人教版高中物理选修3-12静电场知识归纳
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高中物理:静电场知识点归纳一、电荷及电荷守恒定律1. 元电荷、点电荷(1) 元电荷:e=1.6×10-19C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。
(2) 点电荷:当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。
2. 静电场(1) 定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2) 基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
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;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(2) 起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3) 带电实质:物体带电的实质是得失电子。
二、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,与它们的距离的二次方成反比。
作用力的方向在它们的连线上。
2. 表达式:,式中k=9.0×109N·m2/C2,叫静电力常量。
3. 适用条件:真空中的点电荷。
三、电场强度、点电荷的场强1. 定义:放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。
2. 定义式:3. 点电荷的电场强度:真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度:4. 方向:规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
5. 电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和,遵从平行四边形定则。
四、电场线1. 定义:为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向,在电场中画出一些曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致,曲线的疏密表示电场的强弱。
2. 特点①电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷.②电场线不相交,也不相切,更不能认为电场就是电荷在电场中的运动轨迹.③同一幅图中,场强大的地方电场线较密,场强小的地方电场线较疏.五、匀强电场电场中各点场强大小处处相等,方向相同,匀强电场的电场线是一些平行的等间距的平行线.六、电势能、电势1. 电势能(1) 电场力做功的特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关。
物理选修3-1第一章《静电场》知识点、考点总结(详细)一、电荷、电荷守恒定律1、两种电荷:“+”“-”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷。
2、元电荷:所带电荷的最小基元,一个元电荷的电量为1.6×10-19C,是一个电子(或质子)所带的电量。
说明:任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。
荷质比(比荷):电荷量q与质量m之比,(q/m)叫电荷的比荷3、起电方式有三种①摩擦起电②接触起电注意:电荷的变化是电子的转移引起的;完全相同的带电金属球相接触,同种电荷总电荷量平均分配,异种电荷先中和后再平分。
③感应起电:带电体靠近不带电的物体,使不带电的物体带上电的现象。
④光电效应——在光的照射下使物体发射出电子4、电荷守恒定律:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们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,系统的电荷总数是不变的.二、库仑定律1.内容:真空中两个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,跟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。
方向由电性决定(同性相斥、异性相吸)2.公式:221 r QQkF k=9.0×109N·m2/C2极大值问题:在r和两带电体电量和一定的情况下,当Q1=Q2时,有F最大值。
3.适用条件:(1)真空中;(2)点电荷.点电荷是一个理想化的模型,在实际中,当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,就可以把带电体视为点电荷.(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心距代替r)。
点电荷很相似于我们力学中的质点.注意:①两电荷之间的作用力是相互的,遵守牛顿第三定律②使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同性相排斥,异性相吸引”的规律定性判定。
