高二物理静电场复习

高二物理静电场复习（一）复习回顾基础知识1.电荷电荷守恒（1）自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。电荷间的作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电荷的多少叫电荷量。（2）静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫静电感应。利用静电感应使物体带电叫感应起电。（3）电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。2.元电荷：e=19101.6C，所有带电体的电荷量或者等于e或者等于e的整数倍。3.库仑定律：（1）定律的内容：真空中两个静止点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。（2）库仑力的大小F=221qkrq。（3）静电力恒量k=229/N109.0Cm。4.电场：电荷的周围存在着电场，电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。电荷间的相互作用是通过电场发生的。5.电场强度（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力与其电荷量的比值，叫该点的电场强度，简称场强。（2）定义式：E＝qF，其单位是N/C。（3）方向：场强的方向与正电荷在该点所受静电力的方向相同，与负电荷所受静电力的方向相反。6.点电荷的场强：E＝2rQk如果有几个点电荷同时存在，它们的电场就相互叠加形成的合电场。这时某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，叫做电场的叠加。7.电场线：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向跟该点的场强的方向一致，这样的曲线叫电场线。8.电场线的特点：（1）电场线从正电荷出发终止于负电荷，不形成闭合曲线。（2）电场线不相交、也不闭合。（3）电场线的疏密表示场强的大小。9.匀强电场：在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫匀强电场。10．静电力做功的特点：在电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的初、末位置有关，与电荷经过的路径无关，即电场力做功与重力做功有着相同的特点。因此电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。11．电场力做功与电势能变化的关系：电场力做正功时，电荷的电势能减少；电场力做负功时，电荷的电势能增加。电场力做功的多少等于电势能的减少量。写出电荷从电场中的A点移到B点的过程中，静电力所做的功与电荷在两点的电势能变化的关系式PBPAEEABW。12．电势能：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做得功。通常把无限远处或大地表面上的电势能规定为零。13．电势：电场中某一点，电荷的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。公式：qEP。电场线指向电势降低的方向。电势是个相对的量，某点的电势与零电势位置的选取有关。因此电势有正、负，表示该点电势比零电势点高还是低。通常把无限远处或大地表面上的电势规定为零。14．电势差U：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时静电力所做的功，与电荷量的比值，叫做AB两点间的电势差。公式：ABU=qWAB。单位：伏特，符号V。电势差有正负：ABU=-BAU，一般常取绝对值，写成U。15．电势与电势差的比较（1）电势与电势差都是反映电场本身的性质（能的性质）的物理量，与放入的电荷无关.（2）电势与电势差都是标量；数值都有正负；单位相同。（3）ABBABAABUU,（4）某点的电势与零电势点的选取有关，两点间的电势差与零电势点的选取无关。16．等势面：电场中电势相等的各点构成的面叫等势面。17．等势面的特点：（1）等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直。（2）电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。（3）在同一等势面上移动电荷时静电力不做功功。18．匀强电场中电势差与电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积即U=Ed，上式可以改写成E＝dU。它表明：在匀强电场中，场强在数值上等于沿电场线方向每单位距离上降低的电势。19．电场强度的单位：N/C或V/m。20．电容器：两个又的导体组成电容器。21．电容器的充、放电：使电容器叫充电。充电的过程是将电场能电容器中。使叫放电。放电的过程储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能。电容器的带电量是指。22．电容：电容器叫电容。定义公式UQC。注意C跟Q、U无关，只取决于。23．电容的物理意义：是描述电容器的物理量，在数量上等于。24．电容的单位符号。1F＝pF。25．平行板电容器的电容：跟成正比，跟成正比，跟成反比.用公式表示kdSCr4。26．常用电容器：从构造上看分为和。27．电容器的击穿电压和工作电压：击穿电压是指电容器的电压，额定电压是电容器工作电压。28．带电粒子的加速（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做运动。（答案：匀加（减）速直线）（2）用功能观点分析：粒子动能的变化量等于静电力对它所做的功（电场可以是______电场或_______电场）。若粒子的初速度为零，则：_________，v=__________；若粒子的初速度不为零，则：____________，v=______________。（答案：匀强，非匀强，qU=21mv2，mqU2，qU=21mv2-21mv02，mqUv220）29．带电粒子的偏转（限于匀强电场）（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向_____的电场力作用而做__________运动。