2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)知識考點(diǎn)專題07《靜電場》

1、2020年高考一輪復(fù)習(xí)知識考點(diǎn)專題 07靜電場第一節(jié)電場力的性質(zhì)【基本概念、規(guī)律】一、電荷和電荷守恒定律1. 點(diǎn)電荷：形狀和大小對研究問題的影響可忽略不計的帶電體稱為點(diǎn)電荷.2 電荷守恒定律(1) 電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體 的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變.(2) 起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電.二、庫侖定律1內(nèi)容：真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比， 與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上.2. 公式：F = k*#,式中的k= 9.0 XO9 N m2/C2，叫做靜

2、電力常量.3. 適用條件：(1)點(diǎn)電荷；真空.三、電場強(qiáng)度1意義：描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量.2. 公式(1) 定義式：E= F，是矢量，單位：N/C或V/m.q(2) 點(diǎn)電荷的場強(qiáng)：E= k, Q為場源電荷，r為某點(diǎn)到Q的距離.U(3) 勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)：E =-.3方向：規(guī)定為正電荷在電場中某點(diǎn)所受電場力的方向.四、電場線及特點(diǎn)1. 電場線：電場線是畫在電場中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示 該點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向.2. 電場線的特點(diǎn)(1) 電場線從正電荷或無限遠(yuǎn)處出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn)處.(2) 電場線不相交.(3) 在同一電場里，電場線越密的地方場強(qiáng)越大.沿電場線方向電勢降

3、低.(5)電場線和等勢面在相交處互相垂直.3. 幾種典型電場的電場線 (如圖所示)扭1Z點(diǎn)電荷時電場等就異種點(diǎn)電荷的電場警雖同種點(diǎn)電荷的F壯場勻曲取場點(diǎn)蛆荷與金屁板何的砒場【重要考點(diǎn)歸納】考點(diǎn)一對庫侖定律的理解和應(yīng)用1 對庫侖定律的理解(1) F = kq, r指兩點(diǎn)電荷間的距離對可視為點(diǎn)電荷的兩個均勻帶電球，r為兩球心間距.當(dāng)兩個電荷間的距離 rt0時，電荷不能視為點(diǎn)電荷，它們之間的靜電力不能認(rèn)為趨 于無限大.2. 電荷的分配規(guī)律(1) 兩個帶同種電荷的相同金屬球接觸，則其電荷量平分.兩個帶異種電荷的相同金屬球接觸，則其電荷量先中和再平分.考點(diǎn)二電場線與帶電粒子的運(yùn)動軌跡分析1 電荷運(yùn)動的軌

4、跡與電場線一般不重合若電荷只受電場力的作用，在以下條件均滿 足的情況下兩者重合：(1) 電場線是直線.(2) 電荷由靜止釋放或有初速度，且初速度方向與電場線方向平行.2 由粒子運(yùn)動軌跡判斷粒子運(yùn)動情況：(1) 粒子受力方向指向曲線的內(nèi)側(cè)，且與電場線相切.(2) 由電場線的疏密判斷加速度大小.由電場力做功的正負(fù)判斷粒子動能的變化.3求解這類問題的方法：(1) “動與力兩線法”一一出速度線”運(yùn)動軌跡在初始位置的切線 )與力線”在初始 位置電場線的切線方向)，從二者的夾角情況來分析曲線運(yùn)動的情景.(2) 三不知時要假設(shè)” 荷的正負(fù)、場強(qiáng)的方向(或等勢面電勢的高低)、電荷運(yùn)動的方向，是題意中相互制約的

5、三個方面.若已知其中的任一個， 可順次向下分析判定各待求量；若三個都不知(三不知)，則要用 假設(shè)法”分別討論各種情況.考點(diǎn)三靜電力作用下的平衡問題1解決這類問題與解決力學(xué)中的平衡問題的方法步驟相同，只不過是多了靜電力而已.2.(1)解決靜電力作用下的平衡問題，首先應(yīng)確定研究對象，如果有幾個物體相互作用時,要依據(jù)題意，適當(dāng)選取整體法”或 隔離法”.(2) 電荷在勻強(qiáng)電場中所受電場力與位置無關(guān)；庫侖力大小隨距離變化而變化.考點(diǎn)四 帶電體的力電綜合問題解決該類問題的一般思路確定研究對鏑一帶電怵證v帶電休構(gòu)嵐的嘉統(tǒng)電場力(gE或Zt11:兩大分梶)一甬力是否鯉略，抿題總：基 L本粒產(chǎn)-股恕略，帶電坤一

6、 眾不能您略運(yùn)動情況反映量力情況)IWI一平衡條件、牛頓第1定律、動能宦觀【思想方法與技巧】用對稱法處理場強(qiáng)疊加問題對稱現(xiàn)象普遍存在于各種物理現(xiàn)象和物理規(guī)律中，應(yīng)用對稱性不僅能幫助我們認(rèn)識和探索某些基本規(guī)律，而且也能幫助我們?nèi)デ蠼饽承┚唧w的物理問題.利用對稱法分析解決物理問題，可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)演算和推導(dǎo)，直接抓住問題的特點(diǎn)，出奇制勝，快速簡便地求解問題.第二節(jié)電場能的性質(zhì)【基本概念、規(guī)律】一、電場力做功和電勢能1. 電場力做功(1) 特點(diǎn)：靜電力做功與實際路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān).(2) 計算方法 W= qEd,只適用于勻強(qiáng)電場，其中 d為沿電場方向的距離. WAB = qUAB，適用于任

