高二物理期末复习电场

第一章电场高二物理知识结构静电场基本性质力的性质——场强库仑定律——电场线能的性质——电势电势能电势差电场力的功等势面应用电场中的导体静电感应静电平衡电容--平行板电容器带电粒子在电场中的运动平衡（静力学）加速（动力学）偏转（类平抛）带电粒子在复合场中的运动知识内容电荷的相互作用（1）自然界的电荷只有两种：正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒，规定玻璃棒带的电荷为正电荷。负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒，规定橡胶棒带的电荷为负电荷。知识内容一、电荷1．电荷的种类和相互作用（2）物体带电的实质电子的得失和转移的过程就是物体带电的过程。（3）电荷之间有相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．1．物体带电的三种方式：即摩擦起电、感应起电和接触带电。问题讨论(1)摩擦起电是由于相互摩擦的物体间的电子的得失而使物体分别带上等量异种电荷，玻璃棒与丝绸摩擦时，由于玻璃棒容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，由于硬橡胶棒容易得到电子而带负电。(2)感应起电是指利用静电感应使物体带电的方式。(3)接触带电，指一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体接触后分开，而使不带电的导体带上电荷的方式。（1）基本电荷电量e=C1.6×10-19（3）电荷守恒定律：电荷既不能，也不能，它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。创生消失（4）点电荷：点电荷是一种理想化带电体模型，当带电体间的距离带电体的线度，以致带电体的形状和大小对作用力的影响可以时，此带电体可以看作点电荷。大大于忽略知识内容2．电量的单位和元电荷任何带电物体所带的电量均为e的，质子和电子带最小的电量e（2）电量的单位是库仑，简称库，符号是C．整数倍公式：真空中________，K=9×109牛米2/库2注意：(1)矢量性：求力时只用电荷绝对值代入计算，再根据电荷正负决定方向。(2）研究微观带电粒子（电子、质子、α粒子、各种离子）相互作用时，万有引力或重力可以忽略不计。库仑定律真空中两个点电荷间的作用力跟它们成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在.电量的乘积距离的平方两电荷的连线上122QQFkr适用条件：（1）.（2）.只适用于点电荷对于两均匀带电球体可作为点电荷处理(3）对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心间距离；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距离代替r。知识内容1．库仑定律的内容、表达式及物理意义2．库仑定律的应用知识内容（1）运用库仑定律计算时，要注意每个物理量用国际单位制单位．（2）对于电量、距离或作用力发生变化的习题，用比例法往往是方便的．[例1]真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A和B(A、B均可看作点电荷)，分别固定在两处，两球间静电力为F．用一个不带电的同样的金属小球C先和A接触，再与B接触，然后移去C，则A、B球间的静电力应为多大?若再使A、B间距增大一倍，则它们的静电力又为多大?例题分析例题分析解析：设A、B两球的电量分别为q、－q，相距r，那么F=kq2/r2，是引力．用球C接触球A后，A、C带电均为q/2；再用球C与球B接触后，电荷又重新平均分配．1()224BCqqqqq移去球C，A、B间的静电力为222112488qqkqFkFrr仍为引力．再把A、B间距从r增大到2r，2124(2)32qqFkFr二、电场强度1．电场：电场是电荷周围存在的电荷间发生相互作用的媒介物质；2、电场的最基本性质是。电荷放入电场后就具有电势能。对场中电荷有力的作用1、电场强度：表示电场的_________性质（强弱和方向）力的（1）、定义：大小（定义式）E=F/q此式适用于一切电场（2）是矢量，规定正电荷所受电场力的方向作为场强方向。