静电场复习

静电场专题复习知识网络一．电荷、电荷守恒定律1.自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷。例如：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。2.元电荷：电荷量C1060.119e的电荷，叫元电荷。说明任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。3.电荷守恒定律：电荷既不能被创造，又不能被消灭，它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，电荷的总量保持不变。二．库仑定律1.内容：在真空中静止的两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在他们的连线上。2.公式：叫静电力常量）式中,/100.9(229221CmNkrQQkF3.适用条件：真空中的点电荷(两个带不同种电荷的点电荷如接触，则两者会先中和然后再平分电荷）4.点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形状对相互作用力的影响可忽略不计，这样的带电体可以看成点电荷。三.自由点电荷共线平衡．．问题共线平衡的三个自由电荷，电性是“两侧同，中间异”，电量是“夹小”—指中间电荷电量最小，“靠小”—指中间电荷靠近电量较小的电荷。例1．下列各组共线的三个自由电荷,可以平衡的是（）A、4Q4Q4QB、4Q－5Q3QC、9Q－4Q36QD、－4Q2Q－3Q答案：C三．电场⑴定义：存在电荷周围能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。⑵基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。四.电场强度⑴定义：放入电场中的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值，叫做改点的电场强度单位：N/C或V/m。⑵电场强度的三种表达方式的比较定义式决定式关系式表达式qFE/2/rkQEdUE/适用范围任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E的大小和方向与检验电荷的电荷量以及电性以及存在与否无关Q：场源电荷的电荷量r:研究点到场源电荷的距离U:电场中两点的电势差d：两点沿电场线方向的距离⑷矢量性：规定正电荷在电场中受到的电场力的方向为改点电场强度的方向，或与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。⑸叠加性：多个电荷在电场中某点的电场强度为各个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，这种关系叫做电场强度的叠加，电场强度的叠加尊从平行四边形定则。五．电场线、匀强电场1.电场线：为了形象直观描述电场的强弱和方向，在电场中画出一系列的曲线，曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向，曲线的疏密程度表示场强的大小。2.电场线的特点⑴电场线是为了直观形象的描述电场而假想的、实际是不存在的理想化模型。⑵始于正电荷或无穷远，终于无穷远或负电荷，电场线是不闭合曲线。⑶任意两条电场线不相交。⑷电场线的疏密表示电场的强弱（即电场线越密，电场强度越大，电场线越疏，电场强度越小），某点的切线方向表示该点的场强方向，它不表示电荷在电场中的运动轨迹。⑸沿着电场线的方向电势降低；电场线从高等势面（线）垂直指向低等势面（线），且电场线与登势面垂直。3.匀强电场⑴定义：场强方向处处相同，场强大小处处相等的区域称之为匀强电场。⑵特点：匀强电场中的电场线是等距的平行线。平行正对的两金属板带等量异种电荷后，在两板之间除边缘外的电场就是匀强电场。4.几种典型的电场线孤立的正电荷、负电荷、等量异种电荷、等量同种电荷、正点电荷与大金属板间、带等量异种电荷的平行金属板间的电场线六．电势1.定义：电势实际上是和标准位置的电势差，即电场中某点的电势。在数值上等于把1C正电荷从某点移到标准位置（零电势点）是静电力说做的功。2.定义式：)0(BABABAqWU3.单位：)11(CJV伏特4.矢标性：是标量，当有正负，电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低七．电势差1.定义：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与该电荷电荷量的比值qWAB就叫做AB两点的电势差，用ABU表示。2.定义式：qWUABAB3.单位：)CJ1V1(伏特4.矢标性：是标量，当有正负，正负代表电势的高低八．等势面1.定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。2.等势面的特点⑴等势面一定跟电场线垂直⑵电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面⑶任意两等势面都不会相交⑷电荷在同一等势面上移动时，电场力做功为零⑸电场强度较大的地方，等差等势面较密⑹几种常见的等势面如下：例2.（09年全国卷Ⅰ）18.如图所示，一电场的电场线分布关于y轴（沿竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN，P点在y轴的右侧，MP⊥ON，则A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动答案：AD九．电势能1.定义：电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这一点到电势能为零处（电势为零）静电力所做的功。2.定义式：qEP3.单位：焦耳（J）4.矢标性：是标量，当有正负，电势能的正负表示该点电势能比零电势能点高还是低。5.电场力做功与电势能变化的关系⑴静电力对电荷做正功电势能就减小，静电力对电荷做负功电势能就增加。⑵静电力对电荷做功等于电荷电势能的变化量，所以静电力的功是电荷电势能变化的量度。用PE表示电势能，则将电荷从A点移到B点，有PPBPABAABABEEEqqUqW例3.在静电场中，一个电子由a点移到b点时电场力做功为5eV，则以下认识中错误的是A．电场强度的方向一定由b沿直线指向a．B．a、b两点间电势差Uab=5V．C．电子的电势能减少5eV．D．电子的电势能减少5J．答案：ABD例4．如图所示，分别在M、N两点固定放置两个点电荷，电荷量均为+Q，MN连线的中点为O．正方形ABCD以O点为中心，E、F、G、H是正方形四边的中点，则下列说法中正确的是()A．A点电势低于B点电势B．正点电荷沿直线从A到B，电势能先减小后增大C．