7、何電場.2. 電勢能(1) 定義：電荷在電場中具有的勢能，數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到零勢能位置時靜電 力所做的功.Wab= EpA靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的減少量，即EpB= AEp.(3) 電勢能具有相對性.二、電勢、等勢面1. 電勢(1) 定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值.(2) 定義式：()= Eq.(3) 相對性：電勢具有相對性，同一點(diǎn)的電勢因零電勢點(diǎn)的選取不同而不同.2等勢面(1) 定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面.特點(diǎn) 在等勢面上移動電荷，電場力不做功. 等勢面一定與電場線垂直，即與場強(qiáng)方向垂直. 電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低

8、的等勢面. 等差等勢面的疏密表示電場的強(qiáng)弱(等差等勢面越密的地方，電場線越密).三、電勢差1. 定義：電荷在電場中，由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時，電場力所做的功 Wab與移動的電 荷的電量q的比值.2. 定義式：Uab =晉.3. 電勢差與電勢的關(guān)系：Uab=転一帕，uab =_ uba.4. 電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系勻強(qiáng)電場中兩點(diǎn)間的電勢差等于電場強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場方向的距離的乘積，即Uab=Ed.特別提示：電勢和電勢差都是由電場本身決定的，與檢驗電荷無關(guān)，但電場中各點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)，而電勢差與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān).【重要考點(diǎn)歸納】考點(diǎn)一 電勢高低及電勢能大小的比較1. 比較電勢高低的方法

9、(1) 根據(jù)電場線方向：沿電場線方向電勢越來越低.根據(jù)Uab =弧一電：若Uab0，則抵 電，若UabV 0，則0a電.根據(jù)場源電荷：取無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則正電荷周圍電勢為正值，負(fù)電荷周圍電勢 為負(fù)值；靠近正電荷處電勢高，靠近負(fù)電荷處電勢低.2. 電勢能大小的比較方法(1)做功判斷法電場力做正功，電勢能減?。浑妶隽ψ鲐?fù)功，電勢能增加(與其他力做功無關(guān)).電荷電勢法正電荷在電勢高處電勢能大，負(fù)電荷在電勢低處電勢能大.考點(diǎn)二等勢面與粒子運(yùn)動軌跡的分析1.幾種常見的典型電場的等勢面比較電場等勢面(實線)圖樣重要描述勻強(qiáng)電場41-1 - - * -II- -垂直于電場線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場:鹼以點(diǎn)電

10、荷為球心的一簇球面等量異種點(diǎn)電荷的電場1i t勺P 連線的中垂線上的電勢為零等量冋種正點(diǎn)電荷的電場連線上，中點(diǎn)電勢最低，而在中垂線上，中點(diǎn)電勢最高2帶電粒子在電場中運(yùn)動軌跡問題的分析方法從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場方向或電荷的正負(fù)；(2) 結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負(fù)，從而確定電勢能、 電勢和電勢差的變化等；(3) 根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況.考點(diǎn)三 公式U = Ed的拓展應(yīng)用1. 在勻強(qiáng)電場中 U = Ed,即在沿電場線方向上，U * d.推論如下：4a+帕(1) 如圖甲，C點(diǎn)為線段AB的中點(diǎn)，則有(fc=2

11、B.(2) 如圖乙，AB/ CD，且 AB = CD，貝U Uab= Ucd.甲乙2在非勻強(qiáng)電場中 U= Ed雖不能直接應(yīng)用，但可以用作定性判斷.考點(diǎn)四 電場中的功能關(guān)系1求電場力做功的幾種方法(1)由公式 W= Fl cos a計算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場，可變形為W= Eqlcos a由Wab = qUAB計算，此公式適用于任何電場.(3) 由電勢能的變化計算： WAB= EpAEpB.(4) 由動能定理計算： W 電場力 W 其他力= AEk. 注意：電荷沿等勢面移動電場力不做功2電場中的功能關(guān)系(1) 若只有電場力做功，電勢能與動能之和保持不變(2) 若只有電場力和重力做功，電勢能、重

12、力勢能、動能之和保持不變(3) 除重力、彈簧彈力之外，其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化(4) 所有外力對物體所做的功等于物體動能的變化3. 在解決電場中的能量問題時常用到的基本規(guī)律有動能定理、能量守恒定律和功能關(guān) 系(1) 應(yīng)用動能定理解決問題需研究合外力的功(或總功 )(2) 應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化(3) 應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場力做功與電勢能改變之間的對應(yīng)關(guān)系(4) 有電場力做功的過程機(jī)械能不守恒，但機(jī)械能與電勢能的總和可以守恒 【思想方法與技巧】E x和0 x圖象的處理方法1Ex 圖象(1) 反映了電場強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律(2) E

