专题01 静电场【考点清单】-2024-2025学年高二物理上学期期末考点大串讲（沪科版2020）

专题01 静电场 一、静电现象及元电荷 1. 三种起电方式：摩擦起电，接触起电，感应起电。 2. 感应起电 当一个带电体靠近导体时，使导体近端带异种电荷，远端带同种电荷的现象。如图甲。 3. 接地问题 凡是接地，该导体与地球可视为一个导体，整个导体可视为近端，带异种电荷，地球为远端，带同种电荷。如图乙和丙，无论A端或B端接地，AB做为一个整体都带负电。 4. 元电荷：最小的电荷量（电量单位）叫作“元电荷”，用e表示，则e＝1.60×10－19 C。 a.元电荷没有正、负之分，也不是实物粒子； b.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷大小相同 ，但不能说它们是元电荷； c.电荷量不能连续变化，自然界中带电体的电荷量都是元电荷e的整数倍。 5. 比荷：带电粒子的电荷量与质量的比。 6. 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，电荷的总量保持不变，这个规律叫电荷守恒定律。 (2)三种起电过程本质都是电子的转移，即物体所带电荷的重新分配。 (3)两个完全相同的小球接触后再分开，两球将平分净电荷。 二、库仑定律 1. 点电荷 (1)可以忽略带电体的形状、大小及电荷分布状况，将带电体看作带电的点，即为点电荷。 (2)点电荷是理想模型，类似力学中的质点。 2. 库仑定律 (1) F＝k，k＝9.0×109 N·m2/C2，叫作静电力常量。 (2) 适用条件：①真空 ②静止 ③点电荷 (3) 此公式中电荷无论正负都用绝对值代入，库仑力的方向用同种电荷相吸，异种电荷相斥来判断。（静电学中其它计算电场力，电场力做功，电势能等都使用正负电荷代入，除此以外！） (4) 两个点电荷之间相互作用力大小相等，方向相反。与各自电荷量多少无关。 3.两个带电球体间的库仑力 两个规则的带电球体相距比较近时，两带电球体所带电荷分布会发生改变，不能被看作点电荷。 若带同种电荷时，如图(a)，由于排斥而距离变大，此时F＜k； 若带异种电荷时，如图(b)，由于吸引而距离变小，此时F＞k。 4. 两点电荷无限靠近r→0 两个电荷间的距离r→0时，不满足点电荷的前提条件，因此不能认为F→∞，类似万有引力。 三、电场强度 1. 定义式：E＝，比值定义法。 2. 方向：电场强度是矢量，规定方向为正电荷在该点所受的静电力的方向。 3. 点电荷的电场强度：E＝＝k 4. 电场线：为了形象地描述电场而假想的线，是理想模型。 ①电场线的切线方向为电场强度方向，因为任意一点的电场强度方向是唯一的，所以电场线不相交。 ②电场线从正电荷出发，终止于负电荷，或从无限远出发，终止于无限远，不是闭合曲线。 ③电场线的疏密反映了电场强度的相对大小，电场线越密的地方电场强度越大。 5. 匀强电场：电场强度的大小相等、方向相同的电场。例如平行板电容器的中间部位。 6. 常见的电场线分布图 电场线图样 简要描述 正点电荷 光芒四射，发散状 负点电荷 众矢之的，会聚状 等量同号点电荷 势不两立，相斥状 等量异号点电荷 手牵手，心连心，相吸状 匀强电场 平行、等间距、同向直线 7. 两个等量点电荷的电场特征 比较项目 等量异种点电荷 等量同种点电荷 电场线分布图 连线上中点O处的场强 最小但不为零，指向负电荷 为零 连线上的场强大小 (从左到右) 先变小，再变大 先变小，再变大 沿中垂线 由O点向外的场强大小 O点最大，向外逐渐减小 O点最小，向外先变大后变小 四、电势和电势能 1. 静电力做功： W＝qElcos θ。其中θ为静电力与位移方向之间的夹角。 2. 静电力做功的特点：只与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 3. 电势能：电荷在某点的电势能的大小等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。 (1)EpA＝WA0 (2)零电势能参考点的选择原则上是任意的，但一般取无穷远处为0。 (3)电势能有正负，正负表示大小。 4. 电势：φ＝， 比值定义法。 电势是电场中某点的性质，因此与电荷无关，而电势能的大小和正负与电荷有关。 5. 电势高低的判断方法 (1)电场线法：沿电场线方向电势逐渐降低。（超重要！） (2)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低。 6. 等势面的特点 (1)在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。 (2)电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (3)两个不同的等势面不相交。 7. 电势差：UAB＝φA－φB＝－UBA 8. 电场力做功等于电势能的减小值 (1) WAB＝EpA－EpB。 （类比重力做正功，重力势能减少） (2) WAB＝q(φA－φB)＝qUAB 9. 匀强电场：U＝Ed，d是沿电场方向两点间的距离（特别注意！）。 10. 电场强度有3种表达方式： 定义式E＝，点电荷表达式E＝k，匀强电场的电势差表达式E＝ 11. 解题方法总结 五个公式 四句话 ① W＝qElcosθ ② WAB＝EpA－EpB ③ φ＝ ④ WAB＝qUAB＝q(φA－φB) ⑤ E＝ ① 电场力做正功，电势能降低 ② 沿着电场线，电势降低 ③ 力指凹侧指大v，大v大动小势能 ④ 只有电场力做功，动能和电势能守恒 12. 