O点的电场强度为零，电势也为零D．对同一负点电荷，沿路径A→C→D比沿A→B电场力做的功多答案：B电场强度、电势、电势差、电势能的总结电场强度电势电势差电势能意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场的做功的本领描述电荷在电场中的能量，电荷做功的本领定义qFE/qEPqWUABABqEP矢标性矢量：方向为放在电场中的正电荷的受力方向标量，有正负，正负只表示大小标量，有正负，正负只表示电势的高低正电荷在正电势位置有正电势能，简化为：正正得正，正负的负，负负的正决定因素场强由本身决定，与试探电荷无关场强由本身决定，与试探电荷无关，其大小与参考点的选取有由电场本身的两点间差异决定，与试探电荷无关，与参考点的选取无关由电荷量与该点电势二者决定，与参考点选取有关+QMAODBCN+QEHFG关，有相对性关系场强为零的地方电势不一定为零电势为零的地方场强不一定为零零场强区域两点间电势一定为零，电势差为零的区域场强不一定为零场强为零，电势能不一定为零，电势为零，电势能一定为零联系匀强电场中dEUAB（d为AB间沿场强方向上的距离）；电势沿着场强方向降低最快；；，qEEEEqWUPPABPBPABAABAB例5．如图在纸面内有一匀强电场，一带正电的小球（不计重力）在恒力F作用下沿虚线从A点匀速运动到B点。已知力F和AB间的夹角θ，点A、B间的距离为d，小球带电q，则下列结论正确的是()①强大小为②A、B两点间的电势差为③带电小球从A点运动到B点的过程中电势能增加了Fdcosθ④若带电小球从B点向A点做匀速直线运动，则F必须反向A．①②B．①③C．②③D．③④【答案】C例6.如图（1），A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个边长为10cm的正六边形的六个顶点，A、B、C三点电势分别为1.0V、2.0V、3.0V，则下列说法正确的是（）A．匀强电场的场强大小为10V/mB．匀强电场的场强大小为3320V/mC．电荷量为1.6×10－19C的正点电荷从E点移到F点，电荷克服电场力做功为1.6×10－19JD．电荷量为1.6×10－19C的负点电荷从F点移到D点，电荷的电势能减少4.8×10－19J解析：AB选项：要找出等势面，求出两个等势面之间的距离。CD选项：直接利用计算电场力做功的公式，和电场力的功与电势能的关系解决。例7．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两板间有一个正电荷固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器两板间的电压，W表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置则()A．U变小，E不变B．E变小，W不变C．U变小，W不变D．U不变，W不变例8．如图所示，a、b是电场线上的两点，将一点电荷q从a点移到b点，电场力做功W，qFEcosqFdcos且知a、b间的距离为d，以下说法中正确的是()A．a、b两点间的电势差为WqB．a点的电场强度为E＝WqdC．b点的电场强度为E＝WqdD．a点的电势为Wq【答案】A十．电容器1.构成：两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器。2.充放电：（1）充电：使电容器两极板带上等量异种电荷的过程。充电的过程是将电场能储存在电容器中。（2）放电：使充电后的电容器失去电荷的过程。放电的过程中储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能量。3．电容器带的电荷量：是指每个极板上所带电荷量的绝对值4.电容器的电压：（1）额定电压：是指电容器的对大正常工作即电容器铭牌上的标定数值。（2）击穿电压：是指把电容器的电介质击穿导电使电容器损坏的极限电压。十一.电容1．定义：电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U的比值2．定义式：是计算式非决定式）(UQUQC3．电容的单位：法拉，符号：F。PFFF126101014．物理意义：电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于电容器两板间的电势差增加1V所需的电荷量。5．制约因素：电容器的电容与Q、U的大小无关，是由电容器本身的结构决定的。对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关。十二.平行板电容器1．平行板电容器的电容的决定式：ddkCSS41即平行板电容器的电容与介质的介电常数成正比，与两板正对的面积成正比，与两板间距成反比。2．平行板电容器两板间的电场：可认为是匀强电场，E=U/d例9．如图8所示，D是一只二极管，它的作用是只允许电流从a流向b，不允许电流从b流向a，平行板电容器AB内部原有电荷P处于静止状态，当两极板A和B的间距稍增大一些的瞬间(两极板仍平行)，P的运动情况将是（）A．仍静止不动．B．向下运动C．向上运动．D．无法判断．答案选A十三.带电粒子在电场中的运动1.带电粒子的加速：对于加速问题，一般从能量角度，应用动能定理求解。若为匀变速直线运动，可用牛顿运动定律与运动学公式求解。2.带电粒子在匀强电场中的偏转：对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后，受到的电场力恒定且与初速度方向垂直，做匀变速曲线运动（类平抛运动）。⑴处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性：分合运动的独立性、分合运动的等时性、分运动与合运动的等效性。沿初速度方向为匀速直线运动、沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。⑵基本关系：x方向：匀速直线运动tvLvvx00，Y方向：初速度为零的匀加速直线运动1．离开电场时侧向偏转量：y20222121mdvqULaty2．离开电场时的偏转角：φ200tanmdvqULvvy推论.粒子从偏转电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交一点,此点平分沿初速度方向的位移。例10.带负电的小球在某电场中受重力和电场力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动②在等势面上做匀速圆周运动．该电场可能是()A．一个带正电的点电荷形成B．一个带负电的点电荷形成C．两个分立的带等量负电的点电荷形成D．一个带负电的点电荷与带正电的无限大导体平板形成【答案】A例11．如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔．右极板电势随时