（垂直，匀变速曲线）（2）粒子偏转问题的分析处理方法类似于_______的分析处理，即应用_______________的方法：沿初速度方向为______________运动，运动时间t=______________.沿电场力方向为______________运动，加速度a=______________.离开电场时的偏移量y=______________离开电场时的偏转角tan=______________。（答案：平抛运动，运动的合成和分解的知识，匀速直线，0vl，初速度为零的匀加速直线，mdqUmqEmF，2022221mdvqUlat，200mdvqUlvv）（二）实例探究☆点电荷的场强、电场强度的叠加【例1】图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。解：每个点电荷在O点处的场强大小都是23/3akqE由图可ABCOEBEAEC得O点处的合场强为26akqEO，方向由O指向C。☆静电力做功、电势、电势能、电势差【例2】如图所示，将一个电荷量为q=+3×10-10C的点电荷从电场中的A点移到B点的过程中，克服电场力做功6×10-9J。已知A点的电势为A=-4V，求B点的电势和电荷在B点的电势能。解：先由W=qU，得AB间的电压为20V，再由已知分析：向右移动正电荷做负功，说明电场力向左，因此电场线方向向左，得出B点电势高。因此B=16V。电荷在B点的电势能9108.4BPqEJ☆电场线、等势面【例3】如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是A.三个等势面中，等势面a的电势最高B.带电质点一定是从P点向Q点运动C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小解：先画出电场线，再根据速度、合力和轨迹的关系，可以判定：质点在各点受的电场力方向是斜向左下方。由于是正电荷，所以电场线方向也沿电场线向左下方。答案仅有D☆电容器【例4】如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时，该微粒恰好能保持静止。在①保持K闭合；②充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？A.上移上极板MB.上移下极板NC.左移上极板MD.把下极板N接地解析：电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化。这里一定要分清两种常见的变化：（1）电键K保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势），这种情况下带电量，CCUQ而ddUEdSkdSCrr14，（2）充电后断开K，保持电容器带电量Q恒定，这种情况下SESdUdSCrrr1,,所以，由上面的分析可知①选B，②选C。【例5】计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是dSC，其中常量ε=9.0×10-12Fm-1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距+ABFvAKMNKabcPQ离。当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60mm。只要电容变化达0.25pF，电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？解：先求得未按下时的电容C1=0.75pF，再由1221ddCC得12ddCC和C2=1.00pF，得Δd=0.15mm。☆带电粒子在电场中的运动【例6】如图所示，热电子由阴极飞出时的初速忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0。电容器板长和板间距离均为L=10cm，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如左图。（每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的）求：（1）在t=0.06s时刻，电子打在荧光屏上的何处？（2）荧光屏上有电子打到的区间有多长？（3）屏上的亮点如何移动？解：（1）由图知t=0.06s时刻偏转电压为U=1.8U0①电子在电场中加速02021qUmv②电子在电场中加速20)(21vLmLqUy③解得：y=0.45L=4.5cm，打在屏上的点距O点13.5cm。（2）电子的最大侧移为0.5L由②③两式可得偏转电压最大为Um=2.0U0，所以荧光屏上电子的最大侧移为)2(tan)2(LLLLY能打到的区间长为2Y=3L=30cm。（3）屏上的亮点由下而上匀速上升，间歇一段时间后又重复出现。（三）针对练习1.电场中有A、B两点，一个点电荷在A点的电势能为1.2×10-8J，在B点的电势能为0.80×10-8J。已知A、B两点在同一条电场线上，如图所示，该点电荷的电荷量为1.0×10-9C，那么（）A.该电荷为负电荷B.该电荷为正电荷C.A、B两点的电势差UAB=4.0VD.把电荷从A移到B，电场力做功为W=4.0J2.某电场中等势面分布如图所示，图中虚线表示等势面，过a、b两点的等势面电势分别为40V和10V，则a、b连线的中点c处的电势应（）o0.10.20.30.40.53U0u0.06LLLU0yOtA.肯定等于25VB.大于25VC.小于25VD.可能等于25V3.如图所示，M、N两点分别放置两个等量种异电荷，A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点，在A、B、C三点中（）A.场强最小的点是A点，电势最高的点是B点B.场强最小的点是A点，电势最高的点是C点C.场强最小的点是C点，电势最高的点是B点D.场强最小的点是C点，电势最高的点是A点4.AB连线是某电场中的一条电场线，一正电荷从A点处自由释放，电荷仅在电场力作用下沿电场线从A点到B点运动过程中的速度图象如图所示，比较A、B两点电势的高低和场强E的大小，下列说法中正确的（）A.A＞φB，EA＞EBB.A＞φB，EA＜EBC.A＜φB，EA＞EBD.A＜φB，EA＜EB5.如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，a表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力.现将