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高三物理电场知识点梳理

2016-12-05 12:57:25 来源网站:百味书屋

篇一:高中物理电场知识点与题型归纳(精编)

高中物理电场总结

一. 教学内容:电场考点例析

电场是电学的基础知识,是承前启后的一章。通过这一章的学习要系统地把力学的“三大

方法”复习一遍,同时又要掌握新的概念和规律。这一章为历年高考的重点之一,特别是在力电综合试题中巧妙地把电场概念与牛顿定律、功能关系、动量等力学知识有机地结合起来,从求解过程中可以考查学生对力学、电学有关知识点的理解和熟练程度。只要同学们在复习本章时牢牢抓住“力和能两条主线”,实现知识的系统化,找出它们的有机联系,做到融会贯通,在高考得到本章相应试题的分数是不困难的。

二. 夯实基础知识

1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。

(1)库仑定律:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的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 N?m2/c2

成立条件:① 真空中(空气中也近似成立),② 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。(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,不能再用球心间距代替r)。

(2)电荷守恒定律:系统与外界无电荷交换时,系统的电荷代数和守恒。

2. 深刻理解电场的力的性质。

电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质

的物理量。

(1)定义: 放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,叫做该

点的电场强度,简称场强。这是电场强度的定义式,适用于任何电场。其中的q为试探电荷(以前称为检验电荷),是电荷量很小的点电荷(可正可负)。电场强度是矢量,规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。

(2)点电荷周围的场强公式是: ,其中Q是产生该电场的电荷,叫场源电荷。

(3)匀强电场的场强公式是: ,其中d是沿电场线方向上的距离。

3. 深刻理解电场的能的性质。

(1)电势φ:是描述电场能的性质的物理量。

① 电势定义为φ= P ,是一个没有方向意义的物理量,电势有高低之分,按规定:正电荷在电场中某点具有的电势能越大,该点电势越高 。

② 电势的值与零电势的选取有关,通常取离电场无穷远处电势为零;实际应用中常取大地

电势为零。

③ 当存在几个“场源”时,某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和 。

④ 电势差,A、B间电势差UAB=ΦA-ΦB;B、A间电势差UBA=ΦB-ΦA,显然UAB=-

UBA,电势差的值与零电势的选取无关。

(2)电势能:电荷在电场中由电荷和电场的相对位置所决定的能,它具有相对性,即电势

能的零点选取具有任意性;系统性,即电势能是电荷与电场所共有。

① 电势能可用Ep=qФ计算。

② 由于电荷有正、负,电势也有正、负(分别表示高于和低于零电势),故用Ep=qФ计

算电势能时,需带符号运算。

(3)电场线的特点:

① 始于正电荷(或无穷远),终于负电荷(或无穷远);

② 不相交,不闭合;

③ 不能穿过处于静电平衡状态的导体。

(4)电场线、场强、电势等势面的相互关系。

① 电场线与场强的关系;电场线越密的地方表示场强越大,电场线上每一点的切线方向表

示该点的场强方向。

② 电场线与电势的关系:沿着电场线方向,电势越来越低;

③ 电场线与等势面的关系:电场线越密的地方等差等势面也越密,电场线与通过该处的等

势面垂直;

④ 场强与电势无直接关系:场强大(或小)的地方电势不一定大(或小),零电势可由人

为选取,而场强是否为零则由电场本身决定;

