2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)知識(shí)考點(diǎn)專題07《靜電場(chǎng)》

1、2020年高考一輪復(fù)習(xí)知識(shí)考點(diǎn)專題 07靜電場(chǎng)第一節(jié)電場(chǎng)力的性質(zhì)【基本概念、規(guī)律】一、電荷和電荷守恒定律1. 點(diǎn)電荷：形狀和大小對(duì)研究問題的影響可忽略不計(jì)的帶電體稱為點(diǎn)電荷.2 電荷守恒定律(1) 電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體 的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變.(2) 起電方式：摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電.二、庫侖定律1內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比， 與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上.2. 公式：F = k*#,式中的k= 9.0 XO9 N m2/C2，叫做靜

2、電力常量.3. 適用條件：(1)點(diǎn)電荷；真空.三、電場(chǎng)強(qiáng)度1意義：描述電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量.2. 公式(1) 定義式：E= F，是矢量，單位：N/C或V/m.q(2) 點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)：E= k, Q為場(chǎng)源電荷，r為某點(diǎn)到Q的距離.U(3) 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)：E =-.3方向：規(guī)定為正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向.四、電場(chǎng)線及特點(diǎn)1. 電場(chǎng)線：電場(chǎng)線是畫在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向表示 該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向.2. 電場(chǎng)線的特點(diǎn)(1) 電場(chǎng)線從正電荷或無限遠(yuǎn)處出發(fā)，終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn)處.(2) 電場(chǎng)線不相交.(3) 在同一電場(chǎng)里，電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大.沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降

3、低.(5)電場(chǎng)線和等勢(shì)面在相交處互相垂直.3. 幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線 (如圖所示)扭1Z點(diǎn)電荷時(shí)電場(chǎng)等就異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)警雖同種點(diǎn)電荷的F壯場(chǎng)勻曲取場(chǎng)點(diǎn)蛆荷與金屁板何的砒場(chǎng)【重要考點(diǎn)歸納】考點(diǎn)一對(duì)庫侖定律的理解和應(yīng)用1 對(duì)庫侖定律的理解(1) F = kq, r指兩點(diǎn)電荷間的距離對(duì)可視為點(diǎn)電荷的兩個(gè)均勻帶電球，r為兩球心間距.當(dāng)兩個(gè)電荷間的距離 rt0時(shí)，電荷不能視為點(diǎn)電荷，它們之間的靜電力不能認(rèn)為趨 于無限大.2. 電荷的分配規(guī)律(1) 兩個(gè)帶同種電荷的相同金屬球接觸，則其電荷量平分.兩個(gè)帶異種電荷的相同金屬球接觸，則其電荷量先中和再平分.考點(diǎn)二電場(chǎng)線與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分析1 電荷運(yùn)動(dòng)的軌

4、跡與電場(chǎng)線一般不重合若電荷只受電場(chǎng)力的作用，在以下條件均滿 足的情況下兩者重合：(1) 電場(chǎng)線是直線.(2) 電荷由靜止釋放或有初速度，且初速度方向與電場(chǎng)線方向平行.2 由粒子運(yùn)動(dòng)軌跡判斷粒子運(yùn)動(dòng)情況：(1) 粒子受力方向指向曲線的內(nèi)側(cè)，且與電場(chǎng)線相切.(2) 由電場(chǎng)線的疏密判斷加速度大小.由電場(chǎng)力做功的正負(fù)判斷粒子動(dòng)能的變化.3求解這類問題的方法：(1) “動(dòng)與力兩線法”一一出速度線”運(yùn)動(dòng)軌跡在初始位置的切線 )與力線”在初始 位置電場(chǎng)線的切線方向)，從二者的夾角情況來分析曲線運(yùn)動(dòng)的情景.(2) 三不知時(shí)要假設(shè)” 荷的正負(fù)、場(chǎng)強(qiáng)的方向(或等勢(shì)面電勢(shì)的高低)、電荷運(yùn)動(dòng)的方向，是題意中相互制約的

