高二物理《電場(chǎng)》知識(shí)點(diǎn)

高二物理電場(chǎng)學(xué)問點(diǎn)一、電場(chǎng)根本規(guī)律1、電荷：自然界有兩種也只有兩種電荷，一種為正電荷，另一種為負(fù)電荷。2、電荷守恒定律：電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)殲滅，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?！?〕三種帶電方式：摩擦起電，感應(yīng)起電，接觸起電。起電的過程本質(zhì)是導(dǎo)體的正、負(fù)電荷分開的過程。×10-19C——3、庫倫定律〔1〕定律內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的互相作用力，及它們的電荷量的乘積成正比，及它們的間隔的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。〔2〕表達(dá)式：——靜電力常量〔3〕適用條件：真空中靜止的點(diǎn)電荷及電荷勻整布的帶電球體。二、電場(chǎng)力的性質(zhì)1、電場(chǎng)的根本性質(zhì)：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用。2、電場(chǎng)強(qiáng)度E〔1〕定義：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)受到的電場(chǎng)力F及電荷的帶電量q的比值，就叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度?！?〕定義式：E及F、q無關(guān)，只由電場(chǎng)本身確定。〔3〕電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量：大?。簡挝浑姾墒艿降碾妶?chǎng)力。方向：規(guī)定正電荷受力方向，負(fù)電荷受力及E的方向相反?！?〕單位：N/C,V/m1N/C=1V/m〔5〕其他的電場(chǎng)強(qiáng)度公式eq\o\ac(○,1)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：——Q為場(chǎng)源電荷eq\o\ac(○,2)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)公式：——d為沿電場(chǎng)方向兩點(diǎn)間間隔〔6〕場(chǎng)強(qiáng)的疊加：遵循平行四邊形法則3、電場(chǎng)線〔1〕意義：形象直觀描繪電場(chǎng)強(qiáng)弱和方向理性模型，事實(shí)上是不存在的〔2〕電場(chǎng)線的特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)電場(chǎng)線起于正〔無窮遠(yuǎn)〕，止于〔無窮遠(yuǎn)〕負(fù)電荷eq\o\ac(○,2)不封閉，不相交，不相切eq\o\ac(○,3)沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低，且電勢(shì)降低最快。一條電場(chǎng)線無法推斷場(chǎng)強(qiáng)大小，可以推斷電勢(shì)上下。eq\o\ac(○,4)電場(chǎng)線垂直于等勢(shì)面，靜電平衡導(dǎo)體，電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)體外表〔3〕幾種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線EE練習(xí)1、兩個(gè)完全一樣的勻整帶電小球，分別帶電量q1=2C正電荷，q2=4C負(fù)電荷，在真空中相距為r且靜止，互相作用的靜電力為F。〔1〕今將q1、q2、r都加倍，互相作用力如何變？〔不變〕〔2〕只變更兩電荷電性，互相作用力如何變？〔不變〕〔3〕只將r增大4倍，互相作用力如何變？(減小到原來的1/16)〔4〕將兩個(gè)小球接觸一下后，仍放回原處，互相作用力如何變？(減小到原來的1/8，并由引力變?yōu)槌饬?〔5〕為使接觸后，靜電力大小不變應(yīng)如何放置兩球？(將間隔減小到原來的練習(xí)2：兩個(gè)一樣的金屬小球，帶電量之比為1∶7，相距為r,兩者互相接觸后在放回原來的位置上，則它們間的庫侖力可能為原來的：〔CD〕A.4/7；B.3/7；C.9/7；D.16/7.三、電場(chǎng)能的性質(zhì)1、電場(chǎng)能的根本性質(zhì)：電荷在電場(chǎng)中挪動(dòng)，電場(chǎng)力要對(duì)電荷做功。2、電勢(shì)能Ep〔1〕定義：電荷在電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)和電荷間的互相作用，由相對(duì)間位置確定的能量。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能等于電場(chǎng)力把電荷從該點(diǎn)挪動(dòng)到零勢(shì)能位置〔即零電勢(shì)點(diǎn)位置〕時(shí)所做的功。〔2〕定義式：——帶正負(fù)號(hào)計(jì)算〔3〕特點(diǎn)：①.電勢(shì)能具有相對(duì)性，相對(duì)零勢(shì)能面〔即零電勢(shì)面〕而言，通常選大地或無窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能面。②.