《（北京专用）高考物理大一轮复习专题九静电场课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（北京专用）高考物理大一轮复习专题九静电场课件（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考点清单 考点一电场力的性质考向基础一 电荷与电荷守恒定律1 元电荷 最小的电荷量叫做元电荷 用e表示 e 1 60 10 19C 最早由美国物理学家 密立根测得 所有带电体的电荷量都是元电荷的 整数倍 2 点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大得多 以至于带电体的 形状 大小及 电荷分布对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时 这样的带电体就可以看做是带电的点 叫做点电荷 类似 于力学中的质点 也是一种理想化的模型 3 电荷守恒定律 1 内容 电荷既不能创生 也不能消灭 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 在转移的过程中 电荷的总量 保持不变 2 当完全相同
2、的带电金属球相接触时电荷的分配规律 同种电荷总量 平均分配 异种电荷先中和后平分 4 三种起电方式的比较 二 库仑定理1 内容 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成正比 与它们之间距离的二次方成反比 作用力的方向在两点电荷的连线上 2 公式 F k 式中的k 9 109N m2 C2 叫静电力常量 3 适用条件 点电荷 真空中 4 注意 1 对于两个均匀带电绝缘球体 可以将其视为电荷集中于球心的点电荷 r为两球心之间的距离 2 库仑力不能根据公式错误地推论 当r 0时 F 其实 在这样的条件下 两个带电体已经不能再看做点电荷了 三 电场 电场强度1 电场的产生 电荷周围
3、产生电场 静止电荷产生的电场称为静电场 2 电场强度 1 定义 放入电场中某点的电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值 公式 E 2 电场强度的意义和特点 电场强度是表示电场力的性质的物理量 由场源电荷和位置决定 与检验电荷的受力和电荷量无关 3 电场强度的单位 N C或V m 4 矢量性 规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点 电场强度的方向 5 叠加性 如果有几个静止电荷在空间同时产生电场 那么空间某点的场强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和 3 电场强度三个表达式的比较 四 电场线1 电场线及其特点 2 几种典型电场的电场线考向突破考向一带电物体在电场中的平衡问题1
4、共点力作用下的平衡状态 静止状态或匀速直线运动状态 2 平衡的条件是物体所受的合外力为零 据此对物体进行受力分析后利用力的合成法或分解法求解问题 解析 1 小球B在重力 电场力和拉力的作用下处于静止状态 受力图如下 则有Tsin FTcos mg所以F mgtan 2 由场强的定义可知E 3 对小球B缓慢回到最低点的过程应用动能定理 WG WF 0 WF mgL 1 cos 0 可得 此过程中电场力做的功WF mgL 1 cos 答案 1 mgtan 2 3 mgL 1 cos 易错点拨第 3 问小球B缓慢回到最低点的过程中 B球所受的拉力和它轨迹的切线方向是垂直的 所以拉力不做功 只有重力和
5、电场力做功 考向二关于电场描述及性质的论证问题本专题常用类比的方法对电场的描述及性质进行论证 本专题还可以类比电场强度和电势的定义方法对 重力场强度 和 重力势 的描述进行论证 要解决这类论证问题 就要求对本专题电场强度 电势 电势能 电场线等概念建立的方法 描述方法进行深入的研究和理解 例2现代科学实验证明了场的存在 静电场与重力场有一定相似之处 带电体在匀强电场中的偏转与物体在重力场中的平抛运动类似 1 一质量为m的小球以初速度v0水平抛出 落到水平面的位置与抛出点的水平距离为x 如图甲所示 已知重力加速度为g 求抛出点的高度和在落地点的速度大小 甲 2 若该小球处于完全失重的环境中 小球