知识内容电场一、电场及电场的物质性（3）叠加：E=E1+E2+…（矢量和），空间同时存在多个电场时，合场强可用平行四边形定则计算，Q只代表绝对值．3、电场的两种特例：点电荷电场_____，是E的决定式。（对比E=F/q式）2kQE=r匀强电场____，d表示沿电场方向两点间距离。UE=d知识内容注意：E与q无关，不能认为E与__________，E与F_（对比R=U/I，C=Q/U）Q成反比成正比虽然电场力F的大小与方向跟检验电荷q的大小和正负有关。但是比值F/q却跟检验电荷q的大小和正负无关，即电场强度的大小是由电场本身的内在因素决定的，它与引入电场中的检验电荷无关。问题讨论1．电场强度是描述电场的力的性质的物理量．虽然场强E=F/q，但场强E决不是检验电荷q所受的电场力，也不是单位正检验电荷所受的电场力，因为电场强度不是电场力．电场中某点的场强既与检验电荷的电量q无关，也与此检验电荷所受的电场力F无关，因为即使无检验电荷存在，该点的电场强度依然是原有的值，电场强度只是电场本身特征决定的量．E=F/q是从检验电场的角度上定义的场强．例题分析例1在电场中有一点P，下列说法正确的是：A．若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点场强加倍B．若P点没有试探电荷，则P点场强为零C．若P点场强越大，则同一电荷在P点受的电场力越大D．P点场强方向就是试探电荷在该点受力方向解析：P点场强与试探电荷无关，则A、B错误，而F=qE,当q一定时，E越大，F越大，C正确．带正电的试探电荷受力方向与该点场强方向相同，带负电的试探电荷受力方向与该点场强方向相反．故D不正确．答案C。2、电场线①定义：在电场中画一些曲线，使这些线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，并使线的疏密表示场强的大小。这些线称为电场线。②作用：形象化地描述电场；电场线上表示场强方向；电场线的表示场强大小。各点的切线方向疏密程度③特点：2）不闭合（始于正电荷或无穷远处，终于负电荷或无穷远处）3）不相交（空间任何一点只能有一个确定的场强方向）5）沿电场线的方向，电势降低。1）电场线是假想的，不是真实的。4）电场线不能相切。知识内容真空中点电荷的电场的电场线几种常见电场的电场线知识内容电场线知识内容问题讨论1．电场线和运动轨迹电场线是为形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的切线方向沿该点的场强的方向，也是正电荷在该点受力产生加速度的方向(负电荷受力方向相反)，运动轨迹是带电粒子在电场中实际通过的径迹，径迹上每点的切线方向为粒子在该点的速度的方向。物体运动速度的方向和它的加速度的方向是两回事，不一定相同，因此，电场线与运动轨迹不能混为一谈，不能认为电场线就是带电粒子在电场中运动的轨迹，只有当电场线是直线，且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上，运动轨迹才和电场线重合，这只是一种特殊的情况知识内容3．电场强度的计算（1）可以根据电场强度的定义式E=F/q进行计算，（2）对于点电荷电场的场强，根据电场强度的定义式和库仑定律可以得到点电荷电场的场强公式为E＝kq/r2，计算时要注意物理量的单位为国际单位制单位．问题讨论比较E=F/q和E=Kq/r2E=F/q是电场中电场强度的定义式,在所有电场中都适用.E=Kq/r2仅适用于真空中点电荷的电场.E=F/q提供了量度电场强度大小的一种方法.E=Kq/r2则提供了真空中点电荷电场的场强计算方法．在E=F/q中q是引入的检验电荷,故E与q无关，而在E=Kq/r2中Q是产生电场的电荷,故在r一定时E与Q成正比．例题分析例2真空中有两个等量异种点电荷，所带电荷量数值均为q，两电荷相距为r，试求两点电荷连线中点处的电场强度的大小．解：两点电荷Q在连线中点处的电场强度等大同向，根据电场的叠加原理可得222822QQkQEkkrrr例题分析例3如图所示，A为带正电Q的金属板，沿金属板的垂直平分线，在距板r处放一质量为m、电量为q的小球，小球受水平向右的电场力偏转θ角而静止，小球用绝缘细线悬于O点，试求小球所在处的电场强度？θAQm,qr解：分析小球受力如图所示，有平衡条件得θTmgF电tanFmg电所在处的电场强度tanFmgEqq小球带正电荷，因此电场强度方向水平向右。