電勢(shì)能的變更量△Ep及零勢(shì)能面的選擇無關(guān)。3、電勢(shì)φ〔1〕定義：電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能Ep及電荷量的比值。〔2〕定義式：φ——單位：伏〔V〕——帶正負(fù)號(hào)計(jì)算〔3〕特點(diǎn)：①.電勢(shì)具有相對(duì)性，相對(duì)參考點(diǎn)而言。但電勢(shì)之差及參考點(diǎn)的選擇無關(guān)。②.電勢(shì)是標(biāo)量，但是它有正負(fù)，正負(fù)只表示該點(diǎn)電勢(shì)比參考點(diǎn)電勢(shì)高，還是低。③.電勢(shì)的大小由電場(chǎng)本身確定，及Ep和q無關(guān)。④.電勢(shì)在數(shù)值上等于單位正電荷由該點(diǎn)挪動(dòng)到零勢(shì)點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力所做的功。〔4〕電勢(shì)上下的推斷方法①.依據(jù)電場(chǎng)線推斷：沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低。φA>φB②.依據(jù)電勢(shì)能推斷：正電荷：電勢(shì)能大，電勢(shì)高；電勢(shì)能小，電勢(shì)低。負(fù)電荷：電勢(shì)能大，電勢(shì)低；電勢(shì)能小，電勢(shì)高。結(jié)論：只在電場(chǎng)力作用下，原來靜止的電荷從電勢(shì)能高的地方向電勢(shì)能低的地方運(yùn)動(dòng)。4、電勢(shì)差UAB〔1〕定義：電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差。電勢(shì)差的確定值叫電壓。〔2〕定義式：UAB=φA-φB，〔3〕特點(diǎn)：①.電勢(shì)差是標(biāo)量，但卻有正負(fù)，正負(fù)只表示起點(diǎn)和終點(diǎn)的電勢(shì)誰高誰低。假設(shè)UAB>0，則UBA<0。②.單位：伏〔V〕③.電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差是確定的，及零勢(shì)面的選擇無關(guān)④.U=Ed勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差計(jì)算公式。——電勢(shì)差及電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。5、電場(chǎng)力做功WAB〔1〕電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)：電場(chǎng)力做功及途徑無關(guān)，只及初末位置有關(guān)，即及初末位置的電勢(shì)差有關(guān)?！?〕表達(dá)式：WAB=qUAB——帶正負(fù)號(hào)計(jì)算〔適用于任何電場(chǎng)〕WAB=Eqd——d為沿電場(chǎng)方向的間隔?！?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)〔3〕電場(chǎng)力做功及電勢(shì)能的關(guān)系WAB=-△Ep=EpA-EPB結(jié)論：電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能削減電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加6、等勢(shì)面：〔1〕定義：電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面?！?〕特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上挪動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功。eq\o\ac(○,2)等勢(shì)面及電場(chǎng)線垂直eq\o\ac(○,3)兩等勢(shì)面不相交eq\o\ac(○,4)等差等勢(shì)面的密集程度表示場(chǎng)強(qiáng)的大?。菏枞趺軓?qiáng)?！?〕推斷電場(chǎng)線上兩點(diǎn)間的電勢(shì)差的大小：靠近場(chǎng)源〔場(chǎng)強(qiáng)大〕的兩間的電勢(shì)差大于遠(yuǎn)離場(chǎng)源〔場(chǎng)強(qiáng)小〕相等間隔兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。AABC假設(shè)AB=BC，則UAB>UBC練習(xí)3：將q=-的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，電勢(shì)能削減，從C點(diǎn)移到D點(diǎn)，抑制電場(chǎng)力做功，則下述正確的選項(xiàng)是：〔C〕A.A、C兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小為5V．B.B、D兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小為45V．C.A及D兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小為10V．D.A及D兩點(diǎn)間電勢(shì)差大小為30V．