物理选修3 知识点总结第一章:电场1. 电场的概念和性质电场是空间中存在的电荷相互作用所表现出来的物质。
电场具有电荷的性质,可以被其他电荷所感知和相互作用。
其特性包括:电场的表示和性质、电场强度和电势、电场中的电荷受力和运动等。
2. 电势能与电势电势能是电荷在电场中具有的能量,它与电荷所受的电场力和电荷在电场中的位置有关。
电势则是描述电场中电荷所受力的情况,它与电场强度有直接的关系。
3. 静电场静电场是指电荷分布在空间中不随时间而变化的情况。
在静电场中,电荷之间的相互作用只受电场力的影响,其运动情况可以用库仑定律和高斯定律进行描述和计算。
4. 电容器电容器是由两块导体板构成的电器设备,通过在两板之间加电势差,产生静电场,从而存储电能。
电容器的特性包括:电容的概念和计算、平行板电容器的研究、介质中的电容等。
第二章:磁场1. 磁场的概念和性质磁场是由电流、永久磁体或变化的电场所产生的物理现象。
磁场的性质包括:磁感应强度、磁场和磁通量、磁场中的电荷受力和运动等。
2. 安培力和磁场力安培力是指电流在磁场中受到的力,它与电流的大小和磁感应强度有关。
磁场力则是描述磁场中电荷所受力的情况,它与电流、磁场和磁感应强度有相关性。
3. 洛伦兹力和磁场中的运动洛伦兹力是指带电粒子在电场和磁场中受力的情况。
在磁场中,带电粒子受到洛伦兹力的影响,其运动情况可以通过磁场力的作用进行描述和计算。
4. 磁场中的电流和导线在磁场中,电流和导线所受到的力和效应包括:安培力的作用、电磁感应现象、磁场中的导线受力和运动等。
第三章:电磁感应1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本规律,它阐明了导体在磁场中相对运动时所产生的感应电动势和感应电流。
2. 感应电动势和感应电流感应电动势是指导体在磁场中相对运动或磁场的变化而产生的电动势。
感应电流则是因感应电动势产生的电流,它与导体的性质和外部磁场有关。
3. 感应电磁场和感应电磁电磁学(简单电磁感应和感应变压器)感应电磁场和感应电磁电磁学是指导体在变化的磁场中产生的电动势和电流,从而实现能量的转化和传输。
三一文库()/高二〔高中物理选修31章静电场知识点总结〕高中物理静电场知识点1节认识静电一、静电现象1、了解常见的静电现象。
2、静电的产生(1)摩擦起电:用丝绸摩擦的玻璃棒带正电,用毛皮摩擦的橡皮棒带负电。
(2)接触起电:(3)感应起电:3、同种电荷相斥,异种电荷相吸。
二、物质的电性及电荷守恒定律1、物质的原子结构:物质是由分子,原子组成,原子由带正电的原子核以及环绕原子核运动的带负电的电子组成的。
而原子核又是由质子和中子组成的。
质子带正电、中子不带电。
在一般情况下,物体内部的原子中电子的数目等于质子的数目,整个物体不带电,呈电中性。
2、电荷守恒定律:任何孤立系统的电荷总数保持不变。
在一个系统的内部,电荷可以从一个物体传到另一个物体。
但是,在这个过程中系统的总的电荷时不改变的。
3、用物质的原子结构和电荷守恒定律分析静电现象(1)分析摩擦起电(2)分析接触起电(3)分析感应起电4、物体带电的本质:电荷发生转移的过程,电荷并没有产生或消失。
第二节电荷间的相互作用一、电荷量和点电荷1、电荷量:物体所带电荷的多少,叫做电荷量,简称电量。
单位为库仑,简称库,用符号C表示。
2、点电荷:带电体的形状、大小及电荷量分布对相互作用力的影响可以忽略不计,在这种情况下,我们就可以把带电体简化为一个点,并称之为点电荷。
二、电荷量的检验1、检测仪器:验电器2、了解验电器的工作原理三、库仑定律1、内容:在真空中两个静止的点电荷间相互作用的库仑力跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
2、大小:方向:在两个电电荷的连线上,同性相斥,异性相吸。
3、公式中k为静电力常量,4、成立条件①真空中(空气中也近似成立),②点电荷第三节电场及其描述一、电场1、电场:电荷的周围存在着电场,带电体间的相互作用是通过周围的电场发生的。
2、电场基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
3、电场力:电场对放入其中的电荷有作用力,这种力叫电场力电荷间的静电力就是一个电荷受到另一个电荷激发电场的作用力。
③在同一电场里,电场线_____的地方场强越大.④电场线上某点的切线方向表示该点的__________.(2)几种典型电场的电场线(如图所示)第二单元电场能的性质一、静电力做功的特点与电势能1.电场力的功⑤等差等势面越密的地方电场强度越____,即等差等势面的分布疏密可以描述电场的_______.三、电势差1.定义:电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,_________________与_________________的比值.2.定义式:___________3.电势差与电势的关系:U AB=________.4.单位:______,符号___.5.影响因素:电势差U AB由决定,与移动的电荷q及电场力做功WAB_______,与零势点的选取______.四、匀强电场中电势差与电场强度的关系1.电势差与场强的关系式:E=Ud,其中d为电场中两点间___________的距离.(1)研究条件:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场.(2)处理方法:类似于平抛运动,应用运动的的方法.l①沿初速度方向做___________运动,x=v x·t= ,到离开电场时运动时间t=0v②沿电场力方向,做运动v y=at,a= = =射出偏转电场时合速度v=,偏转角的正切tanθ=三、示波管的原理1.构造:①________,②___________,③________.2.工作原理:(如图所示)偏转电极XX′和YY′不加电压时,电子打到屏_____;若只加XX′,只在X方向偏转;若只加YY′,只在Y方向偏转;如果在偏转电极XX′上加_____电压,同时加在偏转电极YY′上所要研究的______电压,其周期与扫描电压的周期______,在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。
