荷：正电荷、负电荷。 电荷的基本性质：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。2 使物体带电的三种方法：摩擦起电、接触起电、感应起电 摩擦起电： （1）正点荷：用绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷； （2）负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷；（3）摩擦起电实质：电子从一个物体转移到另一物体； 接触起电： （1）实质：电荷从一物体移到另一物体；（2）两个完全相同的物体相互接触后电荷平分；（3）电荷的中和：等量的异种电荷相互接触，电荷相合抵消而对外不显电性，这种现象叫电荷的中和；  感应起电：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电；（1）电荷的基本性质：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引； （2）实质：使导体的电荷从一部分移到另一部分；（3)感应起电时，导体离电荷近的一端（近端）带异种电荷，远端带同种电荷；3 静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互吸引或排斥，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷4 元电荷：指一个电子或质子所带的电荷量，用表示1.6×10-19C。 元电荷只是一个电荷量的单位，不是某种电荷，也没有正负，更不是物质。元电荷是自然界中最小的电荷量。注意：点电荷：带点的质点。元电荷：一个电荷量的单位。带电体：带电的物体且一般不能看作质点。5 电荷守恒：电荷既不会创生，也不会消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一端转移到另一端；在转移过程中，电荷总量保持不变（一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变）注意：带点体碰撞问题：碰撞后所带电荷量中和且平均分配。6 验电器与静电计：了解即可。二、库伦定律1 真空中两个点电荷之间相互作用的电场力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上即： 其中k为静电力常量， k =9.0×10 9 Nm2/c22 成立条件真空中（空气中也近似成立），点电荷，即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计（对带电均匀的球， r为球心间的距离） 点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时，就可以把带电体视为点电荷（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距代替r）。点电荷很类似于我们力学中的质点注意：极大值问题：在距离为r的两带电体电量和一定的情况下，当Q1=Q2时，有F最大值。题型一、电荷守恒、库仑定律的理解1两个完全相同的金属球接触后，所带正、负电荷先中和然后平均分配于两球分配前后正、负电荷之和不变 2当求两个导体球间的库仑力时，要考虑电荷的重新分布，例：当两球都带正电时，电荷相互非斥而使电荷主要分布于两球的外侧,此时r将大于两球球心间的距离3库仑定律是长程力，当r0时，带电体不能看成质点，库仑定律不再适用4.微观粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力，当计算微观粒子间的相互作用时可忽略粒子间的万有引力5.计算库仑力时，先将电荷量的绝对值代入进行计算，然后根据电性来判断力的方向【例1】 两个半径相同的金属小球，带电量之比为17，相距为r(可视为点电荷)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的 ( )A. B. C. Dl 拓展如图611，A、B是两个完全相同的带电金属球，它们所带的电荷量分别为+3Q和+5Q，放在光滑绝缘的水平面上.若使金属球A、B分别由M、N两点以相等的动能相向运动，经时间两球刚好发生接触，然后两球又分别向相反方向运动设A、B返回M、N两点所经历的时间分别为、.则（）ABCD三、 电场强度电场：带电体的周围存在着的一种特殊物质，它的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力电荷间的相互作用就是通过电场发生作用的电场是客观存在的，它具有力和能的特性。能：常见的能有动能、内能和势能，其中高考必考的势能有重力势能、弹性势能、电势能。电场强度E：反映电场强弱和方向的物理量，是矢量定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F跟它的电荷量的比值，叫该点的电场强度即： 单位：V/，/ 场强的方向：规定正电荷在电场中某点的受力方向为该点的场强方向电场强度是矢量，电场强度的合成按照矢量的合成法则（平行四边形法则和三角形法则）（说明：电场中某点的场强与放入场中的试探电荷无关，而是由该点的位置和场源电荷决定的在电场中某一点确定了，则该点场强的大小与方向就是一个定值，与放入的检验电荷无关，即使不放入检验电荷，该处的场强大小方向仍不变。检验电荷q充当“测量工具”的作用某点的E取决于电场本身,(即场源及这点的位置,)与q检的正负,电何量q检和受到的电场力F无关.这一点很相似于重力场中的重力加速度,点定则重力加速度定.