人教版高中物理-选修3-1-第一章知识点复习总结-电场部分(61张PPT)

高中物理知识点总结电场部分一.三种带电方式(1)摩擦起电：(2)接触起电：(3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分元电荷电子或质子所带的电荷量，是最小电荷量e=1.60x10-19CkgCkgCmee/1076.11091.01060.1113019电子的比荷为：比荷：带电体的电荷量与质量的比,又称荷质比二、库仑定律真空中（空气中近似成立）两点电荷之间作用力221rqqkF静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2q1q2均用绝对值代入，方向另行判定。如果是电荷分布均匀的带电球体或球壳，可以看成电量集中在球心的点电荷库仑定律的形式与万有引力定律相同，区别：1.系数不同2.库仑定律需要判断是引力还是斥力（同性电荷相斥，异性电荷相吸）3.静电引力远大于万有引力电荷距离无穷尽时此公式不适用，此时静电力不是无穷大三、电场强度1、定义：2、单位：3、电场强度是问：把试探电荷拿走，该点场强还存在吗？（显示电场的力的性质的物理量）qFE牛/库（N/C）伏/米（V/m）矢量方向：规定电场中某点的场强方向为正电荷在该点处的受力方向+QaqFE2rkQqF22rkQqrQqkqFEq推导真空中点电荷的场强？结论：真空中2kQEr点电荷场强方向？点电荷场强大小：正点电荷电场方向背离正点电荷中心负点电荷电场方向指向负点电荷中心r问1两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上P点的电场强度？+Q-QPE1E2EP结论：从中点到无穷远处，合场强不断减小从O点到无穷远处，合场强是如何变的？O电场强度的叠加矢量和问2两个等量同种点电荷连线的垂直平分线上P点的电场强度？+Q+QPE1E2EP结论：从中点到无穷远处，合场强先变大再变小从O点到无穷远处，合场强是如何变的？O四.静电力做功特点？只与初末位置有关与路径无关势能静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少静电力对电荷做负功,电荷的电势能增加WAB=-ΔEP=EPA-EPB五.电势能+Q+-Q电荷在某点的电势能:等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)EPA=EPA-EP0=WA0正电荷的电场中放入正电荷，电势能为？问：若把离场源无限远处的电势能规定为零则：正电荷的电场中放入负电荷，电势能为？负电荷的电场中放入正电荷，电势能为？负电荷的电场中放入负电荷，电势能为？正正负负六、电势1、定义pEq(计算时要代入正负号)标量式（描述电场能的性质的物理量）1V=1J/C2、单位:伏特(V)3、电势具有相对性正点电荷产生的电场电势为负点电荷产生的电场电势为若无限远处电势为零，正负问：将正电荷放入正（负）电荷场中电势能？将负电荷放入正（负）电荷场中电势能？kQrkQrqEp4.电势的叠加：代数和问1两个等量异种点电荷连线的垂直平分线上P点的电场的电势？零+Q-QOWAB=EPA-EPB=BAqq5.电场力做功与电势变化的关系标量式6、沿着电场线，电势降低从电场线可知：1、场强大小（疏密）2、场强方向（该点的切线方向）3、电势高低（沿电场线方向，电势降低；逆电场线方向，电势升高）ABABEEAB特点2.在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功．特点4.电场线总是从电势较高的等势面指向电势较低的等势面.特点3.等势面一定与电场线垂直,即跟场强的方向垂直．一般来讲，相邻等势面的电势差是一个定值7等势面特点1.任意两个等势面在空间不相交。画出匀强电场和点电荷电场的等势面匀强电场的等势面点电荷电场中的等势面以点电荷为球心的一簇球面问：等势面的间隔一定相等吗？场线密的地方等势面也密ABABUBABAU8、电势差？