高中静电场知识点总结高中静电场知识点总结在高中物理中,电方面的知识是十分的重要,学好这部分需要不断地去总结归纳,下面是高中静电场知识点总结,希望帮助大家更好的进行高中物理的学习,一起来看看吧!1.电荷电荷守恒定律点电荷自然界中只存在正、负两中电荷,电荷在它的同围空间形成电场,电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。
电荷的多少叫电量。
基本电荷e = 1.6*10^(-19)C。
带电体电荷量等于元电荷的整数倍(Q=ne)使物体带电也叫起电。
使物体带电的方法有三种:①摩擦起电②接触带电③感应起电。
电荷既不能创造,也不能被消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从的体的这一部分转移到另一个部分,这叫做电荷守恒定律。
带电体的形状、大小及电荷分布状况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带电的点,叫做点电荷。
2.库仑定律公式F = KQ1Q2/r^2(真空中静止的两个点电荷)在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,其中比例常数K叫静电力常量,K = 9.0*10^9Nm^2/C^2。
(F:点电荷间的作用力(N),Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引)库仑定律的适用条件是(1)真空,(2)点电荷。
点电荷是物理中的理想模型。
当带电体间的距离远远大于带电体的线度时,可以使用库仑定律,否则不能使用。
3.静电场电场线为了直观形象地描述电场中各点的强弱及方向,在电场中画出一系列曲线,曲线上各点的切线方向表示该点的场强方向,曲线的疏密表示电场的弱度。
电场线的特点:(1)始于正电荷(或无穷远),终止负电荷(或无穷远);(2)任意两条电场线都不相交。
电场线只能描述电场的方向及定性地描述电场的强弱,并不是带电粒子在电场中的运动轨迹。
带电粒子的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力情况和初速度共同决定。
高中物理学习材料桑水制作高 一 物 理 选 修 3-1 《静 电 场》 总 结一、夯实基础知识(一)电荷及守恒定律1. 电荷守恒定律(1)两种电荷:______和_____荷,任何带电体所带电量是基元电荷的_______倍。
(2)基元电荷e 19106.11-⨯=______________,质子和电子所带电量等于一个基本电荷的电量。
(3)电荷守恒定律:一个与外界无电荷交换的系统,电荷的_____________守恒。
2. 库仑定律(1)内容:____________________________________________________________________________________________________________________。
(2)公式:21rQ Q K F =_________________,F 叫库仑力或静电力,也叫电场力。
它可以是引力,也可以是斥力,K 叫静电力常量,29/109C m N K ⋅⨯=_________________________。
(3)适用条件:__________________(带电体的线度远小于电荷间的距离r 时,带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略不计时,可看作是点电荷)(这一点与万有引力很相似,但又有不同:对质量均匀分布的球,无论两球相距多近,r 都等于球心距;而对带电导体球,距离近了以后,电荷会重新分布,不能再用球心间距代替r )。
(二)电场强度1. 电场___________周围存在的一种物质。
电场是__________的,是不以人的意志为转移的,只要电荷存在,在其周围空间就存在电场,电场具有___的性质和______的性质。
电场的最基本的性质是_______________________________。
2. 电场强度定义:_________________________________________________________________。
一、静电场的基本概念1. 静电场是由静止电荷产生的场,它是描述电荷之间相互作用的一种物理量。
2. 静电场的性质:静电场是保守场,即电荷在静电场中移动时,其电势能的变化量与路径无关,只与初末位置有关。
3. 静电场的强度:静电场的强度表示电荷在静电场中所受力的强度,用符号E表示,单位是牛顿/库仑(N/C)。
二、电场强度与电势1. 电场强度E是描述静电场力的大小和方向的物理量,它的方向是正电荷在静电场中所受力的方向。
2. 电势V是描述静电场力做功能力的物理量,它的单位是伏特(V)。