5、三個(gè)方面.若已知其中的任一個(gè)， 可順次向下分析判定各待求量；若三個(gè)都不知(三不知)，則要用 假設(shè)法”分別討論各種情況.考點(diǎn)三靜電力作用下的平衡問題1解決這類問題與解決力學(xué)中的平衡問題的方法步驟相同，只不過是多了靜電力而已.2.(1)解決靜電力作用下的平衡問題，首先應(yīng)確定研究對(duì)象，如果有幾個(gè)物體相互作用時(shí),要依據(jù)題意，適當(dāng)選取整體法”或 隔離法”.(2) 電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力與位置無關(guān)；庫侖力大小隨距離變化而變化.考點(diǎn)四 帶電體的力電綜合問題解決該類問題的一般思路確定研究對(duì)鏑一帶電怵證v帶電休構(gòu)嵐的嘉統(tǒng)電場(chǎng)力(gE或Zt11:兩大分梶)一甬力是否鯉略，抿題總：基 L本粒產(chǎn)-股恕略，帶電坤一

6、 眾不能您略運(yùn)動(dòng)情況反映量力情況)IWI一平衡條件、牛頓第1定律、動(dòng)能宦觀【思想方法與技巧】用對(duì)稱法處理場(chǎng)強(qiáng)疊加問題對(duì)稱現(xiàn)象普遍存在于各種物理現(xiàn)象和物理規(guī)律中，應(yīng)用對(duì)稱性不僅能幫助我們認(rèn)識(shí)和探索某些基本規(guī)律，而且也能幫助我們?nèi)デ蠼饽承┚唧w的物理問題.利用對(duì)稱法分析解決物理問題，可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)演算和推導(dǎo)，直接抓住問題的特點(diǎn)，出奇制勝，快速簡(jiǎn)便地求解問題.第二節(jié)電場(chǎng)能的性質(zhì)【基本概念、規(guī)律】一、電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能1. 電場(chǎng)力做功(1) 特點(diǎn)：靜電力做功與實(shí)際路徑無關(guān)，只與初末位置有關(guān).(2) 計(jì)算方法 W= qEd,只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中 d為沿電場(chǎng)方向的距離. WAB = qUAB，適用于任

7、何電場(chǎng).2. 電勢(shì)能(1) 定義：電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能，數(shù)值上等于將電荷從該點(diǎn)移到零勢(shì)能位置時(shí)靜電 力所做的功.Wab= EpA靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量，即EpB= AEp.(3) 電勢(shì)能具有相對(duì)性.二、電勢(shì)、等勢(shì)面1. 電勢(shì)(1) 定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值.(2) 定義式：()= Eq.(3) 相對(duì)性：電勢(shì)具有相對(duì)性，同一點(diǎn)的電勢(shì)因零電勢(shì)點(diǎn)的選取不同而不同.2等勢(shì)面(1) 定義：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面.特點(diǎn) 在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功. 等勢(shì)面一定與電場(chǎng)線垂直，即與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直. 電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低

8、的等勢(shì)面. 等差等勢(shì)面的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱(等差等勢(shì)面越密的地方，電場(chǎng)線越密).三、電勢(shì)差1. 定義：電荷在電場(chǎng)中，由一點(diǎn)A移到另一點(diǎn)B時(shí)，電場(chǎng)力所做的功 Wab與移動(dòng)的電 荷的電量q的比值.2. 定義式：Uab =晉.3. 電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：Uab=転一帕，uab =_ uba.4. 電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離的乘積，即Uab=Ed.特別提示：電勢(shì)和電勢(shì)差都是由電場(chǎng)本身決定的，與檢驗(yàn)電荷無關(guān)，但電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)，而電勢(shì)差與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān).【重要考點(diǎn)歸納】考點(diǎn)一 電勢(shì)高低及電勢(shì)能大小的比較1. 比較電勢(shì)高低的方法