6、带电荷量为 q 在相同位置以相同初速度抛出 空间存在竖直向下的匀强电场 带电粒子运动到水平面的位置与第 1 问小球的落点相同 若取抛出点电势为零 试求电场强度的大小和落地点的电势 3 类比电场强度和电势的定义方法 请分别定义地球周围某点的 重力场强度 和 重力势 并在图乙中描绘地球周围的 重力场线 和 等重力势线 乙 解析 1 小球在水平方向做匀速直线运动 x v0t小球在竖直方向做自由落体运动h gt2得 h 小球下落过程 根据动能定理mgh mv2 m得 v 2 小球在水平方向做匀速直线运动 x v0t小球在竖直方向做匀加速运动h at2a 得到 E 抛出点与落点之间的电势差U Eh 取抛
7、出点电势为零 U 0 水平面得 水平面 3 重力场强度EG g 或EG G m G若取地面为重力势参考平面 则重力势 G gh若取无穷远处重力势为零 则 G 地球周围的 重力场线 和 等重力势线 如图所示 答案见解析 解题关键要用好三个类比 1 类比平抛运动对带电体在匀强电场中的偏转运动进行求解 2 类比电场强度和电势的定义方法 去定义 重力场强度 和 重力势 3 类比电场线 等势面的描绘方法去描绘地球周围的 重力场线 和 等重力势线 考点二电场能的性质考向基础一 电势能1 电势能的概念 由电荷和电荷在电场中的相互作用与 相对位置决定的能量叫电势能 2 电势能的特点 1 电势能是由 电荷和 电
8、场共有的 它的大小是由 电荷和 电场共同决定的 2 电势能具有相对性 通常取 无穷远处或大地为电势能的零点 3 电势能的计算方法方法1 根据电场力做功来求 电荷在电场中A点所具有的电势能等于将电荷从A点移到电势能零点处电场力所做的功 公式为 EpA WA 方法2 根据电势求解 电荷在电场中某点所具有的电势能等于电荷量与电势的乘积 公式为 Ep q 方法3 根据功能关系来求 静电力做功等于电势能增量的负值 公式为 WAB EpB EpA 二 静电力做功1 静电力做功的特点在电场中移动电荷时电场力做功与 路径无关 只与初末位置有关 可见静电力做功与重力做功相似 2 静电力做功的求解方法 1 WAB
9、 qUAB 适用于任意电场 注意求解时各量都带着符号 2 WAB qELcos 适用于匀强电场 L是A B两点间的距离 3 WAB EpB EpA 适用于任意电场 三 电势 电势差1 电势概念 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫电势 公式为 2 电势的特点 1 电势是描述电场的能的性质的物理量 2 电势具有相对性 通常取无穷远处或大地为零电势点 3 电势差UAB A B 四 等势面1 定义 电场中电势相等的各点组成的面 2 特点 1 等势面一定与电场线垂直 即跟场强的方向垂直 2 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功 3 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面 4 等差等势面
10、越密的地方电场强度越大 反之越小 3 电场强度 电势 电势差 电势能的比较 考向突破考向一通过电场线和等势面判断场强和电势的高低1 典型电场线 场强和电势高低特点归纳 2 两等量点电荷的电场分布规律 例3 2014课标 21 6分 多选 如图 在正点电荷Q的电场中有M N P F四点 M N P为直角三角形的三个顶点 F为MN的中点 M 30 M N P F四点处的电势分别用 M N P F表示 已知 M N P F 点电荷Q在M N P三点所在平面内 则 A 点电荷Q一定在MP的连线上B 连接PF的线段一定在同一等势面上C 将正检验电荷从P点搬运到N点 电场力做负功 D P大于 M 解析由
11、M N 可知点电荷Q一定在M N连线的中垂线上 过F作M N的垂线交MP于O点 设MF FN l 则由几何关系MO l FO ltan30 l OP MP MO MNcos30 l l 即FO OP l ON OM l 故点电荷一定在M P的连线上的O点 选项A正确 另解 根据题意 M N P F 可知点电荷Q一定在MN的中垂线与P F连线的中垂线的交点处 作P F连线的中垂线交MP于点O 连接O F两点 由几何知识知OF为MN的中垂线 故点电荷Q一定在M P的连线上的O点 A正确 点电荷形成的电场的等势面是以点电荷为球心的同心球面 线段不可能在球面上 故B选项错误 由图可知OF M N 将正