3. 电场强度与电势的关系:电场强度E等于电势V在空间中的梯度,即E=dV/dr。
三、高斯定律1. 高斯定律是描述静电场与电荷分布之间关系的物理定律,它指出通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内部电荷量的代数和除以真空中的电常数ε0。
2. 高斯定律的数学表达式:∮E·dA=Q/ε0,其中∮表示对闭合曲面进行积分,E是电场强度,dA是闭合曲面上的微小面积元,Q是闭合曲面内部的总电荷量,ε0是真空中的电常数。
四、电容与电容器1. 电容C是描述电容器储存电荷能力的物理量,它的单位是法拉(F)。
2. 电容器的储能公式:W=1/2CV^2,其中W是电容器储存的能量,C是电容,V是电容器两端的电压。
3. 电容器的串联和并联:电容器的串联和并联可以改变电容器的总电容,串联时总电容减小,并联时总电容增大。
五、电场线与电势线1. 电场线:电场线是用来形象地表示电场强度和方向的曲线,它的切线方向即为电场强度的方向。
2. 电势线:电势线是用来形象地表示电势分布的曲线,它的切线方向即为电势梯度的方向。
3. 电场线与电势线的关系:电场线总是从正电荷出发,指向负电荷,而电势线则从高电势区域指向低电势区域。
六、导体与绝缘体1. 导体:导体是电荷容易通过的物质,如金属、石墨等。
2. 绝缘体:绝缘体是电荷不容易通过的物质,如橡胶、玻璃等。
3. 静电平衡:当导体处于静电平衡状态时,导体内部的电场强度为零,导体表面上的电荷分布均匀。
静电场第一讲 电场力的性质一、电荷及电荷守恒定律1、 自然界中只存在两种电荷,一种是正电,例如用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正电;另一种带负电,用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负电。
2、 电荷间存在着相互作用的引力或斥力(同性相吸,异性相斥)。
3、 电荷在它的周围空间形成电场,电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。
电荷的多少叫电量。
元电荷e=1.6×10-19C ,所有带电体的电荷量都等于e的整数倍。
点电荷4、 使物体带电叫做起电。
使物体带电的方法有三种:(1)摩擦起电;(2)接触带电;(3)感应起电。
5、 电荷既不能创造,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,电荷的总量不变。
这叫做电荷守恒定律。
【重点理解】(1)摩擦起电;(2)接触带电;(3)感应起电当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体带正电,这就是摩擦起电.当一个带电体靠近导体,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,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,这就是感应起电,也叫静电感应.接触起电指让不带电的物体接触带电的物体,则不带电的物体也带上了与带电物体相同的电荷,如把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触,验电器就带上了负电,且金属箔片会张开;带正电的物体接触不带电的物体,则是不带电物体上的电子在库仑力的作用下转移到带正电的物体上,使原来不带电的物体由于失去电子而带正电。
实质:电子的得失或转移二、库仑定律1、内容:在真空中两个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,跟它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
2、公式:221rQ Q k F ,F叫库仑力或静电力,也叫电场力,F可以是引力,也可以是斥力,K叫静电力常量,公式中各量均取国际单位制单位时,K=9.0×109 N ·m 2/C 23、适用条件:(1)真空中;(2)点电荷。
高中物理《静电场》知识点总结一、电场基本规律1、电荷守恒定律: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,在转移过程中,电荷的总量保持不变。
(1)三种带电方式:摩擦起电,感应起电,接触起电。
(2)元电荷:最小的带电单元,任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍,e=1.6×10-19c——密立根测得e的值。
2、库伦定律:(1)定律内容: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,与它们的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
(2)表达式:k=9.0×109n·m2/c2——静电力常量(3)适用条件:真空中静止的点电荷。
二、电场力的*质——电场强度1、电场的基本*质:电场对放入其中的电荷有力的作用。
2、电场强度e:(1)定义:电荷在电场中某点受到的电场力f与电荷的带电量q的比值,就叫做该点的电场强度。
(2)定义式:e与f、q无关,只由电场本身决定。
(3)电场强度是矢量:大小:在数值上为单位电荷受到的电场力。
方向:规定正电荷受力方向,负电荷受力与e的方向相反。
