新高考版物理总复习专题八电场（讲解练）教学讲练

考点清单知能拓展实践探究栏目索引专题八电场高考物理高考物理考点清单知能拓展实践探究栏目索引一、电荷与电荷守恒定律一、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=1.6010-19C,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成是带电的点,叫做点电荷。类似于力学中的质点,也是一种理想化的模型。考点一电场力的性质考点一电场力的性质考点考点清单清单考点清单知能拓展实践探究栏目索引3.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者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。考点清单知能拓展实践探究栏目索引二、静电现象二、静电现象1.三种起电方式的比较2.静电平衡(1)导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。摩擦起电感应起电接触起电产生条件两种不同绝缘体摩擦导体靠近带电体导体与带电体接触现象两物体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”导体带上与带电体相同电性的电荷原因不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同而发生电子得失导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)自由电荷在带电体与导体之间发生转移实质电荷在物体之间或物体内部的转移考点清单知能拓展实践探究栏目索引(2)处于静电平衡状态的导体的特点a.内部场强E=0,其实质是感应电荷的电场的场强E感=外电场在导体内的场强E外(填“=”或“”)。表面场强的方向与该表面垂直。b.表面和内部各点电势相等,即整个导体是一个等势体,导体表面是一个等势面。c.导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面。d.在导体外表面越尖锐的位置,电荷的密度越大,凹陷处几乎没有电荷。3.静电屏蔽(1)两种现象内屏蔽:由于静电感应,导体外表面感应电荷的电场与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零,从而外部电场影响不到导体内部,如图所示。考点清单知能拓展实践探究栏目索引外屏蔽:由于静电感应,接地导体壳内表面感应电荷的电场与壳内电场在导体壳外表面以外空间叠加结果为零,从而使接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响,如图所示。(2)应用:有的电学仪器和电子设备外面套有金属罩,有的通信电缆的外面包有一层铅皮等都是用来起屏蔽作用的。考点清单知能拓展实践探究栏目索引三、库仑定律三、库仑定律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,作用力的方向在它们的连线上。2.公式:F=k,式中的k=9109Nm2/C2,叫静电力常量。3.适用条件:a.点电荷;b.真空中。考点清单知能拓展实践探究栏目索引四、电场、电场强度四、电场、电场强度1.电场:电场是电荷周围存在的一种物质,电场对放入其中的电荷有力的作用。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。(2)公式:E=。思考:根据表达式E=,能说场强E与q成反比,与F成正比吗?为什么?提示:不能。因电场的场强大小决定于电场本身,而与试探电荷的受力和所带电荷量无关。E=为场强的定义式,非决定式。(3)单位:N/C或V/m。考点清单知能拓展实践探究栏目索引(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.点电荷场强的计算式(1)设在场源点电荷Q形成的电场中,有一点P与Q相距r,则P点的场强E=k。(2)适用条件:真空中的点电荷形成的电场。考点清单知能拓展实践探究栏目索引五、电场线1.电场线及其特点电场线电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向,电场线不是实际存在的线,而是为了描述电场而假想的线电场线的特点(1)电场线从正电荷出发,终止于负电荷(或无限远处);或从无限远处出发,终止于负电荷(2)电场线在静电场中不相交,不相切(3)在同一电场里,电场线 越密的地方场强越大(4)电场线不是电荷的运动轨迹,一般不与运动轨迹重合考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.几种典型电场的电场线3.电场线的用法(1)利用电场线可以判断场强的大小电场线的疏密程度表示场强的大小。同一电场中,电场线越密集处场强越大。考点清单知能拓展实践探究栏目索引(2)利用电场线可以判定场强的方向电场线的切线方向表示场强的方向。(3)利用电场线可以判定场源电荷的电性及电荷量多少电场线起始于带正电的电荷或无限远,终止于无限远或带负电的电荷。场源电荷所带电荷量越多,发出或终止的电场线条数越多。(4)利用电场线可以判定电势的高低沿电场线方向电势是逐渐降低的。(5)利用电场线可以判定自由电荷在电场中受力情况、移动方向等先由电场线大致判定场强的大小与方向,再结合自由电荷的电性确定其所受电场力,再分析自由电荷移动方向、形成电流的方向等。考点清单知能拓展实践探究栏目索引一、静电力做功与电势能的变化一、静电力做功与电势能的变化1.静电力做功的特点(1)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)在匀强电场中,电场力做的功W=Eqd,其中d为沿电场线方向的距离。2.静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB。