06 衡水中學(xué)高三物理一輪復(fù)習(xí)資料-電場、電容器、電容

衡水中學(xué)高三物理一輪復(fù)習(xí)資料——電場、電容器、電容第一節(jié)電場的力的性質(zhì)一、知識點(diǎn)講解一、電荷和電荷守恒定律1．電荷(1)元電荷：電荷量為e＝1.6×10-19C的電荷叫做元電荷．質(zhì)子和電子均帶元電荷電荷量．(2)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)起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電．(2)帶電實(shí)質(zhì)：物體帶電的實(shí)質(zhì)是電子得失．(3)內(nèi)容：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．特別提示：當(dāng)完全相同的帶電金屬球相接觸時，同種電荷電量平均分配，異種電荷先中和后平分．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=Kr2/q1q2.式中的k＝9.0×109N·m2/C2，叫做靜電力常量．3．適用條件：(1)點(diǎn)電荷；(2)真空中．特別提示：當(dāng)兩帶電體離得較近時，它們不能視為點(diǎn)電荷，庫侖定律不再適用，但它們之間仍存在庫侖力．三、電場、電場強(qiáng)度和電場線1．電場(1)定義：存在于電荷周圍，能傳遞電荷間相互作用的一種特殊物質(zhì)．(2)基本性質(zhì)：對放入其中的電荷有力的作用．2．電場強(qiáng)度(1)意義：描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量．(2)定義：放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值．(3)公式：E＝q/F.單位：V/m或N/C.(4)方向：正電荷在該點(diǎn)的受力方向，是矢量．(5)決定因素：電場強(qiáng)度取決于電場本身，與q無關(guān)．3．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．(3)幾種典型電場的電場線特別提示：(1)電場線不是實(shí)際存在的線，而是為了形象地描述電場而假想的線．(2)電場中某點(diǎn)場強(qiáng)的大小和方向與該點(diǎn)放不放電荷以及所放電荷的大小和電性無關(guān)，由電場本身決定．二、小結(jié)一、應(yīng)用庫侖定律需注意的問題1．適用條件庫侖定律只適用于真空中的點(diǎn)電荷，當(dāng)帶電體間的距離遠(yuǎn)大于它們本身尺度時，可把帶電體看成點(diǎn)電荷．雖然從數(shù)學(xué)角度由r→0能得出F→∞的結(jié)論，但從物理角度分析，這一結(jié)論是錯誤的，因?yàn)閞→0時，兩電荷已不能再看成點(diǎn)電荷了．2．三點(diǎn)電荷平衡問題如圖6－1－2所示，在一條直線上的三點(diǎn)A、B、C，自由放置點(diǎn)電荷QA、QB、QC，每個電荷在庫侖力作用下均處于平衡狀態(tài)的條件是：(1)正、負(fù)電荷必須相互間隔(兩同夾－異)．(2)QA>QB，QC>QB(兩大夾－小)．(3)若QC>QA則QB靠近QA(近小遠(yuǎn)大)．二、三個場強(qiáng)公式的比較三、電場疊加1．疊加原理：多個點(diǎn)電荷在電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和，這種關(guān)系叫電場強(qiáng)度的疊加，電場強(qiáng)度的疊加遵守平行四邊形定則．2．等量同種電荷和等量異種電荷的電場(1)等量同種電荷的電場如圖6－1－3甲所示．①兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處的場強(qiáng)為零，此處無電場線．②兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O附近電場線非常稀疏，但場強(qiáng)不為零．③從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O沿中垂面(線)到無限遠(yuǎn)，電場線先變密后變疏，即場強(qiáng)先變大后變?。軆牲c(diǎn)電荷連線中垂線上各點(diǎn)的場強(qiáng)方向和該直線平行．⑤關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)A與A′，B與B′的場強(qiáng)等大、反向．圖圖6－1－3(2)等量異種電荷的電場如圖乙所示．①兩點(diǎn)電荷連線上各點(diǎn)的場強(qiáng)方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場線方向場強(qiáng)先變小再變大．②兩點(diǎn)電荷連線的中垂面(線)上，電場線的方向均相同，即場強(qiáng)方向相同，且與中垂面(線)垂直．③關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)A與A′、B與B′的場強(qiáng)等大同向．第二節(jié)電場的能的性質(zhì)一、知識點(diǎn)講解一、電場力做功和電勢能的變化1．電場力做功：在電場中移動電荷時，電場力做的功只與起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)．2．電勢能：電荷在電場中也具有勢能，叫做電勢能，用Ep表示．3．電場力做功與電勢能的關(guān)系(1)靜電力做的功等于電勢能的減少量，即WAB＝EpA－EpB.(2)電荷在某點(diǎn)具有的電勢能等于靜電力把它從該點(diǎn)移動到零勢能位置時所做的功．即電勢能是相對的，通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零．二、電勢、等勢面、電勢差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)表達(dá)式：φ＝q/EP.2．等勢面(1)定義：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面．(2)特點(diǎn)：①在等勢面上移動電荷，電場力不做功．