内容正文:
押云南,安徽,黑龙江,山西,吉林五省卷第6题
静电场
静电场为必考模块,各知识点关联性强,考察考生解决问题的综合分析判断能力,主要考点如下表:
考点
细分
电场力的性质
库仑定律
电场强度的三种解法、叠加性
点电荷、等量同(异)号电荷产生的电场的特点
电场能的性质
电势能、电势的增减判断
电场强度与电势差的关系
电场线、等势线、轨迹线综合问题
电场中的图像
E-x、Ep-x、-x图像
粒子运动的v-t图像
【命题规律】1.命题角度:(1)电场性质;(2)带电粒子在电场中的运动
一、电场的性质
1.电场强度的三个公式
2.特殊带电体周围电场强度的计算
特殊电场的电场强度四种计算方法:补偿法、微元法、对称法、等效法.
3.电势高低的判断方法
(1)沿着电场线方向,电势越来越低.
(2)电势差UAB=φA-φB,若UAB>0,则φA>φB;若UAB<0,则φA<φB.
(3)正电荷在电势能大处电势较高,负电荷在电势能大处电势较低.
(4)设无穷远处电势为零,若场源电荷为正,空间各点电势均大于零,且距离场源电荷越近的位置,电势越高.若场源电荷为负,空间各点电势均小于零,且距离场源电荷越近的位置,电势越低.若电场中有两电性不同的场源电荷,某位置的电势是这两个场源电荷在该点电势的代数和.
4.电势能变化的判断
(1)做功判断法:由WAB=EpA-EpB.静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增大.
(2)电势判断法:由Ep=qφ知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)能量守恒法:若只有静电力做功,电荷的动能和电势能之和守恒,动能增大时,电势能减小,反之电势能增大.
二、电场中的四类图像
1.v-t图像
根据v-t图像中速度变化、斜率确定电荷所受合力的方向与合力大小的变化,确定电场的方向、电势高低及电势能变化.
2.E-x图像
以电场强度沿x轴方向为例
(1)E>0表示电场强度与规定正方向相同,E<0表示电场强度与规定正方向相反.
(2)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.
3.φ-x图像
以电场强度沿x轴方向为例
(1)电场强度的大小等于φ-x图线的斜率大小,电场强度为零处,φ-x图线存在极值,其切线的斜率为零.
(2)在φ-x图像中可以直接判断各点电势的高低,并可根据电势高低关系确定电场强度的方向.
(3)在φ-x图像中分析电荷移动时电势能的变化,可用WAB=qUAB,进而分析WAB的正负,然后作出判断.
4.Ep-x图像
(1)图线的切线斜率的绝对值等于静电力大小.
(2)进一步判断电场强度、动能、加速度等随x的变化情况.
三、平行板电容器的动态分析
1.平行板电容器两类动态变化问题
(1)U不变
如果平行板电容器充电后始终连接在电源上,两极板间的电势差U就保持不变.
①由C=→C∝可知C随d、S、εr的变化而变化;
②由Q=UC=U→Q∝可知Q随d、S、εr的变化而变化;
③由E=→E∝可知E随d的变化而变化.
(2)Q不变
若平行板电容器充电后切断与电源的连接,并保持两极板绝缘,电容器既不充电也不放电,电容器的电荷量Q就保持不变.
①由C=→C∝可知C随d、S、εr的变化而变化;
②由U==→U∝可知U随d、S、εr的变化而变化;
③由E===→E∝可知E随S、εr的变化而变化.
2.特别提醒:当有电容器的回路接有二极管时,因二极管的单向导电性,电容器的充电或放电将受到限制.
四、带电粒子在电场中的直线运动
分析方法
1.动力学观点:利用牛顿运动定律结合运动学公式求解,适用于匀变速直线运动问题.
2.能量观点:利用动能定理求解.
(1)qEd=mv22-mv12,适用于匀强电场中直线运动问题.
(2)qU=mv22-mv12,适用于任何电场中直线运动问题.
五、带电粒子在电场中的偏转
分析方法
1.用平抛运动规律处理
(1)沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间为t=.
(2)沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a===.
(3)离开电场时的偏移量y=at2=.
(4)速度偏向角tan φ===;位移偏向角tan θ==.
2.用动能定理处理
涉及功能问题时可用,偏转时静电力做的功是W=qEy(y为偏移量).
六、带电粒子(带电体)在电场和重力场叠加场中的运动
1.在电场和重力场的叠加场中,若微粒做匀变速直线运动,合力方向必与速度方向共线.
2.根据功能关系或能量守恒的观点,分析带电体的运动时,往往涉及重力势能、电势能以及动能的相互转化,总的能量保持不变.
3.“等效法”在电场中的应用
(1)如图,先作出重力与静电力的合力F合,将这个合力视为一个等效重力,则等效重力加