即静电力做多少正功,电势能就减少多少;静电力做多少负功,电势能就增加多少。考点二电场能的性质考点二电场能的性质考点清单知能拓展实践探究栏目索引二、等势面二、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)等差等势面越密的地方电场强度越大;反之越小。考点清单知能拓展实践探究栏目索引电场强度电势电势差电势能意义描述电场的力的性质描述电场的能的性质描述电场做功的本领描述电荷在电场中的能量,电荷做功的本领定义式E=(Ep为电荷的电势能)UAB=Ep=q矢标性矢量,方向为放在电场中的正电荷所受电场力的方向标量,但有正负,正负只表示大小标量,但有正负,正负只表示电势的高低正电荷在正电势位置有正电势能,简化为:正正得正;同理负正得负、负负得正三、电场强度、电势、电势差、电势能的比较三、电场强度、电势、电势差、电势能的比较考点清单知能拓展实践探究栏目索引场强由电场本身决定,与试探电荷无关电势由电场本身决定,与试探电荷无关,其大小与参考点的选取有关,有相对性由电场本身的两点间差异决定,与试探电荷无关,与参考点选取无关由电荷量和该点电势二者决定,与参考点选取有关关系(1)场强为零的地方电势不一定为零(2)电势为零的地方场强不一定为零(3)零场强区域两点间电势差一定为零,电势差为零的区域场强不一定为零(4)场强为零,电势能不一定为零,电势为零,电势能一定为零联系匀强电场中UAB=Ed(d为A、B间沿场强方向上的距离);电势沿着场强方向降低最快;UAB=A-B;=;UAB=;WAB=EpAB=EpA-EpB考点清单知能拓展实践探究栏目索引四、电场中电势高低的判断四、电场中电势高低的判断(1)根据电场线的方向来判断:电场线由高电势面指向低电势面,或者说沿电场线方向电势逐渐降低。(2)由UAB=,将WAB和q带符号代入,据UAB的正负判断A、B两点电势的高低:当UAB0时,AB;当UAB0时,AB。(3)根据电场力做功来判断:电场力对正电荷做正功,电荷由高电势处移向低电势处;正电荷克服电场力做功,电荷由低电势处移向高电势处。对于负电荷,情况恰好相反。(4)根据电势能来判断:正电荷在电势高处电势能较大;负电荷在电势低处电势能较大。考点清单知能拓展实践探究栏目索引五、电势能大小的判断五、电势能大小的判断(1)做功判断法:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大。(2)电荷电势法:正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大。(3)公式法:由Ep=q,将q、的大小、正负号一起代入公式进行判断。(4)能量守恒法:在电场中,若只有电场力做功,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大时,电势能减小,反之电势能增大。考点清单知能拓展实践探究栏目索引一、电容器的电容一、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)和皮法(pF)。它们的换算关系是1F=106F=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。考点三电容器、带电粒子在电场中的运动考点三电容器、带电粒子在电场中的运动考点清单知能拓展实践探究栏目索引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=。考点清单知能拓展实践探究栏目索引二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在电场中的运动1.平衡(静止或匀速直线运动)条件:F合=0或qE=mg(仅受电场力和重力时)。2.加速以初速度v0射入电场中的带电粒子,经电场力做功加速至v,由qU=mv2-m得v=。当v0很小或v0=0时,上式简化为v=。即粒子被加速后速度的大小,跟粒子的质量m、电荷量q、加速过程始末位置的电势差U有关,跟电场是否均匀、粒子的具体运动路径无关。考点清单知能拓展实践探究栏目索引3.偏转(1)以初速度v0垂直场强方向射入匀强电场中的带电粒子,受恒定电场力作用,做类似平抛的匀变速运动(如图)。加速度a=运动时间t=考点清单知能拓展实践探究栏目索引侧移量y=at2=偏转角的正切值tan=出射速度vt=(vx=v0,vy=at)。(2)两个有用的结论以垂直于电场方向射入(即沿x轴射入)的带电粒子在射出电场时速度的反向延长线交于x轴上的一点,该点与射入点间的距离为带电粒子在x方向上位移的一半。静止的带电粒子经同一电场加速,再垂直射入同一偏转电场,射出粒子的偏转角度和侧移量与粒子的q、m无关。考点清单知能拓展实践探究栏目索引拓展一计算特殊带电体产生的电场强度拓展一计算特殊带电体产生的电场强度1.等效法在保证效果相同的前提下,将复杂的电场情景变换为简单的或熟悉的电场情景。例如:一个点电荷+q与一个无限大薄金属板形成的电场,等效为两个异种点电荷形成的电场,如图甲、乙所示。知能拓展知能拓展考点清单知能拓展实践探究栏目索引2.补偿法对于某些物理问题,当直接去解待求的A很困难或没有条件求解时,可设法补上一个B,补偿的原则是使A+B成为一个完整的模型,从而使A+B变得易于求解,而且,补上去的B也必须容易求解。这样,待求的A便可从两者的差值中获得,问题就迎刃而解了,这就是解物理题时常用的补偿法。用这个方法可算出一些特殊的带电体所产生的电场强度。3.对称法利用空间上对称分布的电荷形成的电场具有对称性的特点,可以使复杂电场的叠加计算大为简化。考点清单知能拓展实践探究栏目索引例如:如图所示,均匀带电的球壳在O点产生的场强,等效为弧BC产生的场强,弧BC产生的场强方向,又等效为弧的中点M在O点产生的场强方向。4.微元法在某些问题中,场源带电体的形状特殊,不能直接求解场源带电体在空间某点所产生的总电场,此时可将场源带电体分割,在高中阶段,这类问题中通常