13、0表示場強(qiáng)沿x軸正方向；E V 0表示場強(qiáng)沿x軸負(fù)方向.圖線與x軸圍成的 面積”表示電勢差，面積”大小表示電勢差大小，兩點(diǎn)的電勢高低根據(jù)電場方向判定.2. 0 x圖象(1)描述了電勢隨位移變化的規(guī)律.根據(jù)電勢的高低可以判斷電場強(qiáng)度的方向是沿x軸正方向還是負(fù)方向.(3) 斜率的大小表示場強(qiáng)的大小，斜率為零處場強(qiáng)為零.3. 看懂圖象是解題的前提，解答此題的關(guān)鍵是明確圖象的斜率、面積的物理意義.第三節(jié) 電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動【基本概念、規(guī)律】一、電容器、電容1 電容器(1)組成：由兩個彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成.帶電量：一個極板所帶電量的絕對值.(3) 電容器的充、放電充電：使電容器帶

14、電的過程， 充電后電容器兩板帶上等量的異種電荷，電容器中儲存電場能.放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.2電容Q(1) 定義式：c=u.6 12(2) 單位：法拉(F), 1 F = 10 小=10 pF.3 平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與正對面積成正比，與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與 兩極板間距離成反比.決定式：C = 4nkd， k為靜電力常量.特別提醒：c=Q或c=|Q適用于任何電容器，但c=證僅適用于平行板電容器.二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動1. 加速問題1 2 1 2(1) 在勻強(qiáng)電場中： W= qEd= qU = ?mv ?mvo；

15、1 2 1 2(2) 在非勻強(qiáng)電場中：W= qU = 2mv 2mvo.2. 偏轉(zhuǎn)問題(1) 條件分析：不計重力的帶電粒子以速度vo垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場.(2) 運(yùn)動性質(zhì)：勻變速曲線運(yùn)動.(3) 處理方法：利用運(yùn)動的合成與分解. 沿初速度方向：做勻速運(yùn)動. 沿電場方向：做初速度為零的勻加速運(yùn)動.特別提示：帶電粒子在電場中的重力問題(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、a粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量).帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都 不能忽略重力.【重要考點(diǎn)歸納】考點(diǎn)一平行板電容器的動態(tài)分析運(yùn)用電容的定義式和決

16、定式分析電容器相關(guān)量變化的思路1. 確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變.(1)保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間電壓不變.充電后斷開電源，則電容器所帶的電荷量不變.2. 用決定式。=一爲(wèi)分析平行板電容器電容的變化.4 nd3用定義式C=Q分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化.4. 用E=分析電容器兩極板間電場強(qiáng)度的變化.d5在分析平行板電容器的動態(tài)變化問題時，必須抓住兩個關(guān)鍵點(diǎn)：(1) 確定不變量：首先要明確動態(tài)變化過程中的哪些量不變，一般情況下是保持電量不 變或板間電壓不變.(2) 恰當(dāng)選擇公式：要靈活選取電容的兩個公式分析電容的變化，還要應(yīng)用E=號，分析板間電場強(qiáng)度的變化

17、情況.考點(diǎn)二 帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動1. 運(yùn)動類型(1) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做勻變速直線運(yùn)動.(2) 帶電粒子在不同的勻強(qiáng)電場或交變電場中做勻加速、勻減速的往返運(yùn)動.2. 分析思路(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式確定帶 電粒子的運(yùn)動情況.根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化求解.此方法既適用于勻 強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場.(3) 對帶電粒子的往返運(yùn)動，可采取分段處理.考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)1.基本規(guī)律設(shè)粒子帶電荷量為 q，質(zhì)量為m,兩平行金屬板間的電壓為U，板長為I，板間距離為 d(忽略重力影響)，則有(1)加速度:F_qE

18、_qUa= m m md(2)在電場中的運(yùn)動時間：t =Vxt = vot= l位移1 2 iiat =yVx= vo(4)速度Vy= atqUtVy=而，v=1+ v：, tan=當(dāng)=卑Vx mvod1 2 qUl2 y= 2at=病2 兩個結(jié)論(i)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時的偏轉(zhuǎn)角 度總是相同的.證明：由 qUo= mv0及 tan = 4*2得 tan =嚴(yán)2mdvo2Uod(2)粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長線與初速度延長線的交點(diǎn)O為粒子水平位移的中點(diǎn)，即O到電場邊緣的距離為23. 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)的功能關(guān)系：當(dāng)討論帶電粒子的末速度v時也可以從能12 12u量的角度進(jìn)行求解：qUy= ?mv mvo,其中Uy= &y,指初、末位置間的電勢差.【思想方法與技巧】帶電粒子在交變電場中的偏轉(zhuǎn)1. 注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動特點(diǎn))，找到滿足題目要求所需要的條件.2. 比較通過電場的時間 t與交變電場的周期 T的關(guān)系：(1) 若t? T,可認(rèn)為粒子通過電場的時間內(nèi)電場強(qiáng)度不變，等于剛進(jìn)入電場時刻的場強(qiáng).(2) 若不滿足上述關(guān)系，應(yīng)注意分析粒子在電場方向上運(yùn)動的周期性.對稱思想、