(4)单位:n/c,v/m1n/c=1v/m(5)其他的电场强度公式1点电荷的场强公式:——q场源电荷2匀强电场场强公式:——d沿电场方向两点间距离(6)场强的叠加:遵循平行四边形法则3、电场线:(1)意义:形象直观描述电场强弱和方向的理想模型,实际上是不存在的(2)电场线的特点:1电场线起于正电荷(无穷远),止于(无穷远)负电荷2不封闭,不相交,不相切。
3沿电场线电势降低,且电势降低最快。
一条电场线无法判断场强大小,可以判断电势高低。
4电场线垂直于等势面,静电平衡导体,电场线垂直于导体表面(3)几种特殊电场的电场线三、电场能的*质——电势1、电场能的基本*质:电荷在电场中移动,电场力要对电荷做功。
2、电势能ep:(1)定义:电荷在电场中,由于电场和电荷间的相互作用,由位置决定的能量。
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选修3—1静电场知识归纳 1.电容器 电容 U Q C = 平行板电容器电容kd S C r πε4= 连接电源时U 恒定:电量Q = CU ∝C ,而d s kd S C r r επε∝=4,E = U d ∝1d . 充电后断开电路,电容器带电量Q 恒定: d s C r ε∝,S d U r ε∝,s E r ε1∝.(E .与.d .无关..) 2.带电粒子在电场中——加速+偏转 (设加速电压U 1 偏转电压U 2) 加速: 偏转: 由 .;002v L t t v L md qU m qE m F a ma F =⇒====⇒=得 3.示波管
示波器的核心部分是示波管,由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。
原理图如下:
经加速电场加速后,得到的速
度为:v 0=m
qU 12 偏转后:202
22v L md qU y =,
20
2tan mdv L
qU =θ 电子在偏转电极y y '的电场中发生偏转.离开偏
转电极y y '后沿直线前进,打在荧光屏上的亮斑在竖
直方向发生偏移.其偏移量y '为y '=y +L ‘tan θ m qU v mv qU 1
0201221=
⇒=
所以)2(tan )2(2''202202'2022'
L L L L mdv L qU mdv L qU L mdv L qU y +=+=⋅+=θ。
高三选修三物理知识点归纳高三阶段是学生们备战高考的关键时期,而选修三物理作为一门重要的学科,对于学生们的考试成绩起着决定性的作用。
为了帮助同学们更好地复习和掌握选修三物理的重要知识点,下面将对高三选修三物理知识点进行归纳,并提供一些典型习题进行辅助复习。
知识点一:电磁场1. 电场、磁场与电磁场的概念和性质:- 电场:由电荷产生,带电物体附近的电力状态。
- 磁场:由磁铁或电流产生,带有磁力的空间状态。
- 电磁场:由电荷和磁铁或电流共同产生的空间状态。
2. 静电场和静磁场的知识点:- 静电场:电荷带来的电场,表现为电场线和等势面。
- 静磁场:磁铁或电流带来的磁场,表现为磁力线和磁力。
3. 电磁场的相互作用:- 磁场对电荷的作用:洛伦兹力和磁力对电荷的作用。
- 电场对磁铁或电流的作用:库仑力和安培力对磁铁或电流的作用。
习题一:两个带正电的物体都可产生电场,它们之间的电荷m1, m2分别是2C、8C,物体之间的距离为3m,求m2处的电场强度。
知识点二:交流电1. 交流电的基本概念:- 交流电:周期性改变方向的电流。
- 频率和周期:交流电的基本参数,单位是赫兹。
- 平均值和有效值:交流电的两个重要概念,用于描述电流或电压的大小。
2. 交流电的产生:- 电磁感应现象:通过磁场的变化产生感应电动势,进而产生交流电。
3. 交流电的特点:- 峰值和峰峰值:交流电的最大值和最大值之间的差。
- 相位差:两个交流电之间电压或电流的时间差。
习题二:一个正弦交流电的峰值电流为4A,频率为50Hz,求其有效值电流。
知识点三:光学1. 光的直线传播:- 光的传播方式:光在真空中呈直线传播。
- 光的速度:光在真空中的速度为常数。
- 光的传播路径:光的传播路径遵循折射定律和反射定律。
2. 光的反射和折射:- 反射定律:光从一个介质射向另一个介质时,入射角等于反射角。
- 折射定律:光从一个介质射向另一个介质时,入射角、折射角和介质的折射率之间满足一定关系。
《静电场》第一节电场力的性质【基本概念、规律】一、电荷和电荷守恒定律1.点电荷:形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷.2.电荷守恒定律(1)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;在转移过程中,电荷的总量保持不变.(2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电.二、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,与它们的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 q1q2r2,式中的k=9.0×109 N·m2/C2,叫做静电力常量.3.适用条件:(1)点电荷;(2)真空.三、电场强度1.意义:描述电场强弱和方向的物理量.2.公式(1)定义式:E=Fq,是矢量,单位:N/C或V/m.(2)点电荷的场强:E=k Qr2,Q为场源电荷,r为某点到Q的距离.(3)匀强电场的场强:E=U d.3.方向:规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向.