电势差电势能电势1、电势差：（2）公式：即单位电荷电场力做的功、也叫电压。ABABWU=q（3）单位：伏特（V）1V=1J/C（4）电势差是标量，但有正有负（5）决定的因素：与检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关，只与电场及始末两点的位置有关。（6）在匀强电场中：（ｄ为电场中两点沿电场线方向的距离）UEd知识内容（1）定义：电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟它的电量的比值，叫做这两点间的电势差．知识内容3、电场力做功的特点：①电场力做功只与始末位置有关，与路径无关。②用这个公式WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。电场力做的功WAB=qUAB这是电场力做功的决定式。2.电势能:（2）电势能是电荷和电场所组成的系统共有的。规定：无限远处的电势能为零（1）电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从该点移到电势能为零处(此处可以根据实际需要选定)，电场力所做的功。（3）电势能的正负和大小是相对的，电势能的差值是绝对的，知识内容4．电场力做功与电势能变化的关系（1）电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加．（2）电场力对电荷做功（或电荷克服电场力做功）多少，电荷的电势能就变化多少．（3）正电荷在电势高处电势能大；负电荷在电势高处电势能小。（4）利用公式W=qU进行计算时，各量都取绝对值，功的正负由电荷的正负和移动的方向判定。（5）每道题都应该画出示意图，抓住电场线这个关键。5、电势：（1）定义：电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移到零电势点电场力所做的功。a.零电势点是我们选取的，一般以大地或无穷远为零电势点。和重力势能的零势能点相类似。b.电势差实际上就是电势之差。（2）物理意义：反映电场中某点能量的性质。（3）电势是标量，但有正有负，单位：伏特（V）ABABU（4）电势的大小与该点在电场中的位置和零势点有关。注意：a.电势差的大小与零电势点无关。b.沿电场线方向电势逐点降低。知识内容从能的角度研究电场，电势是电场本身的一种特性，与检验电荷存在与否无关，规定：无限远处的电势为零，电势的正负和大小是相对的，电势的差的值是绝对的；问题讨论(1)根据场源电荷判定：离场源正电荷越近，电势越高，检验正电荷(或负电荷)的电势能越大(或越小)．离场源负电荷越近，电势越低，检验正电荷(或负电荷)的电势能越小(或越大)．(2)根据电场线判断：顺着电场线的方向，电势逐渐降低，检验正电荷(或负电荷)的电势能减小(增加)．逆着电场线的方向，电势逐渐升高，检验正电荷(或负电荷)的电势能增大(减小)．(3)根据检验电荷判断：电场力对正电荷做正功时，正电荷由高电势(电势能大)的点，移向低电势(电势能小)的点．电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势(电势能大)的点，移向高电势(电势能小)的点．1.电势、电势能的大小、正负判定方法(1)计算时将各量的正、负号代入公式，并可根据结果的正、负号进行判断.(2)计算时，各物理量均代入绝对值，然后再判断两点间的电势高低关系或其他问题．2．在应用公式UAB=WAB/q或WAB=qUAB时，对各物理量的符号通常有两种处理方法．例1如图所示，三个同心圆是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列。A、B、C分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上。A、C两点的电势依次为φA=10V和φC=2V，则B点的电势是A.一定等于6VB.一定低于6VC.一定高于6VD.无法确定例题分析问题讨论解：由U=Ed，在d相同时，E越大，电压U也越大。因此UABUBC，选B+ABC例2、在电场中有一条电场线，其上两点a和b，如图所示，比较a，b两点电势高低和电场强度的大小。如规定无穷远处电势为零，则a，b处电势是大于零还是小于零，为什么？【分析解答】顺电场线方向电势降低，∴Ua＞Ub，由于只有一条电力线，无法看出电场线疏密，也就无法判定场强大小。同样无法判定当无