9、(1) 根據(jù)電場(chǎng)線方向：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)越來越低.根據(jù)Uab =弧一電：若Uab0，則抵 電，若UabV 0，則0a電.根據(jù)場(chǎng)源電荷：取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則正電荷周圍電勢(shì)為正值，負(fù)電荷周圍電勢(shì) 為負(fù)值；靠近正電荷處電勢(shì)高，靠近負(fù)電荷處電勢(shì)低.2. 電勢(shì)能大小的比較方法(1)做功判斷法電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加(與其他力做功無關(guān)).電荷電勢(shì)法正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大.考點(diǎn)二等勢(shì)面與粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的分析1.幾種常見的典型電場(chǎng)的等勢(shì)面比較電場(chǎng)等勢(shì)面(實(shí)線)圖樣重要描述勻強(qiáng)電場(chǎng)41-1 - - * -II- -垂直于電場(chǎng)線的一簇平面點(diǎn)電荷的電場(chǎng):鹼以點(diǎn)電

10、荷為球心的一簇球面等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)1i t勺P 連線的中垂線上的電勢(shì)為零等量?jī)辗N正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)連線上，中點(diǎn)電勢(shì)最低，而在中垂線上，中點(diǎn)電勢(shì)最高2帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡問題的分析方法從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場(chǎng)方向或電荷的正負(fù)；(2) 結(jié)合軌跡、速度方向與靜電力的方向，確定靜電力做功的正負(fù)，從而確定電勢(shì)能、 電勢(shì)和電勢(shì)差的變化等；(3) 根據(jù)動(dòng)能定理或能量守恒定律判斷動(dòng)能的變化情況.考點(diǎn)三 公式U = Ed的拓展應(yīng)用1. 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 U = Ed,即在沿電場(chǎng)線方向上，U * d.推論如下：4a+帕(1) 如圖甲，C點(diǎn)為線段AB的中點(diǎn)，則有(fc=2

11、B.(2) 如圖乙，AB/ CD，且 AB = CD，貝U Uab= Ucd.甲乙2在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中 U= Ed雖不能直接應(yīng)用，但可以用作定性判斷.考點(diǎn)四 電場(chǎng)中的功能關(guān)系1求電場(chǎng)力做功的幾種方法(1)由公式 W= Fl cos a計(jì)算，此公式只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，可變形為W= Eqlcos a由Wab = qUAB計(jì)算，此公式適用于任何電場(chǎng).(3) 由電勢(shì)能的變化計(jì)算： WAB= EpAEpB.(4) 由動(dòng)能定理計(jì)算： W 電場(chǎng)力 W 其他力= AEk. 注意：電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)電場(chǎng)力不做功2電場(chǎng)中的功能關(guān)系(1) 若只有電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變(2) 若只有電場(chǎng)力和重力做功，電勢(shì)能、重

12、力勢(shì)能、動(dòng)能之和保持不變(3) 除重力、彈簧彈力之外，其他各力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化(4) 所有外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化3. 在解決電場(chǎng)中的能量問題時(shí)常用到的基本規(guī)律有動(dòng)能定理、能量守恒定律和功能關(guān) 系(1) 應(yīng)用動(dòng)能定理解決問題需研究合外力的功(或總功 )(2) 應(yīng)用能量守恒定律解決問題需注意電勢(shì)能和其他形式能之間的轉(zhuǎn)化(3) 應(yīng)用功能關(guān)系解決該類問題需明確電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(4) 有電場(chǎng)力做功的過程機(jī)械能不守恒，但機(jī)械能與電勢(shì)能的總和可以守恒 【思想方法與技巧】E x和0 x圖象的處理方法1Ex 圖象(1) 反映了電場(chǎng)強(qiáng)度隨位移變化的規(guī)律(2) E

13、0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向；E V 0表示場(chǎng)強(qiáng)沿x軸負(fù)方向.圖線與x軸圍成的 面積”表示電勢(shì)差，面積”大小表示電勢(shì)差大小，兩點(diǎn)的電勢(shì)高低根據(jù)電場(chǎng)方向判定.2. 0 x圖象(1)描述了電勢(shì)隨位移變化的規(guī)律.根據(jù)電勢(shì)的高低可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是沿x軸正方向還是負(fù)方向.(3) 斜率的大小表示場(chǎng)強(qiáng)的大小，斜率為零處場(chǎng)強(qiáng)為零.3. 看懂圖象是解題的前提，解答此題的關(guān)鍵是明確圖象的斜率、面積的物理意義.第三節(jié) 電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【基本概念、規(guī)律】一、電容器、電容1 電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成.帶電量：一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值.(3) 電容器的充、放電充電：使電容器帶