四、电场线及特点1.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.2.电场线的特点(1)电场线从正电荷或无限远处出发,终止于负电荷或无限远处.(2)电场线不相交.(3)在同一电场里,电场线越密的地方场强越大.(4)沿电场线方向电势降低.(5)电场线和等势面在相交处互相垂直.3.几种典型电场的电场线(如图所示)【重要考点归纳】考点一 对库仑定律的理解和应用 1.对库仑定律的理解(1)F =k q 1q 2r 2,r 指两点电荷间的距离.对可视为点电荷的两个均匀带电球,r 为两球心间距.(2)当两个电荷间的距离r →0时,电荷不能视为点电荷,它们之间的静电力不能认为趋于无限大.2.电荷的分配规律(1)两个带同种电荷的相同金属球接触,则其电荷量平分.(2)两个带异种电荷的相同金属球接触,则其电荷量先中和再平分. 考点二 电场线与带电粒子的运动轨迹分析1.电荷运动的轨迹与电场线一般不重合.若电荷只受电场力的作用,在以下条件均满足的情况下两者重合:(1)电场线是直线.(2)电荷由静止释放或有初速度,且初速度方向与电场线方向平行. 2.由粒子运动轨迹判断粒子运动情况:(1)粒子受力方向指向曲线的内侧,且与电场线相切. (2)由电场线的疏密判断加速度大小.(3)由电场力做功的正负判断粒子动能的变化. 3.求解这类问题的方法:(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从二者的夹角情况来分析曲线运动的情景.(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向(或等势面电势的高低)、电荷运动的方向,是题意中相互制约的三个方面.若已知其中的任一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知(三不知),则要用“假设法”分别讨论各种情况.考点三 静电力作用下的平衡问题1.解决这类问题与解决力学中的平衡问题的方法步骤相同,只不过是多了静电力而已.2.(1)解决静电力作用下的平衡问题,首先应确定研究对象,如果有几个物体相互作用时,要依据题意,适当选取“整体法”或“隔离法”.(2)电荷在匀强电场中所受电场力与位置无关;库仑力大小随距离变化而变化.考点四带电体的力电综合问题解决该类问题的一般思路【思想方法与技巧】用对称法处理场强叠加问题对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中,应用对称性不仅能帮助我们认识和探索某些基本规律,而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题.利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的特点,出奇制胜,快速简便地求解问题.第二节电场能的性质【基本概念、规律】一、电场力做功和电势能1.电场力做功(1)特点:静电力做功与实际路径无关,只与初末位置有关.(2)计算方法①W=qEd,只适用于匀强电场,其中d为沿电场方向的距离.②W AB=qU AB,适用于任何电场.2.电势能(1)定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功.(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W AB=E p A-E p B =-ΔE p.(3)电势能具有相对性.二、电势、等势面1.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值.(2)定义式:φ=E p q.(3)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因零电势点的选取不同而不同.2.等势面(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面.(2)特点①在等势面上移动电荷,电场力不做功.②等势面一定与电场线垂直,即与场强方向垂直.③电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.④等差等势面的疏密表示电场的强弱(等差等势面越密的地方,电场线越密).三、电势差1.定义:电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,电场力所做的功W AB与移动的电荷的电量q的比值.2.定义式:U AB=W AB q.3.电势差与电势的关系:U AB=φA-φB,U AB=-U BA.4.电势差与电场强度的关系匀强电场中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 AB=Ed.特别提示:电势和电势差都是由电场本身决定的,与检验电荷无关,但电场中各点的电势与零电势点的选取有关,而电势差与零电势点的选取无关.【重要考点归纳】考点一电势高低及电势能大小的比较1.比较电势高低的方法(1)根据电场线方向:沿电场线方向电势越来越低.(2)根据U AB=φA-φB:若U AB>0,则φA>φB,若U AB<0,则φA<φB.(3)根据场源电荷:取无穷远处电势为零,则正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低.2.电势能大小的比较方法(1)做功判断法电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加(与其他力做功无关).