高中物理电场知识点与题型归纳 精编

发布 2019-05-12 08:47:17 阅读 7683

(3)匀强电场的场强公式是: ,其中d是沿电场线方向上的距离。

3. 深刻理解电场的能的性质。

1)电势φ:是描述电场能的性质的物理量。

电势定义为φ= 是一个没有方向意义的物理量,电势有高低之分,按规定:正电荷在电场中某点具有的电势能越大,该点电势越高 。

电势的值与零电势的选取有关,通常取离电场无穷远处电势为零;实际应用中常取大地电势为零。

当存在几个“场源”时,某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和 。

电势差,a、b间电势差uab=φa-φb;b、a间电势差uba=φb-φa,显然uab=-uba,电势差的值与零电势的选取无关。

2)电势能:电荷在电场中由电荷和电场的相对位置所决定的能,它具有相对性,即电势能的零点选取具有任意性;系统性,即电势能是电荷与电场所共有。

电势能可用ep=qф计算。

由于电荷有正、负,电势也有正、负(分别表示高于和低于零电势),故用ep=qф计算电势能时,需带符号运算。

3)电场线的特点:

始于正电荷(或无穷远),终于负电荷(或无穷远);

不相交,不闭合;

不能穿过处于静电平衡状态的导体。

4)电场线、场强、电势等势面的相互关系。

电场线与场强的关系;电场线越密的地方表示场强越大,电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向。

电场线与电势的关系:沿着电场线方向,电势越来越低;

电场线与等势面的关系:电场线越密的地方等差等势面也越密,电场线与通过该处的等势面垂直;

场强与电势无直接关系:场强大(或小)的地方电势不一定大(或小),零电势可由人为选取,而场强是否为零则由电场本身决定;

场强与等势面的关系:场强方向与通过该处的等势面垂直且由高电势指向低电势,等差等势面越密的地方表示场强越大。

4. 掌握电场力做功计算方法。

1)电场力做功与电荷电势能的变化的关系。

电场力对电荷做正功时,电荷电势能减少;电场力对电荷做负功时,电荷电势能增加,电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值。

2)电场力做功的特点。

电荷在电场中任意两点间移动时,它的电势能的变化量是确定的,因而移动电荷做功的值也是确定的,所以,电场力移动电荷所做的功,与移动的路径无关,仅与始末位置的电势差有关,这与重力做功十分相似。

3)计算方法。

由功的定义式w=f·s来计算,但在中学阶段,限于数学基础,要求式中f为恒力才行,所以,这个方法有局限性,仅在匀强电场中使用。

用结论“电场力做功等于电荷电势能增量的负值”来计算,即w=- 已知电荷电势能的值时求电场力的功比较方便。

用w=quab来计算,此时,一般又有两个方案:一是严格带符号运算,q和uab均考虚正和负,所得w的正、负直接表明电场力做功的正、负;二是只取绝对值进行计算 ,所得w只是功的数值,至于做正功还是负功?可用力学知识判定。

5. 深刻理解电场中导体静电平衡条件。

把导体放入电场时,导体的电荷将出现重新分布,当感应电荷产生的附加场强e附和原场强e原在导体内部叠加为零时,自由电子停止定向移动,导体处于静电平衡状态。

孤立的带电体和处于电场中的感应导体,处于静电平衡时,其特征:

1)导体内部场强处处为零,没有电场线(叠加后的);(2)整个导体是等势体,导体表面是等势面;(3)导体外部电场线与导体表面垂直,表面场强不一定为零;(4)对孤立导体,净电荷分布在外表面。

处理静电平衡问题的方法:(1)直接用静电平衡的特征进行分析;(2)画出电场中电场线,进而分析电荷在电场力作用下移动情况。

注意两点:(1)用导线接地或用手触摸导体可把导体和地球看成一个大导体。(2)一般取无穷远和地球的电势为零。

6. 深刻理解电容器电容概念。

电容器的电容c=q/u=△q/△u,此式为定义式,适用于任何电容器。平行板电容器的电容的决定式为c= 。对平行板电容器有关的q、e、u、c的讨论要熟记两种情况:

1)若两极保持与电源相连,则两极板间电压u不变;

2)若充电后断开电源,则带电量q不变。

典型例题】问题1:会解电荷守恒定律与库仑定律的综合题。

求解这类问题关键是抓住“等大的带电金属球接触后先中和,后平分”,然后利用库仑定律求解。注意绝缘球带电是不能中和的。

例1] 有三个完全一样的金属小球a、b、c,a带电量7q,b带电量-q,c不带电,将a、b固定,相距r,然后让c球反复与a、b球多次接触,最后移去c球,试问a、b两球间的相互作用力变为原来的多少倍? (答:f’= f)