②等勢面一定與電場線垂直，即與場強(qiáng)方向垂直．③電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．④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)．⑤任意兩等勢面不相交．3．電勢差(1)定義：電場中兩點(diǎn)間電勢的差值．(2)表達(dá)式：UAB＝φA－φB.(3)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(yàn)電荷無關(guān)，但電勢是相對量，電場中各點(diǎn)的電勢與零電勢點(diǎn)的選取有關(guān)，而電勢差是絕對量，與零電勢點(diǎn)的選取無關(guān)．三、靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)1．導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零；2．導(dǎo)體是一等勢體，表面為一等勢面．特別提示：導(dǎo)體表面尖銳處，電荷分布密集，場強(qiáng)大．二、小結(jié)一、電場力做功和電場中的功能關(guān)系1．電場力做功的計算方法(1)由公式W＝Flcosθ計算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場．可變形為W＝qEd(d＝lcosθ)，式中d為電荷初、末位置在電場方向上的位移.(2)由電場力做功與電勢能改變的關(guān)系計算：W＝－ΔEp＝qU.計算時有兩種方法：①三個量都取絕對值，先計算出功的數(shù)值．然后再根據(jù)電場力的方向與電荷移動位移方向間的夾角確定是電場力做功，還是克服電場力做功．②代入符號，將公式寫成WAB＝qUAB，特別是在比較A、B兩點(diǎn)電勢高低時更為方便：先計算UAB＝WAB/q，若UAB>0，即φA－φB>0，則φA>φB；若UAB<0，即φA－φB<0，則φA<φB.特別提醒：應(yīng)用WAB＝qUAB計算電場力的功時，可將q、UAB的正負(fù)號一起代入，計算出WAB的正負(fù)；也可只代入q、UAB的絕對值，然后根據(jù)電荷的性質(zhì)，電場力的方向和電荷移動方向判斷出功的正負(fù)．2．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、重力勢能、動能之和保持不變；(3)除重力之外，其他各力對物體做的功等于物體機(jī)械能的變化；(4)所有力對物體所做的功，等于物體動能的變化．二、電勢高低及電勢能大小的比較方法1．比較電勢高低的幾種方法(1)沿電場線方向，電勢越來越低，電場線由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面．(2)判斷出UAB的正負(fù)，再由UAB＝φA－φB，比較φA、φB的大小，若UAB>0，則φA>φB，若UAB<0，則φA<φB.(3)取無窮遠(yuǎn)處為零電勢點(diǎn)，正電荷周圍電勢為正值，且離正電荷近處電勢高；負(fù)電荷周圍電勢為負(fù)值，且離負(fù)電荷近處電勢低．2．電勢能大小的比較方法(1)場源電荷判斷法①離場源正電荷越近，試探正電荷的電勢能越大，試探負(fù)電荷的電勢能越?。陔x場源負(fù)電荷越近，試探正電荷的電勢能越小，試探負(fù)電荷的電勢能越大．(2)電場線判斷法①正電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減?。荒嬷妶鼍€的方向移動時，電勢能逐漸增大．②負(fù)電荷順著電場線的方向移動時，電勢能逐漸增大；逆著電場線的方向移動時，電勢能逐漸減?。?3)做功判斷法電場力做正功，電荷(無論是正電荷還是負(fù)電荷)從電勢能較大的地方移向電勢能較小的地方，反之，如果電荷克服電場力做功，那么電荷將從電勢能較小的地方移向電勢能較大的地方．特別提醒：(1)電勢差的正負(fù)表示兩點(diǎn)電勢的相對高低．電場線或等差等勢面越密的地方電場強(qiáng)度越大，但電勢不一定越高．第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動一、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．(2)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(1)定義式：C=U/Q(2)單位：法拉(F)，1F＝106μF＝1012pF3．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．(2)決定式：C＝4πkd/?rS，k為靜電力常量．①保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間電壓不變．②充電后斷開電源，則電容器所帶的電荷量不變．特別提示：(1)電容器的電容大小是由本身的特性決定的，與極板間電壓以及電容器帶電多少、帶不帶電荷無關(guān)．電容器充、放電時，電流的方向可以由正電荷定向移動的方向來確定．二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動1．帶電粒子在電場中的加速(1)處理方法：利用動能定理：qU＝2/1mv2-2/1mv02(2)適用范圍:任何電場．2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動，軌跡為拋物線．垂直于場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動：Vx＝V0，x＝V0t.平行于場強(qiáng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動：圖圖6－3－1三、示波管1．示波管裝置示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空．如圖6－3－2所示．圖圖6－3－22．工作原理示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加橫向掃描電壓，同時加在偏轉(zhuǎn)電極YY′上所要研究的信號電壓，電子束隨信號電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極XX′的掃描電壓