(2)电荷电势法正电荷在电势高处电势能大,负电荷在电势低处电势能大.考点二等势面与粒子运动轨迹的分析1.几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面(实线)图样重要描述2.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲),从而分析电场方向或电荷的正负;(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向,确定静电力做功的正负,从而确定电势能、电势和电势差的变化等;(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况.考点三公式U=Ed的拓展应用1.在匀强电场中U=Ed,即在沿电场线方向上,U∝d.推论如下:(1)如图甲,C点为线段AB的中点,则有φC=φA+φB2.(2)如图乙,AB∥CD,且AB=CD,则U AB=U CD.2.在非匀强电场中U=Ed虽不能直接应用,但可以用作定性判断.考点四电场中的功能关系1.求电场力做功的几种方法(1)由公式W=Fl cos α计算,此公式只适用于匀强电场,可变形为W=Eql cos α.(2)由W AB=qU AB计算,此公式适用于任何电场.(3)由电势能的变化计算:W AB=E p A-E p B.(4)由动能定理计算:W电场力+W其他力=ΔE k.注意:电荷沿等势面移动电场力不做功.2.电场中的功能关系(1)若只有电场力做功,电势能与动能之和保持不变.(2)若只有电场力和重力做功,电势能、重力势能、动能之和保持不变.(3)除重力、弹簧弹力之外,其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化.(4)所有外力对物体所做的功等于物体动能的变化.3.在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律有动能定理、能量守恒定律和功能关系.(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功).(2)应用能量守恒定律解决问题需注意电势能和其他形式能之间的转化.(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系.(4)有电场力做功的过程机械能不守恒,但机械能与电势能的总和可以守恒.【思想方法与技巧】E-x和φ-x图象的处理方法1.E-x图象(1)反映了电场强度随位移变化的规律.(2)E>0表示场强沿x轴正方向;E<0表示场强沿x轴负方向.(3)图线与x轴围成的“面积”表示电势差,“面积”大小表示电势差大小,两点的电势高低根据电场方向判定.2.φ-x图象(1)描述了电势随位移变化的规律.(2)根据电势的高低可以判断电场强度的方向是沿x轴正方向还是负方向.(3)斜率的大小表示场强的大小,斜率为零处场强为零.3.看懂图象是解题的前提,解答此题的关键是明确图象的斜率、面积的物理意义.第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动【基本概念、规律】一、电容器、电容1.电容器(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成.(2)带电量:一个极板所带电量的绝对值.(3)电容器的充、放电充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能.放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能.2.电容(1)定义式:C=Q U.(2)单位:法拉(F),1 F=106μF=1012pF.3.平行板电容器(1)影响因素:平行板电容器的电容与正对面积成正比,与介质的介电常数成正比,与两极板间距离成反比.(2)决定式:C=εr S4πkd,k为静电力常量.特别提醒:C=QU⎝⎛⎭⎫或C=ΔQΔU适用于任何电容器,但C=εr S4πkd仅适用于平行板电容器.二、带电粒子在电场中的运动1.加速问题(1)在匀强电场中:W=qEd=qU=12mv2-12mv2;(2)在非匀强电场中:W=qU=12mv2-12mv2.2.偏转问题(1)条件分析:不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场.(2)运动性质:匀变速曲线运动.(3)处理方法:利用运动的合成与分解.①沿初速度方向:做匀速运动.②沿电场方向:做初速度为零的匀加速运动.特别提示:带电粒子在电场中的重力问题(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,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,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力.【重要考点归纳】考点一平行板电容器的动态分析运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路1.确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变.(1)保持两极板与电源相连,则电容器两极板间电压不变.(2)充电后断开电源,则电容器所带的电荷量不变.2.