BAABUU电荷q从电场中A点移到B点，AB)(BAqPBPAABEEWBAqqBAABqUWqWUABBA即或9、静电力做功与电势差的关系ABqU为标量式，正负号一并带入计算电场强度和电势都是描述电场的物理量场强相等，电势一定相等吗？场强为零，电势一定为零吗？电势相等，场强一定相等吗？电势为零，场强一定为零吗？10、电势差与电场强度的关系EA..BABWEqdABWqUUEddEA..B.Cd一定沿场强方向，d是两等势面间的垂直距离。d+问：点电荷场中若两个相邻的等势面间电势差相等，为什么等势面间距不相等？•若AB=BC，UAB和UBC的电势差谁较大？ABC电场线密，等势面密；电场线疏，等势面疏？EdUUBCUAB求电场力做功的方法：（1）W=Fs只适用于匀强电场（2）适用于任何电场（3）只有电场力做功时，电势能和动能之和守恒，可以用动能的变化来求电场力做功大小BAABABqqqUW九电容器平板电容器结构？带电？电场？参量？额定电压击穿电压电容两块彼此绝缘，平行，互相靠近的金属板组成+Q-Q（一）电容UQCUQkdSC4正对面积板间距表示电容器容纳电荷的本领2平板电容器的电容与哪些因素有关？单位法拉，简称法（F）1F=106μF=1012pF•1定义？其中C与Q、U无关，只取决于电容器的本身ε是充满两板间空间介质的介电常数，空气的介电常数为1（二）实验探测平行板电容器的电容Q一定时1dUCCdSUCCSUCC如何显示C的大小？kdSC4（三）、平行板电容器充电后的两种情况即保持电容器的两极板与电源相连接d↑C↓Q↓E↓S↑C↑Q↑E不变ε↑C↑Q↑E不变插入金属板d↓C↑Q↑E↑即电容器充电后与电源断开d↑C↓U↑E不变S↑C↑U↓E↓ε↑C↑U↓E↓1.U一定2.Q一定dUECdQdSkdQ4k4平板电容器两板间的场强大小与板上电荷分布的面密度有关插入金属板d↓C↑U↓E不变电荷面密度1、基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）2、带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力十.带电粒子在电场中的运动几类问题（一）平衡（二）沿电场方向射入：直线运动求电子从P处穿出后的速度)(21202vvmqUtmeUvt2advt22mdqUa设电子刚刚离开金属丝时的速度为零U2、用功能观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量mdqUmqEmFaadvvt22022022121mvmvqUt1、用运动规律分析这种分析思路，仅仅适用于匀强电场此方程既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场处理带电粒子在电场中的运动问题的两种解题思路类平抛运动。tmdUqtmEqatvy222121tmdUqaty•（三）带电粒子的偏转0/vlt①飞越电场所用的时间0vLt②侧移距离20222212121mdvUqLtmdUqaty③偏转角β（即末速v与初速v0的夹角）20000tanmdvqULmdvqUtvatvvy⑤出射方向的反向延长线与入射方向一定交于金属板的处L21tg2tanLS21∴离开电场时的位移方向？xytg④离开电场时的速度？带电粒子像是直接从L/2处射出的。2022121mvmvqUEy2021mdvqUL220yvvv（四）带电粒子先由加速电场加速，再进入偏转电场经电压U1加速后的粒子，垂直于场强方向射入板间距离为d板间电压为U2的偏转电场中粒子对入射方向的偏距1222022421dULUmdvLqUy粒子对入射方向的偏转角β122022tandULUmdvLqU20121mvqU122arctandULU1222022421dULUmdvLqUy122arctandULU由上述两式可以看出，经同一电场加速又经同一电场偏转后，带电粒子的偏转距离和偏转角度都仅由加速电场和偏转电场的情况决定，而与带电粒子自身的性质（粒子的质量m、电荷量q）无关。不分问：带电粒子离开电场后作什么运动？