12、检验电荷从高电势搬运到低电势 电场力做正功 选项C错 D对 答案AD 考向二电场力做功及能量变化分析 运用电场中的功能关系分析问题 1 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 2 根据动能定理 合外力做正功 动能增加 合外力做负功 动能减少 3 如果只有电场力做功 则动能和电势能之间相互转化 动能 Ek 和电势能 Ep 之和保持不变 4 如果只有电场力和重力做功 则电势能和机械能之和保持不变 例4如图所示 真空中存在竖直向下的匀强电场 一个带电油滴沿虚线由a向b运动 以下判断正确的是 A 油滴一定带正电B 油滴的电势能一定增加C 油滴的动能一定减少D 油滴的动能与电势能之和一定减小
13、 解析首先对带电油滴进行受力分析 带电油滴受到的重力竖直向下 电场线的方向是竖直向下的 由于不知道油滴的电性 只能先判断出电场力沿竖直方向 结合曲线运动的特点 合外力指向轨迹弯曲的内侧 可判定带电油滴受到的电场力是竖直向上的 而且电场力大于重力 合外力竖直向上 带电油滴受竖直向上的电场力 与电场的方向相反 故带电油滴带负电 选项A错误 带电油滴沿虚线由a向b运动 电场力做正功 电势能减小 B选项错误 合外力做正功 根据动能定理 动能增加 C选项错误 只有电场力和重力做功 电势能和机械能之和守恒 由于油滴由a向b运动高度增大 重力势能增大 所以动能和电势能之和一定减小 D选项正确 答案D 解题思
14、路根据带电油滴的轨迹判断带电油滴的受力 再根据功能关系判定相应量的变化 考向三结合带电粒子运动轨迹分析问题1 知道曲线运动的特点 1 速度沿轨迹的切线方向 2 合外力方向与轨迹的偏转方向在速度方向的同侧 合外力指向轨迹弯曲的内侧 2 根据直线和曲线运动的条件结合粒子的轨迹判定电场力的方向 1 粒子做直线运动时合外力为零或合外力与初速度共线 结合其他的力就可以判定电场力的方向 2 粒子做曲线运动时 合外力方向与轨迹的偏转方向在速度方向的同 侧 再结合其他的力就可以判定电场力的方向 3 根据电场力方向与场强方向的关系 判定粒子的电性 电场力方向与场强方向相同则带正电 相反则带负电 4 根据电场中的
15、功能关系判定电势能的变化 动能的变化等 例5如图所示 竖直实线表示某匀强电场中的一簇等势面 一带电微粒在电场中从A到B做直线运动 如图中虚线所示 则该微粒 A 一定带正电B 从A到B的过程中做匀速直线运动C 从A到B的过程中电势能增加D 从A到B的过程中机械能守恒 答案C 解题思路根据轨迹和电场线判断出电场力的方向并分析求解 考点三电容器 带电粒子在电场中的运动考向基础一 电容器的电容1 两个彼此绝缘又相互靠近的导体就可以构成电容器 电容器所带 电荷量与两板间 电势差的比值 叫做电容器的电容 2 电容的定义式为 C 可由C 计算电容C 在国际单位制中 电容的单位是法拉 F 常用单位有微法 F
16、和皮法 pF 它们的换算关系是1F 106 F 1012pF 3 电容器的电容与自身的几何结构 正对面积 间距 和介质特性有关 与它是否带电 带电多少 板间电势差的大小等无关 4 电容器所带电荷量是电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值 使电容器带电的过程称为充电 使充电后的电容器失去电荷的过程称为放电 5 平行板电容器的电容 跟电介质的相对介电常数 r成正比 跟正对面积S成正比 跟极板间距离d成反比 用公式表示为 C 二 带电粒子在匀强电场中的运动1 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条直线上 做 匀加速或 匀减速直线运动 2 只有电场力做功 若带电粒子的初速度为零 有mv2 qU 则v 若带电粒子的初速度不为零 则由动能定理可得 mv2 m qU 3 带电粒子以速度v垂直于电场线方向飞入匀强电场 受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做 匀变速曲线运动 垂直于场强方向做匀速直线运动 平行于场强方向做初速度为零的匀加速直线运动 三 示波管的构造和工作原理1 示波管的构造 示波器的核心部件是示波管 示波管的构造简图如图所示 也可将示波管的结构大致分为