⑤ 场强与等势面的关系:场强方向与通过该处的等势面垂直且由高电势指向低电势,等差

等势面越密的地方表示场强越大。

4. 掌握电场力做功计算方法

(1)电场力做功与电荷电势能的变化的关系。

电场力对电荷做正功时,电荷电势能减少;电场力对电荷做负功时,电荷电势能增加,电

势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。

(2)电场力做功的特点

电荷在电场中任意两点间移动时,它的电势能的变化量是确定的,因而移动电荷做功的值

也是确定的,所以,电场力移动电荷所做的功,与移动的路径无关,仅与始末位置的电势差有关,这与重力做功十分相似。

(3)计算方法

① 由功的定义式W=F·S来计算,但在中学阶段,限于数学基础,要求式中F为恒力才行,

所以,这个方法有局限性,仅在匀强电场中使用。

② 用结论“电场力做功等于电荷电势能增量的负值”来计算,即W=- ,已知电荷电

势能的值时求电场力的功比较方便。

③ 用W=qUAB来计算,此时,一般又有两个方案:一是严格带符号运算,q和UAB均考虚

正和负,所得W的正、负直接表明电场力做功的正、负;二是只取绝对值进行计算 ,所得W只是功的数值,至于做正功还是负功?可用力学知识判定。

5. 深刻理解电场中导体静电平衡条件。

把导体放入电场时,导体的电荷将出现重新分布,当感应电荷产生的附加场强E附和原场强

E原在导体内部叠加为零时,自由电子停止定向移动,导体处于静电平衡状态。

孤立的带电体和处于电场中的感应导体,处于静电平衡时,其特征:

(1)导体内部场强处处为零,没有电场线(叠加后的);(2)整个导体是等势体,导体

表面是等势面;(3)导体外部电场线与导体表面垂直,表面场强不一定为零;(4)对孤立导体,净电荷分布在外表面。

处理静电平衡问题的方法:(1)直接用静电平衡的特征进行分析;(2)画出电场中电场

线,进而分析电荷在电场力作用下移动情况。

注意两点:(1)用导线接地或用手触摸导体可把导体和地球看成一个大导体。(2)一般

取无穷远和地球的电势为零。

6. 深刻理解电容器电容概念

电容器的电容C=Q/U=△Q/△U,此式为定义式,适用于任何电容器。平行板电容器的电容

的决定式为C= 。对平行板电容器有关的Q、E、U、C的讨论要熟记两种情况:

(1)若两极保持与电源相连,则两极板间电压U不变;

(2)若充电后断开电源,则带电量Q不变。

【典型例题】

问题1:会解电荷守恒定律与库仑定律的综合题。

求解这类问题关键是抓住“等大的带电金属球接触后先中和,后平分”,然后利用库仑定

律求解。注意绝缘球带电是不能中和的。

[例1] 有三个完全一样的金属小球A、B、C,A带电量7Q,B带电量-Q,C不带电,将A、B固定,相距r,然后让C球反复与A、B球多次接触,最后移去C球,试问A、B两球间的相4互作用力变为原来的多少倍?(答:F’= F)

7

[例2] 两个相同的带电金属小球相距r时,相互作用力大小为F,将两球接触后分开,放回原处,相互作用力大小仍等于F,则两球原来所带电量和电性( )

A. 可能是等量的同种电荷 B. 可能是不等量的同种电荷

C. 可能是不等量的异种电荷 D. 不可能是异种电荷

问题2:会解分析求解电场强度。

电场强度是静电学中极其重要的概念,也是高考中考点分布的重点区域之一。求电场强度

的方法一般有:定义式法、点电荷场强公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法等。

[例3] 用长为的金属丝弯成半径为r的圆弧,但在A、B之间留有宽度为d的间隙,且,将电量为Q的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心处的电场强度。

[例4] 如图所示,均匀带电圆环所带电荷量为Q,半径为R,圆心为O,

P为垂直于圆环平面的对称轴上的一点,OP=L,试求P点的场强。 答:

[例5] 如图3所示, 是匀强电场中的三点,并构成一等边三角形,每边长为

,将一带电量的电荷从a点移到b点,电场力做功;若将同一点电荷从a点移到c点,电场力做功W2=6×10-6J,试求匀强电场的电场强度E。

答:

问题3:会根据给出的一条电场线,分析推断电势和场强的变化情况。

[例6] 如图4所示,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,a、b间距离等于b、c 间距离。用Ua、Ub、Uc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度,可以判定( )

A. Ua>Ub>UcB. Ua-Ub=Ub-Uc

C. Ea>Eb>Ec D. Ea=Eb=Ec

[例7] 如图5所示,在a点由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带电粒子,粒子到达b点时速度恰好为零,设ab所在的电场线竖直向下,a、b间的高度差为h,则( )