例2] 两个相同的带电金属小球相距r时,相互作用力大小为f,将两球接触后分开,放回原处,相互作用力大小仍等于f,则两球原来所带电量和电性( )

a. 可能是等量的同种电荷 b. 可能是不等量的同种电荷。

c. 可能是不等量的异种电荷 d. 不可能是异种电荷。

问题2:会解分析求解电场强度。

电场强度是静电学中极其重要的概念,也是高考中考点分布的重点区域之一。求电场强度的方法一般有:定义式法、点电荷场强公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法等。

例3] 用长为的金属丝弯成半径为r的圆弧,但在a、b之间留有宽度为d的间隙,且,将电量为q的正电荷均匀分布于金属丝上,求圆心处的电场强度。

例4] 如图所示,均匀带电圆环所带电荷量为q,半径为r,圆心为o,p为垂直于圆环平面的对称轴上的一点,op=l,试求p点的场强。 答:

例5] 如图3所示, 是匀强电场中的三点,并构成一等边三角形,每边长为。

将一带电量的电荷从a点移到b点,电场力做功若将同一点电荷从a点移到c点,电场力做功w2=6×10-6j,试求匀强电场的电场强度e。

答:问题3:会根据给出的一条电场线,分析推断电势和场强的变化情况。

[例6] 如图4所示,a、b、c是一条电场线上的三个点,电场线的方向由a到c,a、b间距离等于b、c 间距离。用ua、ub、uc和ea、eb、ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度,可以判定( )

a. ua>ub>uc b. ua-ub=ub-uc

c. ea>eb>ec d. ea=eb=ec

例7] 如图5所示,在a点由静止释放一个质量为m,电荷量为q的带电粒子,粒子到达b点时速度恰好为零,设ab所在的电场线竖直向下,a、b间的高度差为h,则( )

a. 带电粒子带负电。

b. a、b两点间的电势差uab=mgh/q

c. b点场强大于a点场强。

d. a点场强大于b点场强。

问题4:会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹,分析推断带电粒子的性质。

例8] 图6中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可作出正确判断的是( )

a. 带电粒子所带电荷的符号。

b. 带电粒子在a、b两点的受力方向。

c. 带电粒子在a、b两点的速度何处较大。

d. 带电粒子在a、b两点的电势能何处较大。

问题5:会根据给定电势的分布情况,求作电场线。

例9] 如图7所示,a、b、c为匀强电场中的3个点,已知这3点的电势分别为φa=10v,

b=2v,φc=-6v。试在图上画出过b点的等势线和场强的方向(可用三角板画)。

问题6:会求解带电体在电场中的平衡问题。

例10] 如图8所示,在真空中同一条直线上的a、b两点固定有电荷量分别为+4q和-q的点电荷。① 将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置,可以使它在电场力作用下保持静止?② 若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止,那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷?

电荷量是多大?(设ab=l1,bc=l2)

例11] 如图9所示,已知带电小球a、b的电荷分别为qa、qb,oa=ob,都用长l的丝线悬挂在o点。静止时a、b相距为d。为使平衡时ab间距离减为d/2,可采用以下哪些方法( )

a. 将小球a、b的质量都增加到原来的2倍。

b. 将小球b的质量增加到原来的8倍。

c. 将小球a、b的电荷量都减小到原来的一半。

d. 将小球a、b的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球b的质量增加到原来的2倍。

例12] 如图10甲所示,两根长为l的丝线下端悬挂一质量为m,带电量分别为+q和-q的小球a和b,处于场强为e,方向水平向左的匀强电场之中,使长度也为l的连线ab拉紧,并使小球处于静止状态,求e的大小满足什么条件才能实现上述平衡状态。

答:问题7:会计算电场力的功。

例13] 一平行板电容器的电容为c,两板间的距离为d,上板带正电,电量为q,下板带负电,电量也为q,它们产生的电场在很远处的电势为零。两个带异号电荷的小球用一绝缘钢性杆相连,小球的电量都为q,杆长为l,且la. b.

0 cd.

问题8:会用力学方法分析求解带电粒子的运动问题。

例14] 质量为2m,带2q正电荷的小球a,起初静止在光滑绝缘水平面上,当另一质量为m、带q负电荷的小球b以速度v0离a而去的同时,释放a球,如图12所示。若某时刻两球的电势能有最大值,求:

1)此时两球速度各多大?(v=v0/3)

2)与开始时相比,电势能最多增加多少?(

例15] 如图13所示,直角三角形的斜边倾角为30°,底边bc长为2l,处在水平位置,斜边ac是光滑绝缘的,在底边中点o处放置一正电荷q,一个质量为m,电量为q的带负电的质点从斜面顶端a沿斜边滑下,滑到斜边上的垂足d时速度为v。

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