《静电场》总结、题型归纳

用心爱心专心高二物理选修3-1《静电场》总结一、夯实基础知识（一）电荷及守恒定律1.电荷守恒定律（1）两种电荷：______和_____荷，任何带电体所带电量是基元电荷的_______倍。（2）基元电荷Ce19106.11______________，质子和电子所带电量等于一个基本电荷的电量。（3）电荷守恒定律：一个与外界无电荷交换的系统，电荷的_____________守恒。2.库仑定律（1）内容：____________________________________________________________________________________________________________________。（2）公式：221rQQKF_________________，F叫库仑力或静电力，也叫电场力。它可以是引力，也可以是斥力，K叫静电力常量，229/109CmNK_________________________。（3）适用条件：__________________（带电体的线度远小于电荷间的距离r时，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计时，可看作是点电荷）（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，不能再用球心间距代替r）。（二）电场强度1.电场___________周围存在的一种物质。电场是__________的，是不以人的意志为转移的，只要电荷存在，在其周围空间就存在电场，电场具有___的性质和______的性质。电场的最基本的性质是_______________________________。2.电场强度定义：_________________________________________________________________。公式：qFE/___________，E与q、F____关，取决于____________，适用于____电场。用心爱心专心其中的q为__________________（以前称为检验电荷），是电荷量很______的点电荷（可正可负）。方向：是____量，规定电场中某点的场强方向跟_______在该点所受电场力方向相同。3.点电荷Q在真空中产生的电场2rQKE________________，K为静电力常量。4.匀强电场在匀强电场中，场强在数值上等于沿______每单位长度上的电势差，即：dUE/_____。5.电场叠加几个电场叠加在同一区域形成的合电场，其场强可用矢量的合成定则（________）进行合成。6.电场线（1）概念：_____________________________________________________________。（2）性质：①电场线起始于__电荷（或来自无穷远）终止于__电荷（或伸向无穷远）但不会在没有电荷的地方中断；②电场线的___情况反映电场的强弱，电场线密的地方，场强__；③电场线上某点的__________就是该点的场强方向；④电场线空间中不______；⑤静电场中电场线不_______（在变化的电磁场中可以闭合）⑥电场线是人为引入的，实际上不是客观存在的。（三）电势能和电势、电势差1．静电力做功的特点：________________________________________________。2．电势能（1）定义：___________________________。（2）电场力做功与电势能的关系：在电场中移动电荷时，电场力对电荷做正功，电势能用心爱心专心减少；电场力对电荷做负功，电势能增加。电场力做的功等于电势能的变化量，即：PBPAPABEEEW__________________________也就是说，电荷在电场中某点（A）的电势能，等于静电力（电场力）把它从该点移动到零势能位置（B）时电场力所做的功。若取0PBE则cosABABPAqELWE（对匀强电场）=ABqU（对所有电场）（3）特点：①与参考点（零势能位置）选取有关；②是电荷与所在电场所共有的3.电势电荷在电场中某点（A）的电势能（PAE）与它的电荷量（q）的比值，叫做这一点的电势。用表示。即qEPAA___________。电场中电势的高低：______________________。电势零位置的选取与零电势能位置选取相似。4．等势面：________________________________________________。它具有如下特点：（1）电荷在同一等势面上移动，电场力不做功（而电场力做的功为零时，电荷不一定沿等势面移动）；（2）等势面一定跟电场线_________；（3）等差等势面密的地方场强______；（4）任意两等势面都不会_________；（5）电场线总是从电势较______的等势面指向电势较_________的等势面。5．电势差定义：___________________________________________，也叫电压。用ABU表示。即BAABABBABAABUUUU两者关系或也可这样说，电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟电荷电量的比值，叫做这两点间的电势差，也叫电压。用心爱心专心即：qWUABAB/______________________，电场中A、B两点间的电势差只取决于A、B两点在电场中的位置，与参考点的选取及被移动的电荷无关，U跟W、q无关。6．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_________越大，电场线上每一点的______表示该点的场强方向。○2电场线与电势的关系：_________________________________；○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____________，电场线与通过该处的等势面_____________；○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______且由______电势指向___电势，等差等势面越密的地方表示场强越________。