A. 带电粒子带负电

B. a、b两点间的电势差Uab=mgh/q

C. b点场强大于a点场强

D. a点场强大于b点场强

问题4:会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹,分析推断带电粒子的性质。

[例8] 图6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

B. 带电粒子在a、b两点的受力方向

C. 带电粒子在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

问题5:会根据给定电势的分布情况,求作电场线。

[例9] 如图7所示,A、B、C为匀强电场中的3个点,已知这3点的电势分别为φA=10V, φB=2V,φC=-6V。试在图上画出过B点的等势线和场强的方向(可用三角板画)。

问题6:会求解带电体在电场中的平衡问题。

[例10] 如图8所示,在真空中同一条直线上的A、B两点固定有电荷量分别为+4Q和-Q的点电荷。① 将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止?② 若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?电荷量是多大?(设AB=L1,BC=L2)

[例11] 如图9所示,已知带电小球A、B的电荷分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点。静止时A、B相距为d。为使平衡时AB间距离减为d/2,可采用以下哪些方法( )

A. 将小球A、B的质量都增加到原来的2倍

B. 将小球B的质量增加到原来的8倍

C. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半

D. 将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,

同时将小球B的质量增加到原来的2倍

[例12] 如图10甲所示,两根长为L的丝线下端悬挂一质量为m,带电量分别为+q和-q的小球A和B,处于场强为E,方向水平向左的匀强电场之中,使长度也为L的连线AB拉紧,并使小球处于静止状态,求E的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态。

答:

问题7:会计算电场力的功。

[例13] 一平行板电容器的电容为C,两板间的距离为d,上板带正电,电量为Q,下板带负电,电量也为Q,它们产生的电场在很远处的电势为零。两个带异号电荷的小球用一绝缘钢性杆相连,小球的电量都为q,杆长为L,且L<d。现将它们从很远处移到电容器内两板之间,处于图11所示的静止状态(杆与板面垂直),在此过程中两个小球克服电场力所做总功的大小等于多少?(设两球移动过程中极板上电荷分布情况不变)( )

A.B. 0 C. D.

问题8:会用力学方法分析求解带电粒子的运动问题。

[例14] 质量为2m,带2q正电荷的小球A,起初静止在光滑绝缘水平面上,当另一质量为m、带q负电荷的小球B以速度V0离A而去的同时,释放A球,如图12所示。若某时刻两球的电势能有最大值,求:

(1)此时两球速度各多大?(V=V0/3)

(2

)与开始时相比,电势能最多增加多少?

()

篇二:高二物理电场知识点整理

高二物理电场知识点整理

一、电荷、电荷守恒定律

1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。

2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子(或质子)所带的电量。

说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。 荷质比(比荷):电荷量q与质量m之比,(q/m)叫电荷的比荷

3、起电方式有三种

①摩擦起电,

②接触起电 注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。

③感应起电——切割B,或磁通量发生变化。

④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子效应——在光的照射下使物体发射出电子

4、电荷守恒定律:

电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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,系统的电荷总数是不变的.

二、库仑定律

1. 内容:真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的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。方向由电性决定(同性相斥、异性相吸)

2.公式:k=9.0×109N·m2/C2

极大值问题:在r和两带电体电量和一定的情况下,当Q1=Q2时,有F最大值。

3.适用条件:(1)真空中; (2)点电荷.

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)。点电荷很相似于我们力学中的质点.

注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律

②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。

计算方法:

①带正负计算,为正表示斥力;为负表示引力。

②一般电荷用绝对值计算,方向由电性异、同判断

三个自由点电荷平衡问题,静电场的典型问题,它们均处于平衡状态时的规律。 ① “三点共线,两同夹异,两大夹小” ② 中间电荷靠近另两个中电量较小的。 ③ 中间点电荷的平衡求间距,两边之一平衡求中间点电荷的电量,关系式为 或 ④ q1、q3固定时,q2的平衡位置具有唯一性,且与q2的电量多少,电性正负无关。

三、电场:

1、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质.电荷间的作用总是通过电场进行的。

电场:只要电荷存在它周围就存在电场,电场是客观存在的,它具有力和能的特性。力(电场强度);能(磁通量) 。若电荷不动周围的是静电场,若电荷运动周围不单有电场而且产生磁场,