用决定式C=εr S4πkd分析平行板电容器电容的变化.3.用定义式C=QU分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.4.用E =Ud分析电容器两极板间电场强度的变化.5.在分析平行板电容器的动态变化问题时,必须抓住两个关键点:(1)确定不变量:首先要明确动态变化过程中的哪些量不变,一般情况下是保持电量不变或板间电压不变.(2)恰当选择公式:要灵活选取电容的两个公式分析电容的变化,还要应用E =Ud ,分析板间电场强度的变化情况.考点二 带电粒子在电场中的直线运动 1.运动类型(1)带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动.(2)带电粒子在不同的匀强电场或交变电场中做匀加速、匀减速的往返运动. 2.分析思路(1)根据带电粒子受到的电场力,用牛顿第二定律求出加速度,结合运动学公式确定带电粒子的运动情况.(2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解.此方法既适用于匀强电场,也适用于非匀强电场.(3)对带电粒子的往返运动,可采取分段处理. 考点三 带电粒子在电场中的偏转 1.基本规律设粒子带电荷量为q ,质量为m ,两平行金属板间的电压为U ,板长为l ,板间距离为d (忽略重力影响),则有(1)加速度:a =F m =qE m =qUmd .(2)在电场中的运动时间:t =lv 0.(3)位移⎩⎪⎨⎪⎧v x t =v 0t =l 12at 2=y ,y =12at 2=qUl 22mv 20d. (4)速度⎩⎪⎨⎪⎧v x =v 0v y=at ,v y =qUt md ,v =v 2x +v 2y ,tan θ=v y v x =qUl mv 20d . 2.两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度总是相同的.证明:由qU 0=12mv 20及tan θ=qUl mdv 20得tan θ=Ul2U 0d. (2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O 为粒子水平位移的中点,即O 到电场边缘的距离为l 2.3.带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系:当讨论带电粒子的末速度v 时也可以从能量的角度进行求解:qU y =12mv 2-12mv 20,其中U y =Udy ,指初、末位置间的电势差. 【思想方法与技巧】带电粒子在交变电场中的偏转1.注重全面分析(分析受力特点和运动特点),找到满足题目要求所需要的条件. 2.比较通过电场的时间t 与交变电场的周期T 的关系:(1)若t ≪T ,可认为粒子通过电场的时间内电场强度不变,等于刚进入电场时刻的场强. (2)若不满足上述关系,应注意分析粒子在电场方向上运动的周期性.对称思想、等效思想在电场问题中的应用一、割补法求解电场强度由于带电体不规则,直接求解产生的电场强度较困难,若采取割或补的方法,使之具有某种对称性,从而使问题得到简化.二、等效法求解电场中的圆周运动1.带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是一类重要而典型的题型.对于这类问题,若采用常规方法求解,过程复杂,运算量大.若采用“等效法”求解,则过程往往比较简捷.2.等效法求解电场中圆周运动问题的解题思路:(1)求出重力与电场力的合力F 合,将这个合力视为一个“等效重力”. (2)将a =F 合m视为“等效重力加速度”.(3)将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解.。
高中物理学习材料
(灿若寒星**整理制作)
选修3—1静电场知识归纳
1.电容器 电容 U
Q
C =
平行板电容器电容kd S C r πε4=
连接电源时U 恒定:电量Q = CU ∝C ,而d s kd S C r r επε∝=
4,E = U d ∝1
d
. 充电后断开电路,电容器带电量Q 恒定: d
s
C r ε∝
,S d U r ε∝
,s
E r ε1
∝.(E .与.d .无关..) 2.带电粒子在电场中——加速+偏转 (设加速电压U 1 偏转电压U 2)
加速:
偏转: 由 .;002
v L t t v L md
qU m qE m F a ma F =⇒====
⇒=得
3.示波管
示波器的核心部分是示波管,由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。
原理图如下:
经加速电场加速后,得到的速度为:v 0=
m
qU 1
2 m
qU v mv qU 1
0201221=⇒=d
U L U v L md qU at y 1222
02224221=== d
U L U mdv L qU v at v v x y 122
0202tan ====θ
偏转后:2
2
22v L md qU y =,20
2tan mdv L
qU =θ
电子在偏转电极y y '的电场中发生偏转.离开偏转电极y y '后沿直线前进,打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移.其偏移量y '为y '=y +L ‘
tan θ
所以)2(tan )2(2'
'2
2202'2022'
L L L L mdv L qU mdv L qU L mdv L qU y +=+=⋅+=θ。