※电场中的导体1.静电感应：电场中的导体内部的自由电子受到电场力作用，将向电场反方向做定向移动，结果使导体两端分别出现正负感应电荷。2.处于静电平衡状态的导体的特征：（1）内部场强（合场强）处处为零；（2）整个导体是等势体，表面是个等势面；（3）表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直；（4）净电荷只能分布在导体的外表面上。3.静电屏蔽：金属网罩（或金属包皮）能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响。（四）电容器和电容1.电容器：_______________________________________________________。使电容器带电（或电量增加）的过程叫__电，充电过程是电源的电能转化为电容器中的电场能的过程；使充用心爱心专心电后的电容器失去电荷（或电量减少）的过程叫___电，放电过程是电容器中的电场能转化为其它形式的能量的过程。2.电容（1）定义：__________________________________________________。（2）公式：UQC/___________，电容在数值上等于使电容器的两极板间的电势差增加1V所需的电量，与Q、U无关，只取决于电容器本身。（3）单位：法拉（F）。pFFF12610101。（4）平行板电容器的电容：随两极板间正对面积的增大而增大，随两极板间距离的减小而增大，随两极板间电介质的介电常数的增大而增大。即kdSCr4_____（真空中0r）（5）接在电路中电容器的两种变化电容器两端的电压恒定时：电量Q=CU∝C，而C=εS4πkd∝εSd，E=Ud∝1d．充电后断开电路，电容器带电量Q恒定：C∝εSd，U∝dεS，E∝1εS．（五）带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中要受电场力作用，因此要产生加速度。其速度、动能、电势能等都发生变化。设如图示平行金属板距离为d，极板长度为L，极板间的电压为U，现有一电荷量为q的带负电的粒子，以水平速度V0射入匀强电场中，V0⊥E，则：水平方向（垂直电场方向）：匀速直线运动：tvL0得：t=0Lv竖直方向（沿电场方向）：v0=0的匀加速直线运动：FEqqUammdm221aty得：2021vLmdqUy--------侧位移（偏转距离）用心爱心专心偏转角θ：粒子射出电场时垂直于电场方向的速度不变仍为v0，而沿电场方向的速度：0vLmdeUatv故电子离开电场时的偏转角为：200tanmdveULvv位移夹角：202tanmdveULlytan2tantan2Ly粒子沿中线垂直射入电场中，离开电场时，好象从电场的中心0沿直线射出的。说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。这一点和平抛运动的结论相同。穿越电场过程的动能增量：ΔEK=Eqy（注意，一般来说不等于qU）示波管的原理（1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管（2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。电子枪：产生高速飞行的一束电子。偏转电极：XX’使电子束水平偏移（加扫描电压）YY’使电子束竖直偏移（加信号电压）荧光屏：显示电子束偏移形成的波形。荧光屏上的侧移:y/=y+L/tan=202mdvLUe(L/+2L)=tan(L/+2L)ULdv0m，qyvtθθ用心爱心专心（3）原理：利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。二.重、难点突破：1.两点电荷间的相互作用力大小总是相等，即遵守牛顿第______定律。点电荷是物理中的理想模型，当带电体间的距离远远大于带电体的线度时，可以使用库仑定律，否则不能使用。例如：半径均为r的金属球如图1所示放置，使两球的边缘相距为r，今使两球带上等量的异种电荷Q，设两电荷Q间的库仑力大小为F，比较F与22)3(rQK的大小关系。显然，如果电荷能全部集中在球心处，则二者相等。但依题设条件，两球心间距离3r不是远远大于r，故不能把两带电球当作点电荷处理。实际上，由于异种电荷的相互吸引，使电荷分布在两球较靠近的球面处，这样两部分电荷的距离小于3r，故22)3(rQKF，同理，若两球带现种电荷Q，则22)3(rQKF。2.正确理解用比值定义的物理量，如电场强度qFE，电势差qWU，电容器的电容UQC，用这些比值仅仅能测量出电场强度E、电势差U、电容C，作为一个量度式，E跟F、q，U跟W、q，C跟Q、U无关。电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱，并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。带电粒子在电场中的运动轨道是由带电粒子受到的合外力情况和初速度情况来决定。3.注意电势和电势差的区别与联系（1）区别：电场中某点的电势与零电势点的选取有关（一般取无限远处或地球为零电势点）。而电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关。（2）联系：电场中某点的电势等于该点与零电势点间的电势差；而某两点的电势差等于这两点的电势的差值，即BAABU。用心爱心专心4.应用电场力做功的计算公式qUW时，有两种方法：（1）三个量都取绝对值，先计算出功的数值，然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功，还是克服电场力做功。（2）代入符号使用，将公式写成ABABqUW，特别是在比较A、B两点电势高低时更为方便：先计算qWUABAB/，若0ABU，即0BA，则BA；若0ABU，即0BA，则BA。[例]如图所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线方向由a到c，a、b间