解：練習(xí)4、如圖7，A、B兩點(diǎn)相距，θ＝60°,勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E＝，則A、B間電勢(shì)差UAB＝-2V．練習(xí)5．一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電量，在靜電場(chǎng)中，由a點(diǎn)移到b點(diǎn)，在這過程中，除電場(chǎng)力外，其他力做的功為，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了×10-5J，求a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab為多少？答： 練習(xí)6.某帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)線、粒子在A點(diǎn)的初速度及運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖，可以斷定：(AD) A．粒子在A點(diǎn)的加速度大于它在B點(diǎn)的加速度； B．粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能小于它在B點(diǎn)的動(dòng)能； C．粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于它在B點(diǎn)的電勢(shì)能； D．A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)。SABSABLC1、電容器充放電過程：〔電源給電容器充電〕充電過程S-A：電源的電能轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能放電過程S-B：電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2、電容〔1〕物理意義：表示電容器包涵電荷本事的物理量?！?〕定義：電容器所帶電量Q及電容器兩極板間電壓U的比值就叫做電容器的電容?！?〕定義式：——是定義式不是確定式；——是電容的確定式〔平行板電容器〕〔4〕單位：法拉F，微法μF，皮法pF1pF=10-6μF=10-12〔5〕特點(diǎn)eq\o\ac(○,1)電容器的電容C及Q和U無關(guān)，只由電容器本身確定。eq\o\ac(○,2)電容器的帶電量Q是指一個(gè)極板帶電量的確定值。eq\o\ac(○,3)電容器始終及電源相連，則電容器的電壓不變。電容器充電完畢，再及電源斷開，則電容器的帶電量不變。eq\o\ac(○,4)在有關(guān)電容器問題的探討中，常常要用到以下三個(gè)公式和eq\o\ac(○,3)的結(jié)論結(jié)合運(yùn)用進(jìn)展推斷電容器帶電的兩類問題始終接通電源狀況下，兩板電勢(shì)差U不變。a.僅變更兩板間隔d，由知，d增大，場(chǎng)強(qiáng)E減??；d增大，場(chǎng)強(qiáng)E減小。電量由知，d增大，電量Q減?。籨減小，電量Q增大。b.僅變更正對(duì)面積S，由知，場(chǎng)強(qiáng)不變。電量由知，S增大，電量Q增大；S減小，電量Q減小。②.充電后及電源斷開，Q不變。a.僅變更兩板間隔d。兩板電勢(shì)差，則當(dāng)d增大，兩板電勢(shì)差增大；當(dāng)d減小，兩板電勢(shì)差減小。場(chǎng)強(qiáng)由，知場(chǎng)強(qiáng)不變。b.僅變更兩板正對(duì)面積S。兩板電勢(shì)差，則當(dāng)S增大，兩板電勢(shì)差減?。划?dāng)S減小，兩板電勢(shì)差增大。場(chǎng)強(qiáng)由，則當(dāng)S增大，兩板場(chǎng)強(qiáng)減?。划?dāng)S減小，兩板場(chǎng)強(qiáng)增大?？偨Y(jié)：上面兩類問題主要用三個(gè)公式解決：、、。練7．一平行板電容器的兩個(gè)極板分別及電源的正、負(fù)極相連，假設(shè)使兩板間間隔漸漸增大，則：(BC)A．電容器電容將增大；B．兩板間場(chǎng)強(qiáng)將減??；C．每個(gè)極板的電量將減小；D．兩板間電勢(shì)差將增大。練8．圖2的電路中C是平行板電容器，在S先觸1后又扳到2，這時(shí)將平行板的板間距拉大一點(diǎn)，以下說法正確的選項(xiàng)是：(CD)A．平行板電容器兩板的電勢(shì)差不變；B．平行扳電容器兩板的電勢(shì)差變?。籆．平行板電容器兩板的電勢(shì)差增大；D．平行板電容器兩板間的的電場(chǎng)強(qiáng)度不變。五、應(yīng)用——帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)〔平衡問題，加速問題，偏轉(zhuǎn)問題〕1、根本粒子不計(jì)重力，但不是不計(jì)質(zhì)量，如質(zhì)子〔〕，電子，α粒子〔〕,氕〔〕，氘〔〕，氚〔〕帶電微粒、帶電油滴、帶電小球一般狀況下〔除奶特殊說明外〕都要計(jì)算重力。EqmgEqmgv0mg=EqUvUv〔1〕由牛頓第二定律說明，帶電粒子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)〔不計(jì)重力〕，只受電場(chǎng)力Eq，粒子的加速度為a=Eq/m，假設(shè)兩板間間隔為d，則〔2〕由動(dòng)能定理說明，可見加速的末速度及兩板間的間隔d無關(guān)，只及兩板間的電壓有關(guān)，但是粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不一樣，d越大，飛行時(shí)間越長。