若离极板水平距离为L处有荧光屏，则亮斑发生的偏移y’？LtgLlY)2(dmvqUlLl20)2(UUdmvqlLl20)2(U注意：如果偏转电压的大小、极性发生变化时，粒子的偏距也随之变化，如果偏转电压的变化周期远远大于粒子穿越电场的时间（Tl/v0），则在粒子穿越电场的过程中，仍可当作匀强电场处理。因此，当偏转电压为正弦波或锯齿波时，连续射入的带电粒子将以入射方向为中心上下偏移，随时间而展开的波形与偏转电压波形相似。匀速直线运动l20tanmdvLqU如偏转电压随时间成正比，则亮斑作何运动？电场电场线图样简要描述特点正点电荷发散状越靠近点电荷处，电场线越密，电场强度E越大以场源电荷为圆心一定长度为半径的圆周上的各点场强的大小相同，方向不同负点电荷会聚状等量同号电荷相斥状电荷连线的中点处电场强度E=0电荷连线的中垂线上各点的电场强度与中垂线共线等量异号电荷相吸状电荷的连线上的电场的方向是由正电荷指向负电荷电荷连线的中垂线与该处的电场的方向处处垂直匀强电场平行的、等间距的、同向的直线电场强度处处相等典型例题透析类型一：对电场强度的理解1.关于电场，下列说法正确的是（）A．由知，若q减小，则该处电场强度为原来的2倍B．由知，E与Q成正比，而与r2成反比C．由知，在以Q为球心，以r为半径的球面上，各处电场强度均相同D．电场中某点电场强度方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向解析：因E=F/q为电场强度定义式，而电场中某点电场强度E只由电场本身决定，与是否引入试探电荷及q的大小、正负无关，故A错；是点电荷Q的电场中各点电场强度的决定式，故是正确的，即B对；因电场强度为矢量，E相同意味着大小、方向都相同，而在该球面上各处E方向不同，故C错；因所放电荷的电性不知，若为正电荷+q，则E与+q受力方向相同，否则相反，故D错。所以只有B对。答案：B2.下列的关于电场线的几种说法中，正确的有：()A．沿电场线的方向，电场强度必定越来越小B．在多个电荷产生的电场中，电场线是可以相交的C．点电荷在电场中的运动的轨迹一定跟电场线是重合的D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大解析：负点电荷的电场沿电场强度增大，A选项错；根据电场的唯一性的原则，多个电荷在某一点产生的电场强度应是每一个电荷在该点产生的电场强度的矢量的叠加，只能有唯一的电场强度，B选项错；运动的轨迹和电场是两回事，不会一定重合，C选项错；根据电场线的物理意义，电场线密的区域，电场强度大，同样的试探电荷受到的力越大，D选顶是正确的。所以答案应选D。举一反三【变式】带箭头的线段表示电场线，若一带电粒子在电场力作用下由Ａ运动到Ｂ的径迹如图ＡＢ实线所示。粒子在Ａ点的加速度为aA，在Ｂ点的加速度为aB，则下列说法中正确的是：（）A．粒子带正电，aA＞aBB．粒子带正电，aA＜aBC．粒子带负电，aA＞aBD．粒子带负电，aA＜aB解析：根据做曲线运动的物体受到与速度不在同一直线的外力作用，外力方向偏向轨迹凹处，电场力如图F的大致指向，所以是粒子带负电；在两处的加速度大小，则根据a=，所以只需判断在A、B两处的电场强度大小即可。根据电场线疏密有EA＜EB，所以aA＜aB。答案：D类型三：电场强度的叠加3.如图所示，真空中，带电荷量分别为+Q和―Q的点电荷A、B相距r，则：（1）两点电荷连结的中点O的电场强度多大？（2）在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O＇点的电场强度如何？解析：（1）如图（1）所示，A、B两点电荷在O点产生的电场强度方向相同，由A→B。A、B两点电荷在O点产生的电场强度：。所以O点的场强为：（2）如图（2）所示，，由矢量图所形成的等边三角形可知，O＇点的合场强，方向与A、B的中垂线垂直，由A→B答案：（1）方向由A→B（2）方向与A、B的中垂线垂直，由A→B7、如图4所示，在两个电量都为+Q的点电荷A、B的连线上有a、c两点，在连线的中垂线上有b、d两点，a、b、