图像问题 (1)电势-位移图像（）：斜率大小表示电场力大小，正负表示电场力方向。 (2)电场强度-位移图像（）：所围面积表示电势差。 (3)电势能-位移图像（EP-x图像）：斜率表示电场力，方向由电荷和斜率正负判断。 五、带电粒子在电场中的运动 1. 加速电场 利用动能定理，初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后， qU＝mv2，则v＝。 2. 带电粒子在电场中偏转 带电粒子在电场中的偏转，轨迹如图所示。 (1)受力特点：忽略重力，粒子只受电场力，初速度v0与电场力F垂直，属于类平抛。 ①沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动，穿越两极板的时间t＝ ②垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝ (2)运动规律： x方向和y方向的关联是t；电学和力学关联是a ①初速度方向 ②电场线方向 ③离开电场时速度的偏转角：tan α＝＝。 ④离开电场时位移与初速度方向的夹角：tan β＝＝。 3. 示波管 (1)构造： 主要由电子枪、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，如图所示。 (2)原理： 灯丝被电源加热后，出现热电子发射，经加速电场加速后，进入偏转电场。 只在X偏转极板上加一扫描电压，会出现沿X轴的一条直线， 只在Y偏转极板上加一变化的信号信号电压，会出现沿Y轴的一条直线。 六、电容器 1．电容器的充、放电电路 (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小， 电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小（电流方向和充电相反）， 电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。 (3)能量转化 ①充电过程：电源的能量不断储存到电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 2. 电容定义式：C＝。 比值定义法！ 1 F＝106 μF＝1012 pF。 (1)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 (2)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。电容器所标电压为额定电压。 (3)击穿电压：电介质被击穿时的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。 3. 平行板电容器 (1) 表达式：C＝。式中k为静电力常量，εr为介质的介电常数。 (2) 平行板电容器的两类典型问题 ①平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U不变。 ②平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量Q保持不变。 4. 平行板电容器动态分析的步骤和方法 三个公式：C＝、E＝ 和C＝ ① 明确电容器与电源连接情况，从而确定是电压不变还是电荷量不变。 ② 由C＝，根据εr、S、d的变化确定C的变化。 ③ 由C＝确定Q或U的变化。 ④ 根据E＝＝判断E的变化。 七、导体的静电平衡状态 1. 静电平衡状态下导体的特点： (1)内部电场强度处处为零（外部场强和感应场强叠加为0）； (2)表面处的电场强度不为零，但方向跟导体表面垂直，因此在导体表面和内部移动电荷不做功； (3) 静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 2. 导体上电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体，内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体表面，越尖锐的位置电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 3. 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法 (1)先求出外电场场强E外的大小和方向。 (2)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。 4. 静电屏蔽： 金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，叫作静电屏蔽。 5. 尖端放电： 与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 6. 静电的利用和防止 (1)静电利用：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒等。 (2)静电防止：①增大空气的湿度，减少静电的产生；②尽快把静电导走，常用办法是接地。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$