3、偏轉(zhuǎn)問題——類平拋運(yùn)動(dòng)在垂直電場(chǎng)線的方向：粒子做速度為v0勻速直線運(yùn)動(dòng)。在平行電場(chǎng)線的方向：粒子做初速度為0、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。LLv0yvv0vyθθ帶電粒子假設(shè)不計(jì)重力時(shí)，在垂直電場(chǎng)方向上粒子的加速度：帶電粒子做類平拋的程度間隔，假設(shè)能飛出電場(chǎng)程度間隔為L，假設(shè)不能飛出電場(chǎng)則程度間隔為x帶電粒子飛行的時(shí)間：t=x/v0=L/v0——————eq\o\ac(○,1)粒子要能飛出電場(chǎng)則：y≤d/2————————eq\o\ac(○,2)粒子在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：———eq\o\ac(○,3)粒子在豎直方向的分速度:——————eq\o\ac(○,4)粒子出電場(chǎng)的速度偏角：——————eq\o\ac(○,5)由eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)可得：飛行時(shí)間：豎直分速度：U1LV0U1LV0yVV0VyθθL＇y＇飛行時(shí)間：t=L/vO側(cè)向偏移量：ｙ＇＝偏向角：在這種狀況下，一束粒子中各種不同的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一樣。即不同粒子的側(cè)移量，偏向角都一樣，但它們飛越偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間不同，此時(shí)間及加速電壓、粒子電量、質(zhì)量有關(guān)。假設(shè)在上述例子中粒子的重力不能無視時(shí)，只要將加速度a重新求出即可，詳細(xì)計(jì)算過程一樣。4、示波器的原理同上構(gòu)造圖。如上左圖所示。燈絲放射電子，加速電場(chǎng)使電子加速。如兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極均不加電壓時(shí)，則電子出加速電場(chǎng)后沿直線運(yùn)動(dòng)打在熒光屏上的中心點(diǎn)。豎直偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)使電子在豎直方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)；程度偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)使電子在程度方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)。練習(xí)6．如下圖為兩組平行板金屬板，一組豎直放置，一組程度放置，今有一質(zhì)量為m的電子，電量為e靜止在豎直放置的平行金屬板的A點(diǎn)，經(jīng)電壓U0加速后通過B點(diǎn)進(jìn)入兩板間距為d、電壓為U的程度放置的平行金屬板間，假設(shè)電子從兩塊程度平行板的正中間射入，且最終電子剛好能從右側(cè)的兩塊平行金屬板穿出，A、B分別為兩塊豎直板的中點(diǎn)，求：〔1〕電子通過B點(diǎn)時(shí)的速度大??；〔2〕右側(cè)平行金屬板的長度；〔3〕電子穿出右側(cè)平行金屬板時(shí)的動(dòng)能。解：(1).電子通過B點(diǎn)時(shí)的速度V0為：由動(dòng)能定理有：由上得：(2).設(shè)右側(cè)金屬板的長度為L，則有：由上得：(3).電子穿出右側(cè)金屬板時(shí)的動(dòng)能為：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)：1.如下圖，在P板旁邊有一電子由靜止開始向Q板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)狀況，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是：(AC)A、兩板間距越大，加速的時(shí)間越長；B、兩板間間隔越小，加速度就越大，則電子到達(dá)Q板時(shí)的速度就越大；C、電子到達(dá)Q板時(shí)的速度及板間間隔無關(guān)，僅及加速電壓有關(guān)；D、電子的加速度和末速度都及板間間隔無關(guān)。2.如圖是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、程度偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成，電子槍放射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，假設(shè)亮點(diǎn)很快挪動(dòng)，由于視覺暫留緣由，能在熒光屏上看到一條亮線。〔1〕假設(shè)只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖②所示的電壓Uy=Umsinωt，在熒光屏圖③上畫出所視察到的亮線的形態(tài)〔設(shè)T很小〕〔2〕假設(shè)只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖④所示電壓，試在圖⑤上畫出所視察到的亮線的形態(tài)。〔3〕假設(shè)在YY′和XX′上同