14、電的過程， 充電后電容器兩板帶上等量的異種電荷，電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能.放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.2電容Q(1) 定義式：c=u.6 12(2) 單位：法拉(F), 1 F = 10 小=10 pF.3 平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與正對(duì)面積成正比，與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與 兩極板間距離成反比.決定式：C = 4nkd， k為靜電力常量.特別提醒：c=Q或c=|Q適用于任何電容器，但c=證僅適用于平行板電容器.二、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1. 加速問題1 2 1 2(1) 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中： W= qEd= qU = ?mv ?mvo；

15、1 2 1 2(2) 在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：W= qU = 2mv 2mvo.2. 偏轉(zhuǎn)問題(1) 條件分析：不計(jì)重力的帶電粒子以速度vo垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng).(2) 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻變速曲線運(yùn)動(dòng).(3) 處理方法：利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解. 沿初速度方向：做勻速運(yùn)動(dòng). 沿電場(chǎng)方向：做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng).特別提示：帶電粒子在電場(chǎng)中的重力問題(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、a粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量).帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都 不能忽略重力.【重要考點(diǎn)歸納】考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析運(yùn)用電容的定義式和決

16、定式分析電容器相關(guān)量變化的思路1. 確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變.(1)保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間電壓不變.充電后斷開電源，則電容器所帶的電荷量不變.2. 用決定式。=一爲(wèi)分析平行板電容器電容的變化.4 nd3用定義式C=Q分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化.4. 用E=分析電容器兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化.d5在分析平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化問題時(shí)，必須抓住兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：(1) 確定不變量：首先要明確動(dòng)態(tài)變化過程中的哪些量不變，一般情況下是保持電量不 變或板間電壓不變.(2) 恰當(dāng)選擇公式：要靈活選取電容的兩個(gè)公式分析電容的變化，還要應(yīng)用E=號(hào)，分析板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化

17、情況.考點(diǎn)二 帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)1. 運(yùn)動(dòng)類型(1) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻變速直線運(yùn)動(dòng).(2) 帶電粒子在不同的勻強(qiáng)電場(chǎng)或交變電場(chǎng)中做勻加速、勻減速的往返運(yùn)動(dòng).2. 分析思路(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶 電粒子的運(yùn)動(dòng)情況.根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化求解.此方法既適用于勻 強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng).(3) 對(duì)帶電粒子的往返運(yùn)動(dòng)，可采取分段處理.考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1.基本規(guī)律設(shè)粒子帶電荷量為 q，質(zhì)量為m,兩平行金屬板間的電壓為U，板長(zhǎng)為I，板間距離為 d(忽略重力影響)，則有(1)加速度:F_qE

18、_qUa= m m md(2)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t =Vxt = vot= l位移1 2 iiat =yVx= vo(4)速度Vy= atqUtVy=而，v=1+ v：, tan=當(dāng)=卑Vx mvod1 2 qUl2 y= 2at=病2 兩個(gè)結(jié)論(i)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場(chǎng)加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 度總是相同的.證明：由 qUo= mv0及 tan = 4*2得 tan =嚴(yán)2mdvo2Uod(2)粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)O為粒子水平位移的中點(diǎn)，即O到電場(chǎng)邊緣的距離為23. 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的功能關(guān)系：當(dāng)討論帶電粒子的末速度v時(shí)也可以從能12 12u量的角度進(jìn)行求解：qUy= ?mv mvo,其中Uy= &y,指初、末位置間的電勢(shì)差.【思想方法與技巧】帶電粒子在交變電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1. 注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn))，找到滿足題目要求所需要的條件.2. 比較通過電場(chǎng)的時(shí)間 t與交變電場(chǎng)的周期 T的關(guān)系：(1) 若t? T,可認(rèn)為粒子通過電場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，等于剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)刻的場(chǎng)強(qiáng).(2) 若不滿足上述關(guān)系，應(yīng)注意分析粒子在電場(chǎng)方向上運(yùn)動(dòng)的周期性.對(duì)稱思想、