与放入该处物体的质量无关,即使不放入物体,该处的重力加速度仍为一个定值） 电场强度和电场力是两个概念，电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关，而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关。点电荷的电场强度：，其中Q为场源电荷，E为场中距Q为r的某点处的场强大小对于求均匀带电的球体或球壳外某点的场强时，r为该点到球心的距离电场强度的叠加：当存在多个场源电荷时，电场中某点的场强为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和解题方法：分别作出表示这几个点电荷在该点场强的有向线段，用平行四边形定则求出合场强；电场线：为形象描述电场而引入的假想曲线不是客观存在的线。电场线的形状：电场线起于正电荷终于负电荷；a、只有一个正电荷：电场线起于正电荷终于无穷远； b、只有一个负电荷：起于无穷远，终于负电荷；c、既有正电荷又有负电荷：起于正电荷终于负电荷； 电场线的特点： a、电场线不是封闭曲线； b、同一电场中的电场线不相交； 电场线不相交，也不相切。电场线不是电荷运动的轨迹也不能确定电荷的速度方向。电场线的作用： a、表示电场的强弱：电场线密则电场强（电场强度大）；电场线疏则电场弱电场 强度小）； b、表示电场强度的方向：电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向；没有画出电场线的地方不一定没有电场力。匀强电场：电场中各点场强大小处处相等，方向相同，匀强电场的电场线是一些平行的等间距的平行线平行板电容器间的电场就是匀强电场。 公式E=U/d的理解与应用(1)公式E=U/d反映了电场强度与电势差之间的关系，由公式可知，电场强度的方向就是电势降低最快的方向(2)公式E=U/d只适用于匀强电场，且d表示沿电场线方向两点间的距离，或两点所在等势面的范离(3)对非匀强电场，此公式也可用来定性分析，但非匀强电场中，各相邻等势面的电势差为一定值时，那么E越大处，d越小，即等势面越密题型二、电场与电场线的考查场强是矢量，叠加遵循平行四边形定则，场强的叠加是高考的热点，是本节的重点，需要重点突破电场线是认识和研究电场问题的有利工具，必须掌握典型电场的电场线的分布，知道电场线的切线方向与场强方向一致，其疏密可反映场强大小清除对电场线的一些错误认识【例2】等量异种点电荷的连线和中垂线如图616示，现将一个带负电的检验电荷先从图中的a点沿直线移动到b点，再从b点沿直线移动到c点，则检验电荷在此全过程中（ ）A所受电场力的方向不变 B所受电场力的大小恒定Cb点场强为0，电荷在b点受力也为0 D在平面内与c点场强相同的点总共有四处l 拓展如图618，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点（离O点很近）放一静止的点电荷q(负电荷)，不计重力，下列说法中正确的是（ ）A点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C点电荷运动到O点时加速度为零，速度达最大值D点电荷越过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零四、电势、电势差、电势能、等势面1、电势能：与重力势能一样，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫电势能，规定零势能点后，电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功不同的电荷在同一点所具有的电势能不一样：2、电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势电势的大小与试探电荷大小无关定义式：，单位：伏特VJ/C （考点）意义：电场中某一点的电势在数值上等于单位电荷在那一点所具有的电势能相对性：某点的电势与零电势点的选取有关通常取无限远或大地的电势为零势能点标量性：电势只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低电场线也可判定电势高低：沿着电场线方向，电势越来越低3、等势面：即电势相等的点构成的面电场线与等势面垂直并由电势高的等势面指向电势低的等势面沿等势面移动电荷，电场力不做功 相同电荷在同一等势面的任意位置，电势能相同；原因：电荷从一点移到另一点时，电场力不作功，所以电势能不变。4、电势差U：电场中两点之间电势之差电势差又命电压，国际单位是伏特。，静电力做的功等于电势能的减少量：或。5、电场力做功静电力做功的特点：在电场中确定的两点间移动电荷时，它的电势能的变化量是确定的，移动电荷时电场力做的功也是确定的，和重力做功一样，与路径无关（只与这两点间电势差有关）电场力做功与电势能改变的关系：静电力做正功，电势能减小，电势能转化为其它形式的能量；静电力做负功，电势能增加，其它形式的能转化为电势能静电力做的功等于电势能的减少量：或。电场强度与电势的对比 电场强度E电势1描述电场的力的性质描述电场的能的性质2电场中某点的场强等于放在该点的正点电荷所受的电场力F跟正点电荷电荷量q的比值·E=F/q，E在数值上等于单位正电荷所受的电场力电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置（零电势点）间的电势差，=/q，在数值上等于单位正电荷所具有的电势能3矢量标量4单位：N/C;V/mV（1V=1J/C）5联系：在匀强电场中UAB=Ed (d为A、B间沿电场线方向的距离） 电势沿着电场强度的方向降落