2、电场的基本性质-------①是对放入其中的电荷有力的作用。②能使放入电场中的导体产生静电感应现象

3、电场可以由存在的电荷产生,也可以由变化的磁场产生。

四、电场强度(E)——描述电场力特性的物理量。(矢量)

1.定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱

2.求E的规律及方法(有如下5种):

①E= (定义 普遍适用)单位是:N/C或V/m; “描述自身的物理量”统统不能说××正比,××反比(下同)

② (导出式,真空中的点电荷,其中Q是产生该电场的电荷)

③ (导出式,仅适用于匀强电场,其中d是沿电场线方向上的距离)

④ 电场的矢量叠加:当存在几个场源时,某处的合场强=各个场源单独存在时在此处产生场强的矢量和

⑤ 利用对称性求解。

3.方向:①与该点正电荷受力方向相同,与负电荷的受力方向相反; ②电场线的切线方向是该点场强的方向;

③场强的方向与该处等势面的方向垂直.平行板电容器边缘除外

4.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.

5、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)

6、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。

五、电场线:

定义:在电场中为了形象的描绘电场而人为想象出或假想的曲线[描述E的强弱(疏密)和方向]。电场线实际上并不存.

但E又是客观存在的,电场线是人为引入的研究工具。电场线是人为引进的,实际上是不存在的;法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场或磁场。 ① 切线方向表示该点场强的方向,也是正电荷的受力方向.

② 静电场电场线有始有终:始于“+”,终止于“-”或无穷远,从正电荷出发到负电荷终止,或从正电荷出发到无穷远处终止,或者从无穷远处出发到负电荷终止.

③ 疏密表示该处电场的强弱,也表示该处场强的大小.越密,则E越强

④ 匀强电场的电场线平行且等间距直线表示.(平行板电容器间的电场,边缘除

外) ⑤ 没有画出电场线的地方不一定没有电场.

⑥ 沿着电场线方向,电势越来越低.但E不一定减小;沿E方向电势降低最快的方向。 ⑦ 电场线⊥等势面.电场线由高等势面批向低等势面.

⑧ 静电场的电场线不相交,不终断,不成闭合曲线。但变化的电场的电场线是闭合的。 ⑨ 电场线不是电荷运动的轨迹.也不能确定电荷的速度方向。

除非三个条件同时满足:①电场线为直线,②v0=0或v0方向与E方向平行。③仅受电场力作用。

六、熟记几种典型电场的电场线特点:(重点)

电场能的性质(电势 )

一、电势差U (是指两点间的)

①定义:电场中两点间移动检验电荷q(从A→B),电场力做的功WAB跟其电量q的比值叫做这两点间的电势差,UAB=WAB/q是标量.UAB的正负只表示两点电势谁高谁低。UAB为正表示A点的电势高于B点的电势。

②数值上=单位正电荷从A→B过程中电场力所做的功。 ③等于A、B的电势之差,即UAB=φA-φB

④在匀强电场中UAB= EdE (dE表示沿电场方向上的距离)

意义:反映电场本身性质,取决于电场两点,与移动的电荷无关,与零电势的选取无关, 电势差对应静电力做功, 电能 其它形式的能。 电动势对应非静电力做功 电能 其它形式的能

点评:电势差很类似于重力场中的高度差.物体从重力场中的一点移到另一点,重力做的功跟其重量的比值叫做这两点的高度差h=W/G. 二、电势(是指某点的)描述电场能性质的物理量。

必须先选一个零势点,(具有相对性)相对零势点而言,常选无穷远或大地作为零电势。 正点电荷产生的电场中各点的电势为正,负点电荷产生的电场中各点的电势为负。 ①定义:某点相对零电势的电势差叫做该点的电势,是标量. ②在数值上=单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功.

特点:

⑴ 标量:有正负,无方向,只表示相对零势点比较的结果。

⑵ 电场中某点的电势由电场本身因素决定,与检验电荷无关。与零势点的选取

有关。 ⑶ 沿电场线方向电势降低,逆。。。。。。(但场强不一定减小)。沿E方向电势降得最快。 ⑷ 当存在几个场源时,某处合电场的电势等于各个场源在此处产生电势